I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 6 5 5 ~ 5 6 6 6   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 6 5 5 - 5 6 6 6           5655       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   M a chine  lea rning  mo del f o r acc ura te  pre diction o c o ro na ry   a rter y  disea se by   inco rpo ra ting err o r re duct io n met ho do lo g ies       Sa ntho s h G up t a   Do g ipa rt hi 1 ,   J a y a nthi K . 1 ,   Aj it h Ana ntha k rish na   P illa i 2 , K .   Na k k ee r a n 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   P u d u c h e r r y   Te c h n o l o g i c a l   U n i v e r si t y ,   P u d u c h e r r y ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C a r d i o l o g y ,   K a u v e r y   H o sp i t a l - R a d i a l   R o a d ,   C h e n n a i ,   Ta m i l n a d u ,   I n d i a   3 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   F r a s e r   N o b l e   B u i l d i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   A b e r d e e n ,   A b e r d e e n , U n i t e d   K i n g d o m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 1 6 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 4 ,   2 0 2 5       Co ro n a r y   a rtery   d ise a se   (CAD re m a in a   lea d in g   c a u se   o f   m o rtalit y   wo rld wi d e ,   wit h   a n   e sp e c ially   h i g h   b u rd e n   i n   d e v e lo p in g   c o u n tri e su c h   a s   In d ia.  I n   li g h o i n c re a sin g   p a t ien lo a d a n d   li m it e d   m e d ica re so u rc e s,   th e re   is  a n   u r g e n n e e d   fo a c c u r a te  a n d   re li a b le  d ia g n o stic  su p p o rt  sy ste m s.   Th is  stu d y   i n tro d u c e a   m a c h in e   lea rn in g   (M L)  fra m e wo rk   th a a ims   to   e n h a n c e   CAD   p re d ictio n   a c c u ra c y   b y   s p e c ifi c a ll y   a d d re ss in g   th e   re d u c ti o n   o fa lse   n e g a ti v e (F N),  wh ic h   a r e   c rit ica in   m e d ica d iag n o st ics .   Util izin g   a   sta c k e d   e n se m b le  m o d e c o m p risin g   f iv e   b a se   c las sifiers   a n d   a   m e ta - c las sifier,  th e   fra m e wo rk   in teg r a tes   c o st - se n siti v e   lea rn in g ,   c las sifica ti o n   th re sh o l d   tu n i n g ,   e n g in e e re d   fe a t u re s,  a n d   m a n u a we ig h ti n g   stra teg ies .   Th e   m o d e wa d e v e lo p e d   u sin g   a   c li n ica ll y   a c q u ired   d a tas e fro m   th e   Ja wa h a rlal   In stit u te   o f   p o stg ra d u a te  m e d i c a e d u c a ti o n   a n d   re se a rc h   ( JIPM ER),   c o n sistin g   o 4 2 8   p a ti e n re c o r d with   3 6   o ri g in a fe a tu re s.  Ev a lu a ti o n   m e tri c sh o t h a t h e   p ro p o se d   m o d e l   a c h iev e d   a n   a c c u ra c y   o 9 2 . 1 9 % ,   se n s it iv it y   o 9 8 % ,   a n d   a n   F 1 - s c o re   o f   9 5 . 1 5 % .   T h e se   imp ro v e m e n ts  a re   sig n ifi c a n in   a   c li n ica c o n tex t ,   p o ten ti a ll y   re d u c in g   m isse d   d ia g n o se a n d   imp ro v i n g   p a ti e n t   o u tco m e s.  T h e   m o d e is   i n ten d e d   f o r   d e p l o y m e n t   in   c a rd io lo g y   o u t p a ti e n t   se tt in g a n d   d e m o n stra tes   a   sc a lab le,   a d a p tab le   a p p ro a c h   to   m e d ica d iag n o stics .   K ey w o r d s :   Fals n eg ativ es   Featu r en g in ee r i n g   Misclas s if icatio n   co s t   T h r esh o ld   a d ju s tm en t   W eig h tin g   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 :   San th o s h   Gu p ta  Do g ip ar th i   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   Pu d u ch er r y   T ec h n o lo g ical  Un iv er s ity   Pu d u ch er r y   6 0 5 0 1 4 ,   I n d ia   E m ail: san th o s h g u p ta@ p tu n iv . ed u . in       1.   I NT RO D UCT I O N   C ar d io v ascu lar   d is ea s es,  esp ec ially   co r o n ar y   ar ter y   d is ea s ( C AD) ,   ar a   p r ed o m in an ca u s o f   m o r b id ity   an d   m o r tality   g lo b a lly ,   co n tr ib u tin g   t o   ap p r o x im a tely   2 8 . 1 o f   all  d ea th s   in   I n d ia  alo n [ 1 ] .   Giv e n   I n d ia' s   p o p u latio n   s u r p ass in g   1 . 4 4   b illi o n   an d   a n   ex is tin g   d o cto r - to - p atien r atio   s ig n if ican tly   b elo w   th e   W o r ld   Hea lth   Or g an izatio n s   r ec o m m en d e d   1 :1 0 0 0   [ 2 ] ,   t h ex is tin g   h ea lth ca r s y s tem   f ac es  m ass iv e   b u r d e n   in   tim ely   an d   ac c u r at d iag n o s is .   T h is   s ce n ar io   h ig h lig h ts   th n ee d   f o r   in tellig en d ec is io n - s u p p o r t   s y s tem s   ca p ab le  o f   allev iatin g   th d iag n o s tic  wo r k lo ad ,   p ar ti cu lar ly   in   r eso u r ce - co n s tr ain e d   en v ir o n m en ts .   T h ce n tr al  p r o b lem   in   cu r r e n m ac h in lear n in g   ( ML )   b a s ed   d iag n o s tic  m o d els  f o r   C AD  lies   in   th eir   m is class if icatio n   ten d en cies,  esp ec ially   f alse   n eg ativ es  ( FN)   ca s e s   wh er d is e ased   p atien ts   ar e   m is class if ied   as  h ea lth y .   T h is   p o s es  s ev er r is k   in   cli n ical  s ettin g s ,   wh er ea r ly   d etec tio n   is   cr u cial.   T r ad itio n al  m o d els  o f ten   o p ti m ize  f o r   ac c u r ac y   o r   AUC,  in ad v er ten tly   n eg lectin g   s en s itiv ity   an d   e r r o r   co s ts .   f alse  n eg ativ in   C AD  d iag n o s tics   ca n   d elay   life - s av i n g   in ter v en tio n s   an d   m is lead   clin ical  d ec is io n s .   T h er ef o r e,   r ed u ci n g   FN  m u s b co r o b jectiv f o r   an y   ML   m o d el  aim ed   at  C AD  p r ed i ctio n .   Sev er al  ML   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 5 5 - 5 6 6 6   5656   m eth o d o l o g ies ar av ailab le  to   r ed u ce   th FN d ep en d in g   o n   t h s p ec if ics o f   d if f er en t f ea t u r ch ar ac ter is tics   o f   th in p u d ataset  an d   th e   m o d el  alg o r it h m   im p lem en ted .   I n   th e   b r o ad er   lan d s ca p e   o f   p r ed ictiv m o d elin g ,   s ev er al  m eth o d o l o g ies  s u ch   as  ad ju s tin g   th class if ica tio n   th r esh o ld   [ 3 ] ,   c o s t - s en s itiv lear n in g   [ 4 ] r esam p lin g   tech n iq u es  [ 3 ] ,   f ea tu r en g i n ee r in g   [ 5 ] ,   alg o r ith m   s elec tio n   [ 6 ] ,   d ata   au g m en tatio n   [ 7 ] ,   e r r o r   an aly s is   [ 3 ] ,   en s em b le  m eth o d s   [ 8 ] ,   m o d el  ca lib r atio n   [ 9 ] ,   ac tiv lear n in g   [ 1 0 ] ,   m an u al   an d   p er f o r m an ce - b ased   weig h ad ju s tm en [ 3 ] ,   [ 1 0 ] ,   h y p er p ar am eter   tu n i n g   [ 1 1 ] ,   an d   cu s to m   s tack in g   [ 1 2 ]   ar co m m o n ly   ad o p ted   t o   im p r o v class if icatio n   o u tco m es,  p ar ticu lar l y   b y   r ed u cin g   f alse  n eg ati v es.  Ou o f   th ese   m eth o d o l o g ies,  d ep e n d in g   u p o n   th e   p r e d ictio n   m o d el  d ev elo p e d ,   d if f er en m et h o d o lo g ies  ar to   b e   in co r p o r ated   to   r e d u ce   th FN.  