The concept of biological age (BA), although important in clinical practice, is hard to grasp mainly due to the lack of a clearly defined reference standard. For specific applications, especially in pediatrics, medical image data are used for BA estimation in a routine clinical context. Beyond this young age group, BA estimation is mostly restricted to whole-body assessment using non-imaging indicators such as blood biomarkers, genetic and cellular data. However, various organ systems may exhibit different aging characteristics due to lifestyle and genetic factors. Thus, a whole-body assessment of the BA does not reflect the deviations of aging behavior between organs. To this end, we propose a new imaging-based framework for organ-specific BA estimation. In this initial study, we focus mainly on brain MRI. As a first step, we introduce a chronological age (CA) estimation framework using deep convolutional neural networks (Age-Net). We quantitatively assess the performance of this framework in comparison to existing state-of-the-art CA estimation approaches. Furthermore, we expand upon Age-Net with a novel iterative data-cleaning algorithm to segregate atypical-aging patients (BA $\not \approx$ CA) from the given population. We hypothesize that the remaining population should approximate the true BA behavior. We apply the proposed methodology on a brain magnetic resonance image (MRI) dataset containing healthy individuals as well as Alzheimer's patients with different dementia ratings. We demonstrate the correlation between the predicted BAs and the expected cognitive deterioration in Alzheimer's patients. A statistical and visualization-based analysis has provided evidence regarding the potential and current challenges of the proposed methodology.


翻译:生物年龄概念(BA)虽然在临床实践中很重要,但主要由于缺乏明确界定的参考标准,很难理解生物年龄概念(BA)概念,主要因为缺乏明确的参考标准而难以理解。对于具体应用,特别是在儿科中,医学图像数据用于BA常规临床评估。除了这个年轻年龄组外,BA估计主要限于使用非成形指标,如血液生物标志、遗传和细胞数据等全体评估。然而,由于生活方式和遗传因素,各种器官系统可能呈现不同的老化特征。因此,对BA的整体评估并不反映器官之间不断老化的行为的偏差。为此,我们提出了一个新的基于成像的上下文的上下文上下文的BA分析框架。在最初的研究中,我们主要侧重于大脑MRI。作为第一步,我们采用一个按时间顺序(CA-Net)的估算框架的绩效框架,与现有的先进CAA估计方法相比,我们扩展了年龄-网络,以新的迭代数据化数据算法,以当前BA-CA-A级患者的直径比值为AA。我们应用了A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-

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