I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 ,   p p .   361 ~ 3 7 2   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v 14 . i 2 . pp 361 - 3 7 2           361     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   A review  on ische mic hea rt  disea se  prediction  f ra me wo rks usin g   ma chine learning       K a bo   Clif f o rd  B hend e,   T s hi a m o   Sig wele ,   Cha nd a piwa   M o k g et hi,  Ao ne  M a eng e,     Venu Ma d ha v   K utha di   D e p a r t me n t   o f   C o mp u t i n g   a n d   I n f o r m a t i c s,  F a c u l t y   o f   P u r e   a n d   A p p l i e d   S c i e n c e ,   B o t sw a n a   I n t e r n a t i o n a l   U n i v e r si t y   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   P a l a p y e ,   B o t sw a n a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   19 2 0 2 4   R ev is ed   Feb   22 2 0 2 5   Acc ep ted   Mar   28 2 0 2 5       Isc h e m ic  h e a rt  d ise a se   (IHD is   a   lea d in g   c a u se   o f   m o rtalit y   w o rld wi d e ,   c a ll in g   fo a d v a n c e d   p re d icti v e   m o d e ls  fo ti m e ly   i n terv e n ti o n .   Cu rre n t   li tera tu re   re v iew o n   m a c h in e   lea rn in g   ( ML ) - b a se d   IHD   p re d ictio n   fra m e wo rk o ften   fo c u o n   p re d i c ti v e   a c c u ra c y   b u lac k   d e p th   i n   a re a li k e   d a tas e d iv e rsity ,   m o d e i n terp re t a b il it y ,   a n d   p riv a c y   c o n sid e ra ti o n s.  Ex isti n g   IHD   p re d ictio n   fra m e wo rk fa c e   li m it a ti o n s,  i n c lu d in g   re li a n c e   o n   sm a ll ,   h o m o g e n o u d a tas e ts,  li m it e d   c rit ica a n a ly sis,  a n d   issu e w it h   m o d e tran sp a re n c y ,   re d u c in g   th e ir  c li n i c a u ti li ty .   Th is  re v iew   a d d re ss e th e se   g a p th ro u g h   a   sy ste m a ti c ,   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  o f   p o p u lar  M m o d e l s,  su c h   a ra n d o m   f o re st   (RF )   a n d   su p p o rt  v e c to m a c h i n e s   (S VM) ,   n o ti n g   th e ir   stre n g th s   a n d   li m it a ti o n s.   Ke y   c o n tri b u ti o n s   i n c lu d e   a   q u a li tativ e   e x a m in a ti o n   o p re v a len to o ls,  d a tas e ts,  a n d   e v a lu a ti o n   m e tri c s,  id e n ti fica ti o n   o g a p i n   d a t a se d iv e rsity   a n d   i n terp re tab i li ty a n d   re c o m m e n d a ti o n s fo imp r o v in g   m o d e tran sp a re n c y   a n d   d a ta p ri v a c y .   M a jo fin d i n g re v e a a   tren d   t o wa rd   e n se m b le  m o d e ls  fo a c c u ra c y   b u h ig h li g h t   th e   n e e d   fo r   e x p lai n a b le  a rti fi c ial  in telli g e n c e   ( AI )   to   su p p o rt  c li n ica l   d e c isio n s.  F u tu re   d irec ti o n i n c lu d e   u sin g   fe d e ra ted   lea rn in g   to   e n h a n c e   d a ta  p riv a c y ,   i n teg ra ti n g   u n stru c tu re d   d a ta  f o c o m p re h e n si v e   p re d ic ti o n ,   a n d   a d v a n c in g   e x p lai n a b le  AI   t o   b u il d   tru st   a m o n g   h e a lt h c a re   p r o v id e rs.  B y   a d d re ss in g   t h e se   a re a s,  th is   re v i e a ims   to   g u id e   fu t u re   re se a rc h   t o wa rd   d e v e lo p in g   r o b u st,   tran sp a re n t   M fra m e wo rk t h a c a n   b e   m o re   e ffe c ti v e ly   d e p lo y e d   i n   c li n ica se tt in g s.     K ey w o r d s :   E ar ly   d etec tio n     Hea lth ca r e   I s ch em ic  d is ea s p r ed ictio n   Ma ch in lear n in g   Pre d ictio n   f r am ewo r k s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T s h iam o   Sig wele   Dep ar tm en t o f   C o m p u tin g   an d   I n f o r m atics,  Facu lty   o f   Pu r a n d   Ap p lied   Scien ce   B o ts wan I n ter n atio n al  Un iv e r s ity   o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   Plo t 1 0 0 7 1 ,   B o s eja,   Palap y e,   B o ts wan a   E m ail:  s ig wele t @ b iu s t.a c. b w       1.   I NT RO D UCT I O   I s ch em ic   h ea r d is ea s ( I HD )   is   lead in g   ca u s o f   m o r tality   wo r ld wid am o n g   ca r d i o v a s cu lar   d is ea s es   ( C V D) ,   r esp o n s ib le  f o r   ap p r o x im ately   9   m illi o n   d e ath s   an n u ally   [ 1 ] .   Hea r d is ea s es c an   g o   u n n o ticed   u n til  h ea r attac k   o cc u r s ,   wh ich   m ay   th en   ca u s s y m p t o m s   s u ch   as  d is co m f o r in   t h ch est,  b u r n in g   s en s atio n   lik h ea r tb u r n ,   d i g e s tiv u p s et,   d if f icu lty   b r ea th in g ,   r ac in g   o r   i r r eg u la r   h ea r tb ea t,  an d   s w ellin g   in   ar ea s   lik th f ee t,  an k les,  o r   ab d o m e n   [ 2 ] .   E ar l y   d etec tio n   an d   p r ed ictio n   o f   I HD  ar cr u cial  to   ef f ec tiv ely   ad d r ess   th n ee d s   o f   in d iv id u als  at  r is k   f o r   ca r d io v ascu lar   illn ess es.  Dete ctin g   o r   p r ed ictin g   I HD  ea r ly   p r esen ts   s ig n if ican ch alle n g in   h ea lth ca r [ 2 ] T r ad itio n al  I HD   p r ed ic tio n   m eth o d s ,   s u ch   as  th e   Fra m in g h am   r is k   s co r e   ( FR S) ,   lo g is tic  r eg r ess io n   ( L R )   m o d els,  an d   C o x   p r o p o r tio n al  h az ar d s   m o d els,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   3 6 1 - 372   362   co n tr ib u ted   s ig n if ican tly   b y   e s tab lis h in g   r is k   f ac to r - b ased   p r ed ictio n ,   allo win g   ea r ly   p r ev en tio n   s tr ateg ies.   Ho wev er ,   th ey   h av lim ited   a cc u r ac y ,   ar p r o n to   er r o r s ,   ar co s tly ,   r eso u r ce   in ten s iv e,   an d   d ep en d   h ea v il y   o n   clin ical  ass ess m en ts   an d   in v asiv p r o ce d u r es  an d   all  th is   ca n   d elay   ea r ly   in ter v en tio n ,   in cr ea s in g   m o r talit y   r is k   [ 3 ] .   R esear ch er s   h av e   e x p lo r ed   v ar i o u s   m ac h i n lear n in g   ( ML )   d iag n o s tic  m eth o d s   to   en h an ce   I HD  p r ed ictio n   a n d   p r o g n o s is   ac cu r ac y ,   ad d r ess in g   th wea k n ess es  o f   tr ad itio n al  ap p r o ac h es  b u th er s till   ex is t   s ig n if ican t sh o r tco m in g s   with   p er s is t e n t g ap s   an d   u n r eso lv ed   is s u es.    T ab le   1   p r esen ts   an   o v e r v ie o f   s o m o f   th p r ev i o u s ly   p u b lis h ed   liter atu r r e v iews  o n   I HD   d iag n o s is   u s in g   ML   ap p r o ac h es  co m p ar ab le  to   o u r   p r o p o s ed   r ev iew.   T h m ajo r   f in d in g s   in d icate   th at  s u p er v is ed   ML   alg o r ith m s   ef f ec tiv ely   s u p p o r I HD  clin ica d ec is io n s ,   with   v ar io u s   m o d els  d em o n s tr atin g   p o ten tial  as  d ec is io n   aid s   d u to   d if f er in g   p r ed ictio n   ac cu r a cies.  