Isolering og afhjælpning af sekventielt afhængige perceptuelle fejl i klinisk visuel søgning

SPECIFIKKE MÅL Radiologiske scanninger er af afgørende betydning for millioner af patienters sundhed og velvære [1]. På trods af fremskridt inden for maskinlæring og computersyn afhænger læsning og søgning i radiologiske scanninger stadig af det visuelle system hos menneskelige observatører (radiologer), som modtager kontinuerlig træning for bedst muligt at opdage tumormasser og anomalier. Radiologer kan dagligt undersøge hundreder og hundredvis af røntgenbilleder og se flere billeder efter hinanden. En underliggende hovedantagelse af deres arbejde er, at radiologers opfattelser og beslutninger om et aktuelt røntgenbillede er fuldstændig uafhængige af tidligere visninger. Deltagerne har dog for nylig demonstreret, at det visuelle system har visuelle serielle afhængigheder (VSD'er) på mange niveauer, fra perception til beslutningstagning [2, 3]. Disse sekventielle afhængigheder betyder, at det, der blev set i fortiden, påvirker (og fanger) det, der ses og rapporteres i dette øjeblik. Teoretisk set ville VSD'er være nyttige i en autokorreleret naturlig verden, men de er suboptimale i søgeopgaver udført i kunstige situationer, hvor billeder ikke altid er relaterede. Det er vigtigt, at serielle afhængigheder i perceptuel behandling således kunne producere betydelige fejl under diagnostiske søgninger gennem radiologiske scanninger. Efterforskernes centrale hypotese er, at VSD kan have en forstyrrende effekt i radiologiske søgninger, der forringer nøjagtig detektion og genkendelse af tumorer eller andre strukturer. Denne hypotese understøttes af efterforskernes robuste pilotdata, som viser, at VSD i høj grad påvirker objektklassificeringen hos naive observatører og ekspertradiologer. Begrundelsen for de foreslåede forskningsprojekter er, at når det er kendt, hvordan seriel afhængighed opstår, og hvordan det påvirker visuel søgning, kan vi forstå, hvordan man kontrollerer for det. Derfor kan nøjagtigheden af ​​tumordetektion og diagnose forbedres betydeligt. De specifikke mål med dette forslag er at etablere (Mål 1), identificere (Mål 2) og afbøde (Mål 3) virkningen af ​​VSD på visuelle søgeopgaver i kliniske omgivelser.

Mål 1: Etablere tilstedeværelsen af ​​sekventielle effekter i perceptuel beslutningstagning i klinisk relevante opgaver.

Efterforskernes tidligere teoretiske arbejde med sekventielle afhængigheder, baseret på simplificerede laboratorieforsøg, forudsiger, at der også skulle være sekventielle effekter i klinisk relevante opgaver som tumorsøgning og genkendelse i billeder. Efterforskerne vil teste tumorgenkendelse i fire forskellige domæner: tumordetektion, tumorklassificering, tumorlokalisering og søgetider. Pilotdata fra både naive observatører og ekspertradiologer understøtter efterforskernes hypotese om, at der er sekventielle effekter i klinisk relevante perceptuelle vurderinger.

Mål 2: Identificer, at de sekventielle effekter i mål 1 i virkeligheden er VSD. Efterforskerne vil teste vores forudsigelse om, at de sekventielle effekter i mål 1 i virkeligheden er VSD, som er operationelt defineret af et sæt diagnostiske kriterier: VSD'er er rumligt, tidsmæssigt og funktionsmæssigt indstillet. Mål 2 vil derfor identificere tuning og randbetingelser for VSD i tumorsøgning. Dette er afgørende for at udvikle strategier til at afbøde de skadelige konsekvenser af VSD i mål 3. Pilotdata understøtter gennemførligheden af ​​dette mål.

Mål 3: Forbedre visuel søgeydelse hos radiologer ved at afbøde VSD. Mål 2 vil definere de randbetingelser, som VSD opererer under i tumorsøgning. Mål 3 vil udvikle opgavemanipulationer for at afbøde virkningen af ​​VSD. Som et resultat af disse manipulationer bør den visuelle søgeydelse forbedres på målbare måder i flere domæner (detektion, klassificering, lokalisering og søgetider). Mål 3 er særligt afgørende, fordi det vil give efterforskerne mulighed for at foreslå nye retningslinjer, der vil forbedre tumorgenkendelse ved radiologiske scanninger, hvilket gør radiologernes vurderinger mere effektive og pålidelige. Mere globalt set vil de foreslåede undersøgelser i mål 1, 2 og 3 give efterforskerne mulighed for at etablere og arbejde hen imod at afbøde VSDs skadelige rolle i en kritisk vigtig klinisk opgave.