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[提交于 2025年8月26日
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标题: MRExtrap:使用潜在空间中的线性建模进行脑部MRI的纵向老化分析
标题: MRExtrap: Longitudinal Aging of Brain MRIs using Linear Modeling in Latent Space
摘要: 模拟3D脑部MRI扫描中的衰老过程可以揭示神经疾病(如阿尔茨海默病)中的疾病进展模式。当前基于深度学习的生成模型通常通过从单个观察到的扫描中预测未来的扫描来解决这个问题。我们研究了通过卷积自编码器(MRExtrap)潜在空间中的线性模型来建模大脑衰老。我们的方法MRExtrap基于我们的观察,即在脑部MRI上训练的自编码器创建的潜在空间中,衰老轨迹似乎大致呈线性。我们对脑部MRI进行自编码器训练以创建潜在空间,并研究这些潜在空间如何通过基于年龄的线性外推来预测未来的MRI,使用估计的潜在进展率$\boldsymbol{\beta}$。对于单次扫描预测,我们提出使用群体平均和个体特定的线性进展率先验。我们还证明,在存在额外扫描的情况下,可以使用贝叶斯后验采样灵活地更新预测,提供一种用于个体特定优化的机制。在ADNI数据集上,MRExtrap准确预测了衰老模式,并在单体积脑部衰老预测方面超越了基于GAN的基线。我们还展示了多扫描条件的应用,以整合个体特定的进展率。最后,我们表明MRExtrap线性框架中的潜在进展率与之前研究的结构萎缩率中的疾病和年龄相关的衰老模式相关。MRExtrap为基于年龄的3D脑部MRI生成提供了一种简单且稳健的方法,尤其在有多个纵向观察的场景中非常有价值。
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