Selecte d   s et  o f   m eth o d o lo g ies  f o r   h ea r d is ea s p r ed ictio n   s y s tem s   with   b etter   p r ed ictio n   ac cu r ac y   an d   r ec al ar v ital  in   I n d ia  to   co m b at   th g r o win g   h ea lth   is s u es  d u to   ca r d io v ascu la r   d is ea s es.  T h ey   f ac ilit ate  ea r ly   d etec tio n ,   o p tim ize  r eso u r ce   u tili za tio n ,   r ed u ce   h ea lth ca r co s ts ,   an d   s u p p o r t   b etter   h ea lth ca r o u tco m es,  c o n tr ib u tin g   t o   o v e r all  s o cieta l w ell - b ein g .   Sev er al  wo r k s   in   liter atu r h a v ex p l o r ed   ML - b ased   a p p r o ac h es  f o r   C AD  d etec tio n .   Fo r   in s tan ce ,   Kh an n et  a l.   [ 1 3 ]   c o m p ar e d   class if icatio n   alg o r ith m s   li k SVM  an d   n eu r al  n etwo r k s   f o r   h ea r d is ea s p r ed ictio n ,   wh ile  Ma in et  a l.   [ 1 4 ]   em p h asized   th u tili ty   o f   tailo r ed   p r ed ictio n   m o d els f o r   I n d ian   p o p u latio n s .   Ho wev er ,   th ese  s tu d ies  p r im a r ily   f o cu s ed   o n   ac cu r ac y   en h a n ce m en with o u d etailed   s tr ateg y   f o r   h an d lin g   FN  er r o r s .   Similar ly ,   Z r iq at  et  a l.   [ 1 5 ]   a n d   B ab u   et  a l.   [ 1 6 ]   d is cu s s ed   im p r o v ed   ML   ar ch i tectu r es  b u lack ed   tar g eted   er r o r - c o s an aly s is   o r   ex p licit  th r esh o ld   o p tim izat io n   m eth o d s .   T h u s ,   d esp ite  t h p r o g r ess   in   ML   ap p licatio n s   f o r   C AD,   s ig n if ican t g ap   r em ai n s   in   h an d lin g   er r o r   s en s itiv ity ,   p a r ticu lar ly   r ed u cin g   FNs .   T h is   s tu d y   p r o p o s es  an   en s em b le  ML   m o d el  tailo r ed   f o r   FN  r ed u ctio n   in   C AD   p r ed ictio n .   T h e   m o d el  co m b in es  f iv d iv e r s b ase  lear n er s   ( lin ea r   an d   n o n - lin ea r   SVM,   k - n ea r est  n eig h b o r s ,   r an d o m   f o r est,  an d   Ad aBo o s t)   with   s tack in g   m eta - class if ier .   I t   in co r p o r at es  s ev er al  n o v el  s tr ateg ies:   co s t - s en s itiv lear n in g   [ 4 ]   t o   p e n alize   FN,  th r esh o l d   ad ju s tm en t   b ased   o n   p r ec i s io n - r ec all  tr ad e - o f f s   [ 3 ] ,   d o m ain - d r iv e n   m a n u al  weig h ass ig n m en [ 3 ] ,   an d   d er iv atio n   o f   m ea n in g f u co m p o s ite  f ea tu r es  s u ch   as   p u ls p r ess u r e,   MA P,  an d   E C ab n o r m ality   s co r es.  T h ese  m o d if icatio n s   ar e   aim ed   at  f in e - tu n i n g   th e   m o d el  to   r ed u ce   m is d iag n o s es  wh ile  m ain tain in g   g e n er aliza tio n   ab ilit y .   Ou r   i n n o v ati o n   l ies  in   t h e   i n te g r ati o n   o f   t h es F N - r e d u c ti o n   m et h o d o lo g i es  i n t o   cli n i ca l l y   v a li d at ed   en s em b l m o d el .   Un li k e   e ar li er   s t u d ies ,   t h is   a p p r o a c h   em p h asiz es  m e d i ca l   s af et y   b y   l o we r i n g   FN   ca s es   f r o m   s ix   t o   t wo   o n   a   4 2 8 - p ati e n d at ase t,   i m p r o v in g   r ec all   f r o m   9 4 t o   9 8 %   a   s u b s t a n ti al   le ap   i n   d i a g n o s t ic   r el ia b il it y .   T h is   w o r k   n o o n l y   a d d r ess es  c r it ic al  c li n ic al  ch all en g e   b u als o   s e ts   r e p l i ca b le  p r e ce d e n f o r   d e p l o y i n g   ML   s y s t em s   i n   r e al - w o r ld   h o s p ita l   w o r k f l o ws.   T h p r o p o s e d   m o d el   is   c u r r e n tl y   b ei n g   p r ep a r e d   f o r   d e p l o y m en at   J I P ME R   a n d   m ay   b e   a d a p t ed   f o r   o th er   d is e ase   d o m ai n s   wit h   s i m il ar   f ea tu r e   s ets.   T h r em ain d er   o f   th is   p a p er   i s   o r g an ized   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   p r esen ts   th p r o p o s ed   m o d el  an d   its   th eo r etica l f o u n d atio n .   Sectio n   3   d etails th m eth o d o lo g y   u s ed   in   b u ild in g   a n d   tu n in g   th m l m o d el.   Sectio n   4   r ep o r ts   th r esu lts   an d   p r o v i d es  co m p r eh en s iv d is cu s s io n   co m p ar i n g   th m o d el’ s   p er f o r m an ce   with   ex is tin g   m eth o d s .   Fin ally ,   s ec t io n   5   c o n clu d es th p ap er   an d   o u tlin es d ir ec tio n s   f o r   f u t u r wo r k .       2.   P RO P O SE M O D E L   F O CAD  P RE D I CT I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th e   d e s ig n   an d   th e o r etica f o u n d atio n   o f   th p r o p o s ed   m ac h in e   lear n in g   f r am ewo r k   f o r   p r ed ictin g   c o r o n ar y   ar ter y   d is ea s e.   I f u r th e r   elab o r ates  o n   th e   in co r p o r ati o n   o f   m u ltip le  f alse  n eg ativ ( FN)   r ed u ctio n   s tr at eg ies  to   th e n s em b le  lear n i n g   s tr u ctu r e   to   im p r o v e   d iag n o s tic  r eliab ilit y   b y   m in im izin g   FN e r r o r s ,   wh ich   ar cr itical  in   m ed ical  d ec is io n - m ak in g .     2 . 1 .     St a ck ed  ens em ble a rc hite ct ure   T h p r o p o s ed   m ac h in lea r n i n g   m o d el  is   d esig n ed   as  s tack ed   en s em b le  f r a m ewo r k   th a in teg r ates  m u ltip le  b ase  class if ier s   to   lev er ag th in d iv id u al  s tr en g th s   o f   ea ch .   Sp ec if ically ,   it  co m b i n es  f iv class if ier s   v iz. ,   s u p p o r t   v ec to r   m ac h i n ( SVM)   with   b o t h   lin ea r   an d   n o n lin ea r   k er n els  [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] ,   k - n ea r est  n ei g h b o r s   ( KNN)   [ 1 9 ] ,   r an d o m   f o r est  ( R F)  [ 2 0 ] ,   an d   Ad aBo o s [ 2 1 ]   f o llo wed   b y   m eta - class if ier   th at  s y n th esizes  th eir   o u tp u ts   f o r   f in al  d ec is io n - m a k in g .   E n s em b le  lear n in g   m et h o d s ,   p ar ticu lar ly   s tack in g ,   ar e   k n o wn   to   e n h an ce   m o d el  g en er aliza tio n   an d   p er f o r m an ce   ac r o s s   d iv e r s d atasets .   I n   th is   c o n tex t,   th c h o ic o f   class if ier s   was   in f o r m e d   b y   th eir   co m p lem en tar y   n atu r e:  SVM  f o r   m a r g in - b ased   s ep ar atio n ,   KNN  f o r   lo ca d ec is io n   b o u n d ar ies,  R f o r   f ea tu r im p o r tan ce   an d   b a g g in g ,   an d   Ad aBo o s f o r   h an d lin g   d if f icu lt - to - class if y   in s tan ce s .   T h m eta - class if ier   in   th f in al  lay er   ca p tu r es  a n d   b alan ce s   th ese  b eh av io r s   to   m in im ize  o v er all   class if icatio n   er r o r ,   p ar tic u lar ly   f alse n eg ativ es.     2 . 2 .     I nte g ra t io n o f   f a ls neg a t iv re du ct io n m et ho do lo g i es   d is t in g u is h i n g   i n n o v a ti o n   in   o u r   m o d el   is   t h e   i n c o r p o r at io n   o f   m u lt ip le   s t r a te g ies   e x p li cit ly   tar g eti n g   t h e   r e d u cti o n   o f   f a ls e   n e g a ti v es   ( FN ) ,   c r iti ca l   c o n ce r n   i n   m e d i ca l   d i ag n o s ti cs.   