I A E S  I n t e r n at io n al   Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - A I )   V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024, pp.  4301 ~ 4311   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v13.i4.pp 4301 - 4311          4301     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   Pr oac t i ve   c e r vi c al  c an c e r  r i sk  ass e ss m e n t  u si n g  d at a - d r i ve n   an al yt i c s       S r e e la t h a 1, 2 , V r in d a S h iv as h e t t y 3   1 D e pa r t m e nt  of  I nf or m a t i on  S c i e nc e   a nd   E ngi ne e r i ng, S a i  V i dya  I ns t i t ut e  of  T e c hnol ogy, V i s ve s va r a ya  T e c hnol ogi c a l  U ni ve r s i t y,  B e l a ga vi , I ndi a   2 D e pa r t m e nt  of  C om put e r  S c i e nc e   a nd   E ngi ne e r i ng, P r e s i de nc y U ni ve r s i t y, B a nga l or e , I ndi a   3 D e pa r t m e nt  of  I nf or m a t i on  S c i e nc e  a nd E ngi ne e r i ng, S a i  V i dya  I ns t i t ut e  of  T e c hnol ogy, B a nga l or e , I ndi a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  O c t  22, 2023   R e vi s e d  F e b 17, 2024   A c c e pt e d  M a r  21, 2024       This  study  introduces  a  sophisticated  predictive  model  integrating  clinical  and  lifestyle  data  addressing   the  critical  public   health  challenge   of  c ervical  cancer,  particular ly  in  regions  lacking  routine  screenings .  Leveraging  data - driven  analytics,  the  proposed  model  undergoes  compreh ensive  preprocessing,  including  exploratory  data   analysis,  missing   value  imputation,  and  feature   extractio n.  Feature  selection  is   carrie d  out  usi ng  the   XGBoost  classifier  to  ensure  model  efficacy.  Data  normalization   an d  class  balance  via  oversampling  techniques  are  applied,  with  model  vali dation  conducted  through  stratifi ed  cross - validation.   The  optimized   feature  vector  is  then  employed   to  train   a  LightGBM   model.  Utilizing   a  retros pective  dataset  of  858  patients  from  the  Hospital  Universitario  de  C aracas,  Venezuela,  comprising  demographic,  lifestyle,  and  medical  history  data,  the  LightGBM  model  achieves  an  impressive   accuracy  of  98%,   outperf orming  similar  existing  approache s.  The   study  outcome   demonstrate s  the  effectivenes s  of  t he  proposed  data  modelling  framework   and  feature  selection,  along  with  the   choice  of  LightGBM   as  a  suitable   classifie r.  The  proposed  predictive  framework  can  efficiently  aid  healthcare  professionals  in prioritizing  high - risk pati ents for furt her evaluation  and interven tion.    K e y w o r ds :   C e r vi c a l  c a nc e r   L if e s ty le  da ta   M a c hi ne  l e a r ni ng   M ul ti f a c to r ia l  c li ni c a l  da ta   R is k pr e di c ti on   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   S r e e la th a   D e pa r tm e nt  of  C om put e r  S c ie nc e  a nd E ngi ne e r in g, P r e s id e nc y  U ni ve r s it y   B a nga lo r e , I ndi a   E m a il :  s r e e la th a .pk@ pr e s id e nc yuni ve r s it y.i n       1.   I N T R O D U C T I O N   C e r vi c a l  c a nc e r   is   a   s e ve r e   di s e a s e   th a t  a f f e c t s   m il li ons   of   w o m e n  w or ld w id e .  I t  is   c ha r a c te r iz e d   by  th e   a bnor m a l  gr ow th   of   c e ll s   in   th e  c e r vi x,  th e   op e ni ng  to   th e   u te r us   [ 1] .  T he   l e a di ng  c a u s e   of   c e r vi c a l  c a nc e r   is   pe r s is te nt   in f e c ti on  w it h  c e r ta in   ty pe s   of   hum a n  pa pi ll om a vi r us   ( H P V ) ,  a   pr e va le nt   vi r us   th a t  is   s pr e a d   th r ough  s e xua l  c ont a c t  [ 2] .  M os t  pe opl e   w ho  a r e   in f e c te d  w it h  H P V   c le a r   th e   vi r us   on  th e ir   ow n,   but   s om e   pe opl e   de ve lo p  a   pe r s is te nt   in f e c ti on,  w hi c h  c a n  le a d  to   th e   de ve lo pm e nt   of   pr e c a nc e r ous   c e ll s ,  w hi c h  c a n   e ve nt ua ll y  tu r n  in to   c a nc e r   [ 3] .  M e di c a l  a dva nc e s   ha v e   le d  to   s e ve r a l  w a ys   to   pr e ve nt   a nd  tr e a t   e a r ly - s ta ge   c e r vi c a l  c a nc e r . U nf or tu na te ly , t he  r e a li ty  i s  ha r s h;  m a ny w om e n a r e  di a gnos e d w it h c e r vi c a l  c a nc e r  w he n t he   di s e a s e   ha s   r e a c h e d  a n  a dva nc e d   s ta g e ,  m a ki ng  tr e a tm e nt   m or e   c om pl e x,  e xpe n s iv e ,  a nd  le s s   li ke ly   to   be   s uc c e s s f ul   [ 4] .  D e s pi te   a va il a bl e   pr e ve nt iv e   m e c h a ni s m s ,   e a r ly   de te c ti on  a nd  m a na ge m e nt   of   c e r vi c a l  c a nc e r   r e m a in s   a   s ig ni f ic a nt   he a lt h  pr obl e m .  L a te   di a gnos is   of   c e r vi c a l  c a nc e r   is   ve r y  c om m on  a s   m a ny  w om e n  a r e   di a gnos e d  w it h  a dva nc e d  c e r vi c a l  c a n c e r ,  m a in ly   due   to   a   la c k  of   r e gul a r   s c r e e ni ng,  e c onomi c   ba r r ie r s   t o   he a lt hc a r e   a nd  th e   is s ue   of   s oc io - c ul tu r a l  [ 5] ,   [ 6] .   T he   W or ld   H e a lt h  O r ga ni z a ti on  ( W H O )   r e c om m e nds   th a t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4301 - 4311   4302   w om e n  a ge d  30 - 49  unde r go  c e r vi c a l  c a nc e r   s c r e e ni ng  a t  le a s t  onc e   e ve r y  f iv e   ye a r s ,  ye t  a dh e r e nc e   to   th e s e   gui de li ne s   is   in s uf f ic ie nt ,  pa r ti c ul a r ly   in   lo w - r e s our c e   s e tt in gs   a nd  r e gi ons   w it h  li m it e d  a w a r e ne s s   a bout   c e r vi c a l  c a nc e r   a nd  it s   im pl ic a ti ons   [ 7] .  T he r e   a r e   m a ny  ba r r ie r s   to   c e r vi c a l  c a nc e r   s c r e e ni ng.  O ne   ba r r ie r   is   th a t  w om e n m a y not know a bout  t he  r is k  f a c to r s  a nd s ym pt om s  of  c e r vi c a l  c a nc e r , s o t he y do not  r e a li z e  how   im por ta nt   it   is   to   ge t   s c r e e ne d  r e gul a r ly   [ 8] .   A not he r   ba r r ie r   i s   th a t  w om e n  m a y  not   be   c om f or ta bl e   ta lk in g   a bout   th e ir   r e pr oduc ti ve   he a lt h,   e s p e c ia ll y  w it h  m a le   doc to r s .  I n  c on s e r va ti ve   s oc ie ti e s ,  w om e n   m a y  be   he s it a nt   to   ta lk   a bout   th e ir   r e pr oduc ti ve   he a lt h  be c a us e   of   c ul tu r a l  nor m s   or   pe r s ona l  in hi bi ti ons   [ 9] .  T hi s   c a n   le a d  to   de la ye d  or   m is s e d  di a gnos e s .  A not he r   ba r r ie r   is   th e   a va il a bi li ty   a nd  a f f or da bi l it y  of   s c r e e ni ng  f a c il it ie s .  I n  m a ny  pl a c e s ,  pr im a r il y  r ur a l  a r e a s ,  th e r e   is   no  in f r a s tr uc tu r e   f or   r e gul a r ,  a f f or da bl e   c e r vi c a l   c a nc e r   s c r e e ni ng  [ 10] .  T hi s   m a k e s   it   di f f ic ul t  f or   w om e n  to   a c c e s s   th e s e   e s s e nt ia l  h e a lt hc a r e   s e r vi c e s .   T he r e f or e ,  th e r e   is   a n  ur ge nt   ne e d  f or   a n  e f f e c ti ve   s ol ut io n  th a t  c a n  f a c il it a te   e a r ly   de te c ti on  of   c e r vi c a l  c a nc e r .  T he   e m e r ge n c e   of   a r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   ( A I )   te c hnol ogy  in   he a lt hc a r e   is   r e vol ut io ni z in g  th e   di a gnos ti c   pr oc e s s   [ 11] .  U s in g  c li ni c a l  da ta   a nd  pa ti e nt   hi s to r ie s ,  A I - ba s e d  m e th ods   c a n  id e nt if y  pa tt e r ns   a nd  c or r e la ti ons   th a t  m a y  not   be   m uc h  e xpl or e d  us in g  tr a di ti ona l  a na ly ti c a l  m e th ods   [ 12] .  H ow e ve r ,  w he n  th e   da ta   c om e s   f r om   c li ni c a l  s e tt in gs ,  it   is   di f f ic ul t  to   bui ld   a c c ur a te   pr e di c ti ve   m ode ls   th a t  c a n  be   c li ni c a ll y  a c c e pt a bl e  be c a us e  of  t he  i nhe r e nt  he te r oge ne it y a nd c om pl e xi t y of  t hi s  f or m  of  da ta   [ 13] ,  [ 14] .    