近年来,已经开发了各种估计生物年龄(BA)的方法。尤其是随着机器学习(ML)的发展,BA的预测有越来越多的类型,并且准确性得到了极大的提高。估计BA的模型在监测健康衰老方面起着重要作用,并可以提供新的工具来检测普通人群的健康状况并向较不健康的人发出警告。我们将主要使用ML回顾三种年龄预测方法。它们基于血液生物标志物,面部图像和结构神经影像学特征。目前,使用血液生物标志物的模型是最简单,最直接,最准确的方法。面部图像方法受种族,环境等各个方面的影响,预测准确性不是很好,这不能为医疗领域做出巨大贡献。总而言之,我们在这里为我们和其他潜在的一般人群的大数据时代跟踪前进的方向,并展示了利用当今可用的大量数据的方式。
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传统的手动年龄估计方法是基于多种X射线图像的关键劳动力。一些目前的研究表明,横向头颅(LC)图像可用于估计年龄。然而,这些方法基于手动测量某些图像特征,并根据经验或得分制定年龄估计。因此,这些方法是耗时和劳动密集型的,效果将受主观意见的影响。在这项工作中,我们提出了显着的图增强年龄估计方法,其可以基于LC图像自动执行年龄估计。同时,它还可以显示年龄估计图像中每个区域的重要性,这无疑会增加方法的解释性。我们的方法在4至40岁以上的3014 LC图像上进行了测试。实验结果的MEA是1.250,这少于最先进的基准的结果,因为它在年龄组中表现得更少,数据较少。此外,我们的模型在每个区域培训,在LC图像中的年龄估计的贡献很高,因此验证了这些不同区域对年龄估计任务的影响。因此,我们得出结论,提出的显着性图增强了横向头颅射线照片的时间年龄估计方法可以很好地在时间年龄估计任务中工作,特别是当数据量很小时。此外,与传统深度学习相比,我们的方法也是可解释的。
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Over the years, Machine Learning models have been successfully employed on neuroimaging data for accurately predicting brain age. Deviations from the healthy brain aging pattern are associated to the accelerated brain aging and brain abnormalities. Hence, efficient and accurate diagnosis techniques are required for eliciting accurate brain age estimations. Several contributions have been reported in the past for this purpose, resorting to different data-driven modeling methods. Recently, deep neural networks (also referred to as deep learning) have become prevalent in manifold neuroimaging studies, including brain age estimation. In this review, we offer a comprehensive analysis of the literature related to the adoption of deep learning for brain age estimation with neuroimaging data. We detail and analyze different deep learning architectures used for this application, pausing at research works published to date quantitatively exploring their application. We also examine different brain age estimation frameworks, comparatively exposing their advantages and weaknesses. Finally, the review concludes with an outlook towards future directions that should be followed by prospective studies. The ultimate goal of this paper is to establish a common and informed reference for newcomers and experienced researchers willing to approach brain age estimation by using deep learning models
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儿童性滥用和剥削(CSAE)受害者的确切年龄估计是最重要的数字取证挑战之一。调查人员通常需要通过查看图像和解释性发展阶段和其他人类特征来确定受害者的年龄。主要优先事项 - 保障儿童 - 通常受到这项工作可能需要的巨大的法医反积云,认知偏见和巨大的心理压力的负面影响。本文评估了现有的面部图像数据集,并提出了一种针对类似数字法医研究贡献的需求而定制的新数据集。这个小型,不同的DataSet为0到20岁的个人包含245个图像,并与FG-Net DataSet的82个唯一图像合并,从而实现了具有高图像分集和低年龄范围密度的327个图像。在IMDB-Wiki DataSet上预先培训的深度期望(DEX)算法测试新数据集。 16至20岁的年轻青少年和年龄较大的青少年/成年人的整体成果非常令人鼓舞 - 达到1.79年的MAE,但也表明0至10岁儿童的准确性需要进一步的工作。为了确定原型的功效,已经考虑了四个数字法医专家的有价值输入,以提高年龄估计结果。需要进一步的研究来扩展关于图像密度的数据集和性别和种族分集等因素的平等分布。
