Recent advances in deep learning have led to the development of models approaching human level of accuracy. However, healthcare remains an area lacking in widespread adoption. The safety-critical nature of healthcare results in a natural reticence to put these black-box deep learning models into practice. In this paper, we explore interpretable methods for a clinical decision support system, sleep staging, based on physiological signals such as EEG, EOG, and EMG. A recent work has shown sleep staging using simple models and an exhaustive set of features can perform nearly as well as deep learning approaches but only for certain datasets. Moreover, the utility of these features from a clinical standpoint is unclear. On the other hand, the proposed framework, NormIntSleep shows that by representing deep learning embeddings using normalized features, great performance can be obtained across different datasets. NormIntSleep performs 4.5% better than the exhaustive feature-based approach and 1.5% better than other representation learning approaches. An empirical comparison between the utility of the interpretations of these models highlights the improved alignment with clinical expectations when performance is traded-off slightly.


翻译:最近深层次学习的进展导致发展了接近人类准确度的模型,然而,保健仍是一个缺乏广泛采用的领域。保健的安全关键性质导致自然不愿将这些黑盒深层学习模式付诸实践。在本文件中,我们探索了临床决策支持系统、睡眠准备等可解释的方法,这些方法基于生理信号,如EEEG、EOG和EG。最近的一项工作表明,使用简单模型和一套详尽的特征进行睡眠准备,可以发挥几乎和深入学习的方法的作用,但只能用于某些数据集。此外,从临床角度看,这些特征的效用并不明确。另一方面,拟议的框架“NormInstSleep”表明,通过利用正常特征进行深层学习嵌入,可以在不同数据集之间取得巨大的性能。诺姆IntSleep表现比基于全部特征的方法更好4.5%,比其他代表学习方法更好1.5%。对这些模型解释的效用进行实证比较,表明在业绩稍作交易时,与临床期望的一致程度有所改进。

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