Simple Science

Ciencia de vanguardia explicada de forma sencilla

# Informática# Interacción Persona-Ordenador

Votación Mayoritaria: Una Nueva Forma para que los Doctores Usen la IA

Los doctores pueden tomar mejores decisiones usando votación mayoritaria con ayuda de IA en patología.

― 8 minilectura


IA y Votación MayoritariaIA y Votación Mayoritariaen Medicinamayoritaria.IA usando métodos de votaciónLos doctores mejoran las decisiones con
Tabla de contenidos

La Inteligencia Artificial (IA) está tomando más importancia en el ámbito médico, especialmente en ayudar a los médicos a tomar decisiones. Sin embargo, es fundamental que los médicos usen la IA correctamente para asegurarse de que los pacientes reciban la mejor atención. Este artículo habla sobre cómo una técnica llamada Votación por mayoría puede ayudar a los médicos a confiar en la IA de manera más adecuada al tomar decisiones, particularmente en Patología, el estudio de las enfermedades a través del examen de tejidos.

Antecedentes

En los últimos años, se ha utilizado la IA en diversas tareas médicas, incluyendo la patología, que implica examinar imágenes de tejidos para detectar enfermedades como el cáncer. La IA puede ayudar a los médicos al mejorar su precisión y rapidez en detectar patrones en estas imágenes. No obstante, hay desafíos en cómo los médicos pueden depender de la IA, especialmente porque los modelos de IA no siempre funcionan bien con nuevos datos de pacientes.

Para evitar problemas causados por recomendaciones incorrectas de IA, los médicos tienen que aprender cuándo confiar en el consejo de la IA y cuándo apoyar su juicio. Se han sugerido varios enfoques para ayudar con esto, como mejorar la forma en que los médicos interactúan con la IA y fortalecer su comprensión de las capacidades de la IA. Sin embargo, estos métodos pueden no funcionar eficazmente en todas las situaciones.

Un método prometedor es reunir a varios médicos para tomar decisiones. Cuando los médicos colaboran, pueden potencialmente tomar decisiones más seguras y racionales. Usando la votación por mayoría, donde la decisión se toma según la mayoría de opiniones en un grupo, puede fomentar una mejor confianza en las sugerencias de la IA.

Objetivo de la investigación

Este artículo presenta un estudio que investiga la efectividad de la votación por mayoría en ayudar a los médicos a confiar en la IA en tareas de patología. El enfoque principal del estudio fue examinar cuán bien un grupo de médicos, usando la votación por mayoría, podría detectar mitosis (un aspecto crítico en la evaluación de tumores) en imágenes digitales en comparación con la Toma de decisiones individuales con ayuda de IA.

Metodología

Diseño del estudio

La investigación incluyó a 32 profesionales médicos de distintas instituciones. El estudio tenía como objetivo evaluar cómo la votación por mayoría podía mejorar las decisiones tomadas por los médicos al usar ayuda de IA para detectar mitosis en imágenes de tumores.

El estudio se llevó a cabo en dos etapas principales:

  1. En la primera etapa, los médicos examinaron un conjunto de imágenes manualmente para encontrar mitosis sin ayuda de IA.
  2. En la segunda etapa, los mismos médicos miraron las imágenes nuevamente, esta vez con ayuda de IA. Después de esto, sus decisiones se agruparon según la votación por mayoría.

Participantes

Los participantes del estudio incluyeron a profesionales de la patología de distintos niveles, desde estudiantes de medicina hasta especialistas experimentados. Este grupo diverso permitió una comprensión más amplia de cómo la votación por mayoría podría ser efectiva a través de diferentes niveles de experiencia.

Selección de imágenes

El estudio se centró en imágenes de tumores, específicamente meningiomas, ya que la detección de mitosis es importante para clasificar estos tumores. Patólogos expertos seleccionaron regiones de interés dentro de estas imágenes para asegurar que el estudio tuviera contenido relevante para evaluar el rendimiento de los médicos.

Proceso de votación por mayoría

El proceso de votación por mayoría implicó recoger las decisiones de un número impar de patólogos después de que examinaron las imágenes con ayuda de IA. Las decisiones de la mayoría de patólogos formaron el juicio final sobre si se detectaron mitosis en las imágenes.

Resultados del estudio de usuarios

Uso de IA

El estudio encontró que la mayoría de los participantes interactuaron con los datos de IA durante sus exámenes. Muchos de ellos usaron activamente las funciones de IA, pero algunos optaron por no depender de la IA de manera constante. Este hallazgo destaca que aunque la IA puede ser beneficiosa, las preferencias individuales en su uso varían entre los médicos.

Resultados de la votación por mayoría

Los resultados mostraron que al usar la votación por mayoría, incluso pequeños grupos de tres médicos mejoraron significativamente su confianza en las recomendaciones de la IA en comparación con individuos trabajando solos. La mayoría de las decisiones de voto condujeron a una mayor precisión en la detección de mitosis, lo cual es crucial para el diagnóstico y tratamiento de pacientes.

