Neuroimage-driven biophysical inverse problems for atrophy and tau propagation
神经图像驱动的萎缩和 tau 传播的生物物理逆问题
基本信息
- 批准号:10302105
- 负责人:
- 金额:$ 18.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-01 至 2023-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAlgorithm DesignAlgorithmic SoftwareAlgorithmsAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease modelAlzheimer&aposs disease patientAmyloid beta-ProteinAreaAtrophicAttentionBiological MarkersBiophysicsCalibrationClassificationClinicalClinical ResearchCognitiveCommunitiesComputer ArchitecturesCouplesCouplingDataData SetDegenerative DisorderDepositionDevelopmentDiagnosisDifferential EquationDiffusion Magnetic Resonance ImagingDiseaseDisease ProgressionEarly DiagnosisEarly treatmentEmotionalEvaluationEvolutionFamilyFeasibility StudiesFiberFutureGoalsHeterogeneityImageImage AnalysisImage EnhancementIndividualLongitudinal cohortMagnetic Resonance ImagingMathematicsMeasuresMedicalMedical ImagingMethodsModelingMultimodal ImagingNeurodegenerative DisordersOrganOutcomePatientsPositron-Emission TomographyProcessPrognosisResearchRetrospective StudiesScanningSeriesSocietiesStagingStatistical MethodsStratificationStructureTechniquesTestingTexasTimeValidationVisitWorkaging brainbasebiophysical modelclinical biomarkersclinical imagingcognitive testingdesigndistributed memoryexperimental studyfallsgenetic informationimaging biomarkerimprovedin vivomathematical modelmultimodalitymultithreadingneuro-oncologyneuroimagingnovelnovel diagnosticspatient stratificationpre-clinicalpreclinical studyprognostic valueprotein misfoldingspatiotemporaltau Proteinstheoriestoolvalidation studieswhite matter
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
Early detection and stratification of Alzheimer’s disease (AD) offers numerous medical,
emotional and financial benefits. A critical research direction is to develop methods for
earlier diagnosis and patient classification, with the hope of developing treatment—
before cognitive damage sets in. Neuroimaging has made it possible to derive key
biomarkers in vivo: measures of atrophy using Magnetic Resonance Imaging (MRI) and
accumulation of misfolded Aβ and tau deposits using Positron Emission Tomography
(PET). Community efforts have created high-quality datasets with 1000s of cases that
comprise multimodal imaging scans, cognitive evaluations, lab work, and genetic
information. However, the heterogeneity of the data is a challenge for traditional
statistical methods. Complementary to existing quantitative analysis techniques, we
propose to use biophysical mathematical models of disease progression.
Prior work has shown that mathematical models of protein misfolding in degenerative
disorders can capture spatiotemporal disease dynamics and can enhance image
interpretation by providing clinically useful biomarkers in terms of model parameters and
disease progression.
In this project, we will integrate a novel partial differential equation model of tau
propagation with state-of-the-art parameter calibration methods developed in our group.
Our hypothesis is that this model will provide novel diagnostic and prognostic value.
First, we will work on the development of a new tau propagation simulator. This model
will account for the progression of tau and its coupling to atrophy. Second, we will
develop model calibration algorithms that use multiparametric Magnetic Resonance
Imaging, Diffusion Tensor Imaging, and tau PET. We will conduct a retrospective
validation study using images from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative and
the Harvard Aging Brain Study datasets.
项目摘要/摘要
阿尔茨海默氏病(AD)的早期发现和分层提供了许多医学,
情感和经济利益。一个关键的研究方向是开发用于
较早的诊断和患者分类,希望开发治疗 -
在设定认知损害之前。神经影像学使得得出钥匙成为可能
体内生物标志物:使用磁共振成像(MRI)和
使用正电子发射断层扫描堆积错误折叠的Aβ和TAU沉积物
(宠物)。社区努力创建了高质量的数据集,其中有1000种情况
包括多模式成像扫描,认知评估,实验室工作和遗传
信息。但是,数据的异质性是传统的挑战
统计方法。与现有的定量分析技术互补,我们
使用疾病进展的生物物理数学模型的提议。
先前的工作表明,蛋白质的数学模型在退化性中折叠错误
疾病可以捕获时空疾病动力学并可以增强图像
通过在模型参数方面提供临床上有用的生物标志物来解释
疾病进展。
在这个项目中,我们将整合一个新型的tau的偏微分方程模型
我们组开发的最新参数校准方法的传播。
我们的假设是,该模型将提供新颖的诊断和预后价值。
首先,我们将致力于开发新的tau繁殖模拟器。这个模型
将解释tau的进展及其与萎缩的耦合。第二,我们会的
开发使用多参数磁共振的模型校准算法
成像,扩散张量成像和tau宠物。我们将进行回顾
验证研究使用来自阿尔茨海默氏病神经影像倡议的图像和
哈佛大学老化的大脑研究数据集。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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