Advances in artificial intelligence (AI) have achieved expert-level performance in medical imaging applications. Notably, self-supervised vision-language foundation models can detect a broad spectrum of pathologies without relying on explicit training annotations. However, it is crucial to ensure that these AI models do not mirror or amplify human biases, thereby disadvantaging historically marginalized groups such as females or Black patients. The manifestation of such biases could systematically delay essential medical care for certain patient subgroups. In this study, we investigate the algorithmic fairness of state-of-the-art vision-language foundation models in chest X-ray diagnosis across five globally-sourced datasets. Our findings reveal that compared to board-certified radiologists, these foundation models consistently underdiagnose marginalized groups, with even higher rates seen in intersectional subgroups, such as Black female patients. Such demographic biases present over a wide range of pathologies and demographic attributes. Further analysis of the model embedding uncovers its significant encoding of demographic information. Deploying AI systems with these biases in medical imaging can intensify pre-existing care disparities, posing potential challenges to equitable healthcare access and raising ethical questions about their clinical application.


翻译:人工智能(AI)的进步已使医学影像应用达到专家级性能。值得注意的是,自监督视觉语言基础模型无需依赖显式训练标注就能检测多种病理特征。然而,确保这些AI模型不反映或放大人类偏见,从而避免对历史上被边缘化的群体(如女性患者或黑人患者)造成不利影响至关重要。此类偏见的显现可能系统性地延误特定患者群体的必要医疗护理。本研究通过五个全球来源的数据集,考察了胸部X射线诊断中最先进的视觉语言基础模型的算法公平性。研究结果表明,与获得专业认证的放射科医师相比,这些基础模型始终对边缘化群体存在诊断不足的问题,而在交叉群体(如黑人女性患者)中诊断不足率更高。这类人口统计学偏见广泛存在于多种病理特征和人口属性中。对模型嵌入的进一步分析发现,其显著编码了人口统计学信息。在医学影像中部署带有这些偏见的AI系统可能加剧既有的医疗差距,对公平获得医疗资源构成潜在挑战,并引发关于其临床应用的伦理争议。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
15+阅读 · 2023年4月24日
Arxiv
21+阅读 · 2022年12月20日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
VIP会员
最新内容
面向2027年及未来的海军情报改革
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:49
综述 | Self-Evolving Coding Agents:自进化编程智能体
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:16
美海军陆战队将三型无人机整合入统一战场网络
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:39
《无人机蜂群:释放人类-蜂群编队的潜能》
专知会员服务
4+阅读 · 今天9:12
《战略战术化:一项综合性述评》
专知会员服务
2+阅读 · 今天9:08
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员