I n  r e c e nt   s ta te - of - th e - a r t  w or ks ,  m a ny  r e s e a r c he r s   h a ve   of f e r e d  r is k  pr e di c ti on  m ode ls   to   va r io us   c li ni c a l  c ont e xt s .   I n  c e r vi c a l   c a n c e r ,  th e   e xi s ti ng  s c he m e s   a dop t  va r io us   a tt r ib ut e s ,   in vol ve   c ol le c ti ng  c li ni c a l   da ta   a nd  de m ogr a phi c   in f or m a ti on  f r om   w om e n  a nd  a ppl yi ng  di f f e r e nt   m a c hi ne   le a r ni ng  a ppr oa c he s   to   m ode l  r is k  f a c to r s .  I ja z   e t  al .   [ 15]   de ve lo p e d  a   pr e di c ti on  m od e l  to   pr e di c t  c e r vi c a l  c a nc e r   by  e v a lu a ti ng  r is k  f a c to r s .  T hi s   m ode l  us e s   noi s e - r e s is ta nt   de n s it y  c lu s te r in g  a nd   a nom a ly   is ol a ti on  tr e e s   to   ha ndl e   out li e r s   in   th e   da ta   a nd  s ynt he ti c   m in or it y  ove r - s a m pl in g  te c hni que   ( S M O T E )   te c hni que   to   ba la nc e   th e   da ta s e t.   T he   m ode l  is   ba s e d  on  a   r a ndom  f or e s t  c la s s if ie r   f or   c la s s if ic a t io n  ta s ks .  L il hor e   e t  al .   [ 16]   a ddr e s s e d   th e   li m it a ti ons  of  t he  s ta nda r d P a p s m e a r  e xa m in a ti on f or  c e r vi c a l  c a nc e r , w hi c h c a n pr oduc e  m a ny f a ls e - pos it iv e   r e s ul ts   due   to   hum a n  e r r or .   T he   a ut hor s   in tr oduc e d  a n  e f f ic ie nt   f e a tu r e   s e le c ti on  a nd  pr e di c ti on  m ode l  us in g   B or ut a   a na ly s is   a nd  th e   s uppor t  ve c to r   m a c hi ne   ( S V M )   m e t hod.  H ow e ve r ,  th is   s tu dy  di d  no t  di s c us s   th e   m ode l' s  s c a la bi li ty  t o a da pt  t o c ha ngi ng c a nc e r  s c r e e ni ng guide li ne s  a nd pr a c ti c e s . P ut r i  e t  al .   [ 17]   c ons id e r e d   a  c a s e  s tu dy of  c e r vi c a l  c a nc e r  i n I ndone s ia , w he r e  i t  r a nks  a s  t he  s e c ond de a dl ie s t  f or m  of  c a nc e r  a f te r  b r e a s t  c a nc e r .  T he   r e s e a r c h  pr e s e nt e d  a   m e th odol ogy  c om bi ni ng  r e gi on - a w a r e   s e gm e nt a ti on,  te xt ur e   f e a tu r e   a nd   a r ti f ic ia l  ne ur a l  ne twor k  ( A N N )   to   lo c a li z e   c e r vi c a l  c a nc e r   a r e a s   a nd  c a te gor ie s   C T   im a ge s   in to   nor m a l  a nd  a bnor m a l.   C ur ia   [ 18]   in tr oduc e s   a n  e ns e m bl e   m e th od  f or   c e r vi c a l  c a nc e r   f or e c a s ti ng  f oc us in g  on  m in im iz in g   e r r or s   a nd  f a ls e   pos it iv e s .  I t  a l s o  in te gr a te s   e xpl a in a bi li ty   a nd   in te r pr e ta bi li ty   f e a tu r e s   to   m a ke   th e   m ode l' s   r e s ul ts   a nd  de c is io n - m a ki ng  pr oc e s s e s   m or e   pr e c is e   a nd  m or e   unde r s ta nda bl e   in   th e   c ont e xt   of   c li ni c a l  de c is io ns .  Y oune s z a de   e t  al .  [ 19]   r e vi e w e d  r e c e nt   A I - ba s e d  a ppr oa c he s   to   im pr ove   c om put e r - a id e d   di a gnos ti c   ( C A D )   s ys te m s   f or   c e r vi c a l  c a nc e r   s c r e e ni ng  im a ge s .  T he y  id e nt if ie d  a r e a s   w he r e   f ur th e r   r e s e a r c h  is   ne e de d  a nd  out li ne d  f ut ur e   di r e c ti ons .  D hi vya   e t  al .   [ 20]   e va lu a te d  th e   pe r f or m a nc e   of   di f f e r e nt   s upe r vi s e d  c la s s if ie r s   f or   a ut om a ti c   c e r vi c a l  tu m our   c la s s if ic a ti on.  T he y  de ve lo pe d  a n  opt im iz e d  m e ta - le a r ni ng   a lg or it hm   to   tu ne   th e   hype r pa r a m e te r s   of   th e   c la s s if ie r s   a nd  s e le c t  th e   be s t  m ode l  f or   th e   gi ve n  da ta s e t.     Z hou  e t  al .   [ 21]   de ve lo pe d  a   f r a m e w or k  in c or po r a ti ng  va r io u s   s ta ti s ti c a l  in di c a to r s   to   a na ly z e   r is k  f a c to r s   m or e   e f f ic ie nt ly   ba s e d  on  th or ough  c or r e la ti on  a na ly s i s   a nd  c lo s e   r e la ti ons hi p s   a m ong  in di c a to r s   d e r iv e d  f r om   e xi s ti ng  li te r a tu r e .  P r iy a   a nd  K a r th ik e ya n  [ 22]   a ddr e s s   th e   li m it a ti ons   of   e xi s ti ng  m ode ls ,  s uc h  a s   lo w   a c c ur a c y  a nd  hi gh  pr oc e s s in g  ti m e   in   c e r vi c a l  c a nc e r   de te c ti on.  T he ir   m e th od  us e s   S M O T E   to   a ddr e s s   c la s s   im ba la nc e   is s ue s ,   th e   a r ti f ic ia l  be e   c ol ony  ( A B C )   opt im iz a ti on a lg or it hm   to   s e le c t  th e   m os t  e s s e nt ia l  f e a tu r e s ,   a nd  th e   lo ng  s hor t - te r m   m e m or y  ( L S T M )   le a r ni ng  m ode l  to   c la s s if y  c e r vi c a l  c a nc e r   ba s e d  on   th e   s e le c te d   f e a tu r e s .  Ş e nt ür k  a nd  U z un  [ 23]   a ppl ie d  a   m e di a n  f il te r   to   r e m ove   noi s e   f r om   P a p  s m e a r   im a ge s   a nd  us e d  tr a ns f e r   le a r ni ng  f o r   e a r ly   c e r vi c a l  c a nc e r   di a gnos is .  M uda w i  a nd  A la z e b  [ 24]   c om pa r e d  th e   pe r f or m a nc e   of   di f f e r e nt   c la s s ic a l  s upe r vi s e d  c la s s if ie r s   f or   e a r ly   c e r vi c a l  c a nc e r   pr e di c ti on.  T he y  f ound  th a t   r a ndom  f or e s t   a nd  de c is io n  tr e e   c la s s if ie r s   a c hi e v e d  th e   hi ghe s t  c la s s if ic a ti on s c or e s .  T a ni m u  e t  al .   [ 25]   in te gr a te d  r e c ur s iv e   f e a tu r e   e li m in a ti on  a nd  L 1  r e gul a r iz a ti on  m e th ods   to   id e nt if y   th e   m os t  pe r ti ne nt   a tt r ib ut e s   f o r   th e   de c is io n   tr e e  c la s s if ie r  f or  pr e c is e  c e r vi c a l  c a nc e r  pr e di c ti ons .    H e nc e , i t  c a n be  r e a li z e d t ha t  th e  e xi s ti ng l it e r a tu r e  c ons is ts  of  a  w id e  r a nge  of  s ol ut io ns  t o de ve lo p a   pr e di c ti ve   m ode l  f or   c e r vi c a l  c a nc e r .  S in c e   c li ni c a l  da ta   of te n  s uf f e r s   f r om   da ta   in c ons is te nc y  a nd  in c om pl e te ne s s .   I t  ha s   b e e n  id e nt if ie d  th a t  m o s t  e xi s ti ng w or ks  l a c k  s ophi s ti c a te d  f e a tu r e  e ngi ne e r in g  a nd  a r e   m or e   s pe c if ic   to   a ddr e s s in g  e it he r   c la s s   im ba la nc e   pr obl e m s   or   f e a tu r e   s e le c ti on.  S om e   s tu di e s   c ons id e r e d   a ddr e s s in g  bot h   but   w e r e   s ubj e c te d   to   bi a s e d  pr e di c ti ve   le a r ni ng,  hi nde r in g  th e ir   a ppl ic a bi li ty   in   r e a l - w or ld   a ppl ic a ti ons .  T hi s   pa pe r   in tr oduc e s   a   nove l  c e r vi c a l  c a n c e r   r is k  a s s e s s m e nt   f r a m e w or k,  e m pl oyi ng  th e   pow e r   of   da ta   a na ly ti c s   to   s c r ut in iz e   va r io us   r is k  f a c to r s .   T h e   pr opo s e d  f r a m e w or k  th e n   ut il iz e s   A I   a lg or it hm s   to   in f e r   f r om   c li ni c a l  da ta ,  pr e di c ti ng  th e   pr oba bi li ty   of   in d iv id ua ls   w it h  a   hi gh  r is k  of   de ve lo pi ng  c e r vi c a l   c a nc e r . T he  n e xt  s e c ti on pr e s e nt s  t he  f r a m e w or k de s ig n a nd t he  i m pl e m e nt a ti on pr oc e dur e  a dopt e d.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       P r oac ti v e  c e r v ic al  c anc e r  r i s k  as s e s s m e nt  u s in g data - dr iv e n an al y ti c s   ( Sr e e la th a)   4303   2.   M E T H O D   T hi s   s e c ti on  pr e s e nt s   th e   pr opos e d  s ys te m   a na ly ti c a l  d e s ig n  a nd  a   de ta il e d   di s c u s s io n  of   th e   c om put in g  pr oc e dur e   a dopt e d  in   th e   s y s te m   im pl e m e nt a ti on  f o r   c e r vi c a l  c a nc e r   r is k  pr e di c ti on  ba s e d  on  th e   in put   pa ti e nt ' s   de m ogr a phi c   a nd  ha bi ts - r e la te d  in f o r m a ti on.  