Deep learning-based spatio-temporal disease progression models commonly overlook the incubation period of progressive diseases, limiting the use of those models in early interventions, which are vital for not easily reversible diseases such as Alzheimer's. This is because, the existing deep learning based longitudinal disease-progression models are almost always run forward: from an observed baseline they predict future decline. In many clinical settings, however, imaging begins only after pathology is suspected or already visible, the earlier, healthier patient-specific reference was never acquired. To address this, we propose to study reverse disease progression prediction: given later diseased anatomy, reconstruct the unobserved healthier anatomy that preceded it. We use a two-stage model in which a frozen 3D vector-quantised autoencoder defines a compact discrete latent space, while a Neural Ordinary Differential Equation (ODE) learns continuous-time dynamics in that space. A recurrent encoder reads late observations in reverse temporal order, initialises the latent state, and the ODE is integrated backwards across the trajectory. On a controlled Morpho-MNIST benchmark with a sinusoidal perturbation, our model successfully recovered the unseen previous states from later observations of the non-monotonic trajectory. On longitudinal brain MRIs from Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative, at the task to recover the previous unseen trajectory towards healthy states of the patients from observed later diseased states, our model outperforms the baselines that uses copy-nearest and mean-observed, with positive disease-reversal scores in every diagnostic stratum. We hope that our work can provide insights and tools towards discovering the incubation periods from single-shot scans, and developing early interventions of diseases based on imaging.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

大模型错因诊断分析
专知会员服务
9+阅读 · 4月9日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2019年4月15日
VIP会员
相关主题
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
6+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
6+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
大模型错因诊断分析
专知会员服务
9+阅读 · 4月9日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关基金
国家自然科学基金
6+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员