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一种改进的SwinTransformer阿尔兹海默病MR图像分类研究

通讯作者: 万艳丽, wan.yanli@imicams.ac.cn
DOI:10.12201/bmr.202505.00029
声明:预印本系统所发表的论文仅用于最新科研成果的交流与共享,未经同行评议,因此不建议直接应用于指导临床实践。

A Study on Improved Swin Transformer for Alzheimers Disease MRI Image Classification

Corresponding author: Wang yanli, wan.yanli@imicams.ac.cn
  • 摘要:目的/背景 阿尔兹海默病(AD)的早期诊断对于提高患者的生活质量和治疗效果至关重要。随着医学影像技术的发展,MR图像成为了识别和诊断AD的重要工具。然而,如何提高MR图像分类的准确性仍然是一个挑战。方法为了解决这一问题,本研究提出了一种改进的Swin Transformer模型,结合了多分辨率特征融合模块(MRFF)。该方法旨在增强模型对不同尺度特征的识别能力,从而提高分类准确性。结果 实验结果表明,改进后的Swin Transformer + MRFF模型在OASIS1数据集上的表现显著优于基础模型。该模型的分类准确率达到87.26%,召回率为91.43%。与基础模型相比,改进模型的准确率提高了2.43个百分点,F1值从87.26%提高至91.42%。此外,MRFF模块能够有效捕捉图像的局部细节和全局结构,显著提升了对Mild Demented和NonDemented类别的识别效果。通过结合数据增强和扩充策略,解决了样本不足和类别不平衡的问题,进一步提升了模型性能。结论 研究结果表明,基于Swin Transformer的改进深度学习方法在阿尔兹海默病MR图像分类任务中具有卓越的应用前景。该方法为早期诊断提供了强有力的支持,能够有效提高阿尔兹海默病的诊断精度。

    关键词: SwinTransformer、多分辨率特征融合(MRFF)、MR医学图像分类、阿尔兹海默病。

     

    Abstract: Purpose/Significance: Early diagnosis of Alzheimers disease (AD) is crucial for improving patients quality of life and treatment outcomes. With the advancement of medical imaging technology, MRI images have become an important tool for identifying and diagnosing AD. However, improving the accuracy of MRI image classification remains a challenge. Methods: To address this issue, this study proposes an improved Swin Transformer model, combined with a Multi-Resolution Feature Fusion (MRFF) module. The method aims to enhance the models ability to recognize features at different scales, thereby improving classification accuracy. Results: Experimental results show that the improved Swin Transformer + MRFF model significantly outperforms the baseline model on the OASIS1 dataset. The model achieves a classification accuracy of 87.26% and a recall rate of 91.43%. Compared to the baseline model, the improved models accuracy increased by 2.43 percentage points, and the F1 score rose from 87.26% to 91.42%. Additionally, the MRFF module effectively captures both local details and global structures of the images, significantly improving the recognition of Mild Demented and Non-Demented categories. By incorporating data augmentation and expansion strategies, the issues of insufficient sample size and class imbalance were addressed, further enhancing the models performance. Conclusion: The results demonstrate that the improved deep learning method based on Swin Transformer has excellent potential for Alzheimers MRI image classification tasks. This approach provides strong support for early diagnosis and can effectively improve the diagnostic accuracy of Alzheimers disease.

    Key words: Swin Transformer; Multi-Resolution Feature Fusion (MRFF); MR Medical Image Classification; Alzheimers Disease.

    提交时间:2025-05-21

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    1 2025-02-06

    bmr.202505.00029V1

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赵姗姗, 史浩霖, 王颖帅, 万艳丽. 一种改进的SwinTransformer阿尔兹海默病MR图像分类研究. 2025. biomedRxiv.202505.00029

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