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AIDB Daily Papers

ブラックボックスから臨床的洞察へ:音声ベースの認知障害検出のための多段階説明可能フレームワーク

原題: From Black-Box to Clinical Insight: A Multi-Stage Explainable Framework for Speech-Based Cognitive Impairment Detection
著者: Yasaman Haghbin, Sina Rashidi, Ali Zolnour, Fatemeh Taherinezhad, Ali Fartoot, Hossein Azadmaleki, James M Noble, Maryam Dadkhah, Maryam Zolnoori
公開日: 2026-06-26 | 分野: LLM 医療AI XAI Llama3 cs.CL cs.AI

※ 日本語タイトル・ポイントはAIによる自動生成です。正確な内容は原論文をご確認ください。

ポイント

  • Transformerモデルの予測を臨床的に解釈可能な物語へと変換する多段階の説明可能フレームワークを提案した。
  • SHAPによるトークン寄与度と理論に基づいた言語特徴量をLLMで統合し、臨床現場での透明性を確保した点が新しい。
  • 医師による評価で患者の認知プロファイルとの高い整合性が確認され、臨床ワークフローへの統合可能性が示された。

Abstract

Speech-based cognitive impairment detection offers a noninvasive, accessible alternative to costly biomarker assays, yet transformer-based models remain clinically uninterpretable. We propose a multi-stage explainability framework that translates black-box transformer predictions into clinically grounded narratives by integrating SHapley Additive exPlanations (SHAP)-based token attribution, theory-informed linguistic features, and a four-stage LLM reasoning pipeline using LLaMA-3.1-70B-Instruct. Built on the SpeechCARE-Adaptive Gating Network multimodal screening model (F1 = 72.11% on the NIA PREPARE benchmark), the framework maps model outputs to four cognitive-linguistic dimensions, including lexical richness, syntactic complexity, and semantic coherence. Physician evaluation on 70 stratified English samples demonstrated strong alignment with patient-level cognitive profiles, and a System Usability Scale score of 82/100 indicated high potential for clinical workflow integration.

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