Understanding machine learning classifier decisions in automated radiotherapy quality assurance
Notice bibliographique
Résumé
The complexity of generating radiotherapy treatments demands a rigorous quality assurance (QA) process to ensure patient safety and to avoid clinically significant errors. Machine learning classifiers have been explored to augment the scope and efficiency of the traditional radiotherapy treatment planning QA process. However, one important gap in relying on classifiers for QA of radiotherapy treatment plans is the lack of understanding behind a specific classifier prediction. We develop explanation methods to understand the decisions of two automated QA classifiers: (1) a region of interest (ROI) segmentation/labeling classifier, and (2) a treatment plan acceptance classifier. For each classifier, a local interpretable model-agnostic explanation (LIME) framework and a novel adaption of team-based Shapley values framework are constructed. We test these methods in datasets for two radiotherapy treatment sites (prostate and breast), and demonstrate the importance of evaluating QA classifiers using interpretable machine learning approaches. We additionally develop a notion of explanation consistency to assess classifier performance. Our explanation method allows for easy visualization and human expert assessment of classifier decisions in radiotherapy QA. Notably, we find that our team-based Shapley approach is more consistent than LIME. The ability to explain and validate automated decision-making is critical in medical treatments. This analysis allows us to conclude that both QA classifiers are moderately trustworthy and can be used to confirm expert decisions, though the current QA classifiers should not be viewed as a replacement for the human QA process.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,011 | 0,049 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».