Benchmarking Interpretability in Healthcare Using Pattern Discovery and Disentanglement
Notice bibliographique
Résumé
The healthcare industry seeks to integrate AI into clinical applications, yet understanding AI decision making remains a challenge for healthcare practitioners as these systems often function as black boxes. Our work benchmarks the Pattern Discovery and Disentanglement (PDD) system's unsupervised learning algorithm, which provides interpretable outputs and clustering results from clinical notes to aid decision making. Using the MIMIC-IV dataset, we process free-text clinical notes and ICD-9 codes with Term Frequency-Inverse Document Frequency and Topic Modeling. The PDD algorithm discretizes numerical features into event-based features, discovers association patterns from a disentangled statistical feature value association space, and clusters clinical records. The output is an interpretable knowledge base linking knowledge, patterns, and data to support decision making. Despite being unsupervised, PDD demonstrated performance comparable to supervised deep learning models, validating its clustering ability and knowledge representation. We benchmark interpretability techniques-Feature Permutation, Gradient SHAP, and Integrated Gradients-on the best-performing models (in terms of F1, ROC AUC, balanced accuracy, etc.), evaluating these based on sufficiency, comprehensiveness, and sensitivity metrics. Our findings highlight the limitations of feature importance ranking and post hoc analysis for clinical diagnosis. Meanwhile, PDD's global interpretability effectively compensates for these issues, helping healthcare practitioners understand the decision-making process and providing suggestive clusters of diseases to assist their diagnosis.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,009 | 0,039 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,004 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».