B a s ic a ll y,  th e   pr opos e d  r e s e a r c h  f oc us e s   on  de ve lo pi ng  a n  e a r ly   de te c ti on  m ode l  f or   c e r vi c a l  c a nc e r ,  w hi c h   is   of   ut m os t  im por ta nc e ,  gi ve n  th e   r e a l - w or l d   c ha ll e nge s   s ur r ounding  c a nc e r   di a gnos is   a nd  it s   a s s oc ia t e d  h e a lt h  im pl ic a ti ons .  T he   m a in   obj e c ti ve   of   th e   pr opos e d  m e th odol ogy  is   to   c r e a te   a n  a c c ur a t e   a nd  r e li a bl e   pr e di c ti ve   m ode l  th a t  c a n  be   ut il iz e d  to   id e nt if y  pa ti e nt s   w ho  a r e   a t  r is k  of   c e r vi c a l  c a nc e r .  T hi s   m ode l  w il l  a s s is t  he a lt hc a r e   pr of e s s io na l s   in   m a ki ng   in f or m e d  de c is io ns   a bout   w hi c h  pa ti e nt s   s houl d  unde r go  m or e   c om pr e he ns iv e   e xa m in a ti ons .  T he   s c he m a ti c   a r c hi te c tu r e  of  t he  pr opos e d c e r vi c a l  c a n c e r  r is k pr e di c ti on f r a m e w or k i s  i ll us tr a te d i n F ig ur e  1.            F ig ur e  1. I ll us tr a te s  t he  s c he m a ti c  a r c hi te c tu r e  of  t he  pr opos e d f r a m e w or k, f ol lo w in g a  bl oc k - ba s e d w or kf lo w       T he   m e th odol ogy  a dopt e d  in   th e   pr opos e d  s y s te m   a dopt s   a   s ys te m a ti c   im pl e m e nt a ti on  pr oc e dur e .   T he  f ir s t  s te p c a r r ie d out  i n t he  s ys te m  de ve lo pm e nt  i s  e xpl or a t or y da ta  a na ly s is  ( E D A )  t o ga in   in s ig ht s  a bout   th e   da ta s e t  a tt r ib ut e s   a nd  unde r s ta nd  th e   c om pl e xi ty   of   th e   da ta s e t.   T hi s   pha s e   in vol ve s   vi s ua l  a na ly s is ,   c he c ki ng  m is s in g   va lu e s   a nd  pe r f or m in g  de s c r ip ti ve   a n a ly s is . N e xt ,  a   pr e pr oc e s s in g  m e c h a ni s m   is   a dopt e d  to   pr ovi de   s ui ta bl e   tr e a tm e nt   to   th e   da ta s e t  to   a ddr e s s   a ny  out li e r s   a nd  in c ons is te nc ie s .  F ur th e r ,  s ta ti s ti c a l  a na ly s is   is   don e   to   und e r s ta nd  a nd  id e nt if y  pot e nt ia l  r e l a ti ons h ip s   be twe e n  r is k  a tt r ib ut e s   a nd   out c om e   c la s s   la be ls .  T hi s   pr oc e s s   he lp s   to   a n a ly z e   a nd  s e le c t  th e   pr e di c ti v e   m ode l' s   r e le va nt   a tt r ib ut e s .  T h e   s tu dy  th e n   pe r f or m s  a  r a nki ng of  t he  f e a tu r e s  unde r  c ons id e r a ti on us in g a n  e xt r a - tr e e  c la s s if ie r  t e s t.  A f te r w a r ds , t he  m os t   dom in a ti ng  f e a tu r e s   a r e  s e le c t e d  ba s e d  on   th e   r a nki ng s c or e . T h e   to p  opt im a l  f e a tu r e s   a r e   th e n   ve c to r iz e d a nd  s ubj e c te d  to   th e   le a r ni ng  a na ly ti c s - ba s e d  pr e di c ti ve   ta s k.  T he   s tu dy  in   th i s   pha s e   e m pl oye d  va r io us   c om put a ti ona l  in te ll ig e nc e ,  pa r ti c ul a r ly   a   s ha ll ow   m a c hi ne   le a r ni ng  c la s s if ie r ,  w hi c h  is   tr a in e d  us in g  s e le c te d  f e a tu r e s   a nd  d e pl oye d  to   p e r f or m   pr e di c ti on  of   th e   pr e s e n c e   of   hi gh - r is k  H P V   s tr a in s   or   c e r vi c a l  c a nc e r   r is k.  T he   be nc hm a r ki ng  of   th e   pr opos e d  s y s te m   is   done   c onc e r ni ng  c onf us io n  m a tr ix ,  a c c ur a c y,  f 1 - s c or e ,   a nd  c om pa r a ti ve  a na ly s is   w it h di f f e r e nt   m a c hi ne  l e a r ni ng  m ode ls  a nd s im il a r  e xi s ti ng s tu di e s .    T he   pr opos e d  s y s te m   r e ta in s   hi gh  ut il it y  in   th e   r e a l - w or ld   he a lt hc a r e   a ppl ic a ti on.  I t  c a n  be   de pl oye d  in   hos pi ta ls ,   c li ni c s ,   a nd  s c r e e ni ng  c e nt r e s ,   w he r e   it   c a n  s e r ve   a s   a   s uppor t  s ys te m   f or   th e   in it ia l  s c r e e ni ng  of   c e r vi c a l  c a n c e r   a nd  h e lp   in   a   be tt e r   a nd   m or e   r a pi d  de c is io n - m a ki ng  pr oc e s s .   F or   e xa m pl e ,   if   th e   pa ti e nt   is   id e nt if ie d  or   pr e di c te d  a s   a t   r is k  of   c e r vi c a l  c a nc e r ,  th e   e xpe r ts   th e n  pr io r it is e   pa ti e nt s   f or   f ur th e r   e xa m in a ti ons   a nd  in te r ve nt io n  us in g a n  a dva n c e d  s c r e e ni ng  pr oc e s s ,  ul ti m a te ly   l e a di ng  to   e a r li e r   de te c ti on  of   c a nc e r  a nd t r e a tm e nt , t he r e by be tt e r  pa ti e nt  out c om e s .     2.1.  Dat as e t  d e s c r ip t io n   T he   c e r vi c a l  c a nc e r   da ta s e t  us e d  in   th is   s tu dy  w a s   obt a in e d  f r o m   th e   m a c hi ne   le a r ni ng  r e pos it or y  o f   th e   U ni ve r s it y  of   C a li f or ni a ,  I r vi ne   ( U C I )   [ 26 ] .  T hi s   da ta s e t  is   e s s e nt ia l  f or   pr e di c ti ng  r is k  f a c to r s   a nd  di a gnos in g  c e r vi c a l  c a nc e r .  I t  w a s   c a r e f ul ly   pr e pa r e d  us in g  da ta   c ol le c te d  f r om   858  pa ti e nt s   a t  th e   H os pi ta l   U ni ve r s it a r io  de  C a r a c a s  i n V e ne z u e la . T h e  s pe c if ic  de t a il s  of  t he  da ta s e t  a r e  out li ne d i n  T a bl e  1.    B a s e d  on  th e   s ta ti s ti c s   pr ovi de d  in   T a bl e   1,  it   c a n  be  a na ly z e d  t ha t  th e   da ta s e t  in c lu d e s   de m ogr a phi c   in f or m a ti on,  li f e s ty le   ha bi ts ,  a nd  m e di c a l  hi s to r y.  T hi s   da ta s e t  c ont a in s   f our   c r uc ia l  r e s pons e   va r ia bl e s   f or   c e r vi c a l  c a nc e r   pr e di c ti ve   m ode ll in g:   H in s e lm a nn,  S c hi ll e r ,   C it ol ogy,  a nd  B io ps y.  T he s e   f e a tu r e s   a r e   e s s e nt ia l  f or   di a gnos in g  c e r vi c a l  c a nc e r   in   pa ti e nt s .  T he ir   a c c um ul a ti on  pr ovi de s   a   c om pr e he ns iv e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4301 - 4311   4304   r e pr e s e nt a ti on  of   th e   va r ia bl e s   th a t  in f lu e nc e   c e r vi c a l  c a nc e r .  T he   da ta s e t  c ont a in s   m is s in g  va lu e s ,   a s   s om e   pa ti e nt s  de c li ne d t o a n s w e r  c e r ta in  que s ti ons  due  t o pr iv a c y c on c e r ns .        T a bl e  1. S um m a r y of  t he  c e r vi c a l  c a nc e r  r is k da ta s e t   S I . N o   A t t r i but e s   D a t a  T ype   D e s c r i pt i on   0   A ge   i nt 32   A ge  of  a  w om a n   1   N um be r  of  s e xua l  pa r t ne r s   i nt 32   T ot a l  num be r  of  s e xua l  pa r t ne r s   2   F i r s t  s e xua l  i nt e r c our s e   i nt 32   A ge  of  a  w om a n w he n s he  h a d he r  f i r s t  s e xua l   i nt e r c our s e .   3   N um  of  pr e gna nc i e s   i nt 32   T ot a l  num be r  of  t i m e s  t he  w om a n got  pr e gna nt .   4   S m oke s   bool   W he t he r  t he  w om e n s m oke s  or  not .   5   S m oke s  ( ye a r s )   i nt 32   N um be r  of  ye a r s  f or  w hi c h t he  w om a n i s  s m oki ng.   6   S m oke s  ( pa c ks / ye a r )   i nt 32   T ot a l  num be r  of   pa c ke t s  of  c i ga r e t t e s  pe r  ye a r  t he  w om a n s m oke s .   7   H or m ona l  C ont r a c e pt i ve s   bool   W he t he r  t he  w om e n us e  hor m ona l  c ont r a c e pt i ve s  or  not .   8   H or m ona l  C ont r a c e pt i ve s  ( ye a r s )   i nt 32   T ot a l  ye a r s  f or  w hi c h c ont r a c e pt i ve  m e t hod w a s  us e d by w om e n.   9   I U D   bool   T he   i nt r a ut e r i ne  c ont r a c e pt i ve  de vi c e  w a s  us e d or  not .   10   I U D  ( ye a r s )   i nt 32   F or  how  m a ny ye a r s  t he  I U D  w a s  us e d.   11   S T D s   bool   T he  pr e s e nc e  of   s e xua l l y t r a ns m i t t e d di s e a s e s   ( S T D ) .   12   S T D s  ( num be r )   i nt 32   T ot a l  num be r  of  S T D  pr e s e nt  w i t h t he  pa t i e nt .   13   S T D s :   c ondyl om a t os i s   bool   T he  pr e s e nc e  of   c ondyl om a t os i s   w i t h t he  pa t i e nt .   14   S T D s :   c e r vi c a l  c ondyl om a t os i s   bool   T he  pr e s e nc e  of   c e r vi c a l   c ondyl om a t os i s .   