論文の概要: MRI-based Multi-task Decoupling Learning for Alzheimer's Disease Detection and MMSE Score Prediction: A Multi-site Validation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.01708v3
• Date: Fri, 7 Jul 2023 07:53:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-10 16:12:43.366298
• Title: MRI-based Multi-task Decoupling Learning for Alzheimer's Disease Detection and MMSE Score Prediction: A Multi-site Validation
• Title（参考訳）: MRIを用いたマルチタスクデカップリング学習によるアルツハイマー病の検出とMMSEスコア予測:マルチサイト検証
• Authors: Xu Tian, Jin Liu, Hulin Kuang, Yu Sheng, Jianxin Wang and The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative
• Abstract要約: MRIによる高齢者健診におけるアルツハイマー病(AD)の正確な検出とMMSEスコアの予測は重要な課題である これら2つのタスクに関する従来の手法のほとんどは、シングルタスク学習に基づいており、それらの相関を考慮することは滅多にない。 本稿では,AD検出とMMSEスコア予測のためのMRIに基づくマルチタスク分離学習手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.427540028148963
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurately detecting Alzheimer's disease (AD) and predicting mini-mental state examination (MMSE) score are important tasks in elderly health by magnetic resonance imaging (MRI). Most of the previous methods on these two tasks are based on single-task learning and rarely consider the correlation between them. Since the MMSE score, which is an important basis for AD diagnosis, can also reflect the progress of cognitive impairment, some studies have begun to apply multi-task learning methods to these two tasks. However, how to exploit feature correlation remains a challenging problem for these methods. To comprehensively address this challenge, we propose a MRI-based multi-task decoupled learning method for AD detection and MMSE score prediction. First, a multi-task learning network is proposed to implement AD detection and MMSE score prediction, which exploits feature correlation by adding three multi-task interaction layers between the backbones of the two tasks. Each multi-task interaction layer contains two feature decoupling modules and one feature interaction module. Furthermore, to enhance the generalization between tasks of the features selected by the feature decoupling module, we propose the feature consistency loss constrained feature decoupling module. Finally, in order to exploit the specific distribution information of MMSE score in different groups, a distribution loss is proposed to further enhance the model performance. We evaluate our proposed method on multi-site datasets. Experimental results show that our proposed multi-task decoupled representation learning method achieves good performance, outperforming single-task learning and other existing state-of-the-art methods.
• Abstract（参考訳）: アルツハイマー病(AD)の正確な検出とMMSE(Mini-mental state examination)スコアの予測は,MRI(MRI)による高齢者の健康管理において重要な課題である。 これら2つのタスクの以前の方法のほとんどは、シングルタスク学習に基づいており、それら間の相関を考慮することは滅多にない。 AD診断の重要な基礎であるMMSEスコアは、認知障害の進行を反映できるため、これらの2つの課題にマルチタスク学習手法を適用し始めた研究もある。 しかし,これらの手法では,機能相関の活用が課題となっている。 この課題を包括的に解決するために,AD検出とMMSEスコア予測のためのMRIに基づくマルチタスク分離学習手法を提案する。 まず,2つのタスクのバックボーン間に3つのマルチタスクインタラクション層を追加することで,特徴相関を利用した広告検出とmmseスコア予測を実現するマルチタスク学習ネットワークを提案する。 各マルチタスク相互作用層は、2つの機能分離モジュールと1つの機能相互作用モジュールを含む。 さらに,特徴デカップリングモジュールによって選択された特徴のタスク間の一般化を促進するため,特徴整合損失制約機能デカップリングモジュールを提案する。 最後に、mmseスコアの特定の分布情報を異なるグループで活用するために、モデル性能をさらに高めるために分布損失を提案する。 提案手法を多地点データセット上で評価する。 実験の結果,提案手法は単一タスク学習や他の既存手法よりも優れた性能を実現していることがわかった。

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