Three-dimensional clinical gait analysis is essential for selecting optimal treatment interventions for patients with cerebral palsy (CP), but generates a large amount of time series data. For the automated analysis of these data, machine learning approaches yield promising results. However, due to their black-box nature, such approaches are often mistrusted by clinicians. We propose gaitXplorer, a visual analytics approach for the classification of CP-related gait patterns that integrates Grad-CAM, a well-established explainable artificial intelligence algorithm, for explanations of machine learning classifications. Regions of high relevance for classification are highlighted in the interactive visual interface. The approach is evaluated in a case study with two clinical gait experts. They inspected the explanations for a sample of eight patients using the visual interface and expressed which relevance scores they found trustworthy and which they found suspicious. Overall, the clinicians gave positive feedback on the approach as it allowed them a better understanding of which regions in the data were relevant for the classification.


翻译:三维临床轨迹分析对于为脑麻痹病人选择最佳治疗干预措施至关重要,但生成了大量的时间序列数据。对于这些数据的自动分析,机器学习方法产生令人乐观的结果。然而,由于这些方法的黑盒性质,临床医生往往不信任这些方法。我们提议采用视觉分析法,即将格拉德-卡姆(Grad-CAM)结合成一种视觉分析法,用于对机器学习分类进行解释。交互式视觉界面中突出显示了与分类高度相关的区域。在一项案例研究中,由两名临床练习专家对这种方法进行了评价。他们检查了8名病人使用视觉界面的样本的解释,并说明了他们认为值得信赖和可疑的相关分数。总的来说,临床医生对这种方法给予了积极的反馈,因为他们更好地了解了数据中哪些区域与分类有关。

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