15   S T D s :   va gi na l  c ondyl om a t os i s   bool   T he  pr e s e nc e  of   va gi na l   c ondyl om a t os i s .   16   S T D s :   vul vo - pe r i ne a l  c ondyl om a t os i s   bool   T he  pr e s e nc e  of   vul vo -   pe r i ne a l   c ondyl om a t os i s .   17   S T D s :   s yphi l i s   bool   T he  pr e s e nc e  of   s yphi l i s .   18   S T D s :   pe l vi c  i nf l a m m a t or y di s e a s e   bool   T he  pr e s e nc e  of  pe l vi c  i nf l a m m a t or y di s e a s e .   19   S T D s :   ge ni t a l  he r pe s   bool   T he  pr e s e nc e  of   ge ni t a l  he r pe s .   20   S T D s :   m ol l us c um  c ont a gi os um   bool   T he  pr e s e nc e  of   m ol l us c um  c ont a gi os um .   21   S T D s :   A I D S   bool   T he  pr e s e nc e  of  A I D S  i n t he  pa t i e nt .   22   S T D s :   H I V   bool   T he  pr e s e nc e  of  H I V  i n t he  pa t i e nt .   23   S T D s :   H e pa t i t i s  B   bool   T he  pr e s e nc e  of   he pa t i t i s   B  i n t he  pa t i e nt s .   24   S T D s :   H P V   bool   T he  pr e s e nc e  of  H P V  i n t he  pa t i e nt s .   25   S T D s :  N um be r  of  di a gnos e s   i nt 32   T he  t ot a l  num be r  of  t i m e s  t he  S T D s  ha ve  be e n di a gnos e d.   26   S T D s :  T i m e  s i nc e  f i r s t  di a gnos i s   i nt 32   T he  t ot a l   num be r  of  ye a r s  s i nc e  t he  f i r s t  di a gnos e .   27   S T D s :  T i m e  s i nc e  l a s t  di a gnos i s   i nt 32   T he  t ot a l  num be r  of  ye a r s  e l a ps e d s i nc e  t he  l a s t  di a gnos e .   28   D x:   C a nc e r   bool   T he  pr e s e nc e  of   c a nc e r   a f t e r  t he  di a gnos e .   29   D x:   C I N   bool   T he  pr e s e nc e  of   c e r vi c a l   i nt r a e pi t he l i a l  ne opl a s i a .   30   D x:   H P V   bool   T he  pr e s e nc e  of   hum a n  pa pi l l om a  vi r us e s  ( H P V ) .   31   Dx   bool   T he  pr e s e nc e  of  C I N  or  H P V .   32   H i ns e l m a nn   bool   A  c ol pos c opy t e s t  t o e x a m i ne  a  m a gni f i e d vi e w  of  t he  c e r vi x   33   S c hi l l e r   bool   I odi ne  t e s t  t o  di a gnos e  c e r vi c a l  c a n c e r .   34   C i t ol ogy   bool   A  P a P  s m e a r s  t e s t , he l p s  de t e c t  a bnor m a l  c e l l s  i n t he  c e r vi x   35   B i ops y   bool   A  s ur gi c a l  pr oc e dur e  w he r e  a  s m a l l  t i s s ue  i s  r e m ove d f r om  t he  c e r vi x       2.2.  P r e p r oc e s s in g   P r e pr oc e s s in g  is   a n  im por ta nt   ope r a ti on  in   da ta - dr iv e n  a na l yt ic s   a s   it   a lo ne   c ont r ib ut e s   70%   to   pe r f or m a nc e   im pr ove m e nt .  T he   in it ia l  pr e p r oc e s s in g  s te p  in vol ve s   im por ti ng  th e   da ta s e t  a nd  c onduc ti ng   E D A   to   unde r s ta nd  it s   c ha r a c te r is ti c s   a nd  in he r e nt   c om pl e xi ti e s   of   th e   da ta s e t.   D ur in g  E D A ,  m is s in g  da ta   in s ta nc e s   r e pr e s e nt e d   a s   ' ? '   w e r e   id e nt if ie d.  T o  s t a nda r di z e   th e   ha ndl in g  of   th e s e   m is s in g   va lu e s ,  ' ? '   in s t a nc e s   w e r e   r e pl a c e d  w it h  ' not   a   num be r '   ( NAN ) .  I m put in g  m is s in g  va lu e s   is   c r it ic a l  f or   e ns ur in g  da ta   in te gr it y  a nd   a c c ur a c y,  th e r e by  im pr ovi ng  m ode l  pr e c is io n  a nd  m it ig a ti ng   p ot e nt ia l  bi a s e s .  T he   da ta s e t  c ont a in s   num e r ic a l   a nd  c a te gor ic a l   a tt r ib ut e s ,  s o   th e   im put a ti on  a ppr oa c h  va r ie d   a c c or di ngl y.  F or   num e r ic a l  a tt r ib ut e s ,  m is s in g  va lu e s  w e r e  s ub s ti tu te d w it h t he  m e di a n va lu e  of  non - nul l  e nt r i e s  i n t he  r e s pe c ti ve  f e a tu r e , a nd f or  c a te gor ic a l   a tt r ib ut e s ,  m is s in g  va lu e s   w e r e   r e pl a c e d  w it h  th e   m ode ,  i. e .,  th e   m os t  f r e que nt ly   oc c ur r in g   non - nul l   va lu e   w it hi n t he  f e a tu r e .    A   ne w   c ol um n  ti tl e d  " c a nc e r   r is k"   w a s   a ls o   in tr oduc e d  to   a ug m e nt   th e   da ta s e t' s   pr e di c ti ve   c a p a c it y.  T hi s   c ol um n c om bi ne s   th e   e nt r ie s   f r om   th e   " D x:   C a nc e r "   a nd  " D x:   C I N "   c ol um ns .  I t  is   im por ta nt   to   not e   th a t  " D x:   C I N "   is   in di c a ti ve   of   a   pr e c a nc e r ous   c ondi ti on,  in di c a ti ng  th a t  pa ti e nt s   di a gnos e d  w it h  C I N   ha ve   a n  in c r e a s e d  r is k  of   de ve lo pi ng  in va s iv e   c a n c e r .  T he   m ot iv a ti on  f or   a ddi ng  th is   c ol um n  w a s   th e   r e la ti ve ly   lo w   in c id e nc e   r a te s   in   th e   in di vi dua l  c ol um ns :  " D x:   C a nc e r "   ha d  1 8  pos it iv e   in s ta n c e s ,   a nd  " D x:   C I N "   ha d   9.  B y   m e r gi ng  th e   da ta   f r om   th e s e   two  c ol um ns ,  a   to ta l  of   27  in s ta nc e s   in di c a ti ng  c a nc e r   di a gno s is   w e r e   obt a in e d,   w hi c h i s  m or e  r e pr e s e nt a ti ve  of  t he  unde r ly in g r is k f a c to r s .      2.3.  F e at u r e  e xt r ac t io n  an d  s e le c t io n   D im e ns io na li ty  r e duc ti on i s  c r uc ia l  in  da ta  pr e pr oc e s s in g a s  i t  e li m in a te s  i r r e le va nt  f e a tu r e s  a nd only  r e ta in s   im por ta nt   a nd  hi ghl y  c or r e la te d  f e a tu r e s . T hi s   pr oc e s s  s i m pl if ie s   th e   da ta s e t  by  r e m ovi ng  unn e c e s s a r y  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       P r oac ti v e  c e r v ic al  c anc e r  r i s k  as s e s s m e nt  u s in g data - dr iv e n an al y ti c s   ( Sr e e la th a)   4305   f e a tu r e s   a nd  e na bl e s   th e   m ode l  to   id e nt if y  a nd  u ti li z e   ke y  pa tt e r ns   in   th e   da ta   m or e   e f f e c ti ve ly .  B y  r e duc in g   th e   num be r   of   f e a tu r e s ,   th e   m ode l  be c om e s   m or e   e f f ic ie nt   a n d  le s s   pr one   to   ove r f it ti ng,  w he r e   it   le a r ns   to   m e m or ie s   th e   tr a in in g  da ta   r a th e r   th a n  g e ne r a li z e   to   ne w ,   un s e e n  d a ta .  I t  a l s o  r e duc e s   th e   c om put a ti ona l  c om pl e xi ty   in   da ta   pr oc e s s in g  a nd  dur in g  m ode l  tr a in in g.  T he   i ni ti a l  s te p  in   th e   pr opos e d  f e a tu r e   e ngi ne e r in g  pr oc e s s   in vol ve s   s pl it ti ng  th e   da ta s e t  in to   tr a in in g  a nd  te s ti ng  s ubs e ts   u s in g  a   70 - 30%   s pl it   r a ti o.  F ol lo w in g   th is   pa r ti ti oni ng,  nor m a li z a ti on  is   pe r f or m e d  to   s c a le   th e   num e r ic a l  a tt r ib ut e s   of   th e   d a ta s e t   to   a   s ta nda r di z e d   r a nge ,  ty pi c a ll y  [ 0,1] .  T hi s   nor m a li z a ti on  e ns ur e s   th a t  no  s in gl e   f e a tu r e   di s pr opor ti ona te ly   in f lu e nc e s   th e   m ode l  due  t o i ts  s c a le .      n o r m a l iz e d ( x ) = x − min ( x ) ma x ( x ) − min ( x )   ( 1)     T he   s tu dy  th e n  p e r f or m s   f e a tu r e   s e le c ti on  us in g  th e   E xt r a T r e e   c la s s if ie r ,  a   tr e e - ba s e d  e n s e m bl e   le a r ni ng  te c hni que .  U nl ik e   r e gul a r   de c is io n  tr e e s   th a t  c hoos e   t he   be s t  s pl it   a m ong  a   s e t  of   a va il a bl e   f e a tu r e s ,  E xt r a T r e e   s e le c t s   f e a tu r e s   a nd  s pl it   poi nt s   a t  r a ndom,  w hi c h  he lp s   r e duc e   th e   va r ia nc e .  T he   de c is io n - m a ki ng   pr oc e s s   of   th e   tr e e   is   r e gul a te d  by   e nt r opy  va lu e ,  w hi c h   he lp s   i n  de te r m in in g  th e   pur it y  of  a  s pl it ,  num e r ic a ll y  gi ve n  a s  ( 2) .       ( ) = + + 2 ( + ) − − 2 ( − )   ( 2)     W he r e   in   ( 2)   S   is   th e   s e t  of   s a m pl e s ,  p +   is   th e   pr opor ti on  o f   pos it iv e   s a m pl e s   a nd  p −   is   th e   pr opor ti on  of   ne ga ti ve   s a m pl e s .  