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基于全面的生物识别是一个广泛的研究区域。然而,仅使用部分可见的面,例如在遮盖的人的情况下,是一个具有挑战性的任务。在这项工作中使用深卷积神经网络(CNN)来提取来自遮盖者面部图像的特征。我们发现,第六和第七完全连接的层,FC6和FC7分别在VGG19网络的结构中提供了鲁棒特征,其中这两层包含4096个功能。这项工作的主要目标是测试基于深度学习的自动化计算机系统的能力,不仅要识别人,还要对眼睛微笑等性别,年龄和面部表达的认可。我们的实验结果表明,我们为所有任务获得了高精度。最佳记录的准确度值高达99.95%,用于识别人员,99.9%,年龄识别的99.9%,面部表情(眼睛微笑)认可为80.9%。
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在过去的几十年里,机器和深度学习界在挑战性的任务中庆祝了巨大成就,如图像分类。人工神经网络的深度建筑与可用数据的宽度一起使得可以描述高度复杂的关系。然而,仍然不可能完全捕捉深度学习模型已经了解到的深度学习模型并验证它公平,而不会产生偏见,特别是在临界任务中,例如在医学领域产生的问题。这样的任务的一个示例是检测面部图像中的不同面部表情,称为动作单位。考虑到这项特定任务,我们的研究旨在为偏见提供透明度,具体与性别和肤色有关。我们训练一个神经网络进行动作单位分类,并根据其准确性和基于热量的定性分析其性能。对我们的结果的结构化审查表明我们能够检测到偏见。尽管我们不能从我们的结果得出结论,但较低的分类表现完全来自性别和肤色偏差,这些偏差必须得到解决,这就是为什么我们通过提出关于如何避免检测到的偏差的建议。
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计算机辅助方法为诊断和预测脑疾病显示了附加的价值,因此可以支持临床护理和治疗计划中的决策。本章将洞悉方法的类型,其工作,输入数据(例如认知测试,成像和遗传数据)及其提供的输出类型。我们将专注于诊断的特定用例,即估计患者的当前“状况”,例如痴呆症的早期检测和诊断,对脑肿瘤的鉴别诊断以及中风的决策。关于预测,即对患者的未来“状况”的估计,我们将缩小用例,例如预测多发性硬化症中的疾病病程,并预测脑癌治疗后患者的结局。此外,根据这些用例,我们将评估当前的最新方法,并强调当前对这些方法进行基准测试的努力以及其中的开放科学的重要性。最后,我们评估了计算机辅助方法的当前临床影响,并讨论了增加临床影响所需的下一步。
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Almost 80 million Americans suffer from hair loss due to aging, stress, medication, or genetic makeup. Hair and scalp-related diseases often go unnoticed in the beginning. Sometimes, a patient cannot differentiate between hair loss and regular hair fall. Diagnosing hair-related diseases is time-consuming as it requires professional dermatologists to perform visual and medical tests. Because of that, the overall diagnosis gets delayed, which worsens the severity of the illness. Due to the image-processing ability, neural network-based applications are used in various sectors, especially healthcare and health informatics, to predict deadly diseases like cancers and tumors. These applications assist clinicians and patients and provide an initial insight into early-stage symptoms. In this study, we used a deep learning approach that successfully predicts three main types of hair loss and scalp-related diseases: alopecia, psoriasis, and folliculitis. However, limited study in this area, unavailability of a proper dataset, and degree of variety among the images scattered over the internet made the task challenging. 150 images were obtained from various sources and then preprocessed by denoising, image equalization, enhancement, and data balancing, thereby minimizing the error rate. After feeding the processed data into the 2D convolutional neural network (CNN) model, we obtained overall training accuracy of 96.2%, with a validation accuracy of 91.1%. The precision and recall score of alopecia, psoriasis, and folliculitis are 0.895, 0.846, and 1.0, respectively. We also created a dataset of the scalp images for future prospective researchers.