I n ter n et  o f   th in g   ( I o T )   in teg r atio n   en h a n ce s   p r ed ictio n   ac cu r ac y   in   C VD  co n tex ts ,   wh ile   f ea tu r e   s elec tio n   is   cr itical  f o r   o p tim izin g   ML   m o d els.   C o n v o lu tio n al  n e u r al  n etwo r k s   ( C NN s )   h av s h o wn   p ar tic u lar ly   h ig h   ac c u r ac y   in   h ea r t   d is ea s p r ed ictio n .   T h lim itatio n s   o f   th ese  liter a tu r r ev iews  in clu d i n s u f f ici en em p h asis   o n   I HD  p r ed icti o n .   T h e r is   also   an   o v er all  lack   o f   co m p r eh e n s iv an aly s is   o f   th g ap s ,   d atasets ,   to o ls ,   ev alu atio n   m etr ics,  an d   p er f o r m an ce   with   g r ap h ical  p r esen tatio n s .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   liter atu r r ev iews  o n   ML - b ased   I HD   p r ed ictio n   f r am ewo r k s   A u t h o r   O b j e c t i v e   M o d e l s   D a t a s e t   s o u r c e   C o n t r i b u t i o n s   Li mi t a t i o n a nd   g a p s   H a n i   a n d   A h ma d   [ 2 ]   A   s y st e ma t i c   r e v i e w   o f   M a l g o r i t h ms f o r   I H D   p r e d i c t i o n   s p e c i f i c a l l y .   n a ï v e   B a y e s,   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   ( ANN ) ,   d e c i si o n   t r e e s   D a t a s e t s fr o S c i e n c e D i r e c t ,   P u b M e d ,   C I N A H L,   I EEE  X p l o r e   S u p e r v i se d   M a l g o r i t h ms f o u n d   e f f e c t i v e   i n   a i d i n g   I H D   c l i n i c a l   d e c i s i o n s.   N o   c o m p r e h e n si v e   a n a l y si s   o f   g a p s,   d a t a se t s,  t o o l s ,   e v a l u a t i o n   me t r i c s ,   p e r f o r m a n c e   B a r a l   e t   a l .   [ 4 ]   R e v i e w s   ML   m o d e l s   f o r   c a r d i o v a s c u l a r   d i s e a se   p r e d i c t i o n .   S u p p o r t   v e c t o r   mac h i n e   ( S V M ) ,   A N N ,   d e c i s i o n   t r e e s,   r a n d o f o r e st   ( RF )   C l i n i c a l   d a t a s e t s   w i t h   p a t i e n t   d e m o g r a p h i c a n d   d i a g n o st i c   t e s t s   D i f f e r e n t   M m o d e l h a v e   sh o w n   v a r y i n g   p r e d i c t i o n   a c c u r a c i e s ,   su g g e st i n g   p o t e n t i a l   a c l i n i c a l   d e c i s i o n   a i d s.   Li mi t e d   d i s c u ssi o n   o n   I H D ,   l a c k s   a n a l y s i o f   g a p s,  d a t a s e t s ,   t o o l s ,   e v a l u a t i o n   me t r i c s ,   a n d   p e r f o r m a n c e .   R a o   a n d   M u n e e sw a r i   [ 5 ]   A   r e v i e w   o f   M a p p l i c a t i o n s f o r   h e a r t   d i s e a se   p r e d i c t i o n   v i a   I o T   X G B o o st ,   S V M ,   A d a B o o st ,   RF LR   U C I   h e a r t   d i se a se  d a t a se t ,   C l e v e l a n d   d a t a se t ,   a n d   h o s p i t a l   d a t a   H i g h l i g h t s   I o i n t e g r a t i o n   o n   i mp r o v i n g   p r e d i c t i o n   a c c u r a c i e s   f o r   C V D .   La c k d e t a i l o n   I H D - sp e c i f i c   p r e d i c t o r s a n d   p r a c t i c a l   i m p l e m e n t a t i o n   i n s i g h t s.   N a ser  e t   a l .   [ 6 ]   A   c o m p r e h e n s i v e   r e v i e w   o f   M i n   c a r d i o v a sc u l a r   d i se a se  p r e d i c t i o n .   X G B o o st ,   S V M ,   RF ,   C N N ,   l o g i s t i c   r e g r e ss i o n   M u l t i p l e   d a t a b a ses ,   i n c l u d i n g   P u b M e d ,   S c i e n c e D i r e c t   M m o d e l i mp r o v e   p r e d i c t i o n   a c c u r a c y ,   w i t h   c a l l s fo r   f e a t u r e   sel e c t i o n   i m p o r t a n c e .   D o e n o t   e m p h a si z e   I H D ,   n o   g r a p h i c a l   a n a l y si o f   l i m i t a t i o n s,  mo d e l s,   t o o l s,   o r   o b j e c t i v e s .   A h sa n   a n d   S i d d i q u e   [ 7 ]   R e v i e w s   M a p p r o a c h e a n d   c h a l l e n g e s i n   C V D   d i a g n o si s.   n a ï v e   B a y e s,   d e c i si o n   t r e e s C N N ,   J 4 8   S c o p u s   d a t a se t   c o v e r i n g   m u l t i p l e   st u d i e o n   h e a r t   d i s e a se   C N N   sh o w h i g h   a c c u r a c y   i n   h e a r t   d i s e a se .   N o   a n a l y si o f   g a p s,   d a t a se t s,   t o o l s,   e v a l u a t i o n   met r i c s,  o r   p e r f o r ma n c e ,   a n d   n o   f o c u s   o n   I H D   p r e d i c t i o n .   P r o p o se d     ( Th i s   r e v i e w )   C o m p r e h e n si v e ,   C o m p a r a t i v e ,   Q u a l i t a t i v e ,   S y st e ma t i c ,   a nd   gr a p h i c a l   a n a l y t i c a l   r e v i e w   o f   M L - b a se d   I H D   p r e d i c t i o n s.   n a ï v e   B a y e s,   A N N ,   d e c i s i o n   t r e e s ,   S V M ,   RF X G B o o st ,   A d a B o o st ,   C N N   J4 8 ,   a n d   k - n e a r e st   n e i g h b o u r .   I EEE  X p l o r e S c i e n c e D i r e c t ,   S c o p u s ,   P u b m e d ,   K a g g l e ,   C l e v e l a n d ,   S t a t l o g ,   U C I   C l e v e l a n d ,   a n d   h o s p i t a l   d a t a .   C o m p a r a t i v e   a n a l y si s   o f   M m o d e l s q u a l i t a t i v e   a n a l y si o f   k e y   t r e n d a n d   g a p s ,   mo st   a d o p t e d   t o o l s   a n d   met r i c s,  g u i d a n c e   f o r   f u t u r e   r e s e a r c h   Ex c l u d e   n o n - E n g l i s h   st u d i e s w h i c h   ma y   l i m i t   g l o b a l   i n si g h t s   i n t o   I H D   p r e d i c t i o n ,   f o c u o n   st r u c t u r e d   d a t a   o v e r l o o k   v a l u a b l e   u n st r u c t u r e d   so u r c e s f o r   p r e d i c t i o n .       W ith   th ex is ten ce   o f   u n s o l v ed   is s u es  in   p r e v io u s   liter atu r r ev iews,  th er e   is   n ee d   f o r   co m p r eh e n s iv e,   co m p a r ativ e ,   an d   an aly tical  r ev iew  of   I HD  p r ed ictio n   f r am ewo r k s .   T h is   r esear ch   will  aim   to   ad d r ess   th s h o r tco m in g s   of   e ar lier   liter atu r e   r ev iews  b y   p e r f o r m in g   a   co m p r eh e n s iv lite r atu r r ev iew  with   cr itical  an aly s is ,   d is cu s s io n s ,   co m p ar is o n s ,   an d   in ter p r etatio n s ,   th en   d ed u ci n g   tr e n d s ,   p a tte r ns ,   an d   in s ig h ts   an d   g r ap h ica l ly   s u m m ar i z in g   th k ey   f in d i n g s   to g eth e r   wi th   f in d in g   r am if icatio n s   an d   s tatin g   th r esear ch   h an d in ess   in   f u tu r e .   Fu r th e r m o r e,   as  t h p a p er   f o cu s es  o n   ML   tech n iq u es,  co m p ar at iv an aly s is   o f   th m o d els,  g ap s ,   o b jectiv es,  to o ls ,   d atasets ,   co n tr ib u tio n s ,   an d   p e r f o r m an ce   o f   v a r io u s   ML   tech n iq u es  ar e   s u m m ar ized   in   tab u lar   f o r m .   