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Enregistrement W4396851133 · doi:10.2196/preprints.60269

Bias Mitigation in Primary Health Care Artificial Intelligence Models: Scoping Review (Preprint)

2024· preprint· en· W4396851133 sur OpenAlexaboutno aff
Maxime Sasseville, Steven Ouellet, Caroline Rhéaume, Malek Sahlia, Vincent Couture, Philippe Després, Jean‐Sébastien Paquette, David Darmon, Frédéric Bergeron, Marie‐Pierre Gagnon

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare and Education
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPreprintPrimary careArtificial intelligenceComputer sciencePrimary health careHealth careData scienceMedicinePolitical scienceWorld Wide WebFamily medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND Artificial intelligence (AI) predictive models in primary health care have the potential to enhance population health by rapidly and accurately identifying individuals who should receive care and health services. However, these models also carry the risk of perpetuating or amplifying existing biases toward diverse groups. We identified a gap in the current understanding of strategies used to assess and mitigate bias in primary health care algorithms related to individuals’ personal or protected attributes. OBJECTIVE This study aimed to describe the attempts, strategies, and methods used to mitigate bias in AI models within primary health care, to identify the diverse groups or protected attributes considered, and to evaluate the results of these approaches on both bias reduction and AI model performance. METHODS We conducted a scoping review following Joanna Briggs Institute (JBI) guidelines, searching Medline (Ovid), CINAHL (EBSCO), PsycINFO (Ovid), and Web of Science databases for studies published between January 1, 2017, and November 15, 2022. Pairs of reviewers independently screened titles and abstracts, applied selection criteria, and performed full-text screening. Discrepancies regarding study inclusion were resolved by consensus. Following reporting standards for AI in health care, we extracted data on study objectives, model features, targeted diverse groups, mitigation strategies used, and results. Using the mixed methods appraisal tool, we appraised the quality of the studies. RESULTS After removing 585 duplicates, we screened 1018 titles and abstracts. From the remaining 189 full-text articles, we included 17 studies. The most frequently investigated protected attributes were race (or ethnicity), examined in 12 of the 17 studies, and sex (often identified as gender), typically classified as “male versus female” in 10 of the studies. We categorized bias mitigation approaches into four clusters: (1) modifying existing AI models or datasets, (2) sourcing data from electronic health records, (3) developing tools with a “human-in-the-loop” approach, and (4) identifying ethical principles for informed decision-making. Algorithmic preprocessing methods, such as relabeling and reweighing data, along with natural language processing techniques that extract data from unstructured notes, showed the greatest potential for bias mitigation. Other methods aimed at enhancing model fairness included group recalibration and the application of the equalized odds metric. However, these approaches sometimes exacerbated prediction errors across groups or led to overall model miscalibrations. CONCLUSIONS The results suggest that biases toward diverse groups are more easily mitigated when data are open-sourced, multiple stakeholders are engaged, and during the algorithm’s preprocessing stage. Further empirical studies that include a broader range of groups, such as Indigenous peoples in Canada, are needed to validate and expand upon these findings. CLINICALTRIAL OSF Registry osf.io/9ngz5/; https://osf.io/9ngz5/ INTERNATIONAL REGISTERED REPORT RR2-10.2196/46684

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)0,135
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,467
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Revue systématique · Signal consensuel: Revue systématique
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,865
Score d'incertitude au seuil0,714

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,1350,467
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,002
Méta-épidémiologie (sens large)0,0090,011
Bibliométrie0,0210,022
Études des sciences et des technologies0,0020,003
Communication savante0,0120,009
Science ouverte0,0050,005
Intégrité de la recherche0,0050,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0110,001

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 Opus0,360
Tête enseignante GPT0,488
Écart entre enseignants0,128 · 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.

Devis d'étudeRevue systématique
DomaineMéthodes
GenreSynthèse

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
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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