医学画像分類における深層学習モデルの性能と説明性の改善のための信頼性と不確実性に基づく推論時間補正
Joel Jeffrey1, Ashwin RajKumar1, Sudhanshu Pandey1
1Department of Computational and Data Sciences, Indian Institute of Science, Bangalore, Karnataka, 560012, India.
新しいアルゴリズムであるConfidence and Entropy-based Uncertainty Thresholding Algorithm (CEbUTAl) は,クラス不均衡に対処し,パフォーマンスを損なうことなく説明性を向上させることで,人工知能 (AI) の医療画像分析を改善します.
科学分野:
- 医学画像分析
- 人工知能
- 機械学習
背景:
- 訓練データにおける階級の不均衡と説明の限界は 医学画像分析における AIの大きな課題です
- 既存の方法では モデルの性能と説明性との間のトレードオフが求められます
研究 の 目的:
- 医療イメージングにおけるAIモデルの性能と説明性を向上させるため,CEbUTAlという新しいポスト処理アルゴリズムを導入する.
- クラス不均衡に対処し,臨床環境におけるAIモデルの信頼性を向上させる.
主な方法:
- 自信とエントロピーベースの不確実性値アルゴリズム (CEbUTAl) をモデルアグノスティック・タスクアグノスティック・ポスト処理技術として開発した.
- 様々なディープラーニングアーキテクチャと損失関数で頭蓋内出血の検出と乳がんの検出を含む5つの医療画像タスクにCEbUTAlを適用しました.
主要な成果:
- CEbUTAlは,分類の精度を約5%向上させ,複数のタスクとモデルで感度を高めました.
- 階級の不均衡と不確実性の量化において 最先端の方法よりも優れている.
- AIモデルの性能に妥協する必要はないことを実証しました.
結論:
- CEbUTAlは,クラス不均衡によるバイアスを軽減し,医療画像におけるAIの説明性を改善するための汎用的なアプローチを提供します.
- このアルゴリズムは,臨床におけるAIモデルの有用性と信頼性を高めています.
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