Fin ally ,   th ar ticle  o f f er s   s o m p o ten tial  f u tu r r esear ch   d ir ec tio n s   in   ML - b ased   I HD  p r ed ictio n .   T h f o llo win g   ar th co n tr ib u tio n s   o f   th is   r e s ea r ch   wo r k :     i)   C o m p r eh en s iv c o m p ar ativ an aly s is   o f   ML   m o d els ,   t h is   r ev iew  th o r o u g h ly   co m p ar e s   p o p u lar   ML   m o d els,  s u ch   a RF ,   SVM ,   a n d   C NN ,   as s es s in g   th eir   s tr e n g th s ,   lim itatio n s ,   an d   clin ical  ap p licab ilit y ,   an d   g u i d in g   r esear ch er s   in   s el ec tin g   s u itab le  m o d els f o r   I H p r ed ictio n .   ii)   Qu alitativ an aly s is   o f   k ey   tr en d s   an d   g a p s ,   t he   p ap er   i d e n tifie s   r ec u r r in g   g ap s ,   lik lim ited   d ataset  d iv er s ity ,   in ter p r etab ilit y   ch all en g es,  an d   p r iv ac y   is s u es,  wh ile  h ig h lig h tin g   r esear ch   o b je ctiv es  s u ch   as  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   r ev iew   o n   is ch emic   h ea r t d is ea s p r ed ictio n   fr a mewo r ks u s in g   ma ch in lea r n in g   ( K a b o   C liff o r d   B h en d e )   363   im p r o v in g   p r e d ictio n   ac c u r a cy   an d   p r o v id in g   a   r o ad m a p   f o r   a d d r ess in g   cr itical  I H p r ed ictio n   ch allen g es.   iii)   I d en tific atio n   o f   m o s ad o p te d   to o ls   a n d   m etr ics ,   t h is   r ev iew  d o cu m en ts   co m m o n ly   u s ed   to o ls   ( e. g . ,   Py th o n   lib r a r ies   an d   W ek a)   a n d   ev alu atio n   m etr ics  ( e. g . ,   F1 - s co r e   an d   s en s itiv ity ) ,   o f f e r in g   g u id a n ce   o n   ef f ec tiv r eso u r ce s   a n d   m etr ic s ,   p r o m o tin g   co n s is ten cy   a n d   co m p ar ab ilit y   ac r o s s   ML   I HD  s tu d ies.   iv )   Gu id an ce   f o r   f u tu r r esear ch   d ir ec tio n s ,   t h p ap er   s u g g ests   in teg r atin g   ex p lain a b le  AI   tech n iq u es  f o r   tr an s p ar en cy   a n d   f ed er ated   lear n i n g   f o r   d ata  p r i v ac y ,   e n h a n cin g   m o d el  r eliab ilit y ,   i n ter p r etab ilit y ,   an d   eth ical  ap p licab ilit y ,   th er e b y   a d v an cin g   th clin ical  r elev a n c o f   ML   m o d els in   I HD  p r e d ic tio n .   T h p ap er   is   s tr u ctu r ed   as  f o llo ws:   th m eth o d o lo g y   s ec tio n   p r o v i d es  d etailed   ac co u n o f   th e   m o d el  s elec tio n   an d   ev al u atio n   p r o ce s s es,  with   s tr o n g   em p h asis   o n   in ter p r eta b ilit y ,   d ata   p r e p r o ce s s in g ,   an d   eth ical  d ata  h an d lin g   p r ac ti ce s .   T h r esu lts   s ec tio n   p r esen ts   co m p ar ativ an aly s is   o f   ML   m o d els,   u n d er s co r i n g   t h eir   ac c u r ac y ,   i n ter p r etab ilit y ,   an d   r elev a n ce   f o r   clin ical   s ettin g s .   T h e   d is cu s s io n   th en   e x p lo r es   th b r o ad e r   im p licatio n s   o f   th ese  f in d in g s ,   ad d r ess es  p r iv ac y   an d   eth ical  co n s id er ati o n s ,   an d   s u g g ests   p o ten tial f u tu r d ir ec tio n s   f o r   ML - b ased   I HD  p r e d ictio n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h is   r ev iew  ad o p ts   s y s tem atic  liter atu r r ev iew  ( SLR)  m et h o d o lo g y   a d o p te d   in   [ 1 ] ,   [ 2 ]   t o   en s u r a   co m p r eh e n s iv e,   u n b iased   an a ly s is   o f   ex is tin g   ML   f r am ew o r k s   ap p lied   to   I HD  p r ed icti o n .   T h e   s y s tem atic  ap p r o ac h   in co r p o r ates  b o th   es tab lis h ed   r ev iew  p r ac tices   an d   r ec en ad v an ce m en ts   in   ML   r esear ch   to   ad d r ess   th r esear ch   q u esti o n s   a n d   g a p s   id en tifie d   in   t h in tr o d u cti o n   s ec tio n ,   g u id in g   th e   r ea d e r   lo g ically   in to   th e   r esu lts   s ec t io n .   T h SLR’s  p r ef er r ed   r ep o r tin g   item s   f o r   s y s tem atic  r ev iews  an d   m eta - an aly s es  ( P R I SMA ap p r o ac h   as  s h o w n   in   Fig u r e   1   was  ch o s en   d u to   its   s tr u ct u r ed ,   r ep licab le   n atu r e ,   allo wi n g   f o r   co n s is ten t   ass es s m en ac r o s s   m u ltip le  s t u d ies  an d   en ab lin g   clea r   s y n th esis   o f   tr en d s ,   in s ig h ts ,   an d   p atter n s   in   ML   ap p licatio n s   f o r   I HD.   PR I SMA  en s u r es  tr an s p ar en c y ,   r e p r o d u cib ilit y ,   an d   r ig o r o u s   r e p o r t in g   o f   f in d in g s .   T h e   in clu s io n   o f   v is u al  s u m m ar ies   lik p ie  ch ar ts   s u p p o r ts   th is   ju s tific atio n ,   o f f er in g   clea r   a n d   ev id e n ce - b ased   f o u n d atio n   f o r   u n d er s tan d i n g   ML s   p o ten tial in   p r e d ictin g   I HD  an d   g u id i n g   f u tu r r esear ch   in   th is   d o m ai n .             Fig u r e   1 .   PR I SMA  f lo d iag r am   o f   SLR       Fig u r e   1   s h o ws  th p r o p o s ed   PR I SMA   f lo d iag r am   f o r   th SLR.  T h SLR   f o r   I HD  p r ed ictio n   u s in g   ML   in v o l v ed   m u ltip le  s tr u ctu r ed   s tep s .   First,  co m p r eh en s iv liter atu r s ea r ch   t a r g eted   s tu d ies  f r o m   th last   f iv y ea r s   ac r o s s   r ep u tab le  ac ad em ic  d atab ases   s u ch   as  I E E E   Xp lo r e,   Scien ce Dir ec t,  Sp r in g er L in k ,   Ass o ciatio n   o f   C o m p u tin g   M ac h in er y   ( AC M )   d ig ital  lib r ar y ,   an d   W eb   o f   Scien ce .   Key w o r d s   lik “m ac h in lear n in g , ”  h ea r t d is ea s e, ”  “isch em ic, ”  “c ar d io v ascu lar , ”  an d   “p r ed ictio n ”  wer u s ed   in   v a r io u s   co m b in atio n s ,   r esu ltin g   in   9 9 5   in itial  ar ticles.  Nex t,  in clu s io n   a n d   ex cl u s io n   cr iter ia  wer ap p lied   to   m ai n tain   r elev an ce   an d   ac cu r ac y .   Ar ticles  wer in cl u d ed   i f   th ey   f o c u s ed   o n   M L   tech n i q u es  f o r   I HD  p r ed i ctio n   an d   ad d r ess ed   p er f o r m an ce   m etr ics  s u ch   as  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   an d   r ec all.   