Métricas de rendimiento

Se usaron dos métricas clave para evaluar la efectividad de las decisiones tomadas a través de la votación por mayoría:

  1. Confianza Relativa en la IA (CRIA): Esta métrica mide cuán bien los médicos podían rechazar sugerencias incorrectas de la IA mientras aceptaban las correctas.
  2. Confianza Relativa en Uno Mismo (CRU): Esto mide cuán bien los médicos confiaron en su juicio sin la influencia de la IA.

El estudio encontró que la votación por mayoría incrementó significativamente tanto la CRIA como la CRU, indicando que los grupos de médicos trabajando juntos aprovecharon mejor la asistencia de la IA.

Comparación con la toma de decisiones individual

Al comparar el rendimiento de la votación por mayoría contra decisiones individuales asistidas por IA, la votación por mayoría consistentemente superó a estas últimas. Las decisiones grupales mostraron una mayor precisión y recuerdo, que son esenciales para asegurar que los tumores sean diagnosticados correctamente.

Implicaciones para la patología

Los hallazgos de este estudio sugieren que utilizar la votación por mayoría entre profesionales de la patología puede mejorar la confianza en la IA y mejorar la toma de decisiones en entornos críticos de atención médica. Al fomentar la colaboración, los médicos pueden minimizar el riesgo de errores que pueden surgir de confiar demasiado en la IA o de no confiar en su propio juicio.

Aplicaciones más amplias

Si bien este estudio se centró en la patología, el enfoque de votación por mayoría puede aplicarse a otras áreas de toma de decisiones de alto riesgo. Por ejemplo, tareas de seguridad como detectar explosivos en imágenes de rayos X o evaluar escenarios de desastre a partir de imágenes satelitales podrían beneficiarse de un proceso de toma de decisiones colaborativo.

Conclusión

La investigación demostró que la votación por mayoría es un enfoque efectivo para aumentar la confianza apropiada en la IA en la toma de decisiones médicas. Al fomentar un ambiente colaborativo, los médicos pueden mejorar su precisión en tareas que tienen implicaciones significativas para la atención al paciente. A medida que la IA continúa evolucionando en el campo médico, estrategias como la votación por mayoría pueden jugar un papel crucial en guiar a los profesionales sobre cómo integrar la IA en sus flujos de trabajo de manera efectiva.

Direcciones futuras

El estudio señala varias áreas para futuras investigaciones:

  1. Ampliar la diversidad de participantes: Futuras investigaciones podrían incluir participantes de diferentes países para ver cómo las diferencias culturales impactan la confianza en la IA.
  2. Probar diferentes tamaños de grupo: Explorar el número óptimo de médicos en un sistema de votación por mayoría podría ofrecer ideas sobre eficiencia y calidad de decisión.
  3. Combinar técnicas: Investigaciones futuras podrían examinar cómo la votación por mayoría puede combinarse con otras estrategias de toma de decisiones, como discusiones entre médicos, para mejorar aún más los resultados.

Al continuar explorando estas áreas, los investigadores pueden ayudar a dar forma al futuro de la IA en la medicina, asegurando que complemente y mejore la toma de decisiones humanas en lugar de socavarlas.

Fuente original

Título: Majority Voting of Doctors Improves Appropriateness of AI Reliance in Pathology

Resumen: As Artificial Intelligence (AI) making advancements in medical decision-making, there is a growing need to ensure doctors develop appropriate reliance on AI to avoid adverse outcomes. However, existing methods in enabling appropriate AI reliance might encounter challenges while being applied in the medical domain. With this regard, this work employs and provides the validation of an alternative approach -- majority voting -- to facilitate appropriate reliance on AI in medical decision-making. This is achieved by a multi-institutional user study involving 32 medical professionals with various backgrounds, focusing on the pathology task of visually detecting a pattern, mitoses, in tumor images. Here, the majority voting process was conducted by synthesizing decisions under AI assistance from a group of pathology doctors (pathologists). Two metrics were used to evaluate the appropriateness of AI reliance: Relative AI Reliance (RAIR) and Relative Self-Reliance (RSR). Results showed that even with groups of three pathologists, majority-voted decisions significantly increased both RAIR and RSR -- by approximately 9% and 31%, respectively -- compared to decisions made by one pathologist collaborating with AI. This increased appropriateness resulted in better precision and recall in the detection of mitoses. While our study is centered on pathology, we believe these insights can be extended to general high-stakes decision-making processes involving similar visual tasks.

Autores: Hongyan Gu, Chunxu Yang, Shino Magaki, Neda Zarrin-Khameh, Nelli S. Lakis, Inma Cobos, Negar Khanlou, Xinhai R. Zhang, Jasmeet Assi, Joshua T. Byers, Ameer Hamza, Karam Han, Anders Meyer, Hilda Mirbaha, Carrie A. Mohila, Todd M. Stevens, Sara L. Stone, Wenzhong Yan, Mohammad Haeri, Xiang 'Anthony' Chen

Última actualización: 2024-06-16 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2404.04485

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2404.04485

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

Gracias a arxiv por el uso de su interoperabilidad de acceso abierto.

Más de autores

Artículos similares