Interpretable Machine Learning for Coronary Artery Disease Risk Stratification: A SHAP-Based Analysis

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/a18110697
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Coronary artery disease (CAD) is a leading cause of global mortality, demanding accurate and early risk assessment. While machine learning models offer strong predictive power, their clinical adoption is often hindered by a lack of transparency and reliability. This study aimed to develop and rigorously evaluate a calibrated, interpretable machine learning framework for CAD prediction using 56 routinely collected clinical and demographic variables from the Z-Alizadeh Sani dataset (n = 303). A systematic protocol involving comprehensive preprocessing, class rebalancing using SMOTE, and grid-search hyperparameter tuning was applied to five distinct classifiers. The XGBoost model demonstrated the highest predictive performance, achieving an accuracy of 0.9011, an F1 score of 0.8163, and an Area Under the Receiver Operating Characteristic Curve (AUC) of 0.92. Post hoc interpretability analysis using SHAP (Shapley Additive Explanations) identified HTN, valvular heart disease (VHD), and diabetes mellitus (DM) as the most significant predictors of CAD. Furthermore, calibration analysis confirmed that the mode’s probability estimates are reliable for clinical risk stratification. This work presents a robust framework that combines high predictive accuracy with clinical interpretability, offering a promising tool for early CAD screening and decision support.