Ar ticles  u n r elate d   to   ML ,   I HD,   o r   lack in g     P o t e nt i a l   Ar t i cl e s ( N   =   2 1 4 ) E x cl ude Ar t i cl e s ( N   =   2 1 0 ) Ar t i cl e s   I de nt i f i ca t i on ( N   =   9 9 5 ) D a t a ba s e s A C M   Di g it a L ib r a r y I E E E   X p lo r e   Sc ie n c e Dir e c t S p r i n g e r Li n k E x c lu d e d   a r t ic le s   a ft e r   a n a ly s is   o t it l e s ,   a b s t r a c t s ,   k e y w o r d s :   ( N   =   7 8 1 )   I n a d e q u a t e   M o d e t e r m s   L a c k   C lin ic a A p p lic a b ilit y A r t i c l e s   I de nt i f i e w i t k e y w o r   M a c h in e   L e a r n in g    A N D     I s c h e m ic   H e a r t   Dis e a s e    A N D     P r e d ic t io n    ( N   =   9 9 5 ) O R   T e r m s   u s e d   w h e n   n o   r e s u lt s   fo u n d O R     A r t ific ia I n t e lig e n c e   A N D O R     C a r d io v a s c u la r   A N D O R     Dia g n o s is   O R     A s s e s m e n t       E x c lu d e d   a r t ic le s   a ft e r   a n a ly s is   t h e   c o m p le t e   a r t ic le :   ( N   =   1 9 0 )   N o   fit t in g   o b j e c t iv e s   N o   r e la t io n   w i t h   r e s e a r c h   t o p ic   N o   q u a lit y   e v a lu a t io n I n c lu d e d   A r t ic le s ( N   =   2 4 )   T i m e f r a m e P a s t   5   y e a r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   3 6 1 - 372   364   p r ed ictiv m o d elin g   f o cu s   o r   m o d el  ev alu atio n   m etr ics,  wer ex clu d ed .   T h is   p r o c ess   n ar r o wed   d o wn   th p o o to   2 1 4   p o ten tial  ar ticles.  Data   ex tr ac tio n   f o llo wed ,   g ath e r in g   ess en tial  in f o r m atio n   o n   a u th o r s ,   p u b licatio n   y ea r ,   ML   m o d els,  r esear ch   o b jectiv es,  ev alu atio n   m etr ics,  lim itatio n s ,   d atasets ,   an d   to o ls ,   wh ich   r ed u ce d   th e   ar ticles  f u r th er   to   2 4   an d   t h is   d ata  wa s   th e n   ta b u lated .   Fin ally ,   d ata  a n aly s is   an d   v is u aliza tio n   wer e   p er f o r m ed .   Qu a n titativ an aly s is ,   in clu d in g   p ie  ch ar ts ,   h ig h lig h ted   tr en d s   in   ML   m o d els,  d atasets ,   an d   p er f o r m an ce   m etr ics,  wh ile  q u alitativ an aly s is   id en tifie d   g ap s ,   s u ch   as  lim ited   d at aset  d iv er s i ty   an d   in ter p r etab ilit y   ch allen g es.  T h is   s tr u ctu r ed   ap p r o ac h   en s u r ed   tr an s p ar en cy   an d   r e p licab ilit y ,   p r o v id i n g   clea r   r o ad m ap   f o r   f u tu r r esear ch   i n   ML   ap p licatio n s   f o r   I HD  p r e d ictio n .       3.   RE L AT E WO RK S O M L - B AS E I H P RE D I CT I O N   T ab le  2   p r o v id es  co n cise  y et  co m p r e h en s iv o v er v iew  o f   1 0   o f   th f i n al  s elec tio n   o f   2 4   ar ticles  o r g an ized   in to   tab le  f o r m a to   en ab le   s tr u ctu r ed   an aly s i s   later .   Data   ex tr ac tio n   in v o lv ed   g at h er in g   k ey   d etails  s u ch   as  au th o r   n am es,  p u b licatio n   y ea r ,   ML   m o d els,  r esear ch   o b jectiv es,  e v alu atio n   m etr ics,  lim itatio n s ,   d atasets ,   an d   to o ls .   T h is   d ata  was  s y s tem atica l ly   s elec ted   u s in g   th PR I SM m eth o d ,   f ilter in g   ar ticles b ased   o n   r elev a n ce ,   q u ality ,   an d   f o cu s   o n   I HD  p r ed ic tio n .         T ab le  2 .   C o m p a r ativ tab u lati o n   o f   r elate d   wo r k s   o n   ML - b a s ed   I HD  p r ed ictio n   S . N   A u t h o r s   ML   m o d e l   R e se a r c h   o b j e c t i v e s   Ev a l u a t i o n   me t r i c s   a n d   p e r f o r m a n c e   G a p s/ l i mi t a t i o n s   D a t a s e t   a n d   t o o l s   1.   N a g a v e l l i     e t   a l .   [ 3 ]   X GB o o st   Te st   d e c i si o n   t r e e   a l g o r i t h ms f o r   h e a r t   d i s e a se   d i a g n o s i s.   A c c u r a c y   ( 9 5 . 9 ) ,   p r e c i si o n   ( 9 7 . 1 ) ,   r e c a l l   ( 9 4 . 6 7 ) ,   F 1 - me a su r e   ( 9 5 . 3 5 )   Li mi t e d   d a t a s e t s   st a n d a r d   met r i c s   a n d   n e e d   t o   c o n si d e r   mo r e   m e t r i c s   D a t a s e t s :   C l e v e l a n d   a n d   S t a t l o g .   T o o l s:   u n - n a me d   w e b   a p p l i c a t i o n   2.   S h e h z a d i     e t   a l .   [ 8 ]   RF   D e v e l o p   a   h i g h l y   a c c u r a t e   m o d e l .   A c c u r a c y   ( 9 9 ) ,   p r e c i s i o n   ( 1 0 0 ) ,   r e c a l l   ( 1 0 0 ) ,   F 1 - mea s u r e   ( 1 0 0 )   N e e d   t o   c o n si d e r   d i f f e r e n t   i n p u t   f e a t u r e s   f o r   a c c u r a c y ,   D a t a s e t s :   C l e v e l a n d   h e a r t   d i s e a se   U C I .   T o o l s:   v a r i o u l i b r a r i e s   3.   M a i n i   e t   a l .   [ 9 ]   RF   I mp r o v e   e f f i c i e n c y   i n   p r e d i c t i n g   h e a r t   a t t a c k   r i sk s .   A c c u r a c y   ( 9 3 . 8 ) ,   sen s i t i v i t y   ( 9 2 . 8 ) ,   sp e c i f i c i t y   ( 9 4 . 6 )   F o c u o n l y   o n   c o st - e f f e c t i v e   p r e d i c t i o n   i n   r u r a l   I n d i a   D a t a s e t :   1 6 7 0   me d i c a l   r e c o r d s .   To o l s:   P y t h o n   l i b r a r i e s   4.   H o sse n     e t   a l .   [ 1 0 ]   LR   To   d e v e l o p   a   c o m p u t e r - a i d e d   d i a g n o st i c   s y s t e m   A c c u r a c y   ( 9 2 ) ,   p r e c i s i o n   ( 9 2 ) ,   r e c a l l   ( 9 2 ) ,   F - mea s u r e   ( 9 2 )   Li mi t e d   d a t a s e t ,   a f f e c t e d   b y   l i f e s t y l e   a n d   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s   D a t a s e t s :   U C I   C l e v e l a n d To o l s :   n o t   s p e c i f i e d   5.   H a san o v a     e t   a l .   [ 1 1 ]   K - n e a r e s t   n e i g h b o u r   P r o p o se d   a l g o r i t h ms  f o r   e f f i c i e n t   d e t e c t i o n .   A c c u r a c y   ( 8 8 . 7 ) ,   p r e c i si o n   ( 9 1 ) ,   r e c a l l   ( 8 8 ) ,   F1 - sc o r e   ( 8 5 )   H i g h   o p e r a t i o n a l   c o st s,   i n c r e a s e d   t r a n sa c t i o n s ,   a n d   p o o r   a c c u r a c y   D a t a s e t s :   C l e v e l a n d   h e a r t   d i s e a se   U C I   r e p o si t o r y .   To o l s :   n o t   s p e c i f i e d   6.   H a ssan     e t   a l .   [ 1 2 ]   RF   I d e n t i f y   k e y   f e a t u r e s ,   f o r   I H D   p r e d i c t a b i l i t y   A c c u r a c y   ( 9 6 . 2 8 ) ,   sp e c i f i c i t y   ( 9 6 . 2 8 ) ,   sen s i t i v i t y   ( 9 5 . 3 7 )   Li mi t e d   d a t a s e t s   a n d   l i mi t ed   e v a l u a t i o n   me t r i c s.   D a t a s e t s :   U C I   r e p o s i t o r y To o l s :   n o t   s p e c i f i e d   7.   S a y a d i   e t   a l .   [ 1 3 ]   LR   P r o p o ses   a   n e w   mo d e l   f o r   e a r l y   C A D   d i a g n o si s.   A c c u r a c y   ( 9 5 . 4 5 ) ,   sen s i t i v i t y   ( 9 5 . 9 1 ) ,   F 1   sco r e   ( 9 6 . 9 0 )   I n a d e q u a t e   d a t a se t s   D a t a s e t s :   Z - A l i z a d e h   S a n i .   To o l s :   K e r a s   8.   M u h a mm a d     e t   a l .   [ 1 4 ]   K - n e a r e s t   n e i g h b o r s   En h a n c i n g   p r o g n o s i a c c u r a c y   f o r   I H D   A c c u r a c y   ( 9 2 ) ,   r e c a l l   ( 9 1 ) ,   p r e c i s i o n   ( 9 2 . 