Improving disease classification performance and explainability of deep learning models in radiology with heatmap generators
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
As deep learning is widely used in the radiology field, the explainability of Artificial Intelligence (AI) models is becoming increasingly essential to gain clinicians' trust when using the models for diagnosis. In this research, three experiment sets were conducted with a U-Net architecture to improve the disease classification performance while enhancing the heatmaps corresponding to the model's focus through incorporating heatmap generators during training. All experiments used the dataset that contained chest radiographs, associated labels from one of the three conditions ["normal", "congestive heart failure (CHF)", and "pneumonia"], and numerical information regarding a radiologist's eye-gaze coordinates on the images. The paper that introduced this dataset developed a U-Net model, which was treated as the baseline model for this research, to show how the eye-gaze data can be used in multi-modal training for explainability improvement and disease classification. To compare the classification performances among this research's three experiment sets and the baseline model, the 95% confidence intervals (CI) of the area under the receiver operating characteristic curve (AUC) were measured. The best method achieved an AUC of 0.913 with a 95% CI of [0.860, 0.966]. "Pneumonia" and "CHF" classes, which the baseline model struggled the most to classify, had the greatest improvements, resulting in AUCs of 0.859 with a 95% CI of [0.732, 0.957] and 0.962 with a 95% CI of [0.933, 0.989], respectively. The decoder of the U-Net for the best-performing proposed method generated heatmaps that highlight the determining image parts in model classifications. These predicted heatmaps, which can be used for the explainability of the model, also improved to align well with the radiologist's eye-gaze data. Hence, this work showed that incorporating heatmap generators and eye-gaze information into training can simultaneously improve disease classification and provide explainable visuals that align well with how the radiologist viewed the chest radiographs when making diagnosis.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 découle