論文の概要: Evaluate underdiagnosis and overdiagnosis bias of deep learning model on primary open-angle glaucoma diagnosis in under-served patient populations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.11315v1
• Date: Thu, 26 Jan 2023 18:53:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 12:51:02.739078
• Title: Evaluate underdiagnosis and overdiagnosis bias of deep learning model on primary open-angle glaucoma diagnosis in under-served patient populations
• Title（参考訳）: 原発性開放隅角緑内障の診断における深層学習モデルの低診断と過診断バイアスの評価
• Authors: Mingquan Lin, Yuyun Xiao, Bojian Hou, Tingyi Wanyan, Mohit Manoj Sharma, Zhangyang Wang, Fei Wang, Sarah Van Tassel, Yifan Peng
• Abstract要約: 原発性オープンアングル緑内障(POAG)はアメリカにおける盲目の主要な原因である。 深層学習は眼底画像を用いたPOAGの検出に広く用いられている。 臨床診断における人間のバイアスは、広く使われているディープラーニングモデルに反映され増幅される可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.91773761529183
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: In the United States, primary open-angle glaucoma (POAG) is the leading cause of blindness, especially among African American and Hispanic individuals. Deep learning has been widely used to detect POAG using fundus images as its performance is comparable to or even surpasses diagnosis by clinicians. However, human bias in clinical diagnosis may be reflected and amplified in the widely-used deep learning models, thus impacting their performance. Biases may cause (1) underdiagnosis, increasing the risks of delayed or inadequate treatment, and (2) overdiagnosis, which may increase individuals' stress, fear, well-being, and unnecessary/costly treatment. In this study, we examined the underdiagnosis and overdiagnosis when applying deep learning in POAG detection based on the Ocular Hypertension Treatment Study (OHTS) from 22 centers across 16 states in the United States. Our results show that the widely-used deep learning model can underdiagnose or overdiagnose underserved populations. The most underdiagnosed group is female younger (< 60 yrs) group, and the most overdiagnosed group is Black older (>=60 yrs) group. Biased diagnosis through traditional deep learning methods may delay disease detection, treatment and create burdens among under-served populations, thereby, raising ethical concerns about using deep learning models in ophthalmology clinics.
• Abstract（参考訳）: アメリカ合衆国では、特にアフリカ系アメリカ人やヒスパニック人の間で、原発性開放角緑内障(POAG)が盲目の主要な原因となっている。 深層学習は、眼底画像を用いたPOAGの検出に広く用いられており、その性能は臨床医の診断に匹敵するか、超えている。 しかし、臨床診断における人間のバイアスは、広く使われているディープラーニングモデルに反映され増幅され、それによってパフォーマンスに影響を及ぼす可能性がある。 バイアスは(1)過度の診断を引き起こし、遅滞または不適切な治療のリスクを増加させ、(2)過度な診断は個人のストレス、恐怖、幸福感、不必要な/費用的な治療を増加させる可能性がある。 本研究では,米国16州22施設における眼圧亢進症治療研究(ohts)に基づき,気孔検出に深層学習を適用した際の過度診断と過度診断について検討した。 以上の結果から,広く使用されている深層学習モデルでは,人口過多の診断が可能であることが示唆された。 最も低い診断群は女性若年者(<60 yrs)群であり、最も過度に診断された群は黒人高齢者(>60 yrs)群である。 従来の深層学習手法による偏りのある診断は、疾患の検出、治療を遅らせ、未保存集団間の負担を生じさせ、眼科診療所における深層学習モデルの使用に関する倫理的懸念を引き起こす可能性がある。

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