5 ) ,   F 1 - sco r e   ( 9 2 ) ,   A U C   ( 9 0 )   S mal l ,   i mb a l a n c e d   d a t a s e t   a n d   n o   c o m p a r i s o n   w i t h   t r a d i t i o n a l   m o d e l s   D a t a s e t s :   K a g g l e ,   U C I   r e p o si t o r y .   To o l s :   S e a b o r n   M a t p l o t l i b   9.   K h d a i r   a n d   D a sari [ 1 5 ]   S V M   C o m p a r e   M t e c h n i q u e s f o r   a c c u r a t e   d i sea s e   p r e d i c t i o n .   A c c u r a c y   ( 7 3 . 8 ) ,   p r e c i si o n   ( 6 7 . 9 ) ,   r e c a l l   ( 4 6 . 3 ) ,   F 1 - m e a s u r e   ( 5 5 ) ,   sp e c i f i c i t y   ( 8 8 . 4 )   O n l y   1 3   u s e r   i n p u t s f o r   p r e d i c t i o n ,   i n a d e q u a t e   d a t a se t s,   a n d   v e r y   p o o r   p e r f o r m a n c e .   S o u t h   A f r i c a n   H e a r t   D a t a s e t s :   D i s e a s e   d a t a se t To o l s :   J u p y t e r   N o t e b o o k ,   P y t h o n   l i b r a r i e s,   1 0 .   B a k a r   e t   a l .   [ 1 6 ]   RF   I sch e mi c   p r e d i c t i o n   w i t h   r a n d o m f o r e s t   A c c u r a c y   ( 9 0 ) ,   se n si t i v i t y   ( 7 6 . 5 ) ,   sp e c i f i c i t y   ( 8 3 . 8 ) ,   F - sco r e   ( 7 5 . 3 7 )   N e e d   f o r   m o r e   c o mp l e x   a n d   c o m b i n e d   mo d e l   B e h a v i o u r a l   r i sk   f a c t o r   su r v e i l l a n c e   s y st e ( B R F S S ) ,   n o   t o o l s.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   T h is   s ec tio n   will  in co r p o r ate  i n s ig h ts   f r o m   T ab le  1   wh ich   s h o ws   a   r ev iew  o f   o t h er   liter atu r r ev iews  co m p ar ed   with   th e   p r o p o s ed ;   an d   T ab le  2   wh ich   s h o ws   r elate d   wo r k s   o n   ML - b ased   I HD  p r ed ict io n s ,   co v er in g   k ey   p atter n s ,   co m p a r is o n s ,   cr itical  d is cu s s io n s ,   o r   in ter p r etatio n s   ac r o s s   d if f e r e n ML   m o d els  f o r   I HD  p r ed ictio n .   T h im p licatio n s   f o r   f u tu r e   r esear ch   will   also   b p r esen te d ,   co n tain in g   in s ig h ts   in to   th e   r am if icatio n s   o f   f i n d in g s   a n d   wh at  wi ll c o m in   h an d y   in   th f u tu r e.     4 . 1 .     Crit ica a na ly s is   a nd   t re nd s   T ab le  1   p r o v i d es  co m p ar is o n   o f   p r e v io u s   liter atu r r ev i ews  o n   ML   f r am ewo r k s   ap p l ied   to   I HD  p r ed ictio n ,   h ig h lig h tin g   b o t h   e m er g in g   tr en d s   an d   s ig n if ican t   g ap s   ac r o s s   s tu d ies.  T h c r itical  an aly s is   h er is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   r ev iew   o n   is ch emic   h ea r t d is ea s p r ed ictio n   fr a mewo r ks u s in g   ma ch in lea r n in g   ( K a b o   C liff o r d   B h en d e )   365   th at,   wh ile  m an y   r ev iews  em p h asize  th p r ed ictiv ac cu r a cy   o f   m o d els  s u ch   as  RF ,   X GB o o s t,  an d   C NN ,   th er is   d is p r o p o r tio n ate  f o cu s   o n   p er f o r m a n ce   m etr ics  lik ac cu r ac y   an d   p r ec is io n   o v er   p r ac tical  asp ec ts   lik in ter p r eta b ilit y   an d   r ea l - wo r ld   ap p licab ilit y .   T h is   o v er em p h asis   o n   p r ed ictiv e   m etr ic s   ca n   h in d er   clin ical   ad o p tio n ,   as  p r ac titi o n er s   r e q u ir m o d els  th at   ar e   b o t h   ac cu r ate  an d   tr a n s p ar en t.   M o s r ev iews  r ely   o n   s tan d ar d   d atasets ,   s u ch   as  C lev elan d   an d   UC I ,   wh ic h ,   th o u g h   v alu a b le  f o r   i n itial  ev alu atio n s ,   lack   d em o g r a p h ic  d iv er s ity   an d   lim it  m o d el  g e n er aliza b ilit y .   T h is   lim itatio n   r aises   co n ce r n   ab o u th r ele v an ce   o f   th ese  m o d els  in   d iv er s clin i ca p o p u latio n s ,   p a r ticu lar ly   wh en   ad d r ess in g   r eg i o n - s p ec i f ic  h ea lth   p atter n s .   Fu r th er m o r e ,   f ew  r ev iews  d is cu s s   th co m p lex ities   o f   in teg r atin g   ML   m o d els  in to   clin ica wo r k f lo ws,  wh ic h   is   ess en tial  f o r   p r ac tical  im p lem en tatio n .   T h cr itical  an a ly s is   h er is   th at  th a b s en c o f   I HD - s p ec if ic   p r ed icto r s   an d   a   lack   o f   f o cu s   o n   m o d el  in ter p r etab ilit y   r e d u ce   th p r ac tical  u tili ty   o f   th e s r ev iews.  Fu tu r liter atu r r ev iews  s h o u l d   ad o p b r o ad er   p er s p ec tiv e,   ex am i n in g   m o d els  n o o n l y   f o r   th ei r   ac cu r ac y   b u t   also   f o r   th eir   t r an s p ar en c y ,   d ataset  d iv er s ity ,   an d   in teg r atio n   f ea s ib ilit y   with in   h ea lth ca r e n v ir o n m en ts .   T ab le  2   p r esen ts   d etailed   co m p ar is o n   o f   in d iv id u al  s tu d ies  f o cu s in g   o n   s p ec if ic  ML   m o d els  f o r   I HD  p r ed ictio n ,   ex a m in in g   o b jectiv es,  d atasets ,   ev alu atio n   m etr ics,  an d   lim itatio n s .   T h c r itical  an aly s is   h er e   is   th at,   wh ile  en s em b le  m o d e ls   lik RF   an d   XGBo o s ac h iev h ig h   p e r f o r m an ce   ( a cc u r ac y ,   p r ec is io n ,   an d   r ec all ) ,   th eir   “b lack   b o x ”  n atu r lim its   in ter p r etab ilit y ,   v it al  f ac to r   f o r   clin ical  s ettin g s .   C lin ician s   n ee d   to   u n d er s tan d   m o d el  d ec is io n - m ak in g   to   m a k i n f o r m ed   p atien t - ce n ter e d   d ec is io n s ,   an d   th is   lack   o f   tr an s p ar en cy   p o s es  b ar r ier   to   ad o p tio n ,   d esp ite  h ig h   ac cu r ac y   m etr ics.  T h tab le  al s o   r ev ea ls   h ea v y   r elian ce   o n   d atasets   s u ch   as  C lev elan d   an d   Statlo g ,   wh ich   r estricts  th m o d els '   ap p lica b ilit y   ac r o s s   d iv er s p o p u latio n s .   L im ited   d ata  d iv e r s ity   m ea n s   th at  m o d els m ay   n o t e f f ec tiv ely   ca p tu r th m u lt if ac to r ial  n atu r o f   I HD  in   d if f er e n d em o g r a p h ic   g r o u p s ,   wh ich   c o u ld   lead   to   b iases   in   p r ed ictio n s .   Ad d itio n ally ,   th s tu d ies  in   T ab le  2   o f te n   o v er lo o k   th o p er atio n al  ch allen g es  ass o ciate d   with   d ep lo y in g   th ese  m o d el s   in   clin ical  s ettin g s ,   s u ch   as  co m p u tatio n al  d em a n d s ,   co m p atib ilit y   with   elec tr o n ic  h ea lth   r ec o r d s ,   a n d   th e   n ee d   f o r   co n tin u o u s   m o d el  u p d ates.  