Assessment of demographic bias in retinal age prediction machine learning models
Notice bibliographique
Résumé
The retinal age gap, defined as the difference between the predicted retinal age and chronological age, is an emerging biomarker for many eye conditions and even non-ocular diseases. Machine learning (ML) models are commonly used for retinal age prediction. However, biases in ML models may lead to unfair predictions for some demographic groups, potentially exacerbating health disparities. This retrospective cross-sectional study evaluated demographic biases related to sex and ethnicity in retinal age prediction models using retinal imaging data (color fundus photography [CFP], optical coherence tomography [OCT], and combined CFP + OCT) from 9,668 healthy individuals (mean age 56.8 years; 52% female) in the UK Biobank. The RETFound foundation model was fine-tuned to predict retinal age, and bias was assessed by comparing mean absolute error (MAE) and retinal age gaps across demographic groups. The combined CFP + OCT model achieved the lowest MAE (3.01 years), outperforming CFP-only (3.40 years) and OCT-only (4.37 years) models. Significant sex differences were observed only in the CFP model (p < 0.001), while significant ethnicity differences appeared only in the OCT model (p < 0.001). No significant sex/ethnicity differences were observed in the combined model. These results demonstrate that retinal age prediction models can exhibit biases, and that these biases, along with model accuracy, are influenced by the choice of imaging modality (CFP, OCT, or combined). Identifying and addressing sources of bias is essential for safe and reliable clinical implementation. Our results emphasize the importance of comprehensive bias assessments and prospective validation, ensuring that advances in machine learning and artificial intelligence benefit all patient populations.
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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 | 0,028 | 0,061 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».