5、基于纵向结构磁共振图像的地标式阿尔茨海默病诊断方法

基于纵向结构磁共振图像的地标式阿尔茨海默病诊断方法

1. 引言

结构磁共振成像（MRI）已被证明是诊断阿尔茨海默病（AD）的有效工具。与单时间点的横断面研究相比，纵向研究通过关注组织的空间结构异常和纵向变化，对早期病理变化更为敏感。

目前，横断面研究在AD或轻度认知障碍（MCI）诊断方面取得了一些成果。例如，Liu等人使用多模板表示法进行AD诊断；Hinrichs等人提出使用空间增强LPboosting进行AD分类；Zhu等人专注于从冗余的基于区域的特征中选择信息特征；Gerardin等人基于海马形状提取特征用于AD和MCI分类；Gao等人提出使用超图学习进行MCI分类和索引；Kloppe等人提出使用基于体素的灰质特征进行AD分类。

然而，现有的纵向研究主要集中在一些已知的代表性生物标志物的退化上，如海马体积、脑室体积、全脑体积和皮质厚度。但这些研究仍面临一些挑战：
- 有限的测量可能无法捕捉到全脑形态异常的完整模式。
- 需要耗时的非线性配准或组织分割步骤，而且纵向研究由于涉及更多扫描，会加剧计算时间。
- 不同受试者的纵向扫描通常不一致，因为在数据收集过程中可能会缺失一些时间点。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于地标特征提取框架，用于使用纵向结构MRI进行AD诊断。该方法具有以下优点：
- 不需要耗时的非线性配准或组织分割。
- 可以覆盖全脑的代表性形态异常。
- 能够处理纵向扫描之间的不一致性。

2. 材料与图像处理

2.1 数据集

本研究使用的数据集来自阿尔茨海默病神经影像学倡议（ADNI）。ADNI是一个为期5年的公私合