T h cr itical  an aly s is   h er is   th at,   alth o u g h   th er is   g r o win g   tr en d   to w ar d   co m p r e h en s iv e   ev alu atio n   m etr ics  ( e. g . ,   F1 - s co r e,   AUC,  an d   s en s itiv ity ) ,   t h ese  alo n d o   n o t   ad d r ess   th f u n d am en tal  is s u es   o f   m o d el  g en er aliza b ilit y   an d   in ter p r etab ilit y .   Fu t u r s tu d ies  s h o u ld   p r i o r itize  d i v er s d ata s ets,  ad d r ess   m o d el   tr an s p ar en cy ,   a n d   co n s id er   p r ac tical  im p lem en tatio n   asp ec ts   to   cr ea te  ML   m o d els  th at  a r m o r ap p licab le   an d   b e n ef icial  in   r ea l - wo r ld   h e alth ca r s ettin g s .     4 . 2 .     s um m a ry   o f   m a j o f i nd ing s   T h k ey   f in d in g s   will  b o r g an i z ed   in to   th m o s ad o p te d   m o d es ,   s ig n if ican g ap s ,   ev a lu atio n   o f   m etr ics  p r e f er e n ce ,   a n d   p r iv a cy   co n ce r n s .   M o s ad o p ted   m o d el i RF   em er g ed   as  th e   m o s wid ely   ad o p ted   m o d el  f o r   I HD  p r ed ictio n   d u to   its   h ig h   ac cu r ac y ,   ac h iev in g   r ates  u p   to   9 9 %.  Ho wev e r ,   it  is   lim ited   b y   a   lack   o f   in ter p r etab ilit y ,   ess en t ial  f o r   clin ical  ad o p tio n ;   ii )   S ig n if ican g a p th lim ited   d i v er s ity   in   d atasets ,   su ch   as  th e   f r eq u en t   u s o f   C lev elan d   a n d   UC I   h ea r d is ea s d atasets ,   r estricts  m o d el  g e n er aliza b ilit y .   T h is   h ig h lig h ts   n ee d   f o r   d iv er s e   d atasets   to   im p r o v e   p r e d ictio n   ac cu r ac y   ac r o s s   p o p u latio n s ;   iii )   E v alu atio n   m etr ic  p r ef er en ce s F1 - s co r e   an d   ac c u r ac y   ar t h m o s u s ed   m etr ics  f o r   I HD  p r e d ictio n ,   as  th ey   ef f ec tiv el y   b alan ce   p r ec is io n   an d   r ec all,   cr u cial  in   m ed ical  d iag n o s is .   Ho wev er ,   o v e r - r elian ce   o n   th ese  m etr ics  m ay   o v er lo o k   p r ac tical  asp ec ts   lik in ter p r etab ilit y an d   iv )   Pri v ac y   co n ce r n s d ata  p r i v ac y   r em ain s   p r ess in g   is s u e,   esp ec ially   wh en   in teg r a tin g   p atien t   d ata   f r o m   m u ltip l s o u r ce s .   T ec h n iq u es  lik e   f e d er ated   lea r n in g   ar e   r ec o m m en d ed   to   e n h an ce   d ata   s ec u r ity   wh ile  m ain tain in g   m o d el  ac cu r ac y   an d   ad ap ta b ilit y .     4 . 3 .     Ra m if ica t io ns   o f   f ind ing s   a nd   f utur im pli ca t io ns   T h f in d in g s   h ig h lig h th at  wh ile  en s em b le  m o d els  lik RF   a n d   XGBo o s ex ce in   ac cu r ac y   f o r   I HD  p r ed ictio n ,   th eir   lim ited   i n ter p r etab ilit y   r em ain s   b ar r ier   t o   clin ical  ad o p tio n .   T h e   r elian c o n   h o m o g en eo u s   d atasets   r ed u ce s   m o d el  g en e r aliza b ilit y ,   u n d er s co r in g   t h e   n ee d   f o r   d iv er s e,   r ep r esen tativ d ata.   Fu tu r e   r esear ch   s h o u l d   f o cu s   o n   th in teg r atio n   o f   ex p lain ab le  AI   ( XAI )   tech n iq u es,   s u ch   a s   S h ap ley   ad d itiv e   ex p lan atio n s   ( SHAP )   v alu es  a n d   lo ca l   in ter p r etab le   m o d el - a g n o s tic  ex p lan atio n s   ( LIME ) ,   to   im p r o v e   m o d el   tr an s p ar en cy   a n d   f o s ter   clin ician   tr u s t.  Ad d itio n ally ,   ex p a n d in g   to   u n s tr u ctu r ed   d ata  s o u r c es,  s u ch   as  clin ical  n o tes,  co u l d   p r o v i d a   r ich er   f o u n d atio n   f o r   I HD  p r e d ictio n .   A d d r ess in g   th ese   ar ea s   c o u ld   lea d   to   m o r e   r eliab le,   ap p licab le,   a n d   eth ica lly   s o u n d   ML   m o d els in   h e alth ca r e.     4 . 4 .     Det a iled  inte rpre t a t io ns   o f   T a ble 2   4 . 4 . 1 .   T he  m o s t   a do pte ma c hin lea rning   m o dels   f ro m   lite ra t ure   Fig u r 2   s h o ws  th m o s ad o p ted   ML   m o d els  f o r   I HD  p r e d ictio n ,   with   RF   lead in g   at  3 6 . 4 %.  T h is   p o p u lar ity   is   d u e   to   its   h i g h   ac cu r ac y ,   r o b u s tn ess ,   an d   a b i lity   to   h a n d le  lar g d atasets   a n d   co m p lex   f ea tu r e   in ter ac tio n s   ef f ec tiv ely .   SVM   ( 2 2 . 7 %)  an d   XGBo o s ( 1 3 . 6 %)  f o llo w,   v alu ed   f o r   th eir   p r ec is io n   an d   s tr o n g   p er f o r m an ce   with   s t r u ctu r ed   d ata.   LR   an d   o th er   m o d els  lik m u ltil ay er   p er ce p tr o n   an d   n v B ay es  ea ch   h o ld   s m aller   s h ar es,  r ef lectin g   d iv er s ap p r o ac h es  b u h ig h lig h tin g   RF ' s   p r o m in en ce   i n   I HD  p r e d ictio n   ap p licatio n s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   3 6 1 - 372   366       Fig u r 2 .   Mo s t a d o p ted   ML   m o d el  f r o m   liter atu r f o r   I HD  p r ed ictio n       4 . 4 . 2 .   T he  m o s t   prev a lent   o b j ec t iv es f ro m   curr ent   a pp ro a ches   Fig u r 3   s h o ws  th at  th e   m o s p r ev alen r esear ch   o b jecti v es  in   I HD  p r e d ictio n   ar f o cu s ed   o n   ap p ly in g   ML   al g o r ith m s   an d   m o d el  d e v elo p m e n t,  ea ch   r e p r esen tin g   2 2 %.  T h ese  o b jec tiv es  h ig h lig h th e   p r io r ity   g iv e n   to   ad v an cin g   alg o r ith m ic  ap p r o ac h es  an d   cr e atin g   ef f ec tiv p r ed ictio n   m o d els.  Oth er   im p o r tan t   o b jectiv es  in clu d e   f ea tu r an aly s is ,   clin ical  ap p licatio n s ,   a n d   alg o r ith m   ev alu at io n ,   ea c h   co n s titu tin g   1 4 % .   T h ese  ca teg o r ies  d em o n s tr ate  b alan ce d   em p h asis   o n   u n d er s tan d in g   m o d el  f ea tu r es,  ev alu atin g   alg o r ith m   p er f o r m an ce ,   a n d   a p p ly in g   f in d in g s   in   clin ical  c o n tex ts .   Me th o d o lo g y   r e v iew  an d   im p r o v in g   p r o g n o s is   ac cu r ac y   ac co u n t f o r   7 %,  u n d er s co r in g   th eir   em er g in g   r elev an ce   with in   th f ield .     4 . 4 . 3 .   T he  m o s t   a do pte ma c hin lea rning   da t a s et s   f ro m   t he  lite ra t ure   Fig u r 4   illu s tr ates  th at  th C l ev elan d   h ea r d is ea s UC I   r ep o s ito r y ,   ac co u n tin g   f o r   3 3 %,  is   th m o s t   f r eq u e n tly   ad o p ted   d ataset  in   I HD  p r ed ictio n   d u to   its   d etailed   clin ical  in f o r m atio n ,   a id in g   r o b u s m o d el  tr ain in g .   Kag g le  an d   E lectr o c ar d io g r a m   d atasets ,   ea ch   at  1 5 %,  ar also   p o p u la r ,   o f f er in g   d iv er s f ea tu r es  f o r   v ar ied   ML   ap p licatio n s .   