F i r s t,   a   c o s t - s e n s i ti v e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g   mo d el  fo r   a cc u r a te  p r ed ictio n   o f c o r o n a r   ( S a n t h o s h   Gu p ta   Do g i p a r th i )   5657   lea r n i n g   a p p r o a ch   is   e m p lo y e d   w h e r e   th e   m is cl ass i f ic ati o n   co s t   o f   FN   is   s et   s ig n i f i ca n tl y   h i g h e r   t h a n   t h a t   o f   f als p o s it iv es,   t h e r e b y   in f l u e n ci n g   th m o d el   t o   b e   m o r e   co n s e r v at iv wh e n   p r e d ic ti n g   n e g a ti v e   o u t co m es .   Sec o n d ,   m a n u al   wei g h ti n g   is   ap p l ie d   t o   b ase  class if ie r s   b ase d   o n   t h ei r   h is to r i ca l   p er f o r m an ce   a n d   cl in ic al  in s i g h t   t h is   em p h asi ze s   m o r e   r el ia b le   m o d els   i n   t h f i n al   d e cisi o n .   T h i r d ,   th e   d ec is i o n   th r esh o l d   is   o p ti m iz e d   u s i n g   a   p r ec is i o n - r e ca ll   t r a d e - o f f ,   s ele cti n g   v al u e   t h at   m a x i m iz es  th F 1 - s c o r e ,   w h i c h   i s   p ar tic u l ar ly   s u it ed   f o r   i m b al an ce d   d atas ets .   F in a lly ,   d o m ai n - s p ec if ic   e n g i n ee r ed   f ea tu r es  s u c h   as   p u ls e   p r e s s u r e,   m e an   a r t er ial   p r ess u r e,   E C a b n o r m a lit y   s c o r e,   a n d   c o m o r b id it y   c o u n ts   a r i n tr o d u c ed   to   e n h a n ce   m o d el   in t er p r e ta b il it y   a n d   p r e d ic ti o n   s t r e n g t h .   T h is   m u l t i - p r o n g e d   s tr ate g y   c o ll ec ti v el y   r e d u c es  F i n s t a n ce s ,   m ak i n g   t h e   m o d el  m o r tr u s tw o r t h y   a n d   cl in ica ll y   v ia b le .   S im i la r   FN - r e d u cti o n   s t r ate g i es  h a v b e e n   s u cc ess f u l l y   a p p li e d   i n   r ec e n t   wo r k s   u s i n g   c o s t - s en s iti v e   e n s em b le   m et h o d s   an d   t h r esh o l d - m o v i n g   te ch n i q u es   [ 2 2 ] [ 2 4 ] .       3.   M E T H O DS   T h is   s ec tio n   o u tlin es  th en d - to - en d   m eth o d o lo g y   ad o p ted   f o r   b u ild in g   th e   p r o p o s ed   ML   m o d el  f o r   co r o n a r y   a r ter y   d is ea s p r e d ic tio n .   I t   co v er s   th e   d ataset  ch a r ac ter is tics ,   f ea tu r en g in ee r in g   s tr ateg ies,  m o d el  tr ain in g   p r o ce s s ,   an d   ev al u atio n   m etr ics.  T h m eth o d o l o g ical  p ip elin e n s u r es  h ig h   r ep r o d u cib ilit y   an d   tr an s p ar en cy   i n   d ata  p r o ce s s in g ,   m o d el  d ev elo p m en t,  a n d   p e r f o r m a n ce   an aly s is .     3 . 1 .     Da t a s et   des cr iptio n   d ataset  was  p r ep ar ed   b y   co llectin g   th d em o g r a p h ical,   cl in ical  ass ess m en t,  E C G,   lab   an d   E C HO  f ea tu r es  o f   4 2 8   p atien ts   f r o m   Dep ar tm en o f   C ar d io lo g y ,   J I PME R ,   Pu d u ch er r y .   T h d ata s et  h as  3 6   d if f er en f ea tu r es  with   th last   f ea tu r e   in d icatin g   in   b in ar y   v alu es  ab o u th p r esen ce   1   o r   ab s en ce   0   o f   c o r o n a r y   ar ter y   d is ea s ( C AD) .   Fu ll d etails ab o u t th r em ain i n g   3 5   f e atu r es a r p r o v id ed   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Deta ils   o f   3 5   f ea tu r es   f r o m   t h J I PME R   C AD  d atas et   F e a t u r e   N a me   D a t a   R a n g e   Ty p e   F e a t u r e   C a t e g o r y   A g e   ( Y e a r s)   20 83   N u meri c a l   D e mo g r a p h i c a l   W e i g h t   ( k g )   50 90   N u meri c a l   D e mo g r a p h i c a l   Le n g t h   ( c m)   1 3 0 180   N u meri c a l   D e mo g r a p h i c a l   G e n d e r   1 M , 0 F   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   B M I   ( kg m 2 )   1 9 . 3 7 3 5 . 5   N u meri c a l   D e mo g r a p h i c a l   D i a b e t e M e l l i t u s   1 Y ,   0 N   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   H y p e r t e n si o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   C u r r e n t   S mo k e r   1 Y ,   0 N   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   Ex - sm o k e r   1 Y ,   0 N   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   D y sl i p i d e mi a   1 Y ,   0 N   B i n a r y   D e mo g r a p h i c a l   S y st o l i c   B P   ( mm H g )   90 1 8 9   N u meri c a l   C l i n i c a l   A ss e ssm e n t   D i a st o l i c   B P   ( mm H g )   52 1 1 2   N u meri c a l   C l i n i c a l   A ss e ssm e n t   P u l s e   r a t e   ( / mi n )   44 1 4 0   N u meri c a l   C l i n i c a l   A ss e ssm e n t   A n g i n a   1 Y ,   0 N   B i n a r y   C l i n i c a l   A ss e ssm e n t   D y sp n e a   1 Y ,   0 N   B i n a r y   C l i n i c a l   A ss e ssm e n t   R h y t h m   0 S i n u s,   1 F i b r i l l a t i o n   B i n a r y   EC G   Q - W a v e   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   Q S   W a v e   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   Q R S   C o m p l e x   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   A x i s D e v i a t i o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   ST - c h a n g e s   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   T - W a v e   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   S e l e v a t i o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   S d e p r e ssi o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   i n v e r si o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   Le f t   v e n t r i c u l a r   h y p e r t r o p h y   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   P o o r   R   W a v e   P r o g r e ss i o n   1 Y ,   0 N   B i n a r y   EC G   B u n d l e   B r a n c h   B l o c k   0 A b se n c e ,   1 L B B B /   R B B B   N o mi n a l   EC G   R B S   ( m g / d l )   60 7 3 3   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   C r e a t i n i n e   ( mg / d l )   0 . 3 2 . 7   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   B l o o d   U r e a   ( m g / d l )   9 . 3 70   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   H a e mo g l o b i n   ( g m/ d l )   7 . 1 22   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   P l a t e l e t   C o u n t   ( 1 0 0 0 / ml )   90 5 8 6   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   Ej e c t i o n   F r a c t i o n   ( %)   15 66   N u meri c a l   La b   a n d   E C H O   R e g i o n a l   w a l l   m o t i o n   a b n o r ma l i t y   0 N o r ma l ,   1 A b n o r mal   B i n a r y   La b   a n d   E C H O       3 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing   a nd   f ea t ure  eng ineering   Prio r   to   m o d el  t r ain in g ,   th e   r aw  clin ical  d ataset  o b tain e d   f r o m   J I PME R   u n d e r wen s y s tem atic   p r ep r o ce s s in g .   T h is   in clu d ed   h an d lin g   m is s in g   v alu es,  o u tlier   tr ea tm en t,  an d   n o r m aliz atio n   o f   co n tin u o u s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 5 5 - 5 6 6 6   5658   v ar iab les  s u ch   as  ag e,   s y s to lic/d iast o lic  b lo o d   p r ess u r e,   an d   ejec tio n   f r ac tio n .   