Recent advancements in Large Vision-Language Models (LVLMs) have demonstrated remarkable capabilities across diverse tasks, garnering significant attention in AI communities. However, their performance and reliability in specialized domains such as medicine remain insufficiently assessed. In particular, most assessments over-concentrate in evaluating VLMs based on simple Visual Question Answering (VQA) on multi-modality data, while ignoring the in-depth characteristic of LVLMs. In this study, we introduce RadVUQA, a novel Radiological Visual Understanding and Question Answering benchmark, to comprehensively evaluate existing LVLMs. RadVUQA mainly validates LVLMs across five dimensions: 1) Anatomical understanding, assessing the models' ability to visually identify biological structures; 2) Multimodal comprehension, which involves the capability of interpreting linguistic and visual instructions to produce desired outcomes; 3) Quantitative and spatial reasoning, evaluating the models' spatial awareness and proficiency in combining quantitative analysis with visual and linguistic information; 4) Physiological knowledge, measuring the models' capability to comprehend functions and mechanisms of organs and systems; and 5) Robustness, which assesses the models' capabilities against unharmonised and synthetic data. The results indicate that both generalized LVLMs and medical-specific LVLMs have critical deficiencies with weak multimodal comprehension and quantitative reasoning capabilities. Our findings reveal the large gap between existing LVLMs and clinicians, highlighting the urgent need for more robust and intelligent LVLMs. The code and dataset will be available after the acceptance of this paper.


翻译:近年来,大型视觉-语言模型(LVLMs)在多样化任务中展现出卓越能力,在人工智能领域获得了广泛关注。然而,其在医学等专业领域的性能与可靠性尚未得到充分评估。特别是,现有评估大多集中于基于多模态数据的简单视觉问答(VQA)来评价视觉-语言模型,而忽视了LVLMs的深层特性。本研究提出了RadVUQA——一个新颖的放射学视觉理解与问答基准,旨在全面评估现有LVLMs。RadVUQA主要从五个维度验证LVLMs:1)解剖学理解,评估模型在视觉上识别生物结构的能力;2)多模态理解,涉及模型解读语言与视觉指令以产生预期结果的能力;3)定量与空间推理,评估模型的空间意识以及结合定量分析与视觉、语言信息的熟练程度;4)生理学知识,衡量模型理解器官与系统功能及机制的能力;5)鲁棒性,评估模型在面对不协调数据与合成数据时的性能。结果表明,通用LVLMs与医学专用LVLMs均存在关键缺陷,其多模态理解与定量推理能力薄弱。我们的研究揭示了现有LVLMs与临床医生之间的巨大差距,凸显了开发更鲁棒、更智能的LVLMs的迫切需求。代码与数据集将在本文录用后公开。

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