Izolowanie i łagodzenie zależnych sekwencyjnie błędów percepcyjnych w klinicznym wyszukiwaniu wizualnym

CELE SZCZEGÓLNE Skany radiologiczne są niezwykle ważne dla zdrowia i dobrego samopoczucia milionów pacjentów [1]. Pomimo postępów w uczeniu maszynowym i widzeniu komputerowym, odczytywanie i przeszukiwanie skanów radiologicznych nadal zależy od systemu wzrokowego ludzkich obserwatorów (radiologów), którzy są nieustannie szkoleni, aby jak najlepiej wykrywać masy guzów i anomalie. Radiolodzy mogą codziennie badać setki zdjęć rentgenowskich, oglądając kilka obrazów jeden po drugim. Głównym założeniem ich pracy jest to, że spostrzeżenia i decyzje radiologów dotyczące aktualnego zdjęcia rentgenowskiego są całkowicie niezależne od wcześniejszych oględzin. Jednak uczestnicy niedawno wykazali, że system wzrokowy ma szeregowe zależności wzrokowe (VSD) na wielu poziomach, od percepcji po podejmowanie decyzji [2, 3]. Te sekwencyjne zależności oznaczają, że to, co było widziane w przeszłości, wpływa (i przechwytuje) to, co jest widziane i relacjonowane w tej chwili. Teoretycznie VSD byłyby pomocne w autokorelowanym świecie przyrody, ale są nieoptymalne w zadaniach wyszukiwania prowadzonych w sztucznych sytuacjach, w których obrazy nie zawsze mogą być powiązane. Co ważne, seryjne zależności w przetwarzaniu percepcyjnym mogą zatem powodować znaczne błędy podczas wyszukiwania diagnostycznego za pomocą skanów radiologicznych. Główną hipotezą badaczy jest to, że VSD może mieć destrukcyjny wpływ na przeszukiwania radiologiczne, które utrudniają dokładne wykrywanie i rozpoznawanie guzów lub innych struktur. Hipoteza ta jest poparta solidnymi danymi pilotażowymi badaczy, które pokazują, że VSD silnie wpływa na klasyfikację obiektów u naiwnych obserwatorów i ekspertów radiologów. Uzasadnieniem proponowanych projektów badawczych jest to, że kiedy już wiadomo, jak powstaje zależność szeregowa i jak wpływa ona na wyszukiwanie wizualne, możemy zrozumieć, jak ją kontrolować. W związku z tym dokładność wykrywania i diagnozowania guza może znacznie się poprawić. Konkretnymi celami tej propozycji są: ustalenie (Cel 1), identyfikacja (Cel 2) i złagodzenie (Cel 3) wpływu VSD na zadania wyszukiwania wzrokowego w warunkach klinicznych.

Cel 1: Ustal obecność efektów sekwencyjnych w percepcyjnym podejmowaniu decyzji w zadaniach istotnych klinicznie.

Wcześniejsza praca teoretyczna badaczy nad zależnościami sekwencyjnymi, oparta na uproszczonych eksperymentach laboratoryjnych, przewiduje, że efekty sekwencyjne powinny również występować w zadaniach istotnych klinicznie, takich jak wyszukiwanie guzów i rozpoznawanie na obrazach. Badacze przetestują rozpoznawanie guza w czterech różnych domenach: wykrywanie guza, klasyfikacja guza, lokalizacja guza i czas wyszukiwania. Dane pilotażowe zarówno od naiwnych obserwatorów, jak i doświadczonych radiologów potwierdzają hipotezę badaczy, że w klinicznie istotnych ocenach percepcyjnych występują efekty sekwencyjne.

Cel 2: Zidentyfikuj, że efekty sekwencyjne w Celu 1 to w rzeczywistości VSD. Badacze przetestują naszą prognozę, że efekty sekwencyjne w Celu 1 to w rzeczywistości VSD, które jest operacyjnie zdefiniowane przez zestaw kryteriów diagnostycznych: VSD są przestrzennie, czasowo i dostrojone pod względem podobieństwa cech. Cel 2 zidentyfikuje zatem dostrojenie i warunki brzegowe VSD w poszukiwaniu guza. Ma to kluczowe znaczenie dla opracowania strategii łagodzenia szkodliwych konsekwencji VSD w Celu 3. Dane pilotażowe potwierdzają wykonalność tego celu.

Cel 3: Poprawa wydajności wyszukiwania wizualnego u radiologów poprzez łagodzenie VSD. Cel 2 określi warunki brzegowe, w których VSD działa w poszukiwaniu guza. Cel 3 opracuje manipulacje zadaniami w celu złagodzenia wpływu VSD. W wyniku tych manipulacji wydajność wyszukiwania wizualnego powinna poprawić się w wymierny sposób w kilku domenach (wykrywanie, klasyfikacja, lokalizacja i czas wyszukiwania). Cel 3 jest szczególnie ważny, ponieważ pozwoli badaczom zaproponować nowe wytyczne, które poprawią rozpoznawanie guza w skanach radiologicznych, zwiększając skuteczność i wiarygodność ocen radiologów. Bardziej globalnie, wzięte razem, proponowane badania w Celach 1, 2 i 3 pozwolą badaczom ustalić i pracować nad złagodzeniem szkodliwej roli VSD w krytycznie ważnym zadaniu klinicznym.