Evaluation of Explainable Deep Learning Methods for Ophthalmic Diagnosis
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: The lack of explanations for the decisions made by deep learning algorithms has hampered their acceptance by the clinical community despite highly accurate results on multiple problems. Attribution methods explaining deep learning models have been tested on medical imaging problems. The performance of various attribution methods has been compared for models trained on standard machine learning datasets but not on medical images. In this study, we performed a comparative analysis to determine the method with the best explanations for retinal OCT diagnosis. METHODS: A well-known deep learning model, Inception-v3 was trained to diagnose 3 retinal diseases - choroidal neovascularization (CNV), diabetic macular edema (DME), and drusen. The explanations from 13 different attribution methods were rated by a panel of 14 clinicians for clinical significance. Feedback was obtained from the clinicians regarding the current and future scope of such methods. RESULTS: An attribution method based on Taylor series expansion, called Deep Taylor, was rated the highest by clinicians with a median rating of 3.85/5. It was followed by Guided backpropagation (GBP), and SHapley Additive exPlanations (SHAP). CONCLUSION: Explanations from the top methods were able to highlight the structures for each disease - fluid accumulation for CNV, the boundaries of edema for DME, and bumpy areas of retinal pigment epithelium (RPE) for drusen. The most suitable method for a specific medical diagnosis task may be different from the one considered best for conventional tasks. Overall, there was a high degree of acceptance from the clinicians surveyed in the study.
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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 | 0,007 | 0,029 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».