Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative condition necessitating early and precise diagnosis to provide prompt clinical management. Given the paramount importance of early diagnosis, recent studies have increasingly focused on computer-aided diagnostic models to enhance precision and reliability. However, most graph-based approaches still rely on fixed structural designs, which restrict their flexibility and limit generalization across heterogeneous patient data. To overcome these limitations, the Meta-Relational Copula-Based Graph Attention Network (MRC-GAT) is proposed as an efficient multimodal model for AD classification tasks. The proposed architecture, copula-based similarity alignment, relational attention, and node fusion are integrated as the core components of episodic meta-learning, such that the multimodal features, including risk factors (RF), Cognitive test scores, and MRI attributes, are first aligned via a copula-based transformation in a common statistical space and then combined by a multi-relational attention mechanism. According to evaluations performed on the TADPOLE and NACC datasets, the MRC-GAT model achieved accuracies of 96.87% and 92.31%, respectively, demonstrating state-of-the-art performance compared to existing diagnostic models. Finally, the proposed model confirms the robustness and applicability of the proposed method by providing interpretability at various stages of disease diagnosis.


翻译:阿尔茨海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病,需要早期且精确的诊断以提供及时的临床管理。鉴于早期诊断的至关重要性,近期研究日益关注计算机辅助诊断模型,以提高诊断的精确性和可靠性。然而,大多数基于图的方法仍依赖于固定的结构设计,这限制了其灵活性,并制约了其在异质患者数据上的泛化能力。为克服这些限制,本文提出了基于元关系Copula的图注意力网络(MRC-GAT),作为一种高效的多模态AD分类模型。所提出的架构将基于Copula的相似性对齐、关系注意力与节点融合整合为情景式元学习的核心组件,使得包括风险因素(RF)、认知测试分数和MRI属性在内的多模态特征,首先通过基于Copula的变换在一个共同的统计空间中对齐,随后通过一个多关系注意力机制进行融合。根据在TADPOLE和NACC数据集上的评估,MRC-GAT模型分别取得了96.87%和92.31%的准确率,与现有诊断模型相比展现了最先进的性能。最后,所提出的模型通过在疾病诊断的各个阶段提供可解释性,证实了其方法的鲁棒性和适用性。

0
下载
关闭预览

相关内容

图注意力网络(Graph Attention Network,GAT),它通过注意力机制(Attention Mechanism)来对邻居节点做聚合操作,实现了对不同邻居权重的自适应分配,从而大大提高了图神经网络模型的表达能力。
CVPR 2021 | 时间序列疾病预测的因果隐马尔可夫模型
专知会员服务
64+阅读 · 2021年4月11日
注意力机制模型最新综述
专知会员服务
271+阅读 · 2019年10月20日
【图神经网络入门】GAT图注意力网络
深度学习自然语言处理
28+阅读 · 2020年5月16日
图神经网络入门(三)GAT图注意力网络
图与推荐
10+阅读 · 2020年5月14日
HAN:基于双层注意力机制的异质图深度神经网络
黑龙江大学自然语言处理实验室
20+阅读 · 2019年5月7日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
深度学习中的注意力机制
人工智能头条
16+阅读 · 2017年11月2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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
CVPR 2021 | 时间序列疾病预测的因果隐马尔可夫模型
专知会员服务
64+阅读 · 2021年4月11日
注意力机制模型最新综述
专知会员服务
271+阅读 · 2019年10月20日
相关资讯
【图神经网络入门】GAT图注意力网络
深度学习自然语言处理
28+阅读 · 2020年5月16日
图神经网络入门(三)GAT图注意力网络
图与推荐
10+阅读 · 2020年5月14日
HAN:基于双层注意力机制的异质图深度神经网络
黑龙江大学自然语言处理实验室
20+阅读 · 2019年5月7日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
深度学习中的注意力机制
人工智能头条
16+阅读 · 2017年11月2日
相关基金
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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员