論文の概要: Analysing heterogeneity in Alzheimer Disease using multimodal normative modelling on ATN biomarkers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.05748v1
- Date: Thu, 4 Apr 2024 06:06:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-10 18:58:15.286442
- Title: Analysing heterogeneity in Alzheimer Disease using multimodal normative modelling on ATN biomarkers
- Title（参考訳）: ATNバイオマーカーを用いたマルチモーダル規範モデルを用いたアルツハイマー病の多様性解析
- Authors: Sayantan Kumara, Thomas Earnest, Braden Yang, Deydeep Kothapalli, Tammie L. S. Benzinger, Brian A. Gordon, Philip Payne, Aristeidis Sotiras,
- Abstract要約: アルツハイマー病(英語: Alzheimer Disease, AD)は、多面性疾患の一種で、ADの特異な相補的な情報を提供する。
本研究では,ATN(アミロイド・タウ・ニューロジェネレーション)バイオマーカーの局所脳パターンの不均一性を評価するために,深層学習型ニューロイメージングに基づく規範モデルを用いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Alzheimer Disease (AD) is a multi-faceted disorder, with each modality providing unique and complementary info about AD. In this study, we used a deep-learning based multimodal normative model to assess the heterogeneity in regional brain patterns for ATN (amyloid-tau-neurodegeneration) biomarkers. We selected discovery (n = 665) and replication (n = 430) cohorts with simultaneous availability of ATN biomarkers: Florbetapir amyloid, Flortaucipir tau and T1-weighted MRI (magnetic resonance imaging) imaging. A multimodal variational autoencoder (conditioned on age and sex) was used as a normative model to learn the multimodal regional brain patterns of a cognitively unimpaired (CU) control group. The trained model was applied on individuals on the ADS (AD Spectrum) to estimate their deviations (Z-scores) from the normative distribution, resulting in a Z-score regional deviation map per ADS individual per modality. ADS individuals with moderate or severe dementia showed higher proportion of regional outliers for each modality as well as more dissimilarity in modality-specific regional outlier patterns compared to ADS individuals with early or mild dementia. DSI was associated with the progressive stages of dementia, (ii) showed significant associations with neuropsychological composite scores and (iii) related to the longitudinal risk of CDR progression. Findings were reproducible in both discovery and replication cohorts. Our is the first study to examine the heterogeneity in AD through the lens of multiple neuroimaging modalities (ATN), based on distinct or overlapping patterns of regional outlier deviations. Regional MRI and tau outliers were more heterogenous than regional amyloid outliers. DSI has the potential to be an individual patient metric of neurodegeneration that can help in clinical decision making and monitoring patient response for anti-amyloid treatments.
- Abstract（参考訳）: アルツハイマー病(英語: Alzheimer Disease、AD)は、多面性疾患であり、それぞれがADに関する特異かつ相補的な情報を提供する。
本研究では、深層学習に基づく多モード規範モデルを用いて、ATNバイオマーカーの局所脳パターンの不均一性を評価する。
我々は,TNバイオマーカー(Florbetapir amyloid,Flortaucipir tau,T1-weighted MRI(MRI))の同時使用が可能な発見(n = 665)と複製(n = 430)コホートを選択した。
マルチモーダル変動型オートエンコーダ(年齢と性別を条件とした)は,認知的不障害(CU)制御群の多モーダル局所脳パターンを学習するための規範モデルとして用いられた。
トレーニングされたモデルは、標準分布から偏差(Zスコア)を推定するためにADS(AD Spectrum)の個人に適用され、その結果、ADSの個人毎の局所偏差マップが得られた。
健常者および重度認知症者は,早期または軽度認知症と比較して,各モダリティの地域外乱率が高いとともに,モダリティ特異的地域外乱パターンの相違が大きかった。
DSIは認知症の進行段階と関連していた。
(II)神経心理学複合スコアと有意な関連性を示した。
(iii)CDR進行の経時的リスクに関連する。
発見は発見と複製のコホートの両方で再現可能であった。
本研究は,多発性神経画像モダリティ (ATN) のレンズによるADの多様性を,地域外縁偏差の相違パターンや重なりパターンに基づいて検討した最初の研究である。
局所MRI, Tauoutliersは局所アミロイドoutliersよりも異種性であった。
DSIは、抗アミロイド療法に対する患者反応の臨床的決定とモニタリングに役立つ、神経変性の個々の患者指標となる可能性がある。
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