Automated diagnosis using deep neural networks in chest radiography can help radiologists detect life-threatening diseases. However, existing methods only provide predictions without accurate explanations, undermining the trustworthiness of the diagnostic methods. Here, we present XProtoNet, a globally and locally interpretable diagnosis framework for chest radiography. XProtoNet learns representative patterns of each disease from X-ray images, which are prototypes, and makes a diagnosis on a given X-ray image based on the patterns. It predicts the area where a sign of the disease is likely to appear and compares the features in the predicted area with the prototypes. It can provide a global explanation, the prototype, and a local explanation, how the prototype contributes to the prediction of a single image. Despite the constraint for interpretability, XProtoNet achieves state-of-the-art classification performance on the public NIH chest X-ray dataset.


翻译:使用胸腔射线学中的深神经网络进行自动诊断,可以帮助放射学家检测威胁生命的疾病,但是,现有方法只能提供预测,而没有准确的解释,破坏诊断方法的可信度。这里我们介绍XProtoNet,一个全球和地方可解释的胸部射线学诊断框架。XProtoNet从X射线图像中了解每种疾病的代表性模式,这些图像是原型,并根据这些模式对特定X射线图像进行诊断。它预测可能出现疾病迹象的地区,并将预测区域的特征与原型进行比较。它可以提供全球解释、原型和局部解释,说明原型如何有助于预测单一图像。尽管对可解释性有限制,XProtoNet还是实现了公共NIH胸部X射线数据集的最新分类性表现。

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