Oth er   s o u r ce s   c o n tr ib u te  s m aller   p o r tio n s ,   h ig h lig h tin g   r elian ce   o n   estab lis h ed   d atasets   an d   p o ten tial n ee d   f o r   b r o ad er   d ata  d iv e r s ity   to   en h an ce   m o d el  g en e r aliza b ilit y .     4 . 4 . 4 .   T he  m o s t   a do pte ma c hin lea rning   m o del e v a lua t io n m et rics f ro m   t he  lite ra t ure   Fig u r 5   s h o ws  th at  th F1 - s co r e,   at  1 7 %,  is   th e   m o s wid ely   ad o p ted   e v alu atio n   m etr ic  f o r   I HD   p r ed ictio n ,   h ig h lig h tin g   its   u tili ty   in   b alan cin g   p r ec is io n   a n d   r ec all.   Acc u r ac y   a n d   p r ec is io n   ea ch   f o llo w   clo s ely   at  1 6 %,  with   s en s itiv ity   an d   r ec all  at  1 3 %,  s h o wc asin g   th im p o r tan ce   o f   p r ed ictiv r eliab ilit y   in   h ea lth ca r co n tex ts .   Sp ec if icity ,   ar ea - u n d e r - th e - c u r v e   ( AUC),   an d   r eg r ess io n   ea ch   h av s m aller   s h ar es,  with   s p ec if icity   an d   AUC  em p h asizin g   d iag n o s tic  p o we r .   T h is   d is tr ib u tio n   s u g g ests   f o cu s   o n   m etr ics  t h at   b alan ce   d if f er en t   p r e d ictio n   asp ec ts ,   wh ich   is   cr u cial  in   d ev elo p in g   m o d els  th at  clin i cian s   ca n   tr u s f o r   ac cu r ate  an d   d ep en d ab le  d iag n o s is .     4 . 4 . 5 .   T he  m o s t   prev a lent   li m it a t io ns   of   t he  curr ent   a pp ro a ches   Fig u r 6   id e n tifie s   d ata  p r i v ac y   is s u es  as  th m o s s ig n if ican lim it atio n   in   I HD  p r ed ictio n   r esear ch ,   ac co u n tin g   f o r   2 0 o f   co n ce r n s .   Scalab ilit y   an d   in ter o p er ab ilit y   is s u es  ea ch   f o llo at  1 5 %,  in d icatin g   th e   ch allen g es  o f   im p lem e n tin g   m o d els  ac r o s s   s y s tem s   an d   p atien t   d atasets .   Secu r ity   co n ce r n s   an d   c o s m an ag em en t,   ea ch   at   1 0 %,   h ig h lig h t   th i m p o r ta n ce   o f   s ec u r an d   co s t - ef f ec tiv s o l u tio n s .   T h e   o t h er   ca teg o r y   co n s titu tes  3 0 %,  e n c o m p ass in g   v a r io u s   ad d itio n al  lim itatio n s ,   s h o win g   th at   m u lt ip le  f ac to r s   h in d er   I HD  p r ed ictio n   m o d el  ad o p ti o n .   T h ese  f in d i n g s   u n d er s co r th n e e d   to   ad d r ess   p r iv ac y ,   s ca lab ilit y ,   an d   in ter o p er a b ilit y   to   en h a n ce   th e   p r ac tical  u s o f   ML   m o d els in   clin ical  s ettin g s .     4 . 4 . 6 .   M o s t   a do pte m a chine le a rning   t o o ls   f ro m   lite ra t ur e   Fig u r 7   s h o ws th m o s t a d o p ted   ML   to o ls   f o r   I HD  p r ed ictio n ,   with   Py th o n   lib r ar ies lea d in g   at  2 5 %.  Py th o n s   p o p u lar ity   s tem s   f r o m   its   v er s atile   lib r ar ies an d   v is u aliza tio n   ca p ab ilit ies,  ess en ti al  f o r   ef f ec tiv d ata   h an d lin g   an d   m o d el  b u ild in g .   W ek f o llo ws  with   1 9 %,   v a lu ed   f o r   its   s u ite  o f   ML   alg o r ith m s .   T o o ls   li k NVI VO  1 0 ,   Flas k J u p y ter   No teb o o k ,   an d   MA T L AB   e ac h   h o l d   s m aller   s h ar es,  o f f er in g   s p ec ialized   f u n ctio n alities .   T h is   d is tr ib u tio n   r ef lects  s tr o n g   p r ef e r e n ce   f o r   Py th o n - b ased   to o ls ,   h ig h lig h tin g   t h eir   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   r ev iew   o n   is ch emic   h ea r t d is ea s p r ed ictio n   fr a mewo r ks u s in g   ma ch in lea r n in g   ( K a b o   C liff o r d   B h en d e )   367   f lex ib ilit y ,   co m p u tatio n al   p o wer ,   an d   ea s o f   u s e,   m ak i n g   th em   id ea f o r   I HD  p r ed ictio n   r esear ch   an d   d ev elo p m e n t.           Fig u r 3 .   Mo s t a d o p ted   r esear ch   o b jectiv es f r o m   th liter atu r f o r   I HD  p r ed ictio n           Fig u r 4 .   Mo s t a d o p ted   ML   d a tasets   f r o m   liter atu r f o r   I HD  p r ed ictio n           Fig u r 5 .   Mo s t a d o p ted   ML   m etr ics f r o m   liter atu r f o r   I HD  p r ed ictio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   3 6 1 - 372   368       Fig u r 6 .   Mo s t p r ev alen t lim it atio n s   with   cu r r en t a p p r o ac h es f o r   I HD  p r ed ictio n           Fig u r 7 .   Mo s t a d o p ted   ML   to o ls   f r o m   th liter atu r f o r   I HD   p r ed ictio n       4 . 4 . 7 .   Rela t ed  wo r k s   perf o r m a nce   Fig u r 8   s h o ws  th p r ed ictio n   ac cu r ac y   p er f o r m an ce   o f   v ar i o u s   ML   m o d els  u s ed   in   I HD  p r ed ictio n   f r am ewo r k s .   T h e   p er f o r m a n c m etr ics  o f   r elate d   wo r k s   a n d   th eir   v alu es   ar clea r l y   p r esen ted   in   T a b le  1   u n d er   t h ML  ev alu atio n   m etr ics  an d   p er f o r m a n ce   c o lu m n .   T h is   s ec tio n   will  p r esen th liter atu r p er f o r m an ce   r esu lts   an d   g iv cr itical  p er f o r m an ce   an al y s is   to   d ed u ce   an y   tr en d s   o r   p at ter n s   th at  em er g e.   T h h ig h est  ac cu r ac y   r e p o r te d   in   Fig u r 8   is   b y   Ali  et  a l .   [ 1 7 ]   at   1 0 0 %,   f o llo wed   b y   T ay lo r   et   a l.   [ 1 8 ]   at  9 8 . 8 3 %,  an d   Hass an   et  a l .   [ 1 2 ]   at  9 6 . 2 8 %.  Mo s f r am ewo r k s   d em o n s tr ate  ac cu r ac y   ab o v 9 0 %,  in d icatin g   s tr o n g   m o d el  r eliab ilit y .   Ku m ar   an d   Ku m a r   [ 1 9 ]   s h o w   th l o west  ac cu r ac y   at  7 3 . 8 %.  T h e   tr en d   s u g g ests   th at  r ec en m o d els  co n s is ten tly   ac h iev h ig h   ac cu r ac y ,   h i g h lig h tin g   ad v an ce m e n ts   i ML   tech n iq u es  f o r   m ed ical   p r ed ictio n s .   Oth er   f r am ewo r k s   [ 2 0 ] [ 2 2 ]   ar s h o wn   in   Fig u r 8 .   Fig u r 9   s h o ws  th s en s itiv ity   p er f o r m an ce   o f   v ar i o u s   ML   m o d els  u s ed   in   I HD  p r ed ictio n   f r am ewo r k s .   T h h ig h est  s en s itiv ity   is   r ep o r ted   b y   Sh eh za d et  a l .   [ 8 ]   a n d   Ali  et  a l .   [ 1 7 ] ,   b o t h   ac h iev in g   1 0 0 %.  T h is   in d icate s   th ese  m o d els'   s tr o n g   ab ilit y   to   co r r ec tly   id en tify   tr u p o s itiv ca s es  o f   h ea r d is ea s e.   Ma in et  a l .   [ 9 ] ,   Hass an   et  a l [ 1 2 ] ,   an d   Say ad i   et  a l .   [ 1 3 ]   a ls o   d em o n s tr ate  h ig h   s en s itiv ity ,   ex ce e d in g   9 0 % .   B ak ar   et  a l .   [ 1 6 ]   a n d   Mu h am m ad   et  a l .   [ 1 4 ]   s h o s lig h tly   lo wer   s en s itiv ity   at  8 3 . 8 %,  in d icatin g   r o o m   f o r   im p r o v em e n t in   ca p t u r in g   tr u e   p o s itiv es.   