C ateg o r ic al  v ar iab les  s u ch   as   g en d er ,   s m o k in g   s tatu s ,   an d   E C in d icato r s   wer en co d e d   in to   n u m er ical  r ep r esen tati o n s   u s in g   o n e - h o o r   o r d in al  e n co d in g   s ch em es,  a s   ap p r o p r iate.   Featu r e n g in ee r in g   was  co n d u cted   t o   en h an ce   th m o d el' s   d is cr im in ativ p o wer .   T en   d er iv ed   f ea tu r es  wer ad d ed ,   in cl u d in g   clin ically   s ig n if ican co n s tr u cts  lik p u ls e   p r ess u r ( s y s to lic  m in u s   d iast o lic  B P),   m ea n   ar te r ial  p r ess u r ( MA P),   co m o r b i d ity   co u n t,   E C ab n o r m ality   s co r e,   an d   r atio s   s u ch   as  R B S   to   B MI .   Ad d itio n ally ,   ca teg o r ical  r ec o d in g   f o r   v ar iab les  s u ch   as  h ea r r ate  an d   ejec tio n   f r ac tio n   was  in tr o d u c ed   to   m a p   th ese  in to   clin ically   in ter p r etab le  ca teg o r ies.  T h co m b in e d   u s o f   r aw  an d   en g in ee r e d   f ea tu r es  y ield ed   to tal  o f   4 6   p r ed icto r s ,   p r o v id in g   r ich er   an d   m o r r o b u s in p u s p ac e   f o r   tr ain in g   th e n s em b le  m o d el.     3 . 3 .     F re du ct io m et ho do l o g ies   I n   d ev elo p in g   m ed ical  d ia g n o s tic  to o to   p er f o r m   b in ar y   class if icatio n   as,  p atien w i th   d is ea s ( p o s itiv class )   o r   with o u d is ea s ( n eg ativ class ) ,   th er ar two   p o s s ib le  m is clas s if icati o n   er r o r s   n am ely   FP   an d   FN a r av ailab le.   I n   th is   s ce n ar io :     FN  is   wh en   th ML   to o l   in co r r ec tly   class if ies  d is ea s ed   p atien as  h ea lth y ,   wh i ch   ca n   b v er y   d etr im en tal  in   ter m s   o f   p atien t   h ea lth .     FP   is   wh en   th ML   to o l   in co r r ec tly   class if ies  h ea lth y   p atien as  d is ea s ed ,   wh i ch   ca n   lead   to   u n n ec ess ar y   s tr ess   an d   f u r th er   ex p en s iv test s .   I n   th f o llo win g   s u b   s ec tio n s ,   d etailed   in f o r m atio n   ab o u t   m o d if icatio n s   to   r e d u ce   th e   FN  an d   p ip elin ar ch itectu r e   o f   t h tu n ed   ML   m o d el  ar ex p lain ed .     3 . 3 . 1 .   Co s t - s ens it iv lea rning   Mo s o f   th e   ML   m eth o d o lo g ies  ass u m es  th m is class if i ca tio n   er r o r s   ar j u s tifie d   as  th ey   a r e   in h er en tly   p r o v id ed   b y   th e   m o d el  its elf .   R ath er   th an   s u ch   j u s tific atio n ,   th in co r r ec t   p r e d ictio n s   o f   FP   o r   FN  s h o u ld   b s ee n   as  q u esti o n   o n   th r eliab ilit y   o f   th ML   m o d el  p r e d ictio n .   I n co r r ec p r ed ictio n s   o f   FN  an d   FP   co m p ar ed   to   th T P   an d   T lead s   to   r ed u ctio n   in   th e   r e ca ll  an d   h en ce   lo wer   ac cu r ac y   lev el  f o r   th e   f in al   p r ed icted   v alu es  o f   th d if f e r en f ea tu r es  b y   th ML   m o d el.   T o   av o id   s u ch   e r r o r s   in   p r ed ictio n   b y   th e   en s em b le  m o d el,   a   m is class if i ca tio n   co s m at r ix   is   i n tr o d u ce d   to   tr ain   all  b ase  class if ier s   t o   b e   f o llo we d   b y   a   m eta  class if ier   to   r e d u ce   th wr o n g   p r e d ictio n s .   T o   r e f lect  t h s ev er ity   o f   er r o r s ,   a   co s m atr ix   is   d ef i n ed   s u ch   th at  co s o f   FN  is   h ig h e r   th a n   FP .   T h u s ,   ca lcu lated   elem en ts   f o r   th c o s m atr ix   ar n o to   b s im p ly   u s ed   as  m u ltip licatio n   f ac to r ,   r a th er   to   b e   u s ed   as  an   i n f lu e n cin g   f ac t o r   o n   h o th cla s s if ier   ev alu ates  its   d ec is io n .   I n   th f o llo win g   we  p r o v id t h d etails  o n   h o th co s m atr ix   ca n   b u s ed   to   a d ju s th p r ed icte d   v alu es b y   th ML   m o d el.     Ver y   co m m o n   m eth o d o l o g y   i s   to   m o d if y   t h d ec is io n   th r es h o ld   o f   th class if ier   u s in g   th elem en ts   ca lcu lated   f o r   th co n s tr u ctio n   o f   th co s m atr ix .   L et  u s   d en o te  th p r e d icted   p r o b ab il ities   o f   th p o s itiv class   as  p   ( o u tp u o f   t h class if ier ) ,   an d   ass u m th e   d ef a u lt  th r esh o ld   v alu e   f o r   class if y in g   a   p o s itiv in s tan ce   as  0 . 5 .   I f   t h co s o f   FN  ( C FN )   is   h ig h er   th a n   th co s o f   FP   ( C FP ) ,   th er is   r eq u ir em e n to   d ec r ea s th th r esh o ld   v alu to   r ed u ce   th FN.  On   th o th er   h an d ,   if   th C FP   is   g r ea ter   th an   th C FN ,   th er is   r eq u ir em e n to   in cr ea s th th r esh o ld   v alu e   to   r ed u ce   th FP .   T h a d ju s ted   th r esh o ld   ( T ad ju s t ed )   ca n   b ca lcu late d   as:      =   +    ,     an d   th c o r r esp o n d in g   p r e d ictio n   is   ad ju s ted   as f o llo ws:   If  p T a djus ted ,   class if y   as p o s itiv e,   If  p < T a djus ted ,   class if y   as n eg ativ e.   T h ese  ad ju s tm en ts   b alan ce   th co s ts   a s s o ciate d   with   th FP   an d   FN  as  p er   th s p ec if ic  c o s m atr ix .   Als o ,   it  en s u r es  th at  th m o d e l’ s   p r ed ictio n s   alig n   with   th s p ec if ic  co s co n s id er atio n s ,   p o ten tially   lead in g   to   b etter   o u tco m es  in   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s   wh er d if f er en ty p e s   o f   er r o r s ,   n am ely ,   ty p e - I   an d   ty p e - I I   er r o r s   [ 1 4 ]   h av d if f e r en co n s eq u en ce s .   I n   th is   r esear ch   s tu d y ,   th m is c lass if icatio n   co s m atr ix   u s ed   i s   [ 0 , 17 , 20 , 0 ]   f o r   [ TP , FP , FN , TN ]   wh er all  th b ase  class if ier s   an d   m eta  class if ier   ar tr ain ed   an d   test ed   with   th eir   r esp ec tiv e   d atasets   an d   co s t m atr ix .     3 . 3 . 2 .   M a nu a weig ht  a djustm ent   Ma n u al  weig h ad ju s tm en in v o lv es  th m o d if icatio n   o f   th p r ed ictio n   weig h tin g s   in   th in d iv id u al   b ase  m o d el’ s   en s em b le   to   im p r o v th e   o v e r all  p er f o r m a n ce .   T h is   m eth o d o lo g y   lev er ag es  d o m ain   ex p er tis to   p r o v id e   p r o p er   s ig n if ica n ce   to   m o d els th at  ar ex p ec ted   to   p e r f o r m   b etter   in   ce r tai n   asp ec ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g   mo d el  fo r   a cc u r a te  p r ed ictio n   o f c o r o n a r   ( S a n t h o s h   Gu p ta   Do g i p a r th i )   5659   C o n s id er   an   en s em b le  o f   N   5   b ase  m o d els.  L et  m atr ix   X   ( 4 2 8 × 3 5 )   b th in p u f ea tu r m atr ix ,   an d   y   ( 4 2 8 × 1 )   b th ta r g et  v ec to r .   T h p r ed ictio n   f r o m   th i th   m o d e f o r   g iv e n   in p u x   ( elem en ts   o f   m atr ix   X )   is   d en o ted   as  ̂ ( ) .   