Diagnosing dementia, particularly for Alzheimer's Disease (AD) and frontotemporal dementia (FTD), is complex due to overlapping symptoms. While magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET) data are critical for the diagnosis, integrating these modalities in deep learning faces challenges, often resulting in suboptimal performance compared to using single modalities. Moreover, the potential of multi-modal approaches in differential diagnosis, which holds significant clinical importance, remains largely unexplored. We propose a novel framework, DiaMond, to address these issues with vision Transformers to effectively integrate MRI and PET. DiaMond is equipped with self-attention and a novel bi-attention mechanism that synergistically combine MRI and PET, alongside a multi-modal normalization to reduce redundant dependency, thereby boosting the performance. DiaMond significantly outperforms existing multi-modal methods across various datasets, achieving a balanced accuracy of 92.4% in AD diagnosis, 65.2% for AD-MCI-CN classification, and 76.5% in differential diagnosis of AD and FTD. We also validated the robustness of DiaMond in a comprehensive ablation study. The code is available at https://github.com/ai-med/DiaMond.


翻译:痴呆症的诊断,特别是阿尔茨海默病(AD)和额颞叶痴呆(FTD),因其症状重叠而变得复杂。虽然磁共振成像(MRI)和正电子发射断层扫描(PET)数据对于诊断至关重要,但在深度学习中整合这些模态面临挑战,其性能通常逊于使用单一模态的方法。此外,在具有重要临床意义的鉴别诊断中,多模态方法的潜力在很大程度上仍未得到探索。我们提出了一种新颖的框架DiaMond,利用视觉Transformer来有效整合MRI和PET数据,以解决这些问题。DiaMond配备了自注意力机制和一种新颖的双注意力机制,能协同结合MRI和PET信息,同时采用多模态归一化以减少冗余依赖,从而提升性能。DiaMond在多个数据集上显著优于现有的多模态方法,在AD诊断中达到92.4%的平衡准确率,在AD-MCI-CN分类中达到65.2%,在AD与FTD的鉴别诊断中达到76.5%。我们还在全面的消融研究中验证了DiaMond的鲁棒性。代码可在 https://github.com/ai-med/DiaMond 获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2015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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2015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
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