Explainability is a key requirement for computer-aided diagnosis systems in clinical decision-making. Multiple instance learning with attention pooling provides instance-level explainability, however for many clinical applications a deeper, pixel-level explanation is desirable, but missing so far. In this work, we investigate the use of four attribution methods to explain a multiple instance learning models: GradCAM, Layer-Wise Relevance Propagation (LRP), Information Bottleneck Attribution (IBA), and InputIBA. With this collection of methods, we can derive pixel-level explanations on for the task of diagnosing blood cancer from patients' blood smears. We study two datasets of acute myeloid leukemia with over 100 000 single cell images and observe how each attribution method performs on the multiple instance learning architecture focusing on different properties of the white blood single cells. Additionally, we compare attribution maps with the annotations of a medical expert to see how the model's decision-making differs from the human standard. Our study addresses the challenge of implementing pixel-level explainability in multiple instance learning models and provides insights for clinicians to better understand and trust decisions from computer-aided diagnosis systems.


翻译:可解释性是计算机辅助诊断系统在临床决策中的关键要求。采用注意力池化的多实例学习提供了实例级可解释性,然而对于许多临床应用而言,更深层次的像素级解释是可取的,但至今仍缺失。在本研究中,我们探讨使用四种归因方法来解释多实例学习模型:GradCAM、逐层相关性传播(LRP)、信息瓶颈归因(IBA)和InputIBA。借助这些方法,我们能够从患者血液涂片诊断血癌的任务中推导出像素级解释。我们研究了两个包含超过10万个单细胞图像的急性髓系白血病数据集,并观察每种归因方法在多实例学习架构上的表现,重点关注白细胞单细胞的不同特性。此外,我们将归因图与医学专家的标注进行比较,以了解模型决策与人类标准的差异。我们的研究解决了在多实例学习模型中实现像素级可解释性的挑战,并为临床医生更好地理解和信任计算机辅助诊断系统的决策提供了见解。

0
下载
关闭预览

相关内容

100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4日
Arxiv
15+阅读 · 2020年12月17日
A Survey of Deep Learning for Scientific Discovery
Arxiv
29+阅读 · 2020年3月26日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员