論文の概要: Prediction of Alzheimer's Disease Risk Factors from Retinal Images via Deep Learning: Development and Validation of Biologically Relevant Morphological Associations in the UK Biobank
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00665v1
- Date: Fri, 01 May 2026 13:45:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-04 17:43:28.974293
- Title: Prediction of Alzheimer's Disease Risk Factors from Retinal Images via Deep Learning: Development and Validation of Biologically Relevant Morphological Associations in the UK Biobank
- Title(参考訳): 深層学習による網膜画像からのアルツハイマー病危険因子の予測:英国バイオバンクにおける生物学的関連形態学的アソシエーションの開発と検証
- Authors: Seowung Leem, Yunchao Yang, Adam J. Woods, Ruogu Fang,
- Abstract要約: 深層学習モデルは、アルツハイマー病(AD)の発生に関連する12の要因を予測するために訓練された。
モデルは6つのカテゴリー(性、喫煙、抑うつ、経済状態、アルコール使用、睡眠不足)と6つの連続(年齢、教育終了年齢、BMI、収縮期、拡張期血圧、HbA1c)を同定した。
DL由来の網膜表現は、ADの潜在的な脆弱性を反映する生物学的に有意なリスク関連構造変化を明らかにする可能性がある。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.2179548969182572
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The systemic, metabolic, lifestyle factors have established associations with Alzheimer's Disease (AD) through epidemiologic and AD-specific biomarker studies. Whether colored fundus photography (CFP) contains retinal structural signatures corresponding to these AD-related risk domains remains unclear. To determine whether deep learning (DL) models can predict 12 AD-related risk factors from CFP and to characterize the retinal structures underlying these predictions, thereby assessing whether CFP reflects pathways to AD vulnerability. Using UK Biobank CFPs, DL models were trained using 62,876 images from 44,501 unique participants to predict 12 factors linked to AD incidence: 6 categorical (sex, smoking, sleeplessness, economic status, alcohol use, depression) and 6 continuous (age, age at completing education, BMI, systolic, diastolic blood pressure, HbA1c). Model performance, model saliency, and saliency-derived scores (CAM-Score) were evaluated and compared to retinal morphometry. The scores were also compared between incident-AD cases (average 8.55 years before onset) and matched controls. Performance of DL ranged from AUROC= 0.5654-0.9480 for categorical and R2=-0.0291-0.7620 for continuous factors, outperforming most of the morphometry-machine learning models. Saliency-based score consistently highlighted biologically meaningful regions, particularly the optic nerve head and retinal vasculature. It also aligned with present morphometric variations. Several saliency-based scores differed significantly between incident AD and matched controls, suggesting potential overlap between retinal correlates of risk factors and preclinical AD-associated changes. CFP encodes retinal signatures linked to AD risk factors. Although not diagnostic, DL-derived retinal representations may uncover biologically meaningful risk-related structural changes mirroring the potential AD vulnerability.
- Abstract(参考訳): 全身的、代謝的、ライフスタイル的要因は、疫学的およびAD特異的なバイオマーカー研究を通じてアルツハイマー病(AD)と関連性を確立している。
色付き眼底撮影(CFP)がこれらのAD関連リスクドメインに対応する網膜構造的シグネチャを含むかどうかは不明である。
深層学習(DL)モデルがCFPから12のAD関連危険因子を予測できるかどうかを判断し、これらの予測の基盤となる網膜構造を特徴付けることにより、CFPがAD脆弱性への経路を反映するかどうかを評価する。
英国のBiobank CFPを用いて、44,501人のユニークな参加者から62,876枚の画像を用いてDLモデルをトレーニングし、6つのカテゴリー(性、喫煙、睡眠不足、経済状態、アルコール使用、抑うつ)、6つの連続(成人、卒業時の年齢、BMI、シストリック、拡張期血圧、HbA1c)のAD発症に関連する12の要因を予測した。
The model performance, model saliency, and saliency- derived scores (CAM-Score) and compared toRetinal morphometry。
スコアは、インシデントAD症例(平均8.55年前)と一致したコントロールとを比較した。
DLの性能はAUROC= 0.5654-0.9480 から連続因子の R2=-0.0291-0.7620 まで様々であった。
サリエンシに基づくスコアは、生物学的に有意な領域、特に視神経頭と網膜血管を一貫して強調した。
また、現在の形態変化とも一致している。
リスク因子の網膜相関とAD関連変化との相関が示唆された。
CFPはAD危険因子に関連する網膜のシグネチャをコードする。
診断はされていないが、DL由来の網膜表現は、ADの潜在的な脆弱性を反映する生物学的に有意なリスク関連構造変化を明らかにする可能性がある。
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