Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

ارائه یک سیستم هوشمند مبتنی بر ترکیب تکنیک‌های یادگیری عمیق برای تشخیص دقیق بیماری قلبی عروقی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 Department of Computer Engineering, Ayandegan Institute of Higher Education, Tonkabon, Iran.

2 گروه انفورماتیک سلامت، پژوهشکده تروما، دانشگاه علوم پزشکی گیلان، رشت، ایران

3 Department of Computer Engineering, Ayandegan Institute of Higher Education, Tankabon, Iran

چکیده
بیماری قلبی یکی از مهم‌ترین علل مرگ‌ومیر در جهان است اگر روند فعلی ادامه یابد، 23.6 میلیون نفر در سال 2030 بر اثر بیماری قلبی خواهند مرد؛ پس پیش‌بینی دقیق آن می‌تواند به کاهش نرخ مرگ‌ومیر کمک کند. مدل‌های پیشین عمدتاً از الگوریتم‌های سنتی یادگیری ماشین استفاده کرده‌اند که محدودیت‌هایی در دقت و تعمیم‌پذیری دارند. در این پژوهش، یک مدل ترکیبی جدید بر پایه آدابوست و شبکه عصبی پیچشی (CNN) ارائه شده است که با بهره‌گیری از قدرت یادگیری عمیق و الگوریتم‌های تقویتی، بهبود قابل‌توجهی در پیش‌بینی بیماری قلبی ایجاد می‌کند. مجموعه داده مورداستفاده شامل داده‌های بیماران قلبی کلیولند با 303 نمونه و 14 ویژگی اصلی است. به‌دلیل نامتوازن بودن داده‌ها، ابتدا با استفاده از تکنیک بیش نمونه‌گیری تصادفی داده‌های دو کلاس متوازن شدند، به‌طوری‌که هر کلاس شامل 242 نمونه شد. پس از متوازن‌سازی، مجموعه داده به دو بخش آموزش و تست با نسبت 80 به 20 تقسیم شد. مدل پیشنهادی با پنج الگوریتم پرتکرار شامل ماشین بردار پشتیبان، درخت تصمیم، جنگل تصادفی، رگرسیون لجستیک و بیز ساده مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی ما با دقت 87 درصد عملکرد بهتری نسبت به روش‌های دیگر دارد. این پژوهش نشان می‌دهد که ترکیب آدابوست CNN، همراه با متوازن‌سازی داده‌ها، می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد برای پیش‌بینی بیماری قلبی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

An Intelligent System Based on Hybrid Deep Learning Techniques for Accurate Diagnosis of Cardiovascular Disease

نویسندگان English

Nadia Ghasemabadi 1
Hossein Sadr 2
Seyed Ahmad Edalatpanah, 3
1 Department of Computer Engineering, Ayandegan Institute of Higher Education, Tonkabon, Iran.
2 Department of Health Informatics, Guilan Road Trauma Research Center, Trauma Institute, Guilan University of Medical Sciences, Rasht, Iran
3 Department of Computer Engineering, Ayandegan Institute of Higher Education, Tankabon, Iran
چکیده English

Heart disease is one of the leading causes of death in the world. If the current trend continues, 23.6 million people will die from heart disease by 2030; therefore, its accurate prediction can help reduce the mortality rate. Previous models have mainly used traditional machine learning algorithms, which have limitations in accuracy and generalizability. In this study, a new hybrid model based on Adabost and Convolutional Neural Network (CNN) is presented, which makes significant improvements in heart disease prediction by utilizing the power of deep learning and reinforcement algorithms. The dataset used includes data from Cleveland heart patients with 303 samples and 14 main features. Due to the imbalance of the data, the data of the two classes were first balanced using the random oversampling technique, so that each class included 242 samples. After balancing, the dataset was divided into two training and testing parts with a ratio of 80 to 20. The proposed model was compared with five popular algorithms including support vector machine, decision tree, random forest, logistic regression and naive Bayes. The results showed that our hybrid model outperformed the other methods with an accuracy of 87%. This study demonstrates that the combination of CNN adabus, along with data balancing, can be used as an efficient method for predicting heart disease.

کلیدواژه‌ها English

Data Mining Techniques
Deep Learning
AdaBoost-Convolutional Neural Networks
Heart Disease
دوره 18، شماره 2
تابستان 1403
صفحه 171-185

  • تاریخ دریافت 14 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 11 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 20 فروردین 1404