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机器学习(ML)是指根据大量数据预测有意义的输出或对复杂系统进行分类的计算机算法。 ML应用于各个领域,包括自然科学,工程,太空探索甚至游戏开发。本文的重点是在化学和生物海洋学领域使用机器学习。在预测全球固定氮水平,部分二氧化碳压力和其他化学特性时,ML的应用是一种有前途的工具。机器学习还用于生物海洋学领域,可从各种图像(即显微镜,流车和视频记录器),光谱仪和其他信号处理技术中检测浮游形式。此外,ML使用其声学成功地对哺乳动物进行了分类,在特定的环境中检测到濒临灭绝的哺乳动物和鱼类。最重要的是,使用环境数据,ML被证明是预测缺氧条件和有害藻华事件的有效方法,这是对环境监测的重要测量。此外,机器学习被用来为各种物种构建许多对其他研究人员有用的数据库,而创建新算法将帮助海洋研究界更好地理解海洋的化学和生物学。
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早期发现焦虑症对于减少精神障碍患者的苦难并改善治疗结果至关重要。基于MHealth平台的焦虑筛查在提高筛选效率和降低筛查成本方面具有特殊实用价值。实际上,受试者的身体和心理评估中移动设备的差异以及数据质量不均匀的问题和现实世界中数据的少量数据量使现有方法无效。因此,我们提出了一个基于时空特征融合的框架,用于非触发焦虑。为了降低数据质量不平衡的影响,我们构建了一个基于“ 3DCNN+LSTM”的特征提取网络,并融合了面部行为和非接触式生理学的时空特征。此外,我们设计了一种相似性评估策略,以解决较小的数据样本量导致模型准确性下降的问题。我们的框架已通过现实世界中的机组数据集进行了验证,并且两个公共数据集UBFC-Phys和Swell-KW。实验结果表明,我们框架的总体性能要比最新的比较方法更好。
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2019年12月,一个名为Covid-19的新型病毒导致了迄今为止的巨大因果关系。与新的冠状病毒的战斗在西班牙语流感后令人振奋和恐怖。虽然前线医生和医学研究人员在控制高度典型病毒的传播方面取得了重大进展,但技术也证明了在战斗中的重要性。此外,许多医疗应用中已采用人工智能,以诊断许多疾病,甚至陷入困境的经验丰富的医生。因此,本调查纸探讨了提议的方法,可以提前援助医生和研究人员,廉价的疾病诊断方法。大多数发展中国家难以使用传统方式进行测试,但机器和深度学习可以采用显着的方式。另一方面,对不同类型的医学图像的访问已经激励了研究人员。结果,提出了一种庞大的技术数量。本文首先详细调了人工智能域中传统方法的背景知识。在此之后,我们会收集常用的数据集及其用例日期。此外,我们还显示了采用深入学习的机器学习的研究人员的百分比。因此,我们对这种情况进行了彻底的分析。最后,在研究挑战中,我们详细阐述了Covid-19研究中面临的问题,我们解决了我们的理解,以建立一个明亮健康的环境。
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呼吸声分类中的问题已在去年的临床科学家和医学研究员团体中获得了良好的关注,以诊断Covid-19疾病。迄今为止,各种模型的人工智能(AI)进入了现实世界,从人类生成的声音等人生成的声音中检测了Covid-19疾病,例如语音/言语,咳嗽和呼吸。实现卷积神经网络(CNN)模型,用于解决基于人工智能(AI)的机器上的许多真实世界问题。在这种情况下,建议并实施一个维度(1D)CNN,以诊断Covid-19的呼吸系统疾病,例如语音,咳嗽和呼吸。应用基于增强的机制来改善Covid-19声音数据集的预处理性能,并使用1D卷积网络自动化Covid-19疾病诊断。此外,使用DDAE(数据去噪自动编码器)技术来产生诸如输入功能的深声特征,而不是采用MFCC(MEL频率跳跃系数)的标准输入,并且它更好地执行比以前的型号的准确性和性能。
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生成的对抗网络(GAN)是在众多领域成功使用的一种强大的深度学习模型。它们属于一个称为生成方法的更广泛的家族,该家族通过从真实示例中学习样本分布来生成新数据。在临床背景下,与传统的生成方法相比,GAN在捕获空间复杂,非线性和潜在微妙的疾病作用方面表现出增强的能力。这篇综述评估了有关gan在各种神经系统疾病的成像研究中的应用的现有文献,包括阿尔茨海默氏病,脑肿瘤,脑老化和多发性硬化症。我们为每个应用程序提供了各种GAN方法的直观解释,并进一步讨论了在神经影像学中利用gans的主要挑战,开放问题以及有希望的未来方向。我们旨在通过强调如何利用gan来支持临床决策,并有助于更好地理解脑部疾病的结构和功能模式,从而弥合先进的深度学习方法和神经病学研究之间的差距。
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域移位,训练与测试数据特征之间的不匹配,导致多源成像方案中的预测性能显着降低。在医学成像中,不同网站的人口,扫描仪和采集协议的异质性提出了一个重要的领域移位挑战,并限制了机器学习模型的广泛临床采用。统一方法旨在学习数据不变的表示这些差异是解决域移位的普遍工具,但它们通常会导致预测精度的劣化。本文对问题进行了不同的视角:我们拥抱这种不和谐的数据并设计一个简单但有效的解决域名框架。根据我们的理论参数,关键的想法是在源数据上构建备用分类器并将此模型调整为新数据。可以为站点内域适应微调分类器。我们还可以在目标数据上处理我们无法访问地面真理标签的情况;我们展示如何使用辅助任务来适应;这些任务雇用协变量,如年龄,性别和种族,这很容易获得,但仍然与主要任务相关联。我们在大规模现实世界3D脑MRI数据集上展示了站点内部域适应和站点间域推广的大量改进,用于分类阿尔茨海默病和精神分裂症。
