HMGNet:基于层次化多维特征图卷积网络的孤独症谱系障碍诊断
作者:
作者单位:

(中国医学科学院基础医学研究所 北京100005)

作者简介:

李祖达,硕士研究生;通信作者:杨啸林,徐涛。

通讯作者:

中图分类号:

R-058

基金项目:

中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(项目编号:2021-I2M-1-057);北京协和医学院研究生课程信息化项目(项目编号:2021YXX009)。


HMGNet:Diagnosis of Autism Spectrum Disorder Based on Hierarchical Multi-dimensional Graph Convolutional Network
Author:
Affiliation:

(Institute of Basic Medical Sciences, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100005, China)

Fund Project:

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    摘要:

    目的/意义 探讨基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接在预测孤独症谱系障碍中的应用潜力,旨在解决神经精神疾病诊断中生物标志物难以确定的问题。方法/过程 提出层次化多维特征图卷积网络模型HMGNet,通过设计时间序列编码器提取具有长期依赖性的时序相关特征,并强化功能连接矩阵特征建模。引入图注意力机制实现动态权重调整以识别关键脑区间的互动,利用残差学习构建具有更深层级的图神经网络架构,提升模型对复杂脑功能连接的建模性能。结果/结论 实证结果显示,在两种类型的ABIDE数据集上,HMGNet实现了74.4%的准确率,优于多数方法。所揭示的生物标志物与现有权威医学知识高度吻合,为孤独症谱系障碍的临床诊断提供了可行的新路径。

    Abstract:

    Purpose/Significance To explore the potential of rs-fMRI-based functional connectivity (FC) as a predictive biomarker for autism spectrum disorder (ASD), so as to address the challenge of identifying reliable biological markers in the diagnosis of neuropsychiatric disorders. Method/Process A hierarchical multi-dimensional graph convolutional network (HMGNet) is proposed, which incorporates a time-series encoder to extract temporal features with long-term dependencies and enhance FC matrix modeling. The model integrates a graph attention mechanism to dynamically adjust edge weights, enabling the identification of critical inter-regional brain interactions. Additionally, residual learning is employed to construct a deeper graph neural network architecture, thereby improving the modeling performance for complex brain functional connectivity. Result/Conclusion Empirical results demonstrate that HMGNet achieves a classification accuracy of 74.4% on two variants of the ABIDE dataset, outperforming most existing approaches. The neuroimaging biomarkers identified by the model show strong concordance with established medical knowledge, offering a promising and clinically viable pathway for the diagnosis of ASD.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李祖达,于淼,陈尊凡,等. HMGNet:基于层次化多维特征图卷积网络的孤独症谱系障碍诊断[J].医学信息学杂志,2025,46(9):9-16

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  • 最后修改日期:2025-08-15
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  • 在线发布日期: 2025-10-16
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