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29.04.2019 | Original Communication | Ausgabe 7/2019 Open Access

Journal of Neurology 7/2019

Classification of degenerative parkinsonism subtypes by support-vector-machine analysis and striatal 123I-FP-CIT indices

Zeitschrift:
Journal of Neurology > Ausgabe 7/2019
Autoren:
Nicolas Nicastro, Jennifer Wegrzyk, Maria Giulia Preti, Vanessa Fleury, Dimitri Van de Ville, Valentina Garibotto, Pierre R. Burkhard

Abstract

Objectives

To provide an automated classification method for degenerative parkinsonian syndromes (PS) based on semiquantitative 123I-FP-CIT SPECT striatal indices and support-vector-machine (SVM) analysis.

Methods

123I-FP-CIT SPECT was performed at a single-center level on 370 individuals with PS, including 280 patients with Parkinson’s disease (PD), 21 with multiple system atrophy-parkinsonian type (MSA-P), 41 with progressive supranuclear palsy (PSP) and 28 with corticobasal syndrome (CBS) (mean age 70.3 years, 47% female, mean disease duration at scan 1.4 year), as well as 208 age- and gender-matched control subjects. Striatal volumes-of-interest (VOIs) uptake, VOIs asymmetry indices (AIs) and caudate/putamen (C/P) ratio were used as input for SVM individual classification using fivefold cross-validation.

Results

Univariate analyses showed significantly lower VOIs uptake, higher striatal AI and C/P ratio for each PS in comparison to controls (all p < 0.001). Among PS, higher degree of striatal impairment was observed in MSA-P and PSP, while CBS showed moderate uptake reduction and higher AI. Binary SVM classification showed 92.9% accuracy in distinguishing PS from controls. Classification based on each binary combination of PS ranged 62.9–83.7% accuracy with the most satisfactory results when separating CBS from the other PS. Sensitivity and specificity values were high and balanced ranging from 60 to 80% for all analyses with > 70% accuracy. Overall, striatal AI and C/P ratio on the more affected side had the highest weighting factors.

Conclusion

Semiquantitative 123I-FP-CIT SPECT striatal evaluation combined with SVM represents a promising approach to disentangle PD from non-degenerative conditions and from atypical PS at the early stage.

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