T h e   E xt r a T r e e   c la s s if ie r   a ggr e ga te s   m ul ti pl e   s uc h  tr e e s   a nd  c om put e s   a n  a ve r a ge   to   de te r m in e   th e   im por ta nc e   of   e a c h  f e a tu r e .  T he   s ig ni f ic a nc e   of   a   f e a tu r e   is   di r e c tl y  r e la te d  to   th e   f r e que nc y   w it h  w hi c h  it   a ppe a r s   in   th e   tr e e s   a nd  th e   de pt h  a t  w hi c h  it   a ppe a r s .  O nc e   th e   f e a tu r e   im por ta nc e   is   de r iv e d,  th e s e   va lu e s   a r e   s ubj e c te d  to   s ta nda r di z a ti on  ope r a ti on  to   e n s ur e   th a t  th e   c ol le c ti ve   im por ta nc e   a c r os s   a ll   f e a tu r e s   s um s   up  to   on e .  M a th e m a ti c a ll y,  gi ve n   a   s e t  of   f e a tu r e   im por ta nc e   va lu e s   F ,  th e   nor m a li z e d  im por ta nc e     f or  f e a tu r e   i   a s  i n   ( 3) .     = ∑ = 1   ( 3)     W he r e ,  n   is   th e   to ta l  num be r   of   f e a tu r e s .  F ol lo w in g  th is   pr oc e dur e ,  th e   s tu dy   s e le c ts   th e   m o s t  s ig ni f ic a nt   f e a tu r e s   a nd  e x c lu de s   th e   le a s t   s ig ni f ic a nt   a tt r ib ut e s .  T hi s   pr oc e s s   not   onl y  r e f in e s   th e   m ode l  but   a ls o   e nha nc e s   it s   pe r f or m a nc e   a nd   di m in is he s   c om put a ti ona l  o ve r he a d,  of f e r in g  a   m or e   e f f ic ie nt   le a r ni ng  e nvi r onm e nt . F ig ur e  2 i ll us tr a te s  t he  t op s e le c te d f e a tu r e s , f ol lo w in g c r os s - c or r e la ti on a na ly s is  i n F ig ur e  3.            F ig ur e  2. I ll us tr a te s  t he  s c he m a ti c  a r c hi te c tu r e  of  t he  pr opos e d f r a m e w or k, f ol lo w in g a  bl oc k - ba s e d w or kf lo w     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4301 - 4311   4306       F ig ur e  3. I ll us tr a te s  t he  P e a r s on  c or r e la ti on plot  f or  t he  t op 15 s e le c te d f e a tu r e s       F ig ur e   3  pr e s e nt s  a   P e a r s on   c or r e la ti on  pl ot   f or   th e   to p  15   s e le c te d  f e a tu r e s .  A   P e a r s on c or r e la ti on  is   a  s ta ti s ti c a l  m e a s ur e  t ha t  qua nt if ie s  t he   s tr e ngt h a nd dir e c ti on of  t he  l in e a r  r e la ti ons hi p be twe e n t w o va r ia bl e s .   T he   vi s ua l  a n a ly s is   r e ve a ls   th e   r e la ti ons hi p s   be tw e e n  va r ia bl e s ,  w it h  c o e f f ic ie nt s   r a ngi ng  f r om   - 1  ( ne ga ti ve   r e la ti ons hi p)   to   1   ( pos it iv e   r e la ti ons hi p) .   I t  c a n  be   obs e r ve d  th a t  th e   f e a tu r e   D x:   H P V   is   s tr ongl y  pos it iv e l y   c or r e la te d  w it h  C a nc e r _r is k  ( 0.718944) ,  I U D   dur a ti on  a nd  p r e s e nc e   a ls o  c or r e la te   po s it iv e ly   ( 0.749288) ,  S m oki ng  ye a r s   a nd  pa c ks /y e a r   e xhi bi t  a   s im il a r   tr e nd  ( 0.7243 20) ,  r e c e nt   S T D   di a gnos e s   c or r e la te   w it h  th e   ti m e  s in c e  t he  f ir s t  di a gnos is  ( 0.935614) , a nd a ge  h a s  a  m ode r a t e  r e la ti ons hi p w it h pr e gna nc ie s  ( 0.525892) .     2.4.  M od e l  t r ai n in g   I n t he  t r a in in g pha s e , t he  da ta s e t  is  s pl it  i nt o t e s ti ng a nd t r a in in g s ubs e ts , w he r e  80%  of  t he  da ta s e t  is   c ons id e r e d  f or   tr a in in g  a nd  va li da ti on  a nd  20%   is   c ons id e r e d   f or   te s ti ng  pur pos e s .  T he   s tu dy  im pl e m e nt s   di f f e r e nt   s upe r vi s e d  c la s s if ie r s   to   id e nt if y  th e   on e   th a t  e xhi bi te d  th e   hi ghe s t  pr e c is io n  a nd  r e li a bi li ty   in   pr e di c ti ons   a nd  r is k   e va lu a ti on.  A   s ig ni f ic a nt   c ha ll e nge   a ddr e s s e d  dur in g  th is   m ode l  s e le c ti on  pr oc e s s   is   th e   c la s s   im ba la n c e   is s ue ,  w he r e   one   c la s s   dom in a te s   th e   ot he r ,  p ot e nt ia ll y  bi a s in g  th e   m ode l' s   pr e di c ti ons .  T o   m it ig a te   th is ,  ove r s a m pl in g  vi a   th e   S M O T E   is   e m pl oye d.  A dd it io na ll y,  di f f e r e nt   s upe r vi s e d  c la s s if ie r s ,  s uc h   a s   S V M ,  r a ndom  f or e s ts ,  n a iv e   B a ye s ,  K - ne a r e s t  ne ig hbor s   ( K N N s ) ,  L ig ht G B M ,  a nd  A da B oos t,   a r e   ut il iz e d,  a s   e a c h  of f e r in g  di s ti nc t  le a r ni ng  pa tt e r ns   w i th   th e ir   ow n  a dva nt a ge s .  H ype r pa r a m e te r   opt im iz a ti on  us e d  th e   gr id   s e a r c h  te c hni que   to   r e f in e   a nd  c a li br a te   th e   m ode ls .  T hi s   pr oc e s s   in vol ve d  s y s te m a ti c a ll y  e xpl or in g  a   r a nge  of  hype r pa r a m e te r  va lu e s  t o  f in d t he  c om bi na ti on  t ha t  r e s ul te d i n t he  be s t  m ode l  pe r f or m a nc e . F or  e a c h  m ode l,   hype r pa r a m e te r s ,  s uc h  a s   C   ( r e gul a r iz a ti on  pa r a m e te r )   a nd  ke r ne l  ty pe   f or   S V M ,  num be r   o f   tr e e s   a nd   m a xi m um   de pt h  f or   r a ndom  f or e s ts ,  a nd  l e a r ni ng  r a te   a nd   b oos ti ng  r ounds   f or   L ig ht G B M ,  w e r e   tu ne d  to   a c hi e ve   opt im a l  pe r f or m a nc e .  H ype r pa r a m e te r s   s uc h  a s   a lp ha   f or   n a iv e   B a ye s   a nd  K   f or   K N N s   w e r e   a ls o   opt im iz e d.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       P r oac ti v e  c e r v ic al  c anc e r  r i s k  as s e s s m e nt  u s in g data - dr iv e n an al y ti c s   ( Sr e e la th a)   4307   3.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   T he   pr opos e d   s y s te m   w a s   de s ig ne d  a nd  d e ve lo pe d  u s in g  P yt hon  s c r ip ti ng  in   th e   A na c ond a   e nvi r onm e nt .  T hi s   s e c ti on  pr e s e nt s   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   pr opos e d  s ys te m   w it h  di f f e r e nt   c la s s if ic a ti on  m ode ls .  T he   e f f e c ti ve ne s s   of   th e   pr opos e d  c om put a ti ona l  f r a m e w or k  is   a ls o  s how n  th r ough  a   c om pa r a ti ve   a na ly s is   w it h  s im il a r   e xi s ti ng   r e s e a r c h   w or k.  T h e   pe r f or m a nc e   of   th e   pr opos e d  s ys te m   is   m e a s ur e d  in   te r m s   of  a c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , F 1 - s c or e , a nd t h e  r e c e iv e r  ope r a ti ng c ha r a c te r is ti c  ( R O C )  c ur ve .      Ac c ur a c y   =   ( T r ue   p o s it iv e s   +   T r ue   n e g a t iv e s )   /   ( T o t a l   n um b e r   of   p r e d ic t io n s )   ( 4)     A c c ur a c y  is   th e   pr opor ti on  of   a ll   c or r e c t  pr e di c ti ons ,  i. e .  th e   ove r a ll   c or r e c tn e s s   of   th e   m ode l.   H ow e ve r ,  it s   de pe nda n c e   on  c or r e c t  pr e di c ti ons   f or   a ll   c la s s e s   c a n  be   m is l e a di ng  in   c a s e   w he n  da ta   s e t  is   s e ve r e ly   im ba la nc e d  ( i. e .,  th e r e   a r e   m or e   ne ga ti ve   c a s e s   th a n   pos it iv e   c a s e s ) .  I n  th is   c a s e ,  th e   m ode l  onl y  ne e ds  t o pr e di c t  a ll  c a s e s   a s  ne g a ti ve  t o a c hi e ve  hi gh a c c ur a c y.         =        /      +       ( 5)     P r e c is io n  is   ba s i c a ll y  a   po s it iv e   pr e di c ti ve   va lu e   th a t  m e a s ur e s  t he   pr opor ti on  of   pos it iv e   pr e di c ti ons   th a t  a r e   a c tu a ll y  c or r e c t.   P r e c is io n  is   a   good  m e a s ur e   of   a   m o de l' s   a bi li ty   to   id e nt i f y  pos it iv e   c a s e s .  A   hi gh   a c c ur a c y s c or e  m e a ns  t he  m od e l  doe s  not  pr oduc e  m a ny f a l s e  p os it iv e s .        =        /   (      +      )   ( 6)     R e c a ll   is   th e   tr ue   po s it iv e   r a te ,  w hi c h   m e a s ur e s   th e   pr opor ti on  of   a c tu a l  pos it iv e s   th a t  a r e   c or r e c tl y  pr e di c te d.  