Performance of ChatGPT-4o, Claude 3 Opus, and DeepSeek-R1 in BI-RADS Category 4 Classification and Malignancy Prediction From Mammography Reports: Retrospective Diagnostic Study
Notice bibliographique
Résumé
Background Mammography is a key imaging modality for breast cancer screening and diagnosis, with the Breast Imaging Reporting and Data System (BI-RADS) providing standardized risk stratification. However, BI-RADS category 4 lesions pose a diagnostic challenge due to their wide malignancy probability range and substantial overlap between benign and malignant findings. Moreover, current interpretations rely heavily on radiologists’ expertise, leading to variability and potential diagnostic errors. Recent advances in large language models (LLMs), such as ChatGPT-4o, Claude 3 Opus, and DeepSeek-R1, offer new possibilities for automated medical report interpretation. Objective This study aims to explore the feasibility of LLMs in evaluating the benign or malignant subcategories of BI-RADS category 4 lesions based on free-text mammography reports. Methods This retrospective, single-center study included 307 patients (mean age 47.25, 11.39 years) with BI-RADS category 4 mammography reports between May 2021 and March 2024. Three LLMs (ChatGPT-4o, Claude 3 Opus, and DeepSeek-R1) classified BI-RADS 4 subcategories from the reports’ text only, whereas radiologists based their classifications on image review. Pathology served as the reference standard, and the reproducibility of LLMs’ predictions was assessed. The diagnostic performance of radiologists and LLMs was compared, and the internal reasoning behind LLMs’ misclassifications was analyzed. Results ChatGPT-4o demonstrated higher reproducibility than DeepSeek-R1 and Claude 3 Opus (Fleiss κ 0.850 vs 0.824 and 0.732, respectively). Although the overall accuracy of LLMs was lower than that of radiologists (senior: 74.5%; junior: 72.0%; DeepSeek-R1: 63.5%; ChatGPT-4o: 62.4%; Claude 3 Opus: 60.8%), their sensitivity was higher (senior: 80.7%; junior: 68.0%; DeepSeek-R1: 84.0%; ChatGPT-4o: 84.7%; Claude 3 Opus: 92.7%), while specificity remained lower (senior: 68.3%; junior: 76.1%; DeepSeek-R1: 43.0%; ChatGPT-4o: 40.1%; Claude 3 Opus: 28.9%). DeepSeek-R1 achieved the best prediction accuracy among LLMs with an area under the receiver operating characteristic curve of 0.64 (95% CI 0.57-0.70), followed by ChatGPT-4o (0.62, 95% CI 0.56-0.69) and Claude 3 Opus (0.61, 95% CI 0.54-0.67). By comparison, junior and senior radiologists achieved higher area under the receiver operating characteristic curves of 0.72 (95% CI 0.66-0.78) and 0.75 (95% CI 0.69-0.80), respectively. DeLong testing confirmed that all three LLMs performed significantly worse than both junior and senior radiologists (all P<.05), and no significant difference was observed between the two radiologist groups (P=.55). At the subcategory level, ChatGPT-4o yielded an overall F1-score of 47.6%, DeepSeek-R1 achieved 45.6%, and Claude 3 Opus achieved 36.2%. Conclusions LLMs are feasible for distinguishing between benign and malignant lesions in BI-RADS category 4, with good stability and high sensitivity, but relatively insufficient specificity. They show potential in screening and may assist radiologists in reducing missed diagnoses.
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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 | 0,041 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».