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人工神经网络(ANN)能够学习,纠正错误和将大量原始数据转化为治疗和护理的有用医疗决策,这增加了增强患者安全和护理质量的普及。因此,本文审查了ANN的关键作用为患者医疗保健决策提供有价值的见解和有效的疾病诊断。我们彻底审查了现有文献中的不同类型的ANN,以便为复杂应用程序进行高级ANNS适配。此外,我们还调查Ann的各种疾病诊断和治疗的进步,例如病毒,皮肤,癌症和Covid-19。此外,我们提出了一种名为ConxNet的新型深度卷积神经网络(CNN)模型,用于提高Covid-19疾病的检测准确性。 ConxNet经过培训并使用不同的数据集进行测试,它达到了超过97%的检测精度和精度,这明显优于现有型号。最后,我们突出了未来的研究方向和挑战,例如算法的复杂性,可用数据,隐私和安全性,以及与ANN的生物传染集成。这些研究方向需要大幅关注改善医疗诊断和治疗应用的ANN的范围。
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扩散张量成像(DTI)已被用于研究神经退行性疾病对神经途径的影响,这可能导致这些疾病的更可靠和早期诊断,以及更好地了解它们如何影响大脑。我们介绍了一种基于标记为DTI光纤数据和相应统计数据的智能视觉分析系统,用于研究患者组。系统的AI增强界面通过组织和整体分析空间引导用户,包括统计特征空间,物理空间和不同组的患者的空间。我们使用自定义机器学习管道来帮助缩小此大型分析空间,然后通过一系列链接可视化务实拨动它。我们使用来自Parkinson进展标记倡议的研究数据库的实际数据进行多种案例研究。
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Pneumonia, a respiratory infection brought on by bacteria or viruses, affects a large number of people, especially in developing and impoverished countries where high levels of pollution, unclean living conditions, and overcrowding are frequently observed, along with insufficient medical infrastructure. Pleural effusion, a condition in which fluids fill the lung and complicate breathing, is brought on by pneumonia. Early detection of pneumonia is essential for ensuring curative care and boosting survival rates. The approach most usually used to diagnose pneumonia is chest X-ray imaging. The purpose of this work is to develop a method for the automatic diagnosis of bacterial and viral pneumonia in digital x-ray pictures. This article first presents the authors' technique, and then gives a comprehensive report on recent developments in the field of reliable diagnosis of pneumonia. In this study, here tuned a state-of-the-art deep convolutional neural network to classify plant diseases based on images and tested its performance. Deep learning architecture is compared empirically. VGG19, ResNet with 152v2, Resnext101, Seresnet152, Mobilenettv2, and DenseNet with 201 layers are among the architectures tested. Experiment data consists of two groups, sick and healthy X-ray pictures. To take appropriate action against plant diseases as soon as possible, rapid disease identification models are preferred. DenseNet201 has shown no overfitting or performance degradation in our experiments, and its accuracy tends to increase as the number of epochs increases. Further, DenseNet201 achieves state-of-the-art performance with a significantly a smaller number of parameters and within a reasonable computing time. This architecture outperforms the competition in terms of testing accuracy, scoring 95%. Each architecture was trained using Keras, using Theano as the backend.
