Trustworthy machine learning in healthcare requires strong predictive performance, fairness, and explanations. While it is known that improving fairness can affect predictive performance, little is known about how fairness improvements influence explainability, an essential ingredient for clinical trust. Clinicians may hesitate to rely on a model whose explanations shift after fairness constraints are applied. In this study, we examine how enhancing fairness through bias mitigation techniques reshapes Shapley-based feature rankings. We quantify changes in feature importance rankings after applying fairness constraints across three datasets: pediatric urinary tract infection risk, direct anticoagulant bleeding risk, and recidivism risk. We also evaluate multiple model classes on the stability of Shapley-based rankings. We find that increasing model fairness across racial subgroups can significantly alter feature importance rankings, sometimes in different ways across groups. These results highlight the need to jointly consider accuracy, fairness, and explainability in model assessment rather than in isolation.


翻译:医疗保健领域可信赖的机器学习需要强大的预测性能、公平性和可解释性。尽管已知提升公平性可能影响预测性能,但公平性改进如何影响可解释性——临床信任的关键要素——尚鲜为人知。临床医生可能对应用公平性约束后解释发生变化的模型持保留态度。本研究探讨了通过偏差缓解技术增强公平性如何重塑基于Shapley值的特征排序。我们在三个数据集上量化应用公平性约束后特征重要性排名的变化:儿童尿路感染风险、直接口服抗凝剂出血风险和再犯风险。同时评估了多个模型类别在Shapley值排序稳定性方面的表现。研究发现,提升跨种族亚组的模型公平性会显著改变特征重要性排序,且不同亚组间变化模式可能存在差异。这些结果强调在模型评估中需要综合考量准确性、公平性与可解释性,而非孤立对待。

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