T h e   en s em b le   p r e d ictio n   is   t y p ically   a   weig h ted   co m b in atio n   o f   t h ese  in d iv id u al   p r ed ictio n s :     ̂ e ns e mble ( ) = = 1 ̂ ( ) ,     wh er w i   ar e   th weig h tin g s   ass ig n ed   to   t h p r ed ictio n s   f r o m   e ac h   b ase  m o d el.   I n   m a n u al  we ig h ad ju s tm en t,   th ese  weig h tin g s   w i   ar s et  b ased   o n   th f ea tu r e s   d o m ain   ex p er tis e.     Fo r   o u r   J I PME R   d ataset,   th e   m an u al   weig h tin g s   u s ed   ar e   [ 0 . 5 ,   0 . 8 ,   0 . 7 ,   0 . 9 ,   0 . 8 5 ]   an d   th e   f in al   m o d el  s co r es  ar o b tain ed   b y   m u ltip ly in g   with   weig h tin g s   an d   p r ed ictio n   s co r es  o f   r esp ec tiv tr ain   an d   test   d atasets .     3 . 3 . 3 .   T hresh o ld  a dju s t m ent   Ad ju s tin g   th d ec is io n   th r esh o ld   o f   a   class if ier   ca n   b r in g   tr ad e - o f f   b etwe en   th e   p r e cisi o n   an d   r ec all.   T h o p tim al  th r esh o ld   ca n   b d eter m i n ed   b y   m ax im i zin g   th F1 - Sco r a n d   th n e ce s s ar y   s tep s   to   b e   f o llo wed   ar e:     Pre d ictio n   s co r es f o r   ea c h   test   in s tan ce ,   o b tain   th e   p r e d icted   p r o b a b ilit y   s co r es  p ̂ ( x )   f r o m   th m o d el.     T h r esh o ld s d ef i n r an g e   f o r   p o s s ib le  th r esh o ld s   θ   to   ev al u ate.   Fo r   ea c h   th r esh o ld   θ ,   cla s s if y   th d ata   p o in ts   as:     ̂ ( ) = { 1       if      ̂ ( ) 0       if       ̂ ( ) <       C o m p u te  m etr ics f o r   ea c h   th r esh o ld   θ ,   co m p u te  p r ec is io n   an d   r ec all.     F1 - Sco r ca lcu latio n ca lcu lat th F1 - Sco r f o r   ea c h   th r esh o ld .     Op tim al  th r esh o ld s elec th t h r esh o ld   θ   th at  m ax im izes th F1 - Sco r e:     = a r g    F1 - S co r e ( ) .     3 . 3 . 4 .   E ng ineere d/ deriv ed  f e a t ures   Der iv ed   f ea tu r es,  also   k n o wn   as  en g in ee r ed   f e atu r es,  ar n ew  v ar iab les  cr ea ted   b y   t r an s f o r m in g   o r   co m b in in g   ex is tin g   f ea tu r es.  T h ese  f ea tu r es c an   ca p tu r m o r en tan g led   r elatio n s h ip s   in ter co n n ec tin g   th d ata  th at  r aw  f ea tu r es  m ig h t   n o r e v ea l.  I n   th c o n tex t   o f   m ed ica d ata,   d e r iv ed   f ea tu r es  ca n   b e   p ar ticu lar ly   u s ef u l   in   en h an ci n g   th p r ed ictiv c ap ac ity   an d   ca p ab ilit y   o f   th m o d el  b y   in co r p o r atin g   d o m a in   k n o wled g an d   s p ec if ic  m ed ical  in s ig h ts .   I ts   m ain   p u r p o s is :     B y   ca p tu r in g   a d d itio n al  in f o r m atio n   th at  r aw  f ea t u r es  alo n m ig h n o p r o v id e,   d er iv ed   f ea tu r es  ca n   h elp   to   im p r o v th ac cu r ac y ,   p r ec i s io n ,   r ec all,   an d   o v er all  p er f o r m an ce   o f   t h ML   m o d els.     Der iv ed   f ea tu r es  ca n   o f ten   m ak th e   m o d els  m o r i n ter p r etab le  b y   b r in g i n g   o u th im p o r tan r elatio n s h ip s   an d   p atter n s   in   t h d ata  th at  ar m ea n in g f u to   th n atu r o f   th d ataset  ( m ed ical  in   o u r   ca s s tu d y ) .     Pro p er ly   e n g in ee r ed   f ea tu r es  ca n   h elp   to   r ed u ce   th e   in f lu en ce   o f   th n o is y   d ata   in   t h p r e d ictio n   p r o ce s s   b y   f o c u s in g   m o r o n   th r ele v an t a s p ec ts   o f   th d ata.   Der iv ed   f ea tu r es  ca n   b o f   d if f er en t   k in d s   s u ch   as,  s tatis tical,   tem p o r al,   tr an s f o r m atio n ,   etc.   Dep en d in g   o n   t h p r e d ictio n   r eq u ir em en ts   an y   p ar ticu lar   f ea tu r k in d   ca n   b ad o p ted .   Nev er th eless ,   in clu s io n   o f   m o r f ea tu r e( s )   to   th e x is tin g   d ataset  f ea tu r es will in tr o d u ce   d if f er e n t c o n s tr ain ts   to   th e   ML   m o d el  lik th o v er f itti n g ,   r elev an ce   an d   c o m p lex ity .   to tal  o f   1 0   d er i v ed   f ea t u r e s   ar o b tain ed   f o r   th is   wo r k ,   wh er th eir   n a m es,  r elatio n s   with   o th er   f ea tu r es a n d   th ei r   s ig n if ican ce   ar lis ted   b elo w .     Pu ls p r ess u r e : I t is d ef in ed   as :     P u ls P r ess u r = S ysto lic  B P     Dia s tol ic   BP.     T h is   d er iv ed   f ea tu r p r o v i d es in s ig h ts   in to   ca r d io v ascu lar   h e alth   an d   ar ter ial  s tiff n ess .     Me an   ar ter ial  p r ess u r ( MA P ):   I r ep r esen ts   th av e r ag p r ess u r in   p atien t’ s   ar ter ies  d u r in g   ca r d iac   cy cle.   I t is a  u s ef u l in d icato r   o f   p er f u s io n   p r ess u r o f   th o r g an s .   I t is d ef in ed   as:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 5 5 - 5 6 6 6   5660     MAP   = ( S ys tol ic   BP   +   2 × Dia s to lic  B P ) /3 .       C o m o r b id ity   co u n t T h is   d er iv ed   f ea t u r c o u n ts   t h p atien t’ s   n u m b er   o f   co m o r b id   c o n d itio n s .   T h e   p r esen ce   o f   m u ltip le  co m o r b id ities   [ s u ch   as  d iab etes   m ellitu s   ( DM ) ,   h y p er ten s io n   ( HT N) ,   an d   d y s lip id em ia  ( DL P)]   ca n   s ig n if ican tly   im p ac t   th p atien t’ s   o v er all  h ea lth   a n d   r is k   p r o f ile .   I is   u s ef u t o   ass es s   th b u r d en   o f   c h r o n ic  d is ea s es  o n   p atien t   an d   h el p s   in   s tr atif y in g   r is k   a n d   tail o r in g   tr ea tm en p lan s .   I t is d ef in ed   as:     C o mo r b id ity  C o u n t =  DM +  HTN   + D LP .       Hea r r ate  ca te g o r y :   I ca teg o r izes  th p atien t’ s   h ea r t   r ate   in t o   th r ee   lev els:   L o w,   No r m al,   a n d   Hig h .   Hea r t   r ate  is   c r itical  v ital  s ig n   th a ca n   i n d icate   u n d er l y in g   co n d itio n s   s u ch   as   b r a d y ca r d ia   ( l o h ea r t   r ate) ,   tach y ca r d ia   ( h ig h   h ea r r ate) ,   an d   n o r m al   h ea r f u n ctio n in g .   T h is   d e r iv ed   f ea tu r h elp s   to   s wif tly   id en tify   an y   ab n o r m alities   in   th h ea r r ate  th at  r eq u ir e   im m ed iate  m e d ical  atten tio n .   I t is co m p u ted   as:     Hea r t_ R a te_ C a teg o r y   =   d is cret iz ( d a ta . P R , [ 0 ,   6 0 ,   1 0 0 ,   I n f] ,   ca teg o r ica l’ ,   Lo w ,   N o r ma l’ ,   Hig h ) .       E C ab n o r m alities   co u n t T h is   d er iv ed   f ea tu r ad d s   u p   v a r io u s   ab n o r m alities   f o u n d   in   a n   E C r ea d in g .   E ac h   o f   th ese  c o m p o n en ts   ( Q W ,   QS,  QR S C )   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ]   r ep r esen ts   d if f er en t   ty p es  o f   E C ab n o r m alities   th at  ca n   in d icate   v ar io u s   h ea r co n d itio n s .   Su m   o f   th ese  c o m p o n e n ts   b ec o m es  y et  o t h er   d er iv ed   f ea tu r th at  p r o v id es  co n s o lid ated   m ea s u r o f   th o v er all  E C ab n o r m ality   b u r d en ,   wh ich   c an   b u s ef u to   p r ed ict  ca r d iac  e v en ts   an d   th s ev er ity   o f   th h ea r t d is ea s e.   