基于双编码器与扩散模型的三重对比学习的脑疾病诊断OA
Brain disease diagnosis via triplet contrastive learning with dual-encoders and diffusion models
针对静息态功能磁共振成像(resting-state fMRI)在脑疾病诊断中存在标注成本高、传统对比学习方法数据增强效果欠佳的问题,提出一种融合双编码器与扩散模型的三重对比学习框架CL-MambaGIN.该方法采用图同构网络(GIN)编码器提取脑功能网络空间特征,结合Mamba时序编码器捕捉血氧水平依赖(BOLD)信号动态特性;创新性地引入扩散模型生成符合生理特性的增强样本,并通过三重对比学习实现跨维度特征对齐.在自闭症(ABIDE)和抑郁症(REST-MDD)跨站点诊断任务上的实验表明,所提方法相较于主流基线模型展现出较高的分类性能优势.研究证实,该框架通过时空特征融合与跨维度对比策略,能有效提升脑疾病诊断的准确性,缓解小样本过拟合问题,并增强模型在未参与训练站点数据上的泛化能力.
This paper proposed CL-MambaGIN,a triple contrastive learning framework combining dual encoders with a diffu-sion model,to address the high annotation costs in resting-state fMRI analysis and insufficient data augmentation in traditional contrastive learning.The method employed a graph isomorphism network encoder to extract spatial features of brain functional networks,while integrating a Mamba temporal encoder to capture dynamic properties of BOLD signals.The framework intro-duced a diffusion model to generate physiologically realistic augmented samples and implements triple contrastive learning for cross-dimensional feature alignment.Experimental results on autism and depression diagnosis across multiple sites show superior classification performance compared to baseline models.The results demonstrate that the framework effectively improves brain disorder diagnosis through spatiotemporal feature fusion,reduces overfitting in small-sample scenarios,and enhances generalization to unseen data sites.
王晨;张丽梅;王俊泽;李雅茹;李学娇;李东楷;许丽娜
山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101山东建筑大学计算机科学与技术学院,济南 250101
信息技术与安全科学
静息态功能磁共振成像脑功能网络双编码器三重对比学习扩散模型脑疾病诊断
resting-state fMRIbrain functional networkdual encodertriple contrastive learningdiffusion modelbrain disease diagnosis
《计算机应用研究》 2026 (3)
931-939,9
国家自然科学基金面上项目(62176112,62476155)山东省自然科学基金面上项目(ZR2024MF063)
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