論文の概要: Efficient Brain Imaging Analysis for Alzheimer's and Dementia Detection Using Convolution-Derivative Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.13490v1
• Date: Wed, 20 Nov 2024 17:38:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-21 16:13:28.854450
• Title: Efficient Brain Imaging Analysis for Alzheimer's and Dementia Detection Using Convolution-Derivative Operations
• Title（参考訳）: 畳み込みデリバティブ・オペレーションを用いたアルツハイマー・認知症検出のための脳画像解析
• Authors: Yasmine Mustafa, Mohamed Elmahallawy, Tie Luo,
• Abstract要約: アルツハイマー病(英語版) (AD) は進行性神経変性を特徴とし、ヒト脳における有害な構造変化をもたらす。 VBM(Voxel-based morphometry)における空間正規化から導かれるジャコビアン写像は、ADに関連する体積変化の解釈に役立っている。 本研究では,計算効率の良い代替手段として,SKAD(Sobel kernel angle difference)を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1674893622721483
• License:
• Abstract: Alzheimer's disease (AD) is characterized by progressive neurodegeneration and results in detrimental structural changes in human brains. Detecting these changes is crucial for early diagnosis and timely intervention of disease progression. Jacobian maps, derived from spatial normalization in voxel-based morphometry (VBM), have been instrumental in interpreting volume alterations associated with AD. However, the computational cost of generating Jacobian maps limits its clinical adoption. In this study, we explore alternative methods and propose Sobel kernel angle difference (SKAD) as a computationally efficient alternative. SKAD is a derivative operation that offers an optimized approach to quantifying volumetric alterations through localized analysis of the gradients. By efficiently extracting gradient amplitude changes at critical spatial regions, this derivative operation captures regional volume variations Evaluation of SKAD over various medical datasets demonstrates that it is 6.3x faster than Jacobian maps while still maintaining comparable accuracy. This makes it an efficient and competitive approach in neuroimaging research and clinical practice.
• Abstract（参考訳）: アルツハイマー病(英語版) (AD) は進行性神経変性を特徴とし、ヒト脳における有害な構造変化をもたらす。 これらの変化を検出することは、早期診断と病気進行のタイムリーな介入に不可欠である。 VBM(Voxel-based morphometry)における空間正規化から導かれるジャコビアン写像は、ADに関連する体積変化の解釈に役立っている。 しかし、ヤコビアン写像を生成する計算コストは、臨床応用を制限している。 本研究では,SKAD(Sobel kernel angle difference)を計算効率の良い代替手法として提案する。 SKADは、勾配の局所解析を通じて体積変化を定量化するための最適化されたアプローチを提供する微分演算である。 臨界空間領域における勾配振幅変化を効率よく抽出することにより、この微分演算は、様々な医学データセット上でのSKADの局所体積変化を捉えることにより、ジャコビアン写像よりも6.3倍高速でありながら、精度は相変わらず維持されていることを示す。 これにより、神経画像研究や臨床実践において効率的かつ競争力のあるアプローチとなる。

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