Mild traumatic brain injury (mTBI) is a growing public health problem with an estimated incidence of one million people annually in US. Neurocognitive tests have been used to both assess the patient condition and to monitor the patient progress. This work aims to directly use diffusion MR images taken shortly after injury to detect whether a patient suffers from mTBI, by incorporating deep learning techniques. To overcome the challenge due to limited training data, we describe each brain region using the bag of word representation, which specifies the distribution of representative patch patterns. We apply a convolutional auto-encoder to learn the patch-level features, from overlapping image patches extracted from the MR images. to learn features from diffusion MR images of brain using an unsupervised approach. Our experimental results show that the bag of word representation using patch level features learnt by the auto encoder provides similar performance as that using the raw patch patterns, both significantly outperform earlier work relying on the mean values of MR metrics in selected brain regions.


翻译:轻度创伤性脑损伤(MTBI)是一个日益严重的公共健康问题,在美国每年估计有100万人患病。神经认知测试被用于评估患者状况和监测患者进展。这项工作旨在直接使用受伤后不久拍摄的MR图像,通过深层学习技术,检测患者是否患有MTBI。为了克服由于培训数据有限而带来的挑战,我们用单词表达式袋描述每个大脑区域,该包指定有代表性的补丁模式的分布。我们用一个同源自动编码器学习补丁特征,从从MR图像中提取的重叠图像补丁中学习。从使用不受监督的方法传播脑部的MR图像中学习特征。我们的实验结果表明,使用汽车编码器所学的补丁特征的单词表达包提供了与使用原始补丁模式相似的性能,两者都大大超过早期依靠选定大脑区域MR指标平均值的工作。

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