I t   is   ca lcu lated   as:     E C G_ A b n o r ma liti es_ C o u n t =  QW+QS +QR S C +S TT + TW + S TE+S TD+T I +LVH+P R W +B B B .       R an d o m   b lo o d   s u g a r   to   B MI   r atio I m ea s u r es  th r elatio n s h ip   b etwe en   r an d o m   b lo o d   s u g ar   ( R B S)  lev els  an d   b o d y   m ass   in d e x   ( B MI ) .   I h el p s   in   u n d er s tan d i n g   h o b lo o d   g lu c o s lev els  ar e   af f ec ted   b y   b o d y   weig h t.  T h is   r atio   ca n   b p ar ticu lar ly   u s ef u in   m an ag i n g   d iab etes  an d   o b esit y - r ela ted   co n d itio n s ,   p r o v id i n g   in s ig h ts   in to   t h m et ab o lic  s tatu s   o f   th p atien t.   T h is   r atio   is   ca lcu lated   as:      R B S _ B MI_ R a tio   RBS B MI   .       L ef v en tr icu la r   ejec tio n   f r ac ti o n   ( L VE F)   C ateg o r y T h is   d e r iv ed   f ea t u r q u an tifie s   th a m o u n o f   b lo o d   p u m p e d   b y   t h lef v en t r icle  in   ea ch   h ea r co n tr ac tio n .   C ateg o r izin g   L VE in t o   L o w,   No r m al,   an d   Hig h   h elp s   in   ass ess in g   th e   f u n ctio n al  s tatu s   o f   th h ea r t.   lo w   L VE in d icate s   h ea r f ailu r e   o r   ca r d io m y o p ath y ,   wh ile  n o r m al  an d   h ig h   ca teg o r ies  ar in d icatio n s   o f   g o o d   h ea r f u n ctio n in g .   T h is   ca teg o r izatio n   is   cr u cial  f o r   d iag n o s in g   a n d   m o n ito r in g   h ea r t   co n d itio n s .   L VE F c ateg o r y   is   co m p u ted   as:     LVE F _ C a teg o r y   =   d is cr etiz e( d a ta . LVE F , [ 0 ,   4 0 ,   5 5 ,   I n f] ,   ca teg o r ica l’ ,   Lo w ,   N o r ma l’ ,   Hig h ) .       An g in r elativ r i s k :   R elativ r is k   v alu es  ar b ased   o n   th g en d er   an d   ag f o r   p atien ts   with   ty p ical  an g in a   ( ANG)   [ 2 5 ] .   T h ese  v alu es  ar e   m an u ally   ass ig n ed   b ased   o n   p r ed ef in e d   r is k   ca teg o r ies  as  s p ec if ied   b y   th ca r d io lo g is ts .   T h p r o b a b ilit y   v alu es a s s ig n ed   f o r   C AD  as p er   th ca teg o r y   d e p icted   in   T a b le  2 .       T ab le  2 .   Pro b ab ilit y   o f   C AD  b ased   o n   ag a n d   g en d e r   A g e   Ty p i c a l   A n g i n a   M e n   W o me n   30 - 39   0 . 7 6   0 . 2 6   40 - 49   0 . 8 7   0 . 5 5   50 - 59   0 . 9 3   0 . 7 3   60 - 69   0 . 9 4   0 . 8 6         Diab etes  m ellitu s   r elativ r is k :   r elativ r is k   f o r   p atien ts   with   d iab etes  m ellitu s   ( DM )   h av e   t wo - to   f o u r - f o ld   p o s s ib ilit y   o f   d ev elo p in g   co r o n ar y   d is ea s [ 2 6 ] .   So ,   p r esen c o f   DM   is   m an u ally   s et  to   0 . 7   an d   ab s en ce   as   0 . 3 .     Sm o k in g   s tatu s s m o k in g   s tatu s   is   an o th er   cr itical  d eter m i n an o f   v ar io u s   h ea lth   r is k s .   C u r r en s m o k er s   an d   ex - s m o k er s   h av e   d if f e r en t   r is k   p r o f iles   co m p ar ed   t o   in d i v id u als  wh o   h a v n e v er   s m o k ed .   T h is   f ea tu r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g   mo d el  fo r   a cc u r a te  p r ed ictio n   o f c o r o n a r   ( S a n t h o s h   Gu p ta   Do g i p a r th i )   5661   co m b in es  th in f o r m atio n   f r o m   C u r r en t_ S mo ke r   an d   E x _ S mo ke r   f ea tu r es  in to   s in g le  ca teg o r ical  v ar iab le.   I u s es  th ca teg o r ical  v alu es  o f   th two   s m o k i n g   f ea tu r to   m ap   in to   s in g le  v alu th at  co r r esp o n d s   to   o n o f   th f o llo win g   th r ee   ca teg o r ies : i)   0   f o r   N ev er S mo ke d ’,   ii)  0 . 5   f o r   E x_ S mo ke r ’,   an d   iii)  1   f o r   C u r r en t_ S mo ke r ’.   B y   co m b in in g   in to   s in g le   ca teg o r ical  v ar ia b le,   th e   co m p lex ity   o f   h a n d lin g   m u ltip le  r elate d   f ea tu r es  is   r ed u ce d .   T h is   h elp s   in   b etter   in ter p r etatio n   a n d   a n aly s is .     3 . 4 .     M o del  t ra ini ng   a nd   ev a l ua t io n   T h p ip elin a r ch itectu r o f   th tu n ed   ML   m o d el  is   d e p icted   in   Fig u r 1 .   T h is   wo r k f lo c ap tu r es  all  s tag es  o f   th m o d elin g   p r o ce s s ,   in clu d in g   d ata  p r e - p r o ce s s in g ,   d er i v ed   f ea tu r cr ea tio n ,   m o d el  tr ain in g   with   co s t - s en s itiv lear n in g ,   m a n u al  weig h tin g s ,   an d   class if icatio n   th r esh o l d   ad ju s tm en t   to   o p tim ize  p r e d ictiv p er f o r m an ce .   T h e   p r o p o s ed   p ip elin o f f er s   a   s tr u ctu r e d   a n d   e f f ec tiv m eth o d o lo g y   f o r   h an d lin g   co m p le x   m ed ical  d atasets .   I n itially ,   th d ataset  was  p ar titi o n ed   in to   7 0 f o r   tr ain in g   an d   3 0 f o r   test in g .   Af te r   tr ain in g ,   th e   m o d el  p r ed ictio n s   wer v alid ated   ac r o s s   th f u ll  d ataset  u s in g   cr o s s - v alid ated   p r ed ictio n s   to   en s u r e   r o b u s tn ess .   T h m o d elin g   p r o ce s s   s tar ts   b y   lo ad in g   th tr ai n in g   an d   test   s ets,  f o llo wed   b y   p r ep r o ce s s in g   an d   f ea tu r s elec tio n .   T h f i v b ase  class if ier s   ar tr ain ed ,   th eir   o u tp u ts   f ed   i n to   m eta - class if ier ,   an d   th en s em b le  m o d el  is   ev alu ate d   u s in g   test   d ataset.   Fo r   th b ase  co n f ig u r atio n   ( with o u an y   FN - r ed u ctio n   m eth o d s ) ,   th tr ain in g   p r o c ed u r in c lu d es  th e   f o llo win g   s tep s ( i)   L o ad   th e   d ataset  an d   p er f o r m   7 0 :3 0   tr ain - test   s p lit;   ( ii)  Ap p ly   d ata  c lean in g   an d   f ea tu r e   s elec tio n ( iii)  T r ain   th en s e m b le  m o d el  u s in g   f iv b ase  class if ier s   an d   m eta - lear n e r ( iv )   T est  th e   f u ll  d ataset  o n   th tr ain ed   m o d el;   ( v )   C o m p a r p r e d icted   v alu es  with   ac tu al  lab els  to   g en e r ate  th co n f u s io n   m atr ix ( v i)   C o m p u te   ev alu a tio n   m etr ics  s u ch   as  ac c u r a cy   ( AC C ) ,   p r ec is io n   ( P),   r e ca ll/s en s itiv ity   ( S),   s p ec if icity   ( SP ) ,   F1 - s co r e,   Ma tth ew’ s   C o r r elatio n   C o ef f icien t ( MCC ) ,   an d   ar ea   u n d er   th e   c u r v ( AUC).   T h p ip elin en s u r es in ter p r et ab ilit y   an d   r ep r o d u cib ilit y   wh i le  en ab lin g   th u s o f   en s em b l m eth o d s   with   in teg r ated   FN  r ed u ctio n .   d etailed   co m p ar is o n   o f   th p er f o r m an ce   m etr ics  f o r   t h b aselin m o d el  ( with o u FN  r e d u ctio n )   is   p r e s en ted   later   in   s ec tio n   4   ( R esu lts   an d   Dis cu s s io n ) ,   wh e r T ab le  3   r ep o r ts   th e   co n f u s io n   m atr ix   an d   ass o ciate d   ev alu atio n   o u tco m es.           Fig u r 1 .   