P e r f or m a nc e   m e tr ic s   a r e   a   good  m e a s ur e   of   a   m ode l' s   a bi li ty   to   c a pt ur e   a ll   pos it iv e   c a s e s .  A   hi gh   r e c a ll   in di c a te s   th a t  th e   m ode l  is   not   m is s in g  m a ny  tr ue   pos it iv e   r e s ul ts .   T he   F 1  s c or e   r e f e r s   to   th e   ha r m oni c   m e a n  of   pr e c is io n  a nd  r e c a ll   m e tr ic s ,  pr ovi di ng  a   ba la nc e   b e twe e n  th e   two  w he n  th e   c la s s   di s tr ib ut io n  is   une ve n.      1      =   2 × (  × )   /   (  + )   ( 7)     T he   e va lu a ti on  of   th e   pr opos e d  pr e di c ti on  m ode l   a ls o  c ons id e r s   th e   R O C   c ur ve ,  w hi c h  s how s   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   c la s s if ic a ti on  m ode l  a t   a ll   pos s ib le   th r e s ho ld s .  I t  is   c r e a te d  by  pl ot ti ng  th e   tr ue   pos it iv e   r a te   ( T P R )   ve r s us   th e   f a ls e   pos it iv e   r a te   ( F P R )   a t  di f f e r e nt   th r e s hol ds .  T P R   is   de f in e d  a s   th e   pr opor ti on  of   a c tu a l  pos it iv e   e xa m pl e s   th a t  a r e   c or r e c tl y  pr e di c te d,  a nd  F P R   is   th e   pr opor ti on   of   a c tu a l  ne ga ti ve   e xa m pl e s   th a t  a r e  i nc or r e c tl y pr e di c te d. T he  hi ghe r  t he   a r e a  und e r  t he  c ur ve  ( AUC ) , t he  be tt e r  t he  m ode l  pe r f or m a nc e .      3.1.  Nu m e r ic al  ou t c om e   T he   out c om e   s ta ti s ti c s   pr e s e nt e d  in   T a bl e   2  s how   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   d if f e r e nt   popu la r   c la s s if ic a ti on  m ode ls   a c r os s   s e ve r a l  c r it ic a l  m e tr ic s ,  na m e ly   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  f 1 - s c or e ,  a nd  R O C   s c or e .   B a s e d  on  th e   c r it ic a l  a na ly s is   of   th e   a c c ur a c y  s c or e ,  i t  ha s   be e n  id e nt if ie d  th a t  th e   r a ndom  f or e s t   c la s s if ie r   a c hi e ve d  th e   hi ghe s t  a c c ur a c y  s c or e   a t  98 . 06 % .  F ol lo w e d  c lo s e ly   by  bot h  th e   S V M   a nd  L ig ht G B M   c la s s if ic a ti on  m ode ls ,  e a c h  a c hi e vi ng   a n a c c ur a c y of  97 . 67 % .         T a bl e  2. A na ly s is  of  t he  nume r ic a l  out c om e   s ta ti s ti c s  f or  c la s s if ic a ti on mode l     A c c ur a c y   P r e c i s i on   R e c a l l   F1 - S c or e   R O C  S c or e   S V M   0.976744   0.973173   0.976744   0.972961   0.96   R a ndom  F or e s t   0.980620   0.979559   0.980620   0.979994   0.95   N a i ve  B a ye s   0.968992   0.972774   0.968992   0.970653   0.85   KNN   0.957364   0.973420   0.957364   0.963550   0.96   L i ght G B M   0.976744   0.976744   0.976744   0.976744   0.97   A da B oos t   0.965116   0.967207   0.965116   0.966107   0.80       It   is  t o be  not e d t ha t  th e   hi gh er   a c c ur a c y i ndi c a te s  t he   ov e r a ll  c o r r e c tn e s s  of  t he   c la s s if ic a ti on  m ode l s   a nd  it s   s ui ta bi li ty   f or   a   gi ve n  da t a s e t .  H ow e ve r ,  w he n  th e   d a ta s e t  s uf f e r s   f r om   c la s s   im ba la n c e   pr obl e m ,  pe r f or m a nc e   a na ly s is   c ons id e r in g  ot he r   m e tr ic s   s uc h  a s   pr e c i s io n  a nd  r e c a ll   be c om e s   a   c r it ic a l  is s ue .  T he   p r e c is io n  c a pt ur e s   th e   m ode l' s   c a pa bi li ty   to   c or r e c tl y  c la s s if y  pos it iv e   in s ta nc e s   out   of   th os e   pr e di c te d  a s   pos it iv e .  B a s e d  on  th e   num e r ic a l  out c om e ,  it   c a n  be   s e e n  th a t  t he   r a ndom  f o r e s t  m ode l  a ga in   out pe r f o r m e d   w it h  a   pr e c is io n  of   97 . 95 % ,  th ough  th e   di f f e r e nc e   w it h  ot he r   to p - pe r f or m in g  m ode ls   li ke   K N N   ( 97 . 34 % )   a nd   S V M   ( 97 . 31 % )   is   r e la ti ve ly   m in im a l.   H e r e   h ig h  pr e c is io n  s c or e   im pl ie s   a   lo w e r   f a ls e - pos it iv e   r a te ,  e ns ur in g  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4301 - 4311   4308   th a t  th e   pr e di c ti ons   m a de   a r e   r e li a bl e .   I n  te r m s   of   r e c a ll   r a t e ,  w hi c h  r e f le c ts   th e   a bi li ty   of   th e   c la s s if ic a ti on  m ode ls   in   id e nt if yi ng  a ll   pos s ib le   pos it iv e   in s t a nc e s ,  r a ndom  f or e s t  c la s s if ie r   m a in ta in s   it s   s upe r io r it y  w it h  a   s c or e   of   98 . 06 % .  H ow e v e r ,  bot h  S V M   a nd  L ig ht G B M   a c hi e v e d  s im il a r   pe r f or m a nc e   a s   w e ll , e a c h  pr e s e nt in g  a  r e c a ll  of  97 . 67 % .   T he  F 1 - S c or e , r e pr e s e nt in g t he  ha r m oni c  m e a n of  pr e c is io n a nd r e c a ll , i s   s ig ni f ic a nt   w he n  de a li ng  w it h  da ta s e ts   w it h   im ba la nc e d  c la s s   di s tr ib ut io ns .  H e r e ,  r a ndom  f or e s t  m a in ta in s   it s   dom in a nc e   w it h   a n  F 1  s c or e   of   97.99% .  F ur th e r m or e ,  L ig ht G B M   e xhi bi ts   un iq ue   c ha r a c te r is ti c s   w it h  th e   s a m e   F 1  s c or e ,  pr e c is io n  a nd  r e c a ll   of   97.67% ,  in di c a ti ng  ba l a nc e d  p e r f or m a nc e   in   te r m s   of   f a ls e   po s it iv e s   a nd  f a ls e   ne ga ti ve s .  F in a ll y,  th e   R O C   s c or e   r e pr e s e nt s   th e   m ode l' s   a bi li ty   to   di s ti ngui s h  c la s s e s   f or   a ll   th r e s hol ds ;  th e   c la s s if ie r  L ig ht G B M  a c hi e ve s  a n  R O C   s c or e  of  97% , out pe r f or m in g a ll  ot he r  c la s s if ie r s .       3.2.  Vis u al  ou t c om e   F ig ur e   4   pr ovi de s   a   de ta il e d  c om pa r is on  of   th e   pe r f or m a nc e   m e tr ic s   f or   th r e e   of   th e   to p - pe r f or m in g   c la s s if ic a ti on  m ode l s :  S V M ,   r a ndom  f or e s t ,  a nd  L ig ht G B M .  F or   e a c h  m ode l,   th e   pe r f or m a nc e   is   vi s ua li s e d  th r ough  it s   c onf us io n  m a tr ix ,  w hi c h  il lu s tr a te s   th e   a c c ur a c y  of   pr e di c ti ons   in   te r m s   of   tr ue   pos it iv e s   a nd   tr ue   ne ga ti ve s ,  a nd  th e   R O C   c ur ve ,  w hi c h  e va lu a te s   th e   tr a de - of f   be twe e n  s e n s it iv it y  a nd  s pe c if ic it y.  A na ly s is   of   F ig ur e s   4( a )   a nd  4( b)   r e ve a ls   a   la r ge   num be r   of   tr ue   ne ga ti ve s   ( 248)   a nd  a   ve r y  s m a ll   num be r   of   f a ls e   pos it iv e s   ( 2) .  I n  te r m s   of   pos it iv e  c a te gor ie s ,   it   c or r e c tl y  id e nt if ie d  4  in s ta n c e s ,   but   a l s o  ha d   4  f a ls e   ne ga ti ve s .  T hi s  i ndi c a te s  a  s li ght  de c r e a s e  i n t he  s e ns it iv it y of  t he  S V M  m ode l.  T he  S V M  m ode l  a c hi e ve d a n R O C  s c or e   of   96%   a nd  s uc c e s s f ul ly   di s ti ngui s he d  be twe e n  pos it iv e   a nd  ne ga ti ve   c la s s e s   a t  di f f e r e nt   th r e s hol ds .    F ig ur e s   4( c )   a nd  4( d)   a na ly s is   s how s   th a t  th e   r a ndom  f or e s t  m ode l  id e nt if ie d  248  tr ue   ne ga ti ve s   a nd  onl y  2  f a ls e   pos it iv e s .   F or   th e   pos it iv e   c la s s ,  it   a c c ur a t e ly   pr e di c te d   5  in s ta nc e s   a nd  onl y   3  f a ls e   ne ga ti ve s .   T hi s   c onf ig ur a ti on  s li ght ly   im pr ove s   s e ns it iv it y  c om pa r e d  to   S V M .  F ur th e r m or e ,  th e   R O C   s c or e   of   th e   r a ndom   f or e s t  m ode l  is   95% ,  w hi c h   is   a lm o s t  c om pa r a bl e   to   S V M .  M e a nw hi le ,  a   c a r e f ul   a na ly s is   of     F ig ur e s   4( e )   a nd  4( f )   s how s   th a t  L ig ht G B M   a ls o  h a s   248  tr ue   ne ga ti ve s   a nd   2  f a ls e   pos it iv e s ,   s im il a r   to   th e   r a ndom  f or e s t  c la s s if ie r .  I t  ha s   th e   s a m e   a c c ur a te   pr e di c ti on s ,  i. e .  5  pos it iv e   c la s s   pr e di c ti ons   a nd  3  f a l s e   ne ga ti ve   c la s s   pr e di c ti on s .  