Evaluation of Medical Biomarkers in Machine Learning Models for Classification of Heart Failure with Preserved and Reduced Ejection Fraction
Notice bibliographique
Résumé
This study evaluates the effectiveness of various non-echocardiographic medical biomarkers, integrated with machine learning (ML) models, for classification of different types of Heart Failure (HF), specifically heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) and heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). This differentiation is critical due to the distinct pathophysiology and management strategies required for these heart failure subtypes. A retrospective clinical dataset was collected from three medical centers in Serbia, comprising anonymized records of 481 heart failure patients ($221 \text{HFrEF}, 260 \text{HFpEF}$). The dataset included three primary types of variables: health records, laboratory test results, and electrocardiogram (ECG) data. Data preprocessing involved standardization of laboratory values and Multivariate Imputation by Chained Equations (MICE) to address missing parameters. Five different machine learning algorithms were employed, with an$80 / 20$train-test split and exhaustive Grid Search for hyperparameter optimization: Decision Tree, Random Forest, eXtreme Gradient Boosting Tree (XGBoost), Multilayer Perceptron (MLP), and Gradient Boosting Tree. Model performance was assessed using accuracy, precision, recall, and$\mathbf{F 1}$-score. The results indicate that ensemble methods, specifically Gradient Boosting Tree and Random Forest, consistently achieved superior performance across various data subsets. Notably, the combination of Health Records and ECG data yielded the highest predictive performance, with the Gradient Boosting Tree model achieving an F1-score of 0.7736 and a recall of 0.8039. Conversely, models trained predominantly on, or solely with, laboratory testing features consistently exhibited lower performance, suggesting that a broad inclusion of these biomarkers may introduce noise or redundancy for this specific classification task. These findings demonstrate that non-echocardiographic biomarkers can be effectively leveraged by machine learning models to differentiate between HFrEF and HFpEF, offering a promising diagnostic tool.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,022 | 0,028 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».