基于腦皮層形態(tài)學(xué)的多任務(wù)模型及其分類研究.pdf

1、大腦是人身體中最重要、最復(fù)雜的器官，相當(dāng)于計算機(jī)的CPU，支配著人們的思維和各種行為，研究大腦的組織結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理對于人類身體健康具有重要意義。阿爾茲海默癥（AD），是神經(jīng)系統(tǒng)退行性的一種疾病，而且該疾病的起病和發(fā)展不容易被人們所發(fā)現(xiàn)，臨床上記憶力、溝通和語言能力、行為能力、認(rèn)知功能等持續(xù)下降甚至全面喪失，導(dǎo)致全面性癡呆，民間稱老年癡呆癥。輕度認(rèn)知障礙（MCI）是介于正常衰老和癡呆之間的一種中間狀態(tài)，與正常（NC）老人相比，患者有一定的

2、輕度認(rèn)知功能減退，但是還不足以表現(xiàn)為癡呆，是老年癡呆的高發(fā)人群。由于現(xiàn)今還無法治愈阿爾茲海默癥，其病情具有不可逆性，在還沒有轉(zhuǎn)化為阿爾茲海默癥的輕度認(rèn)知障礙這一階段進(jìn)行預(yù)防和干預(yù)，對于控制患者的病情和延緩發(fā)病癡呆有明顯效果。在越來越多的相關(guān)研究中表明，AD患者與正常老年人、MCI患者與正常老年人之間腦部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，腦皮層存在差異，借助核磁共振成像（MRI）技術(shù)，對采集到的大腦圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，研究AD和MCI腦結(jié)構(gòu)組織的變化

3、，對降低AD的發(fā)病和死亡率有重要的意義，為實(shí)現(xiàn)AD的早期預(yù)測和自動診斷提供理論依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對AD、MCI、NC這些被試人群的MRI腦影像數(shù)據(jù)，以基于曲面形態(tài)學(xué)的分析方法，計算出被試人群腦形態(tài)學(xué)的三種指標(biāo)：皮層厚度、灰質(zhì)體積、皮層復(fù)雜度。對三種被試人群，基于每種指標(biāo)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計分析的方法，比較每兩種人群的大腦結(jié)構(gòu)組織差異，證明每種指標(biāo)下AD和NC及MCI和NC兩種模型腦組織存在顯著差異，為多任務(wù)學(xué)習(xí)選取特征提

4、供依據(jù)，同時找出有哪些腦區(qū)存在異常。⑵對AD和NC，MCI和NC兩種模型分別進(jìn)行分類實(shí)驗(yàn)。在該領(lǐng)域嘗試運(yùn)用多任務(wù)學(xué)習(xí)（MTL）方法來選擇特征，對腦皮層形態(tài)學(xué)的三種指標(biāo)：腦皮層厚度、灰質(zhì)體積、皮層復(fù)雜度看成三個任務(wù)，選擇特征時任務(wù)之間存在一定的聯(lián)系。同時與F-score、mRMR兩種特征選擇方法進(jìn)行比較。在特征選擇的基礎(chǔ)上，選擇一個合適的分類器更為重要，本文嘗試采用極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）的分類方法，同時結(jié)合SVM-Linear、SVM-RB