综述:静息态功能磁共振成像与机器学习在2型糖尿病认知障碍中的应用:范围综述

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Meta-Radiology CS10.2

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  这篇综述系统回顾了机器学习(ML)结合静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)在2型糖尿病(T2DM)认知障碍(CI)研究中的进展,揭示了异常功能连接模式与神经退行性疾病的关联,为早期干预提供了潜在生物标志物。

  

引言

2型糖尿病(T2DM)作为一种常见的代谢性疾病,全球患者已超过5.37亿,其中90%为T2DM。慢性高血糖不仅损害外周器官,还与认知功能下降和神经退行性疾病风险增加密切相关,尤其是阿尔茨海默病(AD)和血管性痴呆(VD)。T2DM相关认知障碍(T2DM-CI)表现为学习、记忆和执行功能受损,但缺乏明确的诊断标准,易导致误诊或延误治疗。

方法与技术

静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)通过检测血氧水平依赖(BOLD)信号,能够无创评估大脑自发神经活动,揭示功能连接(FC)和内在脑网络的变化。机器学习(ML)技术,如支持向量机(SVM)和卷积神经网络(CNN),被广泛应用于分析rs-fMRI数据,以区分T2DM患者与健康对照(HC),或识别T2DM-CI的特定神经模式。

主要发现

  1. 功能连接异常:多项研究表明,T2DM-CI患者默认模式网络(DMN)和边缘系统的功能连接显著异常,与认知测试分数(如MoCA)相关。
  2. 动态高阶功能连接(dHOFC):该方法通过捕捉多脑区动态时间序列的同步性,提高了对T2DM-CI的检测灵敏度,优于传统静态FC分析。
  3. 机器学习模型效能:SVM结合不同核函数(线性、高斯)在分类任务中表现优异,最高准确率达90.54%,曲线下面积(AUC)达0.9737。

潜在机制与挑战

T2DM-CI的神经生物学机制涉及胰岛素抵抗(IR)、脑微血管功能障碍和肠脑轴紊乱等。然而,当前研究存在样本量小、单中心局限性和跨时段数据不足等问题。未来需通过多模态影像(如结合结构MRI)和纵向设计提升模型泛化能力。

展望

rs-fMRI与ML的联合应用为T2DM-CI的早期诊断提供了新思路,但需进一步验证其临床转化价值。扩大样本量、优化特征选择算法及探索多组学整合将是下一阶段的研究重点。

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