Maß für die Attributgraph-Distanz zur automatischen Erkennung von Personen mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung

Zusammenfassung

Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) rückt in letzter Zeit aus zwei Gründen immer mehr in den Fokus: Erstens gehört sie zu den häufigsten Störungen im Kindesalter, und zweitens ist die Ursache der Störung noch immer unbekannt. Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) hat sich als beliebtes Instrument zur Analyse von ADHS etabliert und steht im Mittelpunkt unserer aktuellen Forschung. In dieser Arbeit stellen wir ein neuartiges Verfahren zur automatischen Klassifizierung von ADHS-Patienten anhand ihrer Ruhe-fMRT-Daten (rs-fMRT) vor. Wir erstellen für alle Probanden funktionelle Konnektivitätsnetzwerke des Gehirns. Die Knoten des Netzwerks bestehen aus Clustern hochaktiver Voxel, und die Kanten zwischen je zwei Knoten repräsentieren die Korrelationen ihrer durchschnittlichen fMRT-Zeitreihen. Die Aktivität der Voxel wird anhand der durchschnittlichen Leistung ihrer entsprechenden fMRT-Zeitreihen gemessen. Für jeden Knoten des Netzwerks wird ein lokaler Deskriptor berechnet, der aus einer Reihe von Attributen des Knotens besteht. Anschließend wird die Multi-Dimensional Scaling (MDS)-Technik eingesetzt, um alle Probanden anhand ihrer Distanzmaße zwischen den Graphen aus dem unbekannten Graphenraum in einen niedrigdimensionalen Raum zu projizieren. Abschließend wird der Support Vector Machine (SVM)-Klassifikator auf dem niedrigdimensionalen projizierten Raum zur automatischen Klassifizierung der ADHS-Probanden verwendet. Die umfassende experimentelle Validierung der vorgeschlagenen Methode erfolgt anhand des Datensatzes des ADHD-200-Wettbewerbs. Unsere Methode ist vielversprechend, da wir beeindruckende Klassifizierungsgenauigkeiten sowohl im Trainingsdatensatz (70,49 %) als auch im Testdatensatz (73,55 %) erzielen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Erkennungsraten höher sind, wenn die Klassifizierung getrennt für die männlichen und weiblichen Probandengruppen durchgeführt wird.