Pip elin a r ch itectu r e   o f   th p r o p o s ed   ML   m o d el ,   in clu d in g   p r ep r o ce s s in g ,   f ea tu r e   en g in ee r in g ,     FN - r ed u ctio n ,   tr ai n in g ,   a n d   e v alu atio n       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 5 5 - 5 6 6 6   5662   4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   an d   a n al y ze s   th p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   ML   m o d el   f o r   C AD  p r ed ictio n ,   f o cu s in g   f ir s o n   th b aselin co n f ig u r atio n   with o u an y   er r o r - r ed u ctio n   m eth o d o lo g ies,  f o llo wed   b y   im p r o v em e n ts   ac h iev ed   t h r o u g h   th in te g r atio n   o f   in d i v id u al  an d   co m b in e d   f alse  n eg at iv ( FN)   r ed u ctio n   s tr ateg ies.     4 . 1 .     B a s eline  m o del per f o r ma nce   T ab le  3   s u m m ar izes  th c o n f u s io n   m atr ix   a n d   p e r f o r m an ce   m etr ics  f o r   th b aselin ML   m o d el   tr ain ed   an d   ev al u ated   with o u in co r p o r atin g   an y   FN - r e d u c tio n   m eth o d o lo g ies.  T h is   co n f ig u r atio n   u s es  th f u ll  en s em b le  p i p elin with   o r ig in al  an d   d e r iv ed   f ea tu r es   b u ap p lies   n o   c o s t - s en s itiv lear n in g ,   m an u al  weig h tin g ,   t h r esh o ld   tu n i n g ,   o r   e n g in ee r e d   s tr ateg ies.  As  s h o wn ,   wh ile  th e   m o d el  d em o n s tr ates  r esp ec tab le  o v er all  ac cu r ac y   a n d   AUC,  i s till   s u f f er s   f r o m   a   r elativ el y   h ig h er   f alse  n eg ativ ( FN)   co u n t,   wh ich   is   a   cr itical  co n ce r n   in   clin ical  ap p licatio n s   wh er u n d ia g n o s ed   C AD  ca s e s   ca n   h av s ev er c o n s eq u en ce s .   T h r esu lts   f r o m   T ab le   3   h ig h lig h th e   n ee d   to   ad d r ess   th F is s u d ir ec tly .   T o   ev alu ate   t h im p ac t   o f   FN - r ed u ctio n   s tr ateg ies,  ad d itio n al  ex p e r im en ts   wer c o n d u cted ,   a p p ly in g   ea ch   m eth o d   in d iv id u ally   an d   in   co m b in atio n .       T a b le   3 .   Pe r f o r m a n c m e tr ics   o f   t h e   b as eli n e   m o d e l w it h o u t   FN  r e d u ci n g   m e th o d o l o g ies   S . N o .   D a t a s e t   C o n f u s i o n   M a t r i x   P e r f o r ma n c e   M e t r i c s   TN   FP   FN   TP   A C C   P   S   SP   F1   M C C   AUC   1.   JI P M ER   20   8   6   94   8 9 . 0 6 %   9 2 . 1 6 %   9 4 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 3 . 0 7 %   6 7 . 2 3 %   9 2 . 0 4 %       4 . 2 .     I nd iv idu a l F N - re du ct io m et ho do lo g ies   Her we  r ep o r th e   ef f ec tiv e n ess   o f   th ML   m o d el  in   ac c u r ate  p r ed ictio n   d u to   th in c o r p o r atio n   o f   FN  r ed u ctio n   m eth o d o lo g ies  d etailed   ea r lier .   First,  we  d etail  th p er f o r m an ce   o f   th ML   m o d el  with   o n ly   o n e   o f   th e   FN  r e d u ctio n   m eth o d o lo g ies  is   in co r p o r ated .   I n   T ab le  4 ,   all  a v ailab le  f ea t u r es  f r o m   th e   J I PME R   d ataset  ar ap p lied   a n d   p r o v i d ed   all  th p er f o r m an ce   m etr ics  o f   th m o d el  with   in d iv i d u al  m eth o d o lo g ies  u tili ze d   in   th e   s tu d y   i.e . ,   en g in ee r ed   f ea tu r es,   co s t - s en s itiv lear n in g ,   m a n u al  weig h tin g s   p r o v is io n   a n d   ca lcu latio n   o f   n ew  th r esh o ld s   u s in g   p r ec is io n - r ec all  tr ad e - o f f .   First  m o d el  i.e . ,   b aselin m o d el  ( S.No . 1   in   T ab le  4 )   th at   u s ed   o n ly   th e   o r ig in al  f ea t u r es  r esu lted   in   m ax im u m   p er ce n ta g es  f o r   v ar io u s   m etr ics  as:   ac cu r ac y   8 9 . 0 6 %,  p r ec is io n   9 2 . 1 6 %,  r ec all   9 4 %,  F1 - s co r e   9 3 . 0 7 a n d   AUC   9 2 . 0 4 %.  T h ese  p er f o r m an ce   m etr ics  ar n o th b est  we  wis h ed   f o r   as  th o r ig in al  d ataset  f ea tu r es  h as  o n ly   ca p tu r ed   th ess en tial  ch ar ac ter is tics   r eq u ir ed   f o r   ac cu r ate  class if icatio n .   Seco n d   m o d el  ( S.No . 2   in   T a b le  4 )   is   ad d itio n   o f   en g in ee r ed   f ea tu r es  alo n g   wit h   th o r i g in al  f ea tu r es  s h o wed   s lig h im p r o v em en i n   th p r ec is io n   9 3 a n d   r ec all   9 3 %,  b u with   a   m ar g i n al  d ec r ea s in   AUC   9 1 %.  M ar g in al  d ec r ea s in   th AUC  m etr ics  o f   th is   ca s ca n   b attr ib u te d   to   th e   n o is an d /o r   r ed u n d an c y   in tr o d u ce d   b y   th i n clu s io n   o f   th d e r iv ed   f ea tu r es  f o r   th e   tr ain in g   an d   p r ed ictio n .   T h ir d   m o d el  ( S.No . 3   in   T ab le  4 )   is   th in co r p o r atio n   o f   th c o s m atr ix   th at  wo r k s   o n ly   o n   th e   o r ig i n al  f ea tu r es  to   r ed u ce   th FN,  p r o v id ed   s i g n if ican p e r f o r m an ce   im p r o v em en in   ac c u r ac y   9 1 . 4 1 %,   r ec all   9 7 an d   F1 - s co r e   9 4 . 6 3 %,  alo n g   with   s lig h co m p r o m is in   A UC   9 0 . 3 9 %.  T h is   im p r o v em e n o f   th ac cu r ac y   is   d ir ec r ef lectio n   o f   th h ig h   r ed u ctio n   o f   FN  m etr ic  in   th is   m o d el.   E ith er   f o u r th   ( S.No . 4   in   T ab le   4 )   m o d el  th at  in co r p o r ate d   m an u al  weig h tin g s   o r   t h f if th   ( S.No . 5   in   T ab le   4 )   m o d el   th at  in co r p o r ated   th r esh o ld   ad j u s tm en ts   to   th o r ig in al  f ea t u r es  d ataset  d id   n o t   s h o an y   s ig n if ican ch a n g e   in   th p er f o r m an ce   co m p ar ed   t o   th f ir s m o d el  ( S.No .   1   in   T ab le  4 ) .   T h is   in d icate s   th at  th er ar n o   ad d ed   ad v an tag es  in   u s in g   b o th   m an u al  weig h tin g s   an d   th r esh o ld   ad ju s tm en ts   m eth o d o lo g ies  to g eth er   f o r   ac c u r ate   p r ed ictio n   o f   J I PME R   C AD  m ed ical  k in d   o f   d atasets .   T h m an u al  weig h tin g s   d id   n o t   alter   th m o d el’ s   d ec is io n   b o u n d ar y   en o u g h   to   ca u s an y   ap p r ec iab le  ch an g e   in   p er f o r m an ce .   As  th o r i g in al  m o d el  alr ea d y   in clu d ed   th o p tim al  th r esh o ld   in   th p r ed ictio n   p r o ce s s ,   th f if th   m o d el  th at  in co r p o r ated   th th r esh o ld   ad ju s tm en ts   h as  n o   e f f ec o n   r ed u cin g   th FN.   T h e   m o d e l's   p er f o r m an ce   m etr ics  s u g g est  th at  th d ef au lt   th r esh o ld   was a p p r o p r iate,   a n d   an y   f u r th er   a d ju s tm en ts   d id   n o t e n h an ce   o r   d eg r a d th m o d el’ s   p er f o r m an ce .       4 . 3 .     Co m bin a t io n o f   F N - re du ct io n m et ho do lo g ies   I n   T ab le  5 ,   we  r ep o r th ef f ec tiv en ess   o f   th ML   m o d el  in   p r ed ictin g   th J I PME R   d ataset  wh en   co m b in atio n   o f   m o r th a n   o n e   FN r ed u cin g   m et h o d o lo g ies a r in co r p o r ated .   First co m b in a tio n   m o d el  ( S.No . 1   in   T ab le  5 )   th at  u s ed   o r ig i n a an d   d er iv e d   f ea tu r es  alo n g   with   m an u al  weig h tin g s   p r o v id ed   th s tr o n g est  p er f o r m an ce   with   ac cu r ac y   9 0 . 