Abordando o preconceito na saúde com modelos justos
Um novo modelo pretende reduzir as desigualdades de saúde nos registros eletrônicos.
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Índice
Desigualdades em saúde rolam quando grupos diferentes de pessoas têm resultados de saúde diferentes. Essas diferenças podem ser por causa de fatores como raça, gênero ou status socioeconômico. No setor de saúde, o uso de prontuários eletrônicos (EHRs) virou comum. EHRs coletam e armazenam informações dos pacientes ao longo do tempo. Mas rolam preocupações de que os EHRs também possam trazer preconceitos que levam a tratamentos injustos para alguns grupos.
Pra lidar com isso, pesquisadores criaram métodos pra garantir que os modelos de aprendizado de máquina usados na saúde não aumentem essas desigualdades. Uma abordagem inovadora é criar um modelo que busca garantir resultados justos, mas ainda assim ser preciso.
O Problema com o Prejuízo nos EHRs
Quando se usa dados de EHR, os métodos tradicionais de análise costumam ter dificuldades. Podem existir influências escondidas que não aparecem nos dados disponíveis. Esses fatores ocultos podem incluir históricos de pacientes, escolhas de estilo de vida e informações genéticas, que podem influenciar os resultados de saúde, mas não estão registrados diretamente nos EHRs.
Por exemplo, dois pacientes com prontuários médicos parecidos, mas de contextos diferentes, podem receber previsões diferentes sobre sua saúde. Esse preconceito pode fazer com que certos grupos recebam conselhos ou tratamentos médicos menos precisos.
Métodos tradicionais que tentam equilibrar precisão e Justiça costumam se perder. Isso acontece porque eles não conseguem considerar as influências complexas e escondidas que estão nos dados.
Introduzindo um Novo Modelo
Pra resolver esse problema, os pesquisadores propuseram uma nova abordagem chamada Fair Longitudinal Medical Deconfounder (FLMD). Esse modelo foi feito pra lidar com dados de EHR de um jeito que considera essas influências ocultas e garante resultados justos.
O FLMD funciona em duas etapas. A primeira etapa foca em identificar fatores invisíveis que influenciam os resultados de saúde. A segunda etapa usa essas informações pra fazer previsões enquanto aplica diretrizes de justiça.
Etapa 1: Identificando Fatores Ocultos
Na primeira etapa, o FLMD usa um método pra capturar os fatores não observados relacionados à saúde do paciente. Esses fatores ocultos podem incluir hábitos pessoais, histórico socioeconômico ou predisposição genética. Ao entender esses fatores escondidos, o modelo pode fazer previsões mais informadas.
Pra cada encontro do paciente, o FLMD busca identificar os fatores médicos subjacentes que podem não aparecer nos dados padrão. Essa compreensão é essencial pra conseguir previsões médicas precisas e justas.
Etapa 2: Fazendo Previsões
Uma vez que os fatores não observados são identificados, a segunda etapa do FLMD entra em ação. Nessa fase, o modelo integra as influências ocultas previamente aprendidas com outras informações relevantes do paciente pra fazer previsões sobre os resultados de saúde.
O modelo não só busca alta precisão nas previsões, mas também leva em conta critérios de justiça. Isso significa que ele tenta garantir que as previsões não favoreçam um grupo em relação ao outro com base em atributos sensíveis como raça ou gênero.
Experimentos pra Avaliar a Eficácia
Pra validar a abordagem do FLMD, foram realizados vários experimentos usando dados reais de EHR. Esses testes avaliaram o desempenho do modelo em diferentes cenários, incluindo dados com preconceitos ou desequilíbrios.
Os pesquisadores compararam o FLMD com vários métodos existentes pra ver como ele se saiu em termos de precisão e justiça. Os resultados desses experimentos destacaram os pontos fortes do modelo e áreas que precisam melhorar.
Principais Descobertas dos Experimentos
Desempenho Equilibrado: O FLMD consistently superou outros métodos no equilíbrio entre precisão e justiça. Isso mostra que é possível fazer boas previsões e ao mesmo tempo minimizar preconceitos.
Resiliência a Problemas de Dados: O modelo teve um desempenho forte mesmo quando treinado com dados que tinham desequilíbrios ou distorções. Essa resiliência sugere que o FLMD pode ser uma ferramenta confiável em aplicações do mundo real, onde a qualidade dos dados pode variar.
Importância dos Fatores Ocultos: A capacidade de capturar fatores escondidos melhorou significativamente o desempenho do modelo. Essa descoberta enfatiza a necessidade de entender o contexto mais amplo da saúde dos pacientes além do que está simplesmente registrado nos EHRs.
Lidando com Desigualdades em Saúde
Desigualdades em saúde são um desafio grande pra oferecer cuidados de saúde justos. O desenvolvimento de modelos como o FLMD é crucial pra enfrentar essas desigualdades. Ao garantir que as previsões considerem fatores ocultos, os provedores de saúde podem oferecer resultados mais justos pra todos os pacientes.
Aprendizado de máquina, quando aplicado do jeito certo, tem o potencial de melhorar a qualidade do atendimento médico pra populações que não são bem atendidas. Garantir justiça nas previsões pode levar a melhores resultados de saúde pra indivíduos que foram historicamente marginalizados no sistema de saúde.
Conclusão
À medida que o aprendizado de máquina continua moldando o futuro da saúde, é essencial priorizar a justiça nas previsões médicas. O Fair Longitudinal Medical Deconfounder é um passo promissor rumo a alcançar esse objetivo. Ao focar tanto na precisão quanto na justiça, o FLMD representa uma nova abordagem pra lidar com dados de EHR de uma forma que atende às necessidades de todos os pacientes.
Os desafios das desigualdades em saúde são complexos, mas com ferramentas inovadoras e um foco na justiça, há esperança de um sistema de saúde mais equitativo.
Título: A Counterfactual Fair Model for Longitudinal Electronic Health Records via Deconfounder
Resumo: The fairness issue of clinical data modeling, especially on Electronic Health Records (EHRs), is of utmost importance due to EHR's complex latent structure and potential selection bias. It is frequently necessary to mitigate health disparity while keeping the model's overall accuracy in practice. However, traditional methods often encounter the trade-off between accuracy and fairness, as they fail to capture the underlying factors beyond observed data. To tackle this challenge, we propose a novel model called Fair Longitudinal Medical Deconfounder (FLMD) that aims to achieve both fairness and accuracy in longitudinal Electronic Health Records (EHR) modeling. Drawing inspiration from the deconfounder theory, FLMD employs a two-stage training process. In the first stage, FLMD captures unobserved confounders for each encounter, which effectively represents underlying medical factors beyond observed EHR, such as patient genotypes and lifestyle habits. This unobserved confounder is crucial for addressing the accuracy/fairness dilemma. In the second stage, FLMD combines the learned latent representation with other relevant features to make predictions. By incorporating appropriate fairness criteria, such as counterfactual fairness, FLMD ensures that it maintains high prediction accuracy while simultaneously minimizing health disparities. We conducted comprehensive experiments on two real-world EHR datasets to demonstrate the effectiveness of FLMD. Apart from the comparison of baseline methods and FLMD variants in terms of fairness and accuracy, we assessed the performance of all models on disturbed/imbalanced and synthetic datasets to showcase the superiority of FLMD across different settings and provide valuable insights into its capabilities.
Autores: Zheng Liu, Xiaohan Li, Philip Yu
Última atualização: 2023-10-02 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.11819
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.11819
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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