In the light of the COVID-19 pandemic, deep learning methods have been widely investigated in detecting COVID-19 from chest X-rays. However, a more pragmatic approach to applying AI methods to a medical diagnosis is designing a framework that facilitates human-machine interaction and expert decision making. Studies have shown that categorization can play an essential rule in accelerating real-world decision making. Inspired by descriptive document clustering, we propose a domain-independent explanatory clustering framework to group contextually related instances and support radiologists' decision making. While most descriptive clustering approaches employ domain-specific characteristics to form meaningful clusters, we focus on model-level explanation as a more general-purpose element of every learning process to achieve cluster homogeneity. We employ DeepSHAP to generate homogeneous clusters in terms of disease severity and describe the clusters using favorable and unfavorable saliency maps, which visualize the class discriminating regions of an image. These human-interpretable maps complement radiologist knowledge to investigate the whole cluster at once. Besides, as part of this study, we evaluate a model based on VGG-19, which can identify COVID and pneumonia cases with a positive predictive value of 95% and 97%, respectively, comparable to the recent explainable approaches for COVID diagnosis.


翻译:根据COVID-19大流行的COVID-19大流行,在从胸前X光中检测COVID-19的过程中,对深层次的学习方法进行了广泛的调查,从胸前X光探查COVID-19,对将AI方法应用于医学诊断采取了更加务实的方法,但正在设计一个促进人体机器互动和专家决策的框架。研究显示,分类在加速现实世界决策方面可以发挥基本规则的作用。在描述性文件分组的启发下,我们建议为与背景相关的案例分组建立一个独立的解释性分组框架,并支持放射学家的决策。虽然大多数描述性分组方法都采用特定领域的特点组成有意义的集群,但我们侧重于模型层面的解释,作为每个学习过程中实现集群同质的更通用要素。我们利用深层SHAP生成了疾病严重性相同的集群,并使用有利和不易变色的突出地图描述各组群。这些人类互换的地图补充了放射学家知识,以便立即调查整个集群。此外,作为本研究的一部分,我们评估一个基于VGG-19的模型,该模型可以识别COVID和肺炎D的模型,可以分别以积极预测值97%和97%的COVI的最近诊断方法。

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