Le support basé sur l’IA pour le diagnostic du cancer de la peau explique leurs décisions

L’intelligence artificielle (IA) peut aider les dermatologues à détecter le cancer de la peau. Mais de nombreux dermatologues se méfient des décisions prises par les algorithmes, qu’ils trouvent incompréhensibles. Les scientifiques du Centre allemand de recherche sur le cancer ont désormais développé un système d’aide au diagnostic du cancer de la peau basé sur l’IA qui explique ses décisions. Le système utilise des fonctionnalités de diagnostic établies liées à des zones spécifiques des lésions suspectes. Ces explications ont accru la confiance des médecins dans les décisions de la machine ainsi que dans leurs propres diagnostics.

Le mélanome est responsable de la plupart des décès liés au cancer de la peau dans le monde. Cependant, les mélanomes à un stade précoce sont difficiles à distinguer des autres tumeurs cutanées. Les progrès récents dans les systèmes d’aide au diagnostic basés sur l’intelligence artificielle peuvent aider les dermatologues à diagnostiquer plus précisément les mélanomes et les grains de beauté lorsqu’on leur montre des images numérisées de lésions suspectes.

Mais les médecins veulent comprendre quelles caractéristiques déterminent les résultats d’un système d’IA. « La responsabilité ultime du diagnostic incombe au clinicien. C’est pourquoi les dermatologues sont à juste titre prudents lorsqu’ils utilisent des systèmes basés sur l’IA sans pouvoir comprendre leurs décisions », explique Titus Brinker, dermatologue et scientifique au DKFZ. Mais les systèmes ont tendance à intégrer toutes les caractéristiques corrélées dans leur prise de décision, y compris les fausses corrélations.

“Notre objectif était donc de développer un système d’assistance adapté au point de vue des dermatologues lors du diagnostic du mélanome et expliquant leur prise de décision”, explique Brinker. « À la suite de travaux antérieurs, nous avons développé notre intelligence artificielle explicable (XAI) pour fournir des explications de type dermatologue basées sur les caractéristiques de zones spécifiques et individuelles de la lésion. »

Dans une étude en trois phases, l’équipe de Brinker a examiné les effets sur la précision du diagnostic, la certitude du diagnostic et la confiance des dermatologues dans le système explicatif. Les chercheurs ont également voulu savoir quels facteurs favorisent la confiance des médecins dans cette technologie.

Plus d’une centaine de dermatologues de 33 pays différents ont participé à l’étude. Les médecins ont diagnostiqué trois fois un panel de tests d’images numérisées de diverses lésions – sur la seule base de leur expérience, avec le soutien d’un système d’IA conventionnel et du XAI.

Comme indiqué dans des études précédentes, l’utilisation d’un système d’IA a augmenté la précision du diagnostic dans la détection des mélanomes, mais cela n’a pas pu être augmenté davantage par l’utilisation de XAI. La confiance des dermatologues dans leurs propres décisions s’est également améliorée grâce au support de l’IA – et a encore augmenté de manière significative lors de l’utilisation du système XAI. Les médecins avaient une confiance particulière dans leur propre diagnostic lorsque leurs critères de décision concordaient largement avec les critères énumérés par le XAI.

Les résultats illustrent que XAI peut améliorer la confiance diagnostique des cliniciens et a le potentiel d’accroître l’acceptation par les professionnels de la santé de l’utilisation des méthodes d’IA”, explique Titus Brinker, responsable de l’étude, ajoutant : “Le règlement général européen sur la protection des données exige que tous les algorithmes- Les décisions fondées doivent être interprétables pour les utilisateurs finaux. Notre travail constitue une première étape importante vers la réduction du fossé en matière d’interprétation.

Tirtha Chanda, Katja Hauser, Sarah Hobelsberger, Tabea-Clara Buche, Carina Nogueira Garcia, Christoph Wies, Harald Kittler, Philipp Tschandl, Cristian Navarrete-Dechent, Sebastian Podlipnik, Emmanouil Chousakos, Iva Crnaric, Jovana Majstorovic, Linda Alhajwan, Tanya Foreman, Sandra Peternel, Sergei Sarap, İrem Özdemir, Raymond L. Barnhill, Mar Llamas Velasco, Gabriela Poch, Sören Korsing, Wiebke Sondermann, Frank Friedrich Gellrich, Markus V. Heppt, Michael Erdmann, Sebastian Haferkamp, ​​​​Konstantin Drexler, Matthias Goebeler, Bastian Schilling, Jochen S. Utikal, Kamran Ghoreschi, Stefan Fröhling, Eva Krieghoff-Henning, Titus J. Brinker : L’IA explicable de type dermatologue améliore la confiance dans le diagnostic du mélanome.
Nature Communications 2024, DOI : 10.1038/s41467-023-43095-4
https://www.nature.com/articles/s41467-023-43095-4

Avec plus de 3 000 employés, le Centre allemand de recherche sur le cancer (DKFZ) est la plus grande institution de recherche biomédicale d’Allemagne. Au DKFZ, les scientifiques étudient comment le cancer se développe, enregistrent les facteurs de risque de cancer et recherchent de nouvelles stratégies qui empêchent les personnes de développer un cancer. Ils développent de nouvelles méthodes permettant de diagnostiquer les tumeurs avec plus de précision et de traiter les patients atteints de cancer avec plus de succès. Au service d’information sur le cancer (KID) du DKFZ, les personnes concernées, les intéressés et les groupes spécialisés peuvent recevoir des réponses individuelles à toutes les questions sur le cancer.

Afin de transférer des approches prometteuses de la recherche sur le cancer à la clinique et d’améliorer ainsi les chances des patients, le DKFZ gère des centres de traduction en collaboration avec d’excellents hôpitaux universitaires et instituts de recherche dans toute l’Allemagne :

• Centre national des maladies tumorales (NCT, 6 sites)
• Consortium allemand pour la recherche translationnelle sur le cancer (DKTK, 8 sites)
• Centre des tumeurs pour enfants Hopp (KiTZ) Heidelberg
• Institut Helmholtz d’oncologie translationnelle (HI-TRON) Mayence – un institut Helmholtz du DKFZ
• DKFZ-Hector Cancer Institute du centre médical universitaire de Mannheim
• Centre national de prévention du cancer (en collaboration avec l’Aide allemande contre le cancer)

Le DKFZ est financé à 90 pour cent par le ministère fédéral de l’Éducation et de la Recherche et à 10 pour cent par le Land de Bade-Wurtemberg et est membre de l’association Helmholtz des centres de recherche allemands.