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Enregistrement W4389559041 · doi:10.2196/51391

Learning to Make Rare and Complex Diagnoses With Generative AI Assistance: Qualitative Study of Popular Large Language Models

2023· article· en· W4389559041 sur OpenAlexvenueno aff
Tassallah Abdullahi, Ritambhara Singh, Carsten Eickhoff

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Education · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare and Education
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesEberhard Karls Universität Tübingen
Mots-clésMedical diagnosisLeverage (statistics)VotingContext (archaeology)Generative grammarComputer scienceArtificial intelligenceMachine learningPsychologyMedical educationMedicineGeographyPolitical sciencePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Patients with rare and complex diseases often experience delayed diagnoses and misdiagnoses because comprehensive knowledge about these diseases is limited to only a few medical experts. In this context, large language models (LLMs) have emerged as powerful knowledge aggregation tools with applications in clinical decision support and education domains. OBJECTIVE: This study aims to explore the potential of 3 popular LLMs, namely Bard (Google LLC), ChatGPT-3.5 (OpenAI), and GPT-4 (OpenAI), in medical education to enhance the diagnosis of rare and complex diseases while investigating the impact of prompt engineering on their performance. METHODS: We conducted experiments on publicly available complex and rare cases to achieve these objectives. We implemented various prompt strategies to evaluate the performance of these models using both open-ended and multiple-choice prompts. In addition, we used a majority voting strategy to leverage diverse reasoning paths within language models, aiming to enhance their reliability. Furthermore, we compared their performance with the performance of human respondents and MedAlpaca, a generative LLM specifically designed for medical tasks. RESULTS: Notably, all LLMs outperformed the average human consensus and MedAlpaca, with a minimum margin of 5% and 13%, respectively, across all 30 cases from the diagnostic case challenge collection. On the frequently misdiagnosed cases category, Bard tied with MedAlpaca but surpassed the human average consensus by 14%, whereas GPT-4 and ChatGPT-3.5 outperformed MedAlpaca and the human respondents on the moderately often misdiagnosed cases category with minimum accuracy scores of 28% and 11%, respectively. The majority voting strategy, particularly with GPT-4, demonstrated the highest overall score across all cases from the diagnostic complex case collection, surpassing that of other LLMs. On the Medical Information Mart for Intensive Care-III data sets, Bard and GPT-4 achieved the highest diagnostic accuracy scores, with multiple-choice prompts scoring 93%, whereas ChatGPT-3.5 and MedAlpaca scored 73% and 47%, respectively. Furthermore, our results demonstrate that there is no one-size-fits-all prompting approach for improving the performance of LLMs and that a single strategy does not universally apply to all LLMs. CONCLUSIONS: Our findings shed light on the diagnostic capabilities of LLMs and the challenges associated with identifying an optimal prompting strategy that aligns with each language model's characteristics and specific task requirements. The significance of prompt engineering is highlighted, providing valuable insights for researchers and practitioners who use these language models for medical training. Furthermore, this study represents a crucial step toward understanding how LLMs can enhance diagnostic reasoning in rare and complex medical cases, paving the way for developing effective educational tools and accurate diagnostic aids to improve patient care and outcomes.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,033
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,137
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Qualitatif · Signal consensuel: Qualitatif
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,033
Score d'incertitude au seuil0,177

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0330,137
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0020,004
Communication savante0,0040,007
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0020,003
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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 Opus0,129
Tête enseignante GPT0,518
Écart entre enseignants0,389 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

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

Citations74
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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