本技术公开了一种基于深度多路径注意力自适应图卷积网络的数据分类方法及系统,涉及医学图像处理技术领域,获取并预处理rs‑fMRI数据得到BOLD序列,构建功能连接特征向量输入DMAGCN模型,最后经五折交叉验证获取最优模型用于分类。本发明通过数据预处理保障数据质量,为精准分析奠基。功能连接特征向量有效表征数据,输入模型后,Transformer主干网络与MLP分支网络可提取多源域特征,结合图网络利用非成像数据,使模型能学习到丰富特征,增强泛化性与适应性。本发明提高分类准确性,尤其在处理如孤独症谱系障碍这类不确定型数据分类时表现出色,推动相关疾病研究,为医学数据分类提供高效可靠方法。
背景技术
目前,孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder,ASD)是一种儿童神经系统发育障碍,临床表现为行为刻板、兴趣狭窄、交流障碍。若能在孤独症早期就进行及时地干预,其受到的效果就会更好,然而部分ASD患者在儿童期未被发现,而在青少年期被观察到症状。所以对孤独症患者进行早期地预防是非常有必要的。
在过去的几十年里,近十年来,神经成像技术的进步提供了关键的一步,并使测量与ASD相关的功能和结构变化成为可能。基于静息状态功能磁共振成像(Resting-StateFunctional Magnetic Resonance Imaging,rs-fMRI)的几种方法被提出用于诊断各种脑部疾病,在ASD生物标志物的发现和分类方面获得了广泛关注,是一种关键工具,可以根据受试者处于静息状态时的血氧水平依赖性(BOLD)信号揭示大脑功能障碍。通过使用rs-fMR中两个大脑区域的平均BOLD信号将Pearson相关系数计算为功能连接,因发现其在神经精神疾病的脑功能组织和生物标志物方面的有效性,被广泛应用于计算机辅助ASD诊断。大多数基于rs-fMRI的ASD分类方法都是使用功能连接作为特征开发的。
深度学习已经成功地应用疾病诊断方面,并取得了惊人的效果。但是,人类神经活动具有不确定性的特征,这是因为临床上采集rs-fMRI数据的过程时,受到因人体自身的噪声和设备的原因所导致的干扰,难以体现真实的神经活动。其次,ASD具有高度的异质性,不同ASD患者的神经活动存在着明显的个体差异。这些因素使rs-fMRI数据包含明显的不确定性,不利于构建鲁棒的ASD辅助诊断模型。同时,临床神经图像数据集由于其昂贵的获取和耗时的标签,经常面临数据集大小小的问题。因此,在一些研究中,如ASD诊断中,多站点rs-fMRI数据经常被合并以扩展数据集,这导致了第二个问题:在大多数情况下,来自不同扫描仪或采集协议的样本不遵循相同的分布。Sun等人通过对齐源域和目标域分布的二阶统计信息,最大限度地减少域偏移;Liu等人通过调整预测的多站点数据的全局结构来缓解域之间的边际分布差异;Wang等人通过确定来自多个站点的数据的通用低秩表示,旨在减少数据分布的差异;Eslami等人使用自动编码器和单层感知器(SLP)提高提取特征的质量并优化模型的参数。这些方法对于解决数据集特征分布不一致问题是有效的,但是对于特征的处理不够细致,这可能导致错误诊断,这在医疗领域是非常严重的。
因此,如何处理不确定型数据的分类是本领域技术人员亟需解决的问题。
实现思路