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An Explainable AI-Enhanced Machine Learning Approach for Cardiovascular Disease Detection and Risk Assessment

Created by
  • Haebom

저자

Md. Emon Akter Sourov, Md. Sabbir Hossen, Pabon Shaha, Mohammad Minoar Hossain, Md Sadiq Iqbal

개요

본 논문은 의료 자원과 진단 시설이 부족한 지역에서 심각한 문제가 되는 심장병 진단 및 위험 예측을 위한 종합적인 머신러닝 기반 프레임워크를 제안한다. 1035개의 심장병 데이터셋에 SMOTE 기법을 활용하여 10만개의 합성 데이터를 생성하여 클래스 불균형 문제를 해결하였다. 분류 모델(Random Forest)과 회귀 모델(Linear Regression)을 적용하여 평가하였으며, Random Forest는 실제 데이터에서 97.2%, 합성 데이터에서 97.6%의 정확도를 달성하였고, Linear Regression은 실제 및 합성 데이터에서 각각 0.992, 0.984의 높은 R2 값과 낮은 오차 지표를 보였다. 설명 가능한 AI 기법을 사용하여 모델의 해석력을 높였다. 이 연구는 머신러닝을 통한 심장병 진단 및 위험 예측의 혁신적인 가능성을 강조하며, 조기 개입 및 임상 의사결정 개선에 기여할 수 있음을 시사한다.

시사점, 한계점

시사점:
머신러닝 기반 심장병 진단 및 위험 예측 모델의 높은 정확도와 효율성을 입증하였다.
Random Forest와 Linear Regression 모델의 우수한 성능을 확인하였다.
설명 가능한 AI 기법을 활용하여 모델의 신뢰성을 높였다.
의료 자원이 부족한 지역에서 심장병 진단 및 관리 개선에 기여할 수 있다.
조기 개입을 통한 심장병 예후 개선 가능성 제시.
한계점:
사용된 데이터셋의 크기가 상대적으로 작을 수 있음 (1035 cases).
실제 임상 환경에서의 일반화 가능성에 대한 추가 연구 필요.
SMOTE 기법을 통한 데이터 증강의 한계점 고려 필요.
다양한 심장병 유형에 대한 일반화 성능 검증 필요.
모델의 해석력 향상을 위한 추가적인 연구가 필요할 수 있음.
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