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Enregistrement W4394845024 · doi:10.1056/aioa2300151

Comparative Evaluation of LLMs in Clinical Oncology

2024· article· en· W4394845024 sur OpenAlexaff
Nicholas R. Rydzewski, Deepak Dinakaran, Shuang G. Zhao, Eytan Ruppin, Barış Türkbey, Deborah E. Citrin, Krishnan R. Patel

Notice bibliographique

RevueNEJM AI · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare and Education
Établissements canadiensUniversity of TorontoSunnybrook Health Science Centre
Organismes subventionnairesNational Cancer InstituteNIH Clinical CenterNational Institutes of Health
Mots-clésClinical OncologyInternal medicineOncologyMedicineCancer

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: As artificial intelligence (AI) tools become widely accessible, more patients and medical professionals will turn to them for medical information. Large language models (LLMs), a subset of AI, excel in natural language processing tasks and hold considerable promise for clinical use. Fields such as oncology, in which clinical decisions are highly dependent on a continuous influx of new clinical trial data and evolving guidelines, stand to gain immensely from such advancements. It is therefore of critical importance to benchmark these models and describe their performance characteristics to guide their safe application to clinical oncology. Accordingly, the primary objectives of this work were to conduct comprehensive evaluations of LLMs in the field of oncology and to identify and characterize strategies that medical professionals can use to bolster their confidence in a model's response. METHODS: This study tested five publicly available LLMs (LLaMA 1, PaLM 2, Claude-v1, generative pretrained transformer 3.5 [GPT-3.5], and GPT-4) on a comprehensive battery of 2044 oncology questions, including topics from medical oncology, surgical oncology, radiation oncology, medical statistics, medical physics, and cancer biology. Model prompts were presented independently of each other, and each prompt was repeated three times to assess output consistency. For each response, models were instructed to provide a self-appraised confidence score (from 1 to 4). Model performance was also evaluated against a novel validation set comprising 50 oncology questions curated to eliminate any risk of overlap with the data used to train the LLMs. RESULTS: There was significant heterogeneity in performance between models (analysis of variance, P<0.001). Relative to a human benchmark (2013 and 2014 examination results), GPT-4 was the only model to perform above the 50th percentile. Overall, model performance varied as a function of subject area across all models, with worse performance observed in clinical oncology subcategories compared with foundational topics (medical statistics, medical physics, and cancer biology). Within the clinical oncology subdomain, worse performance was observed in female-predominant malignancies. A combination of model selection, prompt repetition, and confidence self-appraisal allowed for the identification of high-performing subgroups of questions with observed accuracies of 81.7 and 81.1% in the Claude-v1 and GPT-4 models, respectively. Evaluation of the novel validation question set produced similar trends in model performance while also highlighting improved performance in newer, centrally hosted models (GPT-4 Turbo and Gemini 1.0 Ultra) and local models (Mixtral 8×7B and LLaMA 2). CONCLUSIONS: Of the models tested on a standardized set of oncology questions, GPT-4 was observed to have the highest performance. Although this performance is impressive, all LLMs continue to have clinically significant error rates, including examples of overconfidence and consistent inaccuracies. Given the enthusiasm to integrate these new implementations of AI into clinical practice, continued standardized evaluations of the strengths and limitations of these products will be critical to guide both patients and medical professionals. (Funded by the National Institutes of Health Clinical Center for Research and the Intramural Research Program of the National Institutes of Health; Z99 CA999999.).

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)0,013
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,056
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut 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 enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,066

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0130,056
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0030,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

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 Opus0,747
Tête enseignante GPT0,699
Écart entre enseignants0,048 · 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'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

Citations97
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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