Google Académico | Citações: 16429 | índice h: 32 | índice i10: 482
Clasificación de las etapas de la enfermedad de Alzheimer en imágenes de resonancia magnética mediante redes neuronales convolucionales
PDF (portugués (Brasil))

Palabras clave

Enfermedad de Alzheimer
Redes Neuronales Convolucionales
Resonancia Magnética

Cómo citar

Clasificación de las etapas de la enfermedad de Alzheimer en imágenes de resonancia magnética mediante redes neuronales convolucionales. (2025). Revista Eletrônica Acervo Saúde, 25(8), e21133. https://doi.org/10.25248/reas.e21133.2025

Copyright © | Todos los derechos reservados.

La revista posee los derechos de autor exclusivos para la publicación de este artículo en los términos de la ley brasileña 9610/98.

Reproducción parcial
El uso de partes de los textos, figuras y cuestionario del artículo es libre, siendo obligatoria la citación de los autores y revista.

Reproducción total
Está expresamente prohibido y debe ser autorizado por la revista.

Resumen

Objetivo: Proponer un algoritmo inteligente para diagnosticar la Enfermedad de Alzheimer mediante resonancia magnética, y comparar el desempeño de cinco modelos de redes neuronales convolucionales (ResNet50, VGG19, DenseNet201, InceptionV3 y EfficientNetB7) en la clasificación automática de sus etapas. Métodos: Se realizó un estudio experimental con 416 exámenes de resonancia magnética funcional del conjunto de datos OASIS-1, con pacientes entre 18 y 96 años. Se utilizaron imágenes segmentadas entre los cortes 100 y 160, con preprocesamiento estandarizado y entrenamiento de los modelos usando el optimizador Adam (tasa de aprendizaje 10⁻³, batch size 32), con parada anticipada y reducción adaptativa del aprendizaje. Resultados: En la clasificación multiclase (Sin Demencia, Demencia Muy Leve, Leve y Moderada), ResNet50 alcanzó una precisión del 83%, DenseNet201 del 82% y VGG19 del 80%, superando a InceptionV3 (78%) y EfficientNetB7 (72%). El enfoque jerárquico binario (con y sin demencia) mostró mejoras, destacando ResNet50 con 96% de precisión. Conclusión: Las redes convolucionales muestran un desempeño prometedor para el diagnóstico asistido del Alzheimer, especialmente con estrategias jerárquicas que reducen errores al distinguir las etapas de la enfermedad.

PDF (portugués (Brasil))

Referencias

ABADI M, et al. TensorFlow: large-scale machine learning on heterogeneous distributed systems. In: USENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI), 12., 2016, Savannah. Proceedings. Savannah: USENIX Association, 2016; 265-283.

ARCHANA B, KALIRAJAN K. Alzheimer’s disease classification using convolutional neural networks. In: International Conference on Innovative Data Communication Technologies and Application (ICIDCA), 2023. IEEE, 2023; 1044-1048.

CASTELLANI RJ, et al. Alzheimer disease: Alzheimer’s disease is the most common form of dementia. Disease-a-Month, 2010; 56(9): 484-546.

CHANDRA A, et al. Magnetic resonance imaging in Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment. Journal of Neurology, 2019; 266(6): 1293-1302.

EBRAHIMI A, et al. Multi-class classification of Alzheimer’s disease using deep learning: a review. Current Alzheimer Research, 2021; 18(1): 50-68.

ESTEVA A, et al. Dermatologist-level classification of skin cancer with deep neural networks. Nature, 2017; 542(7639): 115-118.

GOODFELLOW I, et al. Deep learning. Cambridge: MIT Press, 2016; 800p.

GUZIOR N, et al. Alzheimer’s disease: understanding the neuropsychological profile. Neuropsychology Review, 2015; 25(3): 1-15.

HE K, et al. Deep residual learning for image recognition. In: IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2016, Las Vegas. Proceedings. Los Alamitos: IEEE, 2016; 770-778.

HUANG G, et al. Densely connected convolutional networks. In: IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2017, Honolulu. Proceedings. Los Alamitos: IEEE, 2017; 4700-4708.

HUSSAIN MZ, et al. A tuned convolutional neural network model for accurate Alzheimer’s disease classification. Scientific Reports, 2025; 15: 11616.

JACK CR Jr, et al. Medial temporal atrophy on MRI in normal aging and very mild Alzheimer’s disease. Neurology, 1997; 49(3): 786-794.

LA MONTAGNE P, et al. Medial temporal lobe subregional atrophy in aging and Alzheimer’s disease: a longitudinal study. Frontiers in Aging Neuroscience, 2021; 13: 750154.

LIU M, et al. A multi-model deep convolutional neural network for automatic hippocampus segmentation and classification in Alzheimer’s disease. NeuroImage: Clinical, 2020; 27: 102303.

LITJENS G, et al. A survey on deep learning in medical image analysis. Medical Image Analysis, 2017; 42: 60-88.

MARCUS DS, et al. Open Access Series of Imaging Studies (OASIS): cross-sectional MRI data in young, middle aged, nondemented, and demented older adults. Journal of Cognitive Neuroscience, 2007; 19(9): 1498-1507.

MISHRA RP, et al. Alzheimer’s disease classification using convolutional neural network and random hyperparameter tuning. In: International Conference on Odisha on Electrical Power Engineering, Communication and Computing Technology (ODICON), 3., 2024, Bhubaneswar. Proceedings. Piscataway: IEEE, 2024; 1-6.

MORRIS JC. The Clinical Dementia Rating (CDR): current version and scoring rules. Neurology, 1993; 43(11): 2412-2414.

PASCANU R, et al. Understanding the difficulty of training deep feedforward neural networks. In: International Conference on Machine Learning (ICML), 30., 2013, Atlanta. Proceedings. Atlanta: JMLR, 2013; 1310-1318.

PENG L, et al. The role of demographic features in predicting Alzheimer’s disease: a machine learning approach. Frontiers in Neuroscience, 2020; 14: 749.

RUBIN EH, et al. Mapping Mini-Mental State Examination scores onto Clinical Dementia Rating categories in Alzheimer’s disease. American Journal of Geriatric Psychiatry, 1998; 6(2): 149-155.

SIMONYAN K, ZISSERMAN A. Very deep convolutional networks for large-scale image recognition. arXiv 2014; 1409: 1556.

SZEGEDY C, et al. Rethinking the inception architecture for computer vision. In: IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2016, Las Vegas. Proceedings. Los Alamitos: IEEE, 2016; 2818-2826.

TAN M, LE QV. EfficientNet: rethinking model scaling for convolutional neural networks. In: International Conference on Machine Learning (ICML), 36., 2019, Long Beach. Proceedings. Long Beach: JMLR, 2019; 6105-6114.

VAN DER MOLEN S. Scikit-learn for machine learning. Journal of Machine Learning Research, 2020; 21(1): 1-5.

ZHANG Z, et al. Evaluation metrics for machine learning in Alzheimer’s disease: a review. Journal of Alzheimer’s Disease, 2018; 62(3): 987-1002.

ZHU W, et al. Deep learning for medical image analysis: a comprehensive review. Medical Image Analysis, 2019; 58: 101552.