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Enregistrement W4417539435 · doi:10.59275/j.melba.2025-6838

Exploring Fairness and Performance Drivers Across State-of-the-Art Pulmonary Nodule Detection Algorithms

2025· article· en· W4417539435 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Machine Learning for Biomedical Imaging · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueLung Cancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesMedical Research CouncilStand Up To CancerCRUK Lung Cancer Centre of ExcellenceUK Regenerative Medicine PlatformUniversity College LondonNational Institute for Health and Care ResearchCancer Research UKLUNGevity FoundationWellcome TrustF. Hoffmann-La RocheMicrosoft ResearchUniversity College London Hospitals NHS Foundation TrustRosetrees TrustRoy Castle Lung Cancer FoundationGilead SciencesAmerican Association for Cancer ResearchAstraZenecaGlaxoSmithKline
Mots-clésLung cancer screeningNodule (geology)Discriminative modelNational Lung Screening TrialLung cancerAsymptomaticComputed tomographyCancer detection

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths in the UK. Its high mortality rate is primarily due to its asymptomatic nature in the early stages, leading to late-stage diagnoses. However, effective early detection methods, such as Low-Dose Computed Tomography (LDCT), and treatments for early-stage disease make lung cancer an ideal candidate for screening. The UK Government aims to implement a national lung cancer screening programme targeting high-risk populations by 2029. This will significantly increase the workload on an already stretched radiology workforce, driving the adoption of computer-aided detection (CADe) systems to support radiologists. The datasets used to train these algorithms are typically drawn from previous lung cancer screening trials and studies (National Lung Screening Trial Research Team (2011); de Koning (2020)), which often lack balanced representation of protected groups, such as sex and ethnicity. This project examines whether training nodule detection algorithms on low-dose computed tomography (LDCT) scans from a London-based lung screening study, where these groups are typically under-represented, affects algorithm performance for under-represented categories. Our results indicate that overall performance remains equitable across all categories, even when trained on unbalanced datasets. The discriminative performance of deep learning-based pulmonary nodule detection algorithms is primarily driven by the composition of the dataset, specifically, the relative proportion of nodule types and sizes, rather than by protected attributes such as sex or ethnic group. The features learned from the nodules themselves drive detection outcomes, meaning that in populations where the prevalent nodule characteristics closely match the training data, performance is likely to be strong. While this study found no demographic disparities for nodule detection, there is no guarantee that this will be true across all populations, particularly those in populations where cancer risk predominates within different nodule distributions. This study provides an early assessment of performance variations of deep learning models across under-represented groups within a standard lung cancer screening dataset. While previous research has focused on improving how well nodule detection algorithms identify pulmonary nodules, this study uniquely focuses on demographic performance disparities and the impact of training data composition and algorithm design on model generalisability. The findings highlight critical considerations for the deployment of CADe systems in lung cancer screening, ensuring equitable performance across diverse patient populations. Our code is available at https://github.com/johnmccabe44/fairness-in-nodule-detection

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)0,030
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,108
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMétarecherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,970
Score d'incertitude au seuil0,158

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0300,108
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0040,005
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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 Opus0,017
Tête enseignante GPT0,291
Écart entre enseignants0,274 · 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'étudeSimulation ou modélisation
DomaineMéthodes
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
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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