Isolere og redusere sekvensielt avhengige perseptuelle feil i klinisk visuelt søk

SPESIFIKKE MÅL Radiologiske skanninger er kritisk viktige for helsen og velværet til millioner av pasienter [1]. Til tross for fremskritt innen maskinlæring og datasyn, avhenger lesing og søk i radiologiske skanninger fortsatt av det visuelle systemet til menneskelige observatører (radiologer), som mottar kontinuerlig opplæring for best å oppdage tumormasser og anomalier. Radiologer kan undersøke hundrevis og hundrevis av røntgenbilder på daglig basis, og se flere bilder etter hverandre. En hovedantakelse for deres arbeid er at radiologers oppfatninger og beslutninger om en aktuell røntgenstråle er fullstendig uavhengig av tidligere visninger. Imidlertid demonstrerte deltakerne nylig at det visuelle systemet har visuelle serielle avhengigheter (VSD) på mange nivåer, fra persepsjon til beslutningstaking [2, 3]. Disse sekvensielle avhengighetene betyr at det som ble sett i fortiden påvirker (og fanger opp) det som blir sett og rapportert i dette øyeblikket. Teoretisk sett vil VSD-er være nyttige i en autokorrelert naturverden, men de er suboptimale i søkeoppgaver utført i kunstige situasjoner der bilder ikke alltid er relatert. Viktigere, serielle avhengigheter i perseptuell prosessering kan dermed gi betydelige feil under diagnostiske søk gjennom radiologiske skanninger. Etterforskernes sentrale hypotese er at VSD kan ha en forstyrrende effekt i radiologiske søk som svekker nøyaktig deteksjon og gjenkjennelse av svulster eller andre strukturer. Denne hypotesen støttes av etterforskernes robuste pilotdata, som viser at VSD sterkt fordreier objektklassifisering hos naive observatører og ekspertradiologer. Begrunnelsen for de foreslåtte forskningsprosjektene er at når det er kjent hvordan serieavhengig avhengighet oppstår og hvordan det påvirker visuelt søk, kan vi forstå hvordan vi skal kontrollere for det. Derfor kan nøyaktigheten av tumordeteksjon og diagnose forbedres betydelig. De spesifikke målene med dette forslaget er å etablere (Mål 1), identifisere (Mål 2) og redusere (Mål 3) virkningen av VSD på visuelle søkeoppgaver i en klinisk setting.

Mål 1: Etablere tilstedeværelsen av sekvensielle effekter i perseptuell beslutningstaking i klinisk relevante oppgaver.

Etterforskernes tidligere teoretiske arbeid med sekvensielle avhengigheter, basert på forenklede laboratorieeksperimenter, spår at det også bør være sekvensielle effekter i klinisk relevante oppgaver som tumorsøk og gjenkjenning i bilder. Etterforskerne vil teste tumorgjenkjenning i fire forskjellige domener: tumordeteksjon, tumorklassifisering, tumorlokalisering og søketider. Pilotdata fra både naive observatører og ekspertradiologer støtter etterforskernes hypotese om at det er sekvensielle effekter i klinisk relevante perseptuelle vurderinger.

Mål 2: Identifiser at de sekvensielle effektene i mål 1 faktisk er VSD. Etterforskerne vil teste vår spådom om at de sekvensielle effektene i mål 1 faktisk er VSD, som er operasjonelt definert av et sett med diagnostiske kriterier: VSD-er er romlig, tidsmessig og funksjonsliknende innstilt. Mål 2 vil derfor identifisere tuning og grensebetingelser for VSD i tumorsøk. Dette er avgjørende for å utvikle strategier for å dempe de skadelige konsekvensene av VSD i mål 3. Pilotdata støtter gjennomførbarheten av dette målet.

Mål 3: Forbedre visuell søkeytelse hos radiologer ved å redusere VSD. Mål 2 vil definere grensebetingelsene som VSD opererer under i tumorsøk. Mål 3 vil utvikle oppgavemanipulasjoner for å dempe virkningen av VSD. Som et resultat av disse manipulasjonene bør visuell søkeytelse forbedres på målbare måter i flere domener (deteksjon, klassifisering, lokalisering og søketider). Mål 3 er spesielt viktig fordi det vil tillate etterforskerne å foreslå nye retningslinjer som vil forbedre tumorgjenkjenning ved radiologiske skanninger, og gjøre radiologenes vurderinger mer effektive og pålitelige. Mer globalt sett vil de foreslåtte studiene i mål 1, 2 og 3 tillate etterforskerne å etablere og arbeide for å redusere den skadelige rollen til VSD i en kritisk viktig klinisk oppgave.