The brain age is a key indicator of brain health. While electroencephalography (EEG) is a practical tool for this task, existing models struggle with the common challenge of imperfect medical data, such as learning a ``normal'' baseline from weakly supervised, healthy-only cohorts. This is a critical anomaly detection task for identifying disease, but standard models are often black boxes lacking an interpretable structure. We propose EVA-Net, a novel framework that recasts brain age as an interpretable anomaly detection problem. EVA-Net uses an efficient, sparsified-attention Transformer to model long EEG sequences. To handle noise and variability in imperfect data, it employs a Variational Information Bottleneck to learn a robust, compressed representation. For interpretability, this representation is aligned to a continuous prototype network that explicitly learns the normative healthy aging manifold. Trained on 1297 healthy subjects, EVA-Net achieves state-of-the-art accuracy. We validated its anomaly detection capabilities on an unseen cohort of 27 MCI and AD patients. This pathological group showed significantly higher brain-age gaps and a novel Prototype Alignment Error, confirming their deviation from the healthy manifold. EVA-Net provides an interpretable framework for healthcare intelligence using imperfect medical data.


翻译:脑龄是大脑健康的关键指标。尽管脑电图(EEG)是执行此任务的实用工具,但现有模型在处理不完美医疗数据(例如从弱监督、仅包含健康人群的队列中学习“正常”基线)这一常见挑战时存在困难。这是识别疾病的关键异常检测任务,但标准模型通常是缺乏可解释结构的黑箱。我们提出了EVA-Net,一种将脑龄重新定义为可解释异常检测问题的新颖框架。EVA-Net采用高效的稀疏注意力Transformer来建模长时程EEG序列。为处理不完美数据中的噪声和变异性,该框架利用变分信息瓶颈学习鲁棒的压缩表示。在可解释性方面,该表示与连续原型网络对齐,显式学习规范的健康老化流形。基于1297名健康受试者训练后,EVA-Net达到了最先进的准确度。我们在包含27名轻度认知障碍和阿尔茨海默病患者的未知队列中验证了其异常检测能力。该病理组显示出显著更高的脑龄差距及新型的原型对齐误差,证实了其与健康流形的偏离。EVA-Net为利用不完美医疗数据实现医疗健康智能提供了可解释的框架。

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健康是指一个人在身体、精神和社会等方面都处于良好的状态。 健康包括两个方面的内容:

一是主要脏器无疾病,身体形态发育良好,体形均匀,人体各系统具有良好的生理功能,有较强的身体活动能力和劳动能力,这是对健康最基本的要求;

二是对疾病的抵抗能力较强,能够适应环境变化,各种生理刺激以及致病因素对身体的作用。传统的健康观是“无病即健康”,现代人的健康观是整体健康,世界卫生组织提出“健康不仅是躯体没有疾病,还要具备心理健康、社会适应良好和有道德”。因此,现代人的健康内容包括:躯体健康、心理健康、心灵健康、社会健康、智力健康、道德健康、环境健康等。健康是人的基本权利。健康是人生的第一财富。
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