综述:帕金森病神经影像中的机器学习与计算病理生理学:全面综述与荟萃分析

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Asian Journal of Psychiatry 3.8

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  本综述聚焦机器学习(ML)及深度学习(DL)在帕金森病(PD)诊断中的应用,基于 MRI、语音、手写等多模态数据,分析全球流行现状、治疗差异与研究不足,提出 Meta-Park 模型(训练 / 测试 / 验证准确率达 97.67%/95%/94.04%),为早期诊断与临床决策提供数据驱动方案。

  

引言


帕金森病(Parkinson’s disease, PD)是仅次于阿尔茨海默病的第二大常见神经退行性疾病,全球人口老龄化使其成为重要公共卫生问题。PD 好发于 60 岁以上人群,据世界卫生组织(WHO)数据,截至 2019 年全球超 850 万人患病,其病理特征为黑质纹状体多巴胺能神经支配退化,且神经退行性变不仅限于黑质多巴胺能神经元,还涉及神经网络其他区域的细胞。

文献综述


PD 的病理特征为黑质纹状体多巴胺能神经支配退化,神经退行性变范围广泛,使其成为高度异质性疾病。Ortiz 等(2019)提出一种创新框架,通过整合基于等值面的方法来识别 PD。

数据来源


以往研究收集并使用了多个数据集,相关表格(Table 4)展示了文献中各种数据集的分布情况,涵盖公开和私有数据集,有助于理解 PD 诊断研究的数据格局,该表分为数据集名称、描述、类型、链接等五列,旨在实现研究目标并确保可重复性。

讨论


PD 由英国医生 James Parkinson 于 1817 年在其著作《关于震颤麻痹的论文》中首次描述,早期临床观察将其界定为一种以震颤、肌肉僵直、运动迟缓和姿势不稳为特征的独特神经疾病,其对震颤麻痹的详细记录为后续研究奠定了基础。19 世纪末,法国神经学家 Jean - Martin Charcot 也做出了贡献。

提出的 Meta-Park 模型


用于 PD 神经影像诊断的 Meta-Park 模型分析始于数据收集与预处理,纳入 MRI、功能磁共振成像(fMRI)和多巴胺转运体扫描(DaTscans)等模态,以记录形态和功能变化,包括黑质(SN)萎缩和多巴胺水平变化(如图 8 所示)。数据需经过去噪、归一化、分割和配准等预处理步骤,以突出相关特征便于准确分析。

实验分析


本节深入描述了 Meta-Park 的实验设置,该模型是基于结构 MRI 的 PD 分类深度神经网络,内容包括数据预处理、模型架构、训练配置、评估指标以及结果的定量和可视化详细分析。

结论与未来展望


现有文献存在显著不足,如信息碎片化、结果不一致和数据质量参差不齐,这些限制凸显了建立统一可靠信息库以增进对 PD 的理解并最大化患者预后的必要性。PD 是一种影响生理、认知和情感过程的复杂疾病,数据集总结对现有数据进行了系统概述,强调了遗传学、神经影像等方面的贡献。

伦理批准与参与同意


不适用。

利益冲突


作者声明无利益冲突需披露。

临床试验编号


不适用。

未引用参考文献


(Xu 等,2024a;Mahmoud Ibrahim 和 Abed Mohammed,2024a;Bucur 和 Papagno,2022 等)

资金支持


不适用。

作者贡献声明


Manjula Shanbhog:项目管理、调查;Kuljeet Singh:写作 - 评审与编辑、监督、资源、方法学、概念化;Khushi Sharma:写作 - 初稿、数据整理。

利益冲突声明


作者声明无已知可能影响本文工作的财务利益或个人关系冲突,所有作者均声明与本稿件无利益冲突和财务利益。第一作者感谢 Kuljeet Singh 教授的持续支持与监督,以及 Manjula Shanbhog 博士的指导。
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