L ig ht G B M   s ta nds   out   w it h  a   R O C   s c or e   of   97% ,  s li ght ly   hi ghe r   th a n   S V M   a nd   r a ndom f or e s t . T hi s  e xc e ll e nt  R O C  s c or e  i ndi c a t e s  t ha t  L ig ht G B M  ha s   a  be tt e r  a bi li ty  t o di s ti ngui s h c la s s e s  a t   di f f e r e nt   th r e s hol ds .  A   hi gh  R O C   s c or e   in di c a te s   a   m ode l' s   s tr e ngt h  in   m a in ta in in g  a   hi gh   tr ue   pos it iv e   r a te .   A c c or di ng  to   th e   r e s ul t  s ta ti s ti c s ,  L ig ht G B M   m ode ls   out pe r f o r m   ot he r   c la s s if ic a ti on  m ode ls   on  a ll   m e tr ic s .  I t   a c hi e ve s  t he  hi gh e s t  a c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , F 1 s c or e , a nd R O C  s c or e .             ( a )     ( b)   ( c )         ( d)   ( e )   (f)     F ig ur e  4. I ll us tr a ti on of  vi s ua l  out c om e  of  t op c la s s if ie r s :  ( a )  S V M  c onf us io n m a tr ix ,  ( b)  S V M  R O C ,    ( c )   r a ndom f or e s t  c onf us io n m a tr ix ,  ( d)   r a ndom f or e s t  R O C ,  ( e )  L ig ht G B M  c onf us io n m a tr ix , a nd    ( f )  L ig ht G B M  R O C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       P r oac ti v e  c e r v ic al  c anc e r  r i s k  as s e s s m e nt  u s in g data - dr iv e n an al y ti c s   ( Sr e e la th a)   4309   3.3.  Us e  c as e  s c e n ar io   B a s e d   on  th e   c om pr e he n s iv e   a na ly s is   of   th e   r e s ul t s ,  th e   L ig ht G B M   m ode l  e m e r ge d  a s   th e   be s t  m ode l  due  t o i ts  c ons is te n c y, a c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll  a nd hig h R O C  s c or e .  T he r e f or e , f or  pa ti e nt s  a t  r is k of   c e r vi c a l  c a nc e r ,  th e   pr oba bi li ty   s c or e   f r o m   th is   m ode l   c a n  be   u s e d  to   c a lc ul a te   th e   r is k  pe r c e nt a ge ,  e xpr e s s e d   a s   in  ( 8) .     ( = 1 ) =   1 1 + e − ∑ r a w   s c o r e   ( 8)     W he r e   ( = 1 )   is  t he  pr oba bi li ty  t ha t  th e  i ns ta nc e  be lo ngs  t o c la s s  1 ( e .g., " a t  r is k" ) ,  a nd t he  ∑   r a w  s c or e  i s   th e   s um   of   th e   out pu ts   of   a ll   th e   tr e e s   f or   th a t  in s ta nc e .  T he   ( 8 )   is   th e   lo gi s ti c   f unc ti on,  w hi c h  m a ps   th e   r a w   s c or e  be twe e n 0 a nd 1, yie ld in g a  pr oba bi li ty  va lu e .   F or   e xa m pl e , i f   ( = 1 )   is  0.8, it  m e a ns   th a t  th e r e   i s  a n   80%   pr oba bi li ty ,  a c c or di ng  to   th e   m ode l,   th a t   th e   p a ti e nt   i s   a t  r is k.   I n  a   pr a c ti c a l   s e tt in g,  c ons id e r   a     26 - ye a r - ol d  w om a n  w ho  ha s   ha d  8  s e xua l  pa r tn e r s ,  be e n  pr e g na nt   twi c e ,  s m oke s   a n  a ve r a g e   of   25  pa c ks   of   c ig a r e tt e s   pe r   ye a r ,  a nd  ha s   ha d  3  S T D   di a gnos e s .  W it hout   a n  H P V   di a gnos is ,  th e   m ode l  put s   he r   r is k  of   c e r vi c a l  c a nc e r   a t  18% . C onve r s e ly ,  a n H P V   di a gnos is   in c r e a s e s   he r   r is k  to   a n  e s ti m a te d  90  pe r c e nt .  A not he r   e xa m pl e   is   a   40 - ye a r - ol d  w om a n  w it h  3   s e xu a l  pa r tn e r s   w ho  s ta r te d  ha vi ng  s e x  w he n   s h e   w a s   26   ye a r s   ol d.  B a s e d  on  th e s e   a tt r ib ut e s   a lo ne ,  he r   r is k  is   onl y  0.09% ;  how e ve r ,  a n  H P V   di a gnos is   in c r e a s e s   th is   r is k  to   99% .   T he s e   e x a m pl e s   hi ghl ig ht   th e   s ig ni f ic a nt   im pa c t  of   H P V   s ta tu s   on  c e r vi c a l  c a nc e r   r is k.   F a c to r s   th a t   in c r e a s e   th e   r is k  of   H P V   in c lu de   ha vi ng  m ul ti pl e   s e xua l  pa r tn e r s ,  ha vi ng  s e x  to o  e a r ly ,  c onc ur r e nt   s e xu a ll y  tr a ns m it te d  in f e c ti ons   ( s uc h   a s   c hl a m ydi a ,   gonor r he a ,  s yphi li s ,  H I V /AI D S ) ,  a nd  a   c om pr om is e d  im m une   s ys te m .  A ddi ti ona ll y,  a not h e r   r e a s on  i s   th a t  pr e - e xi s ti ng  m e di c a l  c ondi ti ons ,  ha r m f ul   li f e s ty le   h a bi ts ,  or   s m oki ng ma y l e a d t o a  w e a k e ne d i m m une  s y s te m , w hi c h c a n  a l s o l e a d t o s qua m ou s  c e ll  c e r vi c a l  c a nc e r .     3.4.  Com p ar at iv e  an al ys is   F ig ur e   5  pr ovi de s   a   c om pa r a ti ve   a na ly s is   to   de m on s tr a te   th e   e f f e c ti ve ne s s   of   th e   pr opos e d  c e r vi c a l   c a nc e r   r is k  pr e di c ti on  m od e l  w it h  e xi s ti ng  s im il a r   r e s e a r c h  w o r ks .  T he   r is k  pr e di c ti on  m ode l  G a us s ia n  n a iv e   B a ye s   u s e d  in   th e   s tu dy  [ 27]   ha s   a n  a c c ur a c y  of   81% ,  pr e c is io n  is   86%   a nd  a c hi e ve d  th e   r e c a ll   r a te   w it h  100% .  T he   e ns e m bl e   m ode l   ut il iz e d  in   [ 18]   e xhi bi te d   s up e r io r   a c c ur a c y  a t  95% ,  boa s ti ng  a   pe r f e c t  pr e c i s io n  s c or e .  H ow e v e r ,  it s   r e c a ll   is   c om pa r a ti ve ly   lo w e r   a t  67% .  S um a n  a nd  H ood a   [ 28]   a dopt e d  d e c is io n  tr e e ,  yi e ld in g a c c ur a c y of  93% ,  w hi le  t he  p r e c is io n a nd r e c a ll   w e r e  8 9%  a nd 96% .   L u   e t  al .   [ 29]   e m pl oye d  lo gi s ti c   r e gr e s s io n  a nd a tt a in e d a n a c c ur a c y of  82% , but  i ts  pr e c is io n a n d r e c a ll  s c or e s , a t  45%  a nd 21% , r e s pe c ti ve ly ,  a r e   qui te   lo w e r  t ha n ot he r  m ode ls .            F ig ur e  5. S how s  c om pa r a ti ve  a na ly s is  i n t e r m s  of  a c c ur a c y, pr e c is io n, a nd r e c a ll  r a te       A kt e r   e t  al .  [ 30]   us in g   de c is io n   tr e e ,  s how e d  th e   s a m e   a c c ur a c y  of   93% ,  but   va r ie d   pa r ti c ul a r ly   in   r e c a ll ,  w it h  a   r is e   to   100% .   T he   pr opos e d   r is k  pr e di c ti on  f r a m e w or k  ( P r op)   ha r ne s s e s   th e   pot e nt ia l   of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4301 - 4311   4310   L ig ht G B M   th a t  out pe r f or m s   th e   m ode ls   m e nt io ne d  a bove   w it h  a c c ur a c y,  pr e c is io n,  a nd  r e c a ll ,  a ll   r e a c hi ng   98% .  T hi s   hi ghl ig ht s   th e   e f f ic a c y  of   th e   L ig ht G B M   m ode l  a n d  s how s   it s   b a la nc e d   a ppr oa c h   a nd  c ons is te nt   pe r f or m a nc e   a c r os s   a ll   m e tr ic s ,   s ugge s ti ng  it s   s ui ta bi li ty   a s   a   r e li a bl e   pr e di c it ve   m od e l  in   th e   pr op s oe d  f r a m e w or k f or  c e r vi c a l  c a nc e r  r is k pr e di c ti on.       4.   C O N C L U S I O N   T hi s   s tu dy  ha s   pr e s e nt ed   a  r obus t   da ta - dr iv e n  a ppr oa c h   de s i gne d  to   pr oa c ti ve ly   id e nt if y  c e r vi c a l   c a nc e r   r is k,  e na bl in g   he a lt hc a r e   pr of e s s io na ls   to   m a ke   in f or m e d  de c is io ns   a bout   p a ti e nt   c a r e .  B y  a ppl yi ng   c om put a ti ona l  in te ll ig e nc e   a lg or it hm s   to   c li ni c a l  a nd  pa ti e nt   l if e s ty le   da ta ,  th is   r e s e a r c h  w or k   a tt e m pt e d  t o   im pr ove   e a r ly   de te c ti on  o f   c e r vi c a l  c a nc e r   a nd  in c r e a s e   di a gnos ti c   a c c ur a c y  a nd  e f f ic ie nc y.   T hi s   s tu dy  id e nt if ie d  ke y  f e a tu r e s   a nd  c or r e la ti ons   f or   bui ld in g  a n  e f f e c ti ve   c a nc e r   pr e di c ti on  m ode l  us in g  th e   L ig ht G B M   c la s s if ie r   th r ough  e f f ic ie nt   a na ly s is   a nd  pr e pr o c e s s in g  of   a   c e r vi c a l  c a nc e r   da ta s e t.   