Fig u r 1 0   illu s tr ates  th s p ec i f icity   p e r f o r m an ce   o f   d i f f er en ML   m o d els  u s ed   f o r   p r e d ictin g   I HD.   Kh d air   an d   D asar i   [ 1 5 ]   s h o t h h ig h est s p ec if icity   at  9 6 . 2 8 %,  in d icatin g   s tr o n g   ab ilit y   to   co r r ec tly   id en tif y   tr u n eg ativ es.  Ma in et  a l .   [ 9 ]   an d   Say ad et  a l .   [ 1 3 ]   f o llo with   s p ec if icities   o f   9 4 . 6 an d   9 1 . 6 6 %,  r esp ec tiv ely .   B ak ar   et  a l .   [ 1 6 ]   an d   Mu h am m ad   et  a l .   [ 1 4 ]   r ep o r s p ec if icity   o f   8 3 . 8 %.  T h ese  r esu lts   r ef lect   th at  wh ile  th m o d els  ar g en er ally   g o o d   at  id en tify in g   th o s with o u d is ea s e,   th er is   v ar iab ilit y   in   th eir   p er f o r m an ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       A   r ev iew   o n   is ch emic   h ea r t d is ea s p r ed ictio n   fr a mewo r ks u s in g   ma ch in lea r n in g   ( K a b o   C liff o r d   B h en d e )   369       Fig u r 8 .   Per f o r m an c an aly s i s   o f   r elate d   wo r k s   b ased   o n   ac cu r ac y   m etr ic           Fig u r 9 .   Per f o r m an c an aly s i s   o f   r elate d   wo r k s   b ased   o n   th s en s itiv ity   p er f o r m a n ce   m etr ic           Fig u r 1 0 .   Per f o r m a n ce   an al y s is   o f   r elate d   wo r k s   b ased   o n   s p ec if icity   p er f o r m an ce   m etr ic       Fig u r 1 1   p r esen ts   th F1 - s co r p er f o r m a n ce   o f   v a r io u s   ML   m o d els  u s ed   in   I HD  p r ed ictio n .   Sh eh za d et  a l .   [ 8 ]   lea d   with   an   F1 - s co r e   o f   1 0 0 %,  s h o win g   ex ce llen b alan ce   b etwe en   p r ec is io n   an d   r ec all.   T h lo wer   en d   o f   th s p ec tr u m   in clu d es   Kh d air   an d   Dasar i   [ 1 5 ] ,   B ak ar   et  a l.   [ 1 6 ] ,   Ku m ar   an d   Ku m ar   [ 1 9 ] ,   Mittas  et  a l.   [ 2 3 ] ,   an d   B h att   et  a l.   [ 2 4 ] ,   i n d icatin g   th ese  m o d els  m ay   s tr u g g le  with   b ala n cin g   p r ec is io n   an d   r ec all  ef f ec tiv ely .   Oth er   h i g h   p er f o r m er s   in clu d Say ad i   et  a l.   [ 1 3 ]   a n d   C h an d r asek h ar   a n d   Ped d ak r is h n a   [ 2 5 ] b o t h   a b o v e   9 5 % .   M o d e l s   li k e   H o s s e n   e t   a l .   [ 1 0 ]   a n d   M u h a m m a d   e t   a l .   [ 1 4 ]   a c h i e v e   F 1 - s c o r e s   a r o u n d   8 5 % .         0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kum ar  [ 9 ] S ay ad i  [ 1 3] S ha [ 20] R ajd ha [ 2 1] Udd i [ 22 ] M ai ni  [ 9] Nag ave l l i   [ 3 ] H a s sa [ 12] T a y l o r  [ 18 ] Al i  [17 ] A CCURA CY  P E R F O MA N CE  ( % ) F R A ME W O R K 0 20 40 60 80 100 B ak ar  [ 16] M uh am m a [ 14] M ai ni  [ 9] H a s sa [ 12] S ayadi  [ 1 3 ] S he hz ad i   [ 8] Al i  [17 ] S E N S E T IV IT Y   ( % ) F R A ME W O R K 75 80 85 90 95 100 B ak ar  [ 16] M uh am m a [ 14] S ay ad i  [ 1 3] M ai ni  [ 9] H a s sa [ 12] S PE CIF ICI T Y   ( % ) F R A ME W O R KS Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   14 ,   No .   2 J u n 2 0 2 5 :   3 6 1 - 372   370       Fig u r 1 1 .   Per f o r m a n ce   an al y s is   o f   r elate d   wo r k s   b ased   o n   F 1 - s co r p er f o r m an ce   m etr ic       5.   CO NCLU SI O N   T h is   r ev iew  p r esen ted   t h cr it ical  r o le  o f   ML   m o d els  in   p r e d ictin g   I HD,   wh ich   r em ain s   o n o f   th e   lead in g   ca u s es  o f   d ea th   g lo b ally .   Desp ite  th ab u n d an ce   o f   s tu d ies  f o cu s ed   o n   ML - b a s ed   I HD  p r ed ictio n ,   ex is tin g   liter atu r r ev iews  o f t en   f ail  to   p er f o r m   cr itica an d   in - d ep t h   an aly tics   o f   g a p s ,   o b jectiv es,  m o d els,   p er f o r m an ce ,   t o o ls   ad o p te d ,   d ataset  d iv er s ity ,   in ter p r eta b ilit y ,   an d   clin ical  a p p licab i lity .   C u r r en I HD  p r ed ictio n   f r am ewo r k s   also   e x h ib it  g a p s ,   in clu d in g   s m all  a n d   im b ala n ce d   d atasets ,   lim ited   f o c u s   o n   f ea tu r e   s elec tio n ,   an d   c h allen g es  with   m o d el   tr an s p ar en c y ,   w h ich   h i n d er   t h eir   p r ac tical  im p lem en t atio n .   T h is   r e v iew   co n tr ib u tes  to   th f ield   b y   s y s tem atica lly   an aly zin g   ML   m o d els  s u ch   as  RF   an d   SVM a n d   co m p ar in g   t h eir   s tr en g th s ,   lim itatio n s ,   an d   p er f o r m an ce   in   clin ical  a p p licatio n s .   Key   c o n tr ib u ti o n s   in clu d id en tify in g   wid el y   ad o p ted   to o ls   an d   ev alu atio n   m etr ics,  ass es s in g   g ap s   in   c u r r en m eth o d o lo g ies,  an d   p r o v id in g   g u id an ce   o n   eth ical  co n s id er atio n s   an d   m o d el  tr an s p ar en cy .   T h m ajo r   f in d in g s   s u g g est  tr en d   to war d   en s em b le  m o d els  f o r   h i g h   ac c u r ac y h o wev er ,   t h er is   n ee d   f o r   d iv e r s d at asets   an d   in ter p r etab le  f r am e wo r k s   to   f ac ilit ate  clin ical  ad o p tio n .   Fu tu r e   r esear ch   s h o u l d   f o cu s   o n   en h a n ci n g   p r iv ac y   t h r o u g h   f ed er ated   lear n in g ,   e x p an d in g   d ata   s o u r ce s   to   in clu d u n s tr u ctu r ed   d ata  f o r   r ich er   a n aly s is ,   an d   in teg r atin g   e x p lain ab le  AI   to o ls   lik SHAP   an d   L I ME   to   i n cr ea s tr an s p a r en cy .   T h f u tu r e   r ec o m m en d atio n   en ab les  th e   d e v elo p m e n o f   m o r r eliab le,   ad ap tab le,   an d   eth ically   s o u n d   ML   m o d els  th at   ca n   b in t eg r ated   in to   h ea lth ca r f o r   ea r ly   I HD  p r ed ictio n ,   u ltima tely   im p r o v in g   p u b lic  h ea lth   o u tco m es.       F UNDING   I NF O R M A T I O   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Kab o   C liff o r d   B h en d e                               T s h iam o   Sig wele                               C h an d ap iwa  Mo k g et h i                               Ao n Ma eg e                               Ven u   Ma d h a v   Ku th ad i                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.     DATA AV AI L AB I L I T   Data   a v aila b i lit y   is   n o t   a p p li ca b le   t o   t h is   p ap er   as   n o   n e d a t w er cr ea te d   o r   an al y z e d   i n   t h is   s t u d y .   0 20 40 60 80 100 Khda i r  [ 15 ] M i t t as  [ 2 3] B ak ar  [ 16] K um ar  [ 9 ] H a s a n o v av  [ 11] B ha t t  [ 24] Muham m a [ 1 4 ] H os se n [ 1 0 ] C ha nd r as e k ha r  [ 25] S ay ad i  [ 3 ] S he hz ad i   [ 8] F1 - S CO R E  ( % ) F R A ME W O R KS Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.