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使用卷积神经网络,面部属性(例如,年龄和吸引力)估算性能得到了大大提高。然而,现有方法在培训目标和评估度量之间存在不一致,因此它们可能是次优。此外,这些方法始终采用具有大量参数的图像分类或面部识别模型,其携带昂贵的计算成本和存储开销。在本文中,我们首先分析了两种最新方法(排名CNN和DLDL)之间的基本关系,并表明排名方法实际上是隐含的学习标签分布。因此,该结果首先将两个现有的最新方法统一到DLDL框架中。其次,为了减轻不一致和降低资源消耗,我们设计了一种轻量级网络架构,并提出了一个统一的框架,可以共同学习面部属性分发和回归属性值。在面部年龄和吸引力估算任务中都证明了我们的方法的有效性。我们的方法使用单一模型实现新的最先进的结果,使用36美元\倍,参数减少3美元,在面部年龄/吸引力估算上的推动速度为3美元。此外,即使参数的数量进一步降低到0.9m(3.8MB磁盘存储),我们的方法也可以实现与最先进的结果。
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机器学习在医学图像分析中发挥着越来越重要的作用,产卵在神经影像症的临床应用中的新进展。之前有一些关于机器学习和癫痫的综述,它们主要专注于电生理信号,如脑电图(EEG)和立体脑电图(SEENG),同时忽略癫痫研究中神经影像的潜力。 NeuroImaging在确认癫痫区域的范围内具有重要的优点,这对于手术后的前诊所评估和评估至关重要。然而,脑电图难以定位大脑中的准确癫痫病变区。在这篇综述中,我们强调了癫痫诊断和预后在癫痫诊断和预后的背景下神经影像学和机器学习的相互作用。我们首先概述癫痫诊所,MRI,DWI,FMRI和PET中使用的癫痫和典型的神经影像姿态。然后,我们在将机器学习方法应用于神经影像数据的方法:i)将手动特征工程和分类器的传统机器学习方法阐述了两种方法,即卷积神经网络和自动化器等深度学习方法。随后,详细地研究了对癫痫,定位和横向化任务等分割,本地化和横向化任务的应用,以及与诊断和预后直接相关的任务。最后,我们讨论了目前的成就,挑战和潜在的未来方向,希望为癫痫的计算机辅助诊断和预后铺平道路。
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牙科时代是确定个人年龄的最可靠方法之一。通过使用牙科全景射线照相(DPR)图像,法医科学中的医师和病理学家试图建立没有有效法律记录或注册患者的个人的年代年龄。实践中当前的方法需要密集的劳动,时间和合格的专家。在医学图像处理领域,深度学习算法的发展提高了预测真实价值的敏感性,同时降低了成像时间的处理速度。这项研究提出了一种自动化方法,以使用1,332个DPR图像估算8至68岁的个体的法医年龄。最初,使用基于转移学习的模型进行了实验分析,包括InceptionV3,Densenet201,EdgitionNetB4,MobilenetV2,VGG16和Resnet50V2;因此,修改了表现最好的模型InceptionV3,并开发了新的神经网络模型。减少开发模型体系结构中已经可用的参数数量,从而更快,更准确。所达到的结果的性能指标如下:平均绝对误差(MAE)为3.13,均方根误差(RMSE)为4.77,相关系数r $ $^2 $为87%。可以想象将新模型作为法医学和牙科医学中的潜在可靠和实用的辅助设备。
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