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Enregistrement W4412798192 · doi:10.2196/70621

Optimizing Feature Selection and Machine Learning Algorithms for Early Detection of Prediabetes Risk: Comparative Study

2025· article· en· W4412798192 sur OpenAlexvenueno aff
Mahmoud B Almadhoun, Burhanuddin Mohd Aboobaider

Notice bibliographique

RevueJMIR Bioinformatics and Biotechnology · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineHealth Professions
ThématiqueArtificial Intelligence in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPrediabetesFeature selectionComputer scienceSelection (genetic algorithm)Artificial intelligenceMachine learningFeature (linguistics)Pattern recognition (psychology)MedicineDiabetes mellitus

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Prediabetes is an intermediate stage between normal glucose metabolism and diabetes and is associated with increased risk of complications like cardiovascular disease and kidney failure. Objective: It is crucial to recognize individuals with prediabetes early in order to apply timely intervention strategies to decelerate or prohibit diabetes development. This study aims to compare the effectiveness of machine learning (ML) algorithms in predicting prediabetes and identifying its key clinical predictors. Methods: Multiple ML models are evaluated in this study, including random forest, extreme gradient boosting (XGBoost), support vector machine (SVM), and k-nearest neighbors (KNNs), on a dataset of 4743 individuals. For improved performance and interpretability, key clinical features were selected using LASSO (Least Absolute Shrinkage and Selection Operator) regression and principal component analysis (PCA). To optimize model accuracy and reduce overfitting, we used hyperparameter tuning with RandomizedSearchCV for XGBoost and random forest, and GridSearchCV for SVM and KNN. SHAP (Shapley Additive Explanations) was used to assess model-agnostic feature importance. To resolve data imbalance, SMOTE (Synthetic Minority Oversampling Technique) was applied to ensure reliable classifications. Results: A cross-validated ROC-AUC (receiver operating characteristic area under the curve) score of 0.9117 highlighted the robustness of random forest in generalizing across datasets among the models tested. XGBoost followed closely, providing balanced accuracy in distinguishing between normal and prediabetic cases. While SVMs and KNNs performed adequately as baseline models, they exhibited limitations in sensitivity. The SHAP analysis indicated that BMI, age, high-density lipoprotein cholesterol, and low-density lipoprotein cholesterol emerged as the key predictors across models. The performance was significantly enhanced through hyperparameter tuning; for example, the ROC-AUC for SVM increased from 0.813 (default) to 0.863 (tuned). PCA kept 12 components while maintaining 95% of the variance in the dataset. Conclusions: It is demonstrated in this research that optimized ML models, especially random forest and XGBoost, are effective tools for assessing early prediabetes risk. Combining SHAP analysis with LASSO and PCA enhances transparency, supporting their integration in real-time clinical decision support systems. Future directions include validating these models in diverse clinical settings and integrating additional biomarkers to improve prediction accuracy, offering a promising avenue for early intervention and personalized treatment strategies in preventive health care.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,006
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,034

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0060,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,063
Tête enseignante GPT0,411
Écart entre enseignants0,349 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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