Human-AI Collaborations to Improve Accuracy and Mitigate Bias in Acute Dyspnea Diagnosis

人机协作提高急性呼吸困难诊断的准确性并减少偏差

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY Acute dyspnea (shortness of breath) is one of the most common reasons for emergency department visits and hospitalizations each year. Heart failure, pneumonia, and chronic obstructive pulmonary disease are the most common etiologies, representing 2.5 million hospitalizations in the US in 2017. Determining the precise cause of acute dyspnea is critically important but challenging, as presenting symptoms, laboratory testing, and imaging results may be difficult to interpret, particularly in the elderly and patients with comorbid disease or severe illness. Diagnostic errors and inappropriate treatment may occur in up to 30% of patients, which is associated with worse patient outcomes. Artificial Intelligence (AI) tools have been proposed to augment providers in the diagnostic process and are well-positioned to support the diagnostic evaluation of acute dyspnea. However, inaccurate AI tools can also worsen clinician performance. Therefore, simply keeping clinicians “in-the-loop” is not a guaranteed back-stop against a poorly performing model. This proposal seeks to enable effective Clinician-AI collaborations to improve diagnostic accuracy in acute dyspnea. We propose to: 1) evaluate computational strategies to improve the robustness of an AI tool used to support clinicians in the diagnosis of acute dyspnea, 2) test strategies to enhance collaborations between clinicians and AI tools, 3) prospectively evaluate an acute dyspnea AI tool in a clinical environment while evaluating strategies to collect clinician feedback to enable ongoing model improvement. Our multidisciplinary team consisting of experts in clinical medicine, computer vision, machine learning, and human-computer interaction are well positioned to tackle these important challenges. Successful completion of this proposal will result in a robust, generalizable acute dyspnea AI tool to augment physicians in the diagnostic evaluation of acute dyspnea. More broadly, the proposal will lead to generalizable knowledge to support safer development and integration of AI tools across healthcare settings.
项目概要 急性呼吸困难(呼吸急促)是急诊就诊的最常见原因之一, 每年因心力衰竭、肺炎和慢性阻塞性肺病住院的人数最多。 常见病因,2017 年美国有 250 万人住院。确定确切原因 急性呼吸困难的诊断至关重要,但也具有挑战性,因为出现症状、实验室检查和 影像学结果可能难以解释,特别是对于老年人和患有合并症的患者或 高达30%的患者可能会出现严重疾病,即诊断错误和治疗不当。 人工智能(AI)工具已被提出来增强患者的治疗效果。 诊断过程中的提供者,并有能力支持急性疾病的诊断评估 然而,不准确的人工智能工具也会降低临床医生的表现。 “循环中的战士”并不是针对表现不佳的模型的有保障的后盾。 为了实现临床医生与人工智能的有效合作,提高急性呼吸困难的诊断准确性。 1)评估计算策略,以提高用于支持交感神经的人工智能工具的鲁棒性 急性呼吸困难的诊断,2) 增强住院医师与人工智能工具之间协作的测试策略,3) 在临床环境中前瞻性评估急性呼吸困难人工智能工具,同时评估收集策略 临床医生的反馈,以实现模型的持续改进。我们的多学科团队由专家组成。 临床医学、计算机视觉、机器学习和人机交互非常适合 成功完成该提案将产生一个强有力的、可推广的成果。 急性呼吸困难人工智能工具可增强医生对急性呼吸困难的诊断评估。 该提案将带来可推广的知识,以支持跨领域的人工智能工具的更安全的开发和集成 医疗保健设置。

项目成果

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