T he   e f f e c ti ve ne s s  of  t he  pr opos e d pr e di c ti on mode l  is  f ul ly  ve r if ie d  w it h a n a c c ur a c y of  up t o 98% . B y f a c il it a ti ng   e a r ly   a nd  a c c ur a te   de te c ti on  of   c e r vi c a l  c a nc e r ,  th e   pr opos e d  r is k  pr e di c ti on  m ode l  e na bl e s   he a lt hc a r e   pr of e s s io na ls   to   pr io r it iz e   a nd  f a s t - tr a c k  e xa m in a ti on  a nd  t r e a tm e nt   of   hi gh - r is k  pa ti e nt s .   T hi s   pr oa c ti ve   a ppr oa c h  to   r is k  a na ly s is   a nd  p a ti e nt   c a r e   h a s   th e   pot e nt ia l  to   s ig ni f ic a nt ly   im pr ove   c li ni c a l  out c om e s   a nd  in c r e a s e  t he  l ik e li hood of  s uc c e s s f ul  t r e a tm e nt  a nd r e c ov e r y. F ur th e r m or e , i nt e gr a ti ng t he  pr opos e d pr e di c ti ve   m ode l  in to   da il y  he a lt hc a r e   pr a c ti c e   i s   e xp e c te d  to   im pr ove   p a ti e nt   c a r e  s ta nda r ds  a nd  opt im iz e   th e   a ll oc a ti on   of   m e di c a l  r e s our c e s .  I n  f ut ur e ,  th e   s tu dy  e xt e nd s   th e   s c ope   of   th e   pr opos e d   pr e di c ti ve   m ode l  w it h  s ophi s ti c a te d de e p l e a r ni ng mode l  to  di a gnos e   c e r vi c a l  c a nc e r  us in g  pe p s m e a r  i m a ge s .        R E F E R E N C E S   [ 1]   M .  A r byn  e t   al . ,  “ E s t i m a t e s   of   i nc i de nc e   a nd  m or t a l i t y  of   c e r vi c a l   c a nc e r   i n   2018:   a   w or l dw i de   a na l ys i s , ”   T he   L anc e t   G l obal   H e al t h , vol . 8, no. 2, pp. e 191 – e 203, 2020, doi :  10.1016/ S 2214 - 109X ( 19) 3048 2 - 6.   [ 2]   K . S . O kuna de , “ H um a n pa pi l l om a vi r us  a nd c e r vi c a l  c a nc e r ,”   J ou r nal  of  O bs t e t r i c s  and G y na e c ol ogy , vol . 40, no. 5, pp. 602 – 608 ,   2020, doi :  10.1080/ 01443615.2019.1634030.   [ 3]   J .  H ube r ,  A .  M ue l l e r ,  M .  S a i l e r ,  a nd  P .  A .   R e gi dor ,  “ H um a n  pa pi l l om a vi r us   pe r s i s t e nc e   or   c l e a r a nc e   a f t e r   i nf e c t i on  i n  r e pr oduc t i ve   a ge .  W ha t   i s   t he   s t a t us ?   R e vi e w   of   t he   l i t e r a t u r e   a nd  ne w   da t a   of   a   va gi na l   ge l   c ont a i ni ng   s i l i c a t e   di oxi de ,  c i t r i c   a c i d,  a nd s e l e ni t e ,”   W om e n’ s  H e al t h , vol . 17, 2021, doi :  10.1177/ 17455065211020702.   [ 4]   C .  A .  B ur m e i s t e r   e t   al . ,  “ C e r vi c a l   c a nc e r   t he r a pi e s :   C ur r e nt   c ha l l e nge s   a nd  f ut ur e   pe r s pe c t i ve s ,”   T um ou r   V i r us   R e s e a r c h ,  vol .  13,   2022, doi :  10.1016/ j .t vr .2022.200238.   [ 5]   R .  M e hr ot r a   a nd  K .  Y a da v,  “ C e r vi c a l   C a nc e r :   f or m ul a t i on   a nd  i m pl e m e nt a t i on  of   G ovt   of   I ndi a   gui de l i ne s   f or   s c r e e ni ng  a nd  m a na ge m e nt ,”   I ndi an J our nal  of  G y ne c ol ogi c  O n c ol ogy , vol . 20, no. 1, 2022, d oi :  10.1007/ s 40944 - 021 - 00602 - z.   [ 6]   L . A l l a hqol i   e t  al . , “ D e l a ye d  c e r vi c a l  c a nc e r  di a gno s i s :   a  s y s t e m a t i c  r e vi e w ,”   E ur ope an R e v i e w  f or  M e di c al  and P har m ac ol ogi c al   Sc i e nc e s , vol . 26, no. 22, pp. 8467 – 8480, 2022, doi :  10.26355/ e ur r e v_202211_30382.   [ 7]   S . S . S ha s t r i   e t  al . , “ S e c onda r y pr e ve nt i on of  c e r vi c a l   c a nc e r :  A S C O  r e s our c e – s t r a t i f i e d gui de l i ne  upda t e ,”   J C O   G l obal  O nc ol ogy ,  no. 8, 2022, doi :  10.1200/ go.22.00217.   [ 8]   M .  A ki nl ot a n,  J .  N .  B ol i n,  J .  H e l du s e r ,  C .  O j i nna ka ,   A .  L i c hor a d,  a nd  D .  M c C l e l l a n,  “ C e r vi c a l   c a nc e r   s c r e e ni ng  ba r r i e r s   a nd  r i s k   f a c t or   know l e dge   a m ong  uni n s ur e d  w om e n,”   J our nal   of   C om m uni t y   H e al t h ,  vol .  42,  no.  4,   pp.  770 – 778,  2017,   doi :   10.1007/ s 10900 - 017 - 0316 - 9.   [ 9]   S .  S i ngh  a nd  S .  B a d a ya ,  “ F a c t or s   i nf l ue nc i ng  upt a ke   of   c e r vi c a l   c a n c e r   s c r e e n i ng  a m ong  w om e n  i n  i ndi a :   a   ho s pi t a l - ba s e d  pi l o t   s t udy,”   J our nal  of  C om m uni t y  M e di c i ne  &   H e al t h E duc at i on , 2012, doi :  10.4172/ 2161 - 0711.1000157.   [ 10]   A .  B .  B a ns a l ,  A .   P .  P a kha r e ,  N .   K a poor ,  R .  M e hr ot r a ,  a nd  A .   M .   K oka ne ,   “ K n ow l e dge ,  a t t i t ude ,  a nd  pr a c t i c e s   r e l a t e d   t o  c e r vi c a l  c a nc e r   a m ong   a dul t   w om e n:   A   ho s pi t a l - ba s e d   c r os s - s e c t i ona l   s t udy,”   J ou r nal   of   N at ur al   S c i e nc e ,   B i ol ogy   and  M e di c i ne ,   vol .  6 ,   no. 2, pp. 324 – 328, 2015, doi :  10.4103/ 0976 - 9668.159993.   [ 11]   T .  U .  Z a m a n  e t   al . ,  “ A r t i f i c i a l   i nt e l l i ge nc e :   t he   m a j or   r ol e   i t   pl a ye d  i n  t he   m a na ge m e nt   of   he a l t hc a r e   dur i ng  C O V I D - 19   pa nde m i c ,”   I A E S  I nt e r nat i onal   J our nal   of   A r t i f i c i al   I nt e l l i ge nc e ,  vol .  12,  no.  2,  pp.   505 – 513,  2023,  doi :   10.11591/ i j a i .v12.i 2.pp505 - 513.   [ 12]   J .  J e ys hr i   a nd  M .  K ow s i ga n,  “ A   c om pr e he ns i ve   a s s e s s m e nt   of   r e c e nt   a dva nc e s   i n  c e r vi c a l   c a nc e r   de t e c t i on  f or   a ut om a t e d  s c r e e ni ng,”   I m age  P r oc e s s i ng and I nt e l l i ge nt  C om put i ng Sy s t e m s , pp. 171 – 184,  2022, doi :  10.1201/ 9781003267782 - 11.   [ 13]   W .  S un,  Z .  C a i ,  Y .  L i ,  F .  L i u,  S .  F a ng,  a nd  G .  W a ng,  “ D a t a   pr oc e s s i ng  a n d  t e xt   m i ni ng  t e c hnol ogi e s   on  e l e c t r oni c   m e di c a l   r e c or ds :  A  r e vi e w ,”   J our nal  of  H e al t hc a r e  E ngi ne e r i ng , vol . 2018, 2018, doi :  1 0.1155/ 2018/ 4302425.   [ 14]   A .  K a l a nt a r i ,  A .  K a m s i n,  S .  S ha m s hi r ba nd,  A .  G a ni ,  H .  A .  - R okny,  a nd  A .  T .  C hr onopoul os ,  “ C om put a t i ona l   i nt e l l i ge nc e   a ppr oa c he s   f or   c l a s s i f i c a t i on  of   m e di c a l   da t a :   S t a t e - of - t he - a r t ,  f ut u r e   c ha l l e nge s   a nd  r e s e a r c h  di r e c t i ons ,”   N e ur oc om put i ng ,  vol .   276, pp. 2 – 22, 2018, doi :  10.1016/ j .ne uc om .2017.01.126.   [ 15]   M .  F .  I j a z ,   M .  A t t i que ,  a nd  Y .  S on,  “ D a t a - dr i ve n  c e r vi c a l   c a nc e r   pr e di c t i on   m ode l   w i t h  out l i e r   de t e c t i on  a nd   ove r - s a m pl i ng   m e t hods ,”   Se ns o r s , vol . 20, no. 10, 2020, doi :  10.3390/ s 20102809.   [ 16]   U .  K .  L i l hor e   e t   al . ,  “ H ybr i d  m ode l   f or   de t e c t i on  of   c e r vi c a l   c a nc e r   us i ng  c a us a l   a na l ys i s   a nd  m a c hi ne   l e a r ni ng  t e c hni que s , ”   C om put at i onal  and M at he m at i c al  M e t hods  i n M e di c i ne , vol . 2022, 2022, doi :  10.1155/ 2022/ 4688327.   [ 17]   E . R . P ut r i , A . Z a r ka s i , P . P r a j i t no, a nd D . S . S oe j oko, “ A r t i f i c i a l  ne ur a l  ne t w or k f or  c e r vi c a l  a bnor m a l i t i e s  de t e c t i on on c om put e d   t om ogr a phy  i m a ge s ,”   I A E S  I nt e r nat i onal   J ou r nal   of   A r t i f i c i al   I nt e l l i ge n c e ,  vol .  12,   no.  1,  pp.   171 – 179,  2023,   doi :   10.11591/ i j a i .v12.i 1.pp171 - 179.   [ 18]   F .  C ur i a ,  “ C e r vi c a l   c a nc e r   r i s k  pr e di c t i on  w i t h  r obus t   e ns e m bl e   a nd  e xpl a i na bl e   bl a c k  boxe s   m e t hod, ”   H e al t h  and  T e c hnol ogy ,  vol . 11, no. 4, pp. 875 – 885, 2021, doi :  10.1007/ s 12553 - 021 - 00554 - 6.   [ 19]   N .  Y oune s z a de ,  M .  M a r j a ni ,  a nd  C .  P .  P e i ,   “ D e e p   l e a r ni ng  i n  c e r vi c a l   c a n c e r   di a gnos i s :   a r c hi t e c t ur e ,  oppor t uni t i e s ,  a nd   ope n   r e s e a r c h c ha l l e nge s ,”   I E E E  A c c e s s , vol . 11, pp. 6133 – 6149, 2023, doi :  10.1109/ A C C E S S .2023.3235833.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.