認知症の予測における人工知能モデルに対する社会人口学的要因の影響を評価する: 追溯的なコホート研究
Xingyi Liu1, Muskan Garg1, Maria Vassilaki2
1Department of Artificial Intelligence and Informatics, Mayo Clinic, Harwick Building, 7th Fl., 205 3rd Ave SW, Rochester, MN, 55905, United States, 1 507-266-0376.
JMIR medical informatics
|February 17, 2026
まとめ
認知症の予測のための人工知能 (AI) モデルは,社会経済的地位 (SES) が低いグループに対してバイアスを示しています. HOUSES指数のような個人レベルのSES対策は,地域レベルの対策よりも効果的に公平性を改善する可能性があります.
科学分野:
- 医療における人工知能
- バイオメディカル・インフォマティックス
- 健康の平等,健康の平等について
背景:
- 人工知能 (AI) は医療においてますます使用され,社会経済的地位 (SES) や性別などの社会人口学的要因に関連した公平性や潜在的なバイアスに関する懸念が高まっています.
- 以前の研究によると,AIモデルのパフォーマンスはSESと性別によって影響を受け,歴史的に恵まれなかった集団を不利にすることがあります.
研究 の 目的:
- SESと生物学的性別に関するAI駆動型認知症予測モデルにおけるアルゴリズムバイアスを評価する.
- 個別レベル (HOUSES インデックス) と地域レベル (Area Deprivation Index) の効果を比較するために,バイアスを検出するSESの測定値.
- バイアス緩和のための名目および連続的な特徴 (SMOTE-NC) の合成マイノリティーオーバーサンプリングテクニック (SMOTE-NC) の有用性を評価する.
主な方法:
- 2つの集団ベースのコホート (Mayo Clinic Study on Agingとロチェスター疫学プロジェクト) のデータを活用した.
- 4つのAIモデル (ランダムフォレスト,ロジスティック回帰,サポートベクトルマシン,ナイヴ・ベイズ) を訓練し,電子医療記録データを用いて認知症の発症を予測した.
- 交差するSES-sexサブグループでバランスのとれたエラー率 (BER) を使用して公平性とパフォーマンスを評価し,バイアス緩和のためにSMOTE-NCを適用しました.
主要な成果:
- 低SESグループは一般的により高いBERを示し,認知症予測モデルのアルゴリズムバイアスを確認しました.
- 個別レベルのSESの指標であるHOUSES指数は,エリアレベルの測定値と比較して,より効果的なバイアスの検出と緩和の可能性を示しました.
- バイアス緩和技術は,一部のグループに対する公平性を向上させる一方で,すべてのサブグループに普遍的な利益をもたらすことはできず,時にはモデルの全体的なパフォーマンスを低下させることもあります.
結論:
- ソーシャル・デモグラフィック・コンテキスト,特にHOUSESインデックスのような個人レベルのSES対策を組み込むことは,医療における公正なAIの開発に不可欠です.
- SESの測定の選択は,バイアス評価と緩和戦略に大きな影響を与えます.
- 将来のAI開発は,健康格差の強化を防ぐために,強力なバイアス緩和戦略を統合する必要があります.
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