MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4200425077 · doi:10.2196/35437

Explainability of Convolutional Neural Networks for Dermatological Diagnosis

2021· article· en· W4200425077 sur OpenAlexvenueno aff
Raluca Jalaboi, Mauricio Orbes‐Arteaga, Dan Richter Jørgensen, Ionela Manole, Oana Ionescu Bozdog, Andrei Chiriac, Ole Winther, Alfiia Galimzianova

Notice bibliographique

RevueIproceedings · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCutaneous Melanoma Detection and Management
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésConvolutional neural networkComputer scienceArtificial intelligenceSeborrheic keratosisDermatologyDermatological diseasesPattern recognition (psychology)Medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Convolutional neural networks (CNNs) are regarded as state-of-the-art artificial intelligence (AI) tools for dermatological diagnosis, and they have been shown to achieve expert-level performance when trained on a representative dataset. CNN explainability is a key factor to adopting such techniques in practice and can be achieved using attention maps of the network. However, evaluation of CNN explainability has been limited to visual assessment and remains qualitative, subjective, and time consuming. Objective This study aimed to provide a framework for an objective quantitative assessment of the explainability of CNNs for dermatological diagnosis benchmarks. Methods We sourced 566 images available under the Creative Commons license from two public datasets—DermNet NZ and SD-260, with reference diagnoses of acne, actinic keratosis, psoriasis, seborrheic dermatitis, viral warts, and vitiligo. Eight dermatologists with teledermatology expertise annotated each clinical image with a diagnosis, as well as diagnosis-supporting characteristics and their localization. A total of 16 supporting visual characteristics were selected, including basic terms such as macule, nodule, papule, patch, plaque, pustule, and scale, and additional terms such as closed comedo, cyst, dermatoglyphic disruption, leukotrichia, open comedo, scar, sun damage, telangiectasia, and thrombosed capillary. The resulting dataset consisted of 525 images with three rater annotations for each. Explainability of two fine-tuned CNN models, ResNet-50 and EfficientNet-B4, was analyzed with respect to the reference explanations provided by the dermatologists. Both models were pretrained on the ImageNet natural image recognition dataset and fine-tuned using 3214 images of the six target skin conditions obtained from an internal clinical dataset. CNN explanations were obtained as activation maps of the models through gradient-weighted class-activation maps. We computed the fuzzy sensitivity and specificity of each characteristic attention map with regard to both the fuzzy gold standard characteristic attention fusion masks and the fuzzy union of all characteristics. Results On average, explainability of EfficientNet-B4 was higher than that of ResNet-50 in terms of sensitivity for 13 of 16 supporting characteristics, with mean values of 0.24 (SD 0.07) and 0.16 (SD 0.05), respectively. However, explainability was lower in terms of specificity, with mean values of 0.82 (SD 0.03) and 0.90 (SD 0.00) for EfficientNet-B4 and ResNet-50, respectively. All measures were within the range of corresponding interrater metrics. Conclusions We objectively benchmarked the explainability power of dermatological diagnosis models through the use of expert-defined supporting characteristics for diagnosis. Acknowledgments This work was supported in part by the Danish Innovation Fund under Grant 0153-00154A. Conflict of Interest None declared.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,491
Score d'incertitude au seuil0,277

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,274
Écart entre enseignants0,249 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueIproceedingsMême sujetCutaneous Melanoma Detection and ManagementTravaux en français237 207