論文の概要: Sickle Cell Disease Severity Prediction from Percoll Gradient Images
using Graph Convolutional Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.05372v1
- Date: Sat, 11 Sep 2021 21:09:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-09-14 15:25:01.924569
- Title: Sickle Cell Disease Severity Prediction from Percoll Gradient Images
using Graph Convolutional Networks
- Title(参考訳): グラフ畳み込みネットワークを用いたPercoll Gradient画像からのシックル細胞病重症度予測
- Authors: Ario Sadafi, Asya Makhro, Leonid Livshits, Nassir Navab, Anna
Bogdanova, Shadi Albarqouni, Carsten Marr
- Abstract要約: シックル細胞病(Sickle cell disease, SCD)は、赤血球の早期破壊を引き起こす重篤な遺伝性ヘモグロビン疾患である。
提案手法は,SCD重大度予測の難問に対する最初の計算手法である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 38.27767684024691
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Sickle cell disease (SCD) is a severe genetic hemoglobin disorder that
results in premature destruction of red blood cells. Assessment of the severity
of the disease is a challenging task in clinical routine since the causes of
broad variance in SCD manifestation despite the common genetic cause remain
unclear. Identification of the biomarkers that would predict the severity grade
is of importance for prognosis and assessment of responsiveness of patients to
therapy. Detection of the changes in red blood cell (RBC) density through
separation of Percoll density gradient could be such marker as it allows to
resolve intercellular differences and follow the most damaged dense cells prone
to destruction and vaso-occlusion. Quantification of the images obtained from
the distribution of RBCs in Percoll gradient and interpretation of the obtained
is an important prerequisite for establishment of this approach. Here, we
propose a novel approach combining a graph convolutional network, a
convolutional neural network, fast Fourier transform, and recursive feature
elimination to predict the severity of SCD directly from a Percoll image. Two
important but expensive laboratory blood test parameters measurements are used
for training the graph convolutional network. To make the model independent
from such tests during prediction, the two parameters are estimated by a neural
network from the Percoll image directly. On a cohort of 216 subjects, we
achieve a prediction performance that is only slightly below an approach where
the groundtruth laboratory measurements are used. Our proposed method is the
first computational approach for the difficult task of SCD severity prediction.
The two-step approach relies solely on inexpensive and simple blood analysis
tools and can have a significant impact on the patients' survival in
underdeveloped countries where access to medical instruments and doctors is
limited
- Abstract(参考訳): シックル細胞病(Sickle cell disease, SCD)は、赤血球の早期破壊を引き起こす重篤な遺伝性ヘモグロビン疾患である。
本疾患の重症度評価は、一般的な遺伝子原因にもかかわらず、SCD発現の広範なばらつきの原因が不明であるため、臨床経過において難しい課題である。
重症度を予測するバイオマーカーの同定は、予後と治療に対する患者の応答性を評価する上で重要である。
ペルコール濃度勾配の分離による赤血球密度の変化の検出は、細胞間差を解消し、破壊や血管閉塞を引き起こす最も損傷の大きい高密度細胞を追従できるマーカーとなる可能性がある。
パーコール勾配におけるrbcs分布から得られた画像の定量化と得られた画像の解釈は,この手法の確立に重要な前提条件である。
本稿では,グラフ畳み込みネットワーク,畳み込みニューラルネットワーク,高速フーリエ変換,再帰的特徴除去を組み合わせた新しい手法を提案する。
グラフ畳み込みネットワークのトレーニングには2つの重要な検査用血液検査パラメーターが使用される。
予測中、モデルがそのようなテストから独立するようにするため、2つのパラメータはpercollイメージから直接ニューラルネットワークによって推定される。
216人の被験者のコホートにおいて,基礎実験室の測定を行うアプローチよりわずかに低い予測性能が得られた。
提案手法は,scd重症度予測の難しいタスクに対する最初の計算手法である。
2段階のアプローチは安価でシンプルな血液分析ツールのみに依存しており、医療機器や医師へのアクセスが限られている未発達国において患者の生存に大きな影響を与える可能性がある。
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