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Enregistrement W4394951047 · doi:10.1101/2024.04.17.24305928

Assessing GPT-4’s Diagnostic Accuracy with Darker Skin Tones: Underperformance and Implications

2024· preprint· en· W4394951047 sur OpenAlexaff
Edgar Akuffo‐Addo, Luna Samman, Leena Munawar, Maya Akbik, Nelly Kokikian, Raquel Wescott, Jashin J. Wu

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCutaneous Melanoma Detection and Management
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMedical diagnosisDiagnostic accuracyMedicineSkin lesionDermatologyUnivariateArtificial intelligenceComputer sciencePathologyMultivariate statisticsRadiologyMachine learning

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Introduction Conversational artificial intelligence (AI) language models like ChatGPT have emerged as promising tools for patients seeking medical information and guidance. However, their use raises ethical concerns due to the potential for inaccurate medical advice that could harm patients. Previous studies in dermatological machine-learning have highlighted that the underrepresentation of diverse skin types in research could lead to bias and reduced performance in evaluating skin lesions in darker skin tones. This study aims to assess the accuracy of GPT-4 in generating appropriate differential diagnoses and arriving at the correct diagnoses for common skin lesions. Additionally, we investigate any differences in its diagnostic accuracy between darker and lighter skin tones. Method Fifty images were randomly selected from the Fitzpatrick 17k dataset, a publicly available online collection of clinical images labelled with the appropriate diagnoses and skin types based on the Fitzpatrick scoring system. Half of the images selected represented darker skin tones, Fitzpatrick IV-VI, and the other half represented lighter skin tones, Fitzpatrick I-II. For each selected dermatological condition, GPT-4 was presented with pairs of images - one from a lighter skin tone and another from a darker skin tone. GPT-4 was then asked to provide its top three differential diagnoses and a final diagnosis for each pair. The responses generated by GPT-4 were transcribed and compared against the labels provided in the dataset to evaluate accuracy. Subsequently, a univariate linear regression analysis was conducted to investigate the relationship between Fitzpatrick skin type and diagnostic accuracy of GPT-4. Results Out of the 50 selected images, the distribution of Fitzpatrick skin types was as follows: 40% were Fitzpatrick type I, 10% were type II, 4% were type IV, 26% were type V, and 20% were type VI. Overall, GPT-4 correctly diagnosed the condition in 28% of the images (n=14/50), while the correct diagnosis was included in its list of top differentials for 48% of the images (n=24/50). GPT-4 exhibited better performance in providing the correct diagnosis for lighter skin tones (44%, n=11/25) compared to darker skin tones (12%, n=3/25), and this was statistically significant (p-value < 0.05). Furthermore, with each unit increase in the Fitzpatrick scale, GPT-4s performance decreased by 11.4% in accurately providing a differential diagnosis and by 7.1% in accurately providing the correct diagnosis. Conclusion GPT-4 exhibited significantly lower overall accuracy compared to previous studies reporting accuracies as high as 90%. This discrepancy highlights GPT-4s potential limitations in providing accurate information without sufficient clinical context. While GPT-4 could serve as a valuable learning tool for medical students and dermatology residents, it may not be suitable for patients seeking clinical input to self-diagnose lesions at home. It is important to note that this study is limited by its relatively small sample size, which could impact the generalizability of the findings. If GPT-4 is to be considered for use by patients in a clinical setting, it is important to ensure that it demonstrates high accuracy and remains unbiased across all patient demographics and skin types.

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)0,027
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,214
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: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,027
Score d'incertitude au seuil0,145

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0270,214
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0030,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

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 Opus0,027
Tête enseignante GPT0,315
Écart entre enseignants0,289 · 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

Citations0
Publié2024
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