论文

通过概念干预诊断医疗影像模型

Beyond Explanation: Debugging Medical Imaging Models via Concept Intervention

模型评测模型训练应用与实践参数高效训练模型行为与机制分析行业应用

摘要

医学成像模型通常作为黑匣子运行,限制了可解释性和系统调试。我们引入了一个易于使用、即插即用的框架,用于基于概念的解释和模型细化。通过将单模态编码器与 BioMedCLIP 对齐,我们构建了一个概念瓶颈模型 (CBM),可实现概念级干预。这些干预措施使我们能够分离因果关系与虚假相关的概念,验证领域专家的见解,并生成反事实样本以进行有针对性的微调。我们在 Mayo Clinic 超声数据集和 CheXpert 5x200 胸部 X 射线数据集上评估我们的框架。结果表明,概念干预可以实现可靠的模型诊断,同时通过引导微调维持并偶尔提高预测性能。我们的研究结果强调了该框架对于临床深度学习模型的受控、可解释的细化的实用价值。

通过概念干预诊断医疗影像模型:论文原图
图 1:拟议框架概述。单模态医学成像模型与 BioMedCLIP 嵌入空间线性对齐,以通过概念瓶颈模型 (CBM) 实现基于概念的可解释性。对保留数据的概念干预通过预测翻转来识别因果概念与虚假概念。然后,这些干预措施用于增强数据并微调 CBM 分类头,从而提高预测性能。