6 3 %,   r ec all   9 6 . 0 0 an d   F1 - s co r e   9 4 . 1 2 %,   wh ile  AU C   g o d ec r ea s ed   to   9 1 . 0 0 %.   Seco n d   co m b in atio n   m o d el   ( S.No . 2   in   T ab le   5 )   u s ed   o r ig in al   an d   d e r iv ed   f ea tu r es  alo n g   with   th r esh o ld   ad ju s tm en ts ,   m ir r o r ed   th f ir s co m b in atio n   m o d e l’ s   p er f o r m an ce   m etr ics  in d ica tin g   th at  th er is   n o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Ma ch in lea r n in g   mo d el  fo r   a cc u r a te  p r ed ictio n   o f c o r o n a r   ( S a n t h o s h   Gu p ta   Do g i p a r th i )   5663   ad d itio n al  b en ef it  c o m p a r ed   t o   f ir s co m b in atio n   m o d el  th at  u s ed   o r ig in al  a n d   d er iv e d   f ea tu r es  alo n g   wit h   m an u al  weig h tin g s .   T h e   th ir d   co m b in atio n   m o d el  ( S.No . 3   in   T ab le   5 )   u s es  o r ig in al  a n d   d e r iv ed   f ea tu r es  with   co s m atr ix ,   d em o n s tr ates  b alan ce d   p e r f o r m an ce   m et r ics  with   an   ac cu r ac y   8 9 . 0 6 %,  p r e cisi o n   9 3 . 0 0 %,  an d   an   AUC  9 0 . 6 3 b u t   n o t   p r o v id a n y   s ig n i f ican im p r o v em en co m p ar ed   to   f ir s ( o r   th ir d )   c o m b in atio n   m o d el.   B y   o b s er v in g   th f ir s th r ee   co m b in atio n   m o d el  c ases ,   th ad d itio n   o f   d er iv e d   f ea tu r es  with   an y   m eth o d o l o g y   d id   n o s h o w   s u b s tan tial  im p r o v em e n d u e   to   p o ten tial  n o is o r   r e d u n d an cy .   T h f o u r t h   co m b in atio n   m o d el  ( S.No . 4   i n   T ab le  5 )   u s ed   o r i g in al  f ea t u r es  alo n g   with   m an u al  wei g h tin g s   an d   co s m atr ix ,   r esu lted   in   p er ce n tag es  o f   p er f o r m an c m etr ics  as:  ac cu r ac y   9 1 . 4 1 %,  p r ec is io n   9 2 . 3 8 %,  F1   s co r e   9 4 . 6 3 % a n d   r ec all  9 7 . 0 0 %.  T h f if th   co m b in atio n   m o d el  ( S.No . 5   in   T ab le  5 )   u s es o r ig in al  f ea tu r es a lo n g   with   m an u al  weig h tin g s   an d   th r e s h o ld   ad ju s tm en m ain tain s   with   th o r ig in al  m o d el’ s   ( S.No . 1   in   T ab le  4 )   p er f o r m an ce .   T h e   s ix th   co m b in atio n   m o d el   ( S.No . 6   in   T ab le  5 )   u tili zin g   co s m atr ix   an d   th r esh o l d   ad ju s tm en with   o r ig in al  f ea tu r es,  em er g es  as  th b est  ML   p r ed ictin g   alg o r ith m   m o d el,   r es u lted   in   m ax im u m   p er ce n tag es  f o r   v ar io u s   m etr i cs  as:  ac cu r ac y   9 2 . 1 9 %,  r ec all  9 8 . 0 0 %,  F1   s co r 9 5 . 1 5 %,  an d   MCC   7 6 . 0 8 %,   th o u g h   its   AUC  i s   s lig h tly   l o wer   at  9 0 . 3 9 %.  B y   co m p ar i n g   th last   th r ee   co m b in atio n   m o d el  ca s es,  th ef f ec tiv en ess   o f   th co s m atr ix   in   m o d els  h ig h lig h ts   its   im p o r tan ce   in   im p r o v in g   r e ca ll  b y   r ed u cin g   th FN   b y   v er y   g o o d   a m o u n t.        T ab le  4 .   Per f o r m an ce   m etr ics o f   th b aselin m o d el  with   in d iv id u al  FN m eth o d o lo g ies   S.   N o .   C a t e g o r y   N o .   o f   F e a t u r e s   C o n f u s i o n   M a t r i x   P e r f o r ma n c e   M e t r i c s   TN   FP   FN   TP   A C C   P   S   SP   F1   M C C   AUC   1   B a se l i n e   m o d e l   36   20   8   6   94   8 9 . 0 6 %   9 2 . 1 6 %   9 4 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 3 . 0 7 %   6 7 . 2 3 %   9 2 . 0 4 %   2   En g i n e e r e d   f e a t u r e s   46   21   7   7   93   8 9 . 0 6 %   9 3 . 0 0 %   9 3 . 0 0 %   7 5 . 0 0 %   9 3 . 0 0 %   6 8 . 0 0 %   9 1 . 0 0 %   3   C o s t - se n si t i v e   l e a r n i n g   36   20   8   3   97   9 1 . 4 1 %   9 2 . 3 8 %   9 7 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 4 . 6 3 %   7 3 . 6 8 %   9 0 . 3 9 %   4   M a n u a l   w e i g h t   a d j u st m e n t   36   20   8   6   94   8 9 . 0 6 %   9 2 . 1 6 %   9 4 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 3 . 0 7 %   6 7 . 2 3 %   9 2 . 0 4 %   5   Th r e s h o l d   a d j u s t me n t   36   20   8   6   94   8 9 . 0 6 %   9 2 . 1 6 %   9 4 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 3 . 0 7 %   6 7 . 2 3 %   9 2 . 0 4 %       T ab le  5 .   Per f o r m an ce   m etr ics o f   th b aselin m o d el  with   co m b in atio n   o f   d if f er en t FN  m et h o d o lo g ies   S.   N o .   C a t e g o r y   N o .   o f   F e a t u r e s   C o n f u s i o n   M a t r i x   P e r f o r ma n c e   M e t r i c s   TN   FP   FN   TP   A C C   P   S   SP   F1   M C C   AUC   1   En g i n e e r e d   f e a t u r e +   M a n u a l   w e i g h t   a d j u s t me n t   46   20   8   4   96   9 0 . 6 3 %   9 2 . 3 1 %   9 6 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 4 . 1 2 %   7 1 . 4 2 %   9 1 . 0 0 %   2   En g i n e e r e d   f e a t u r e +   Th r e s h o l d   a d j u s t me n t   46   20   8   4   96   9 0 . 6 3 %   9 2 . 3 1 %   9 6 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 4 . 1 2 %   7 1 . 4 2 %   9 1 . 0 0 %   3   C o s t - se n si t i v e   +   En g i n e e r e d   f e a t u r e s   46   21   7   7   93   8 9 . 0 6 %   9 3 . 0 0 %   9 3 . 0 0 %   7 5 . 0 0 %   9 3 . 0 0 %   6 8 . 0 0 %   9 0 . 6 3 %   4   M a n u a l   w e i g h t   +   C o st - se n si t i v e   36   20   8   3   97   9 1 . 4 1 %   9 2 . 3 8 %   9 7 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 4 . 6 3 %   7 3 . 6 8 %   9 0 . 3 9 %   5   Th r e s h o l d   +   M a n u a l   w e i g h t   36   20   8   6   94   8 9 . 0 6 %   9 2 . 1 6 %   9 4 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 3 . 0 7 %   6 7 . 2 3 %   9 2 . 0 4 %   6   C o s t - se n si t i v e   +   Th r e s h o l d   a d j u s t me n t   36   20   8   2   98   9 2 . 1 9 %   9 2 . 4 5 %   9 8 . 0 0 %   7 1 . 4 3 %   9 5 . 1 5 %   7 6 . 0 8 %   9 0 . 3 9 %       I n   th tech n iq u es  r ep o r ted   i n   th liter atu r e   [ 1 4 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 2 7 ]   g o o d   p r ed ictio n   ac cu r ac y   f o r   th e   r esp ec tiv d ataset  u tili ze d   wer ac h iev ed   eith er   b y   b u ild in g   n ew  s o p h is ticated   ML   alg o r ith m   o r   d e v elo p in g   d ee p er   n etwo r k .   I n   p ar ticu la r ,   v e r y   f ew  o f   th em   ar e   co n ce n tr atin g   o n   r ed u ctio n   o f   t y p e I   an d   ty p e I I   er r o r s   [ 1 4 ] .   I n   th is   wo r k ,   we  in c o r p o r ated   v ar i o u s   m eth o d o lo g ies  to   f o c u s   m ain ly   o n   r ed u ctio n   o f   FN  as  th m o d el  alm o s p ick ed   o u th o s p atien ts   wh o   ar h av in g   h ea r d is ea s e.   Fro m   T ab le  4   an d   5 ,   it   is   ev id en th at  th e   m o d el  is   well  s u ited   f o r   s ele ctin g   m eth o d o lo g ies  lik co s t - s en s itiv an d   th r esh o ld   ad j u s tm en as  FN  ar r ed u ce d   to   co u n o f   o n l y   2   p atien ts   wh ich   r esu lted   in   an   ac cu r ac y   im p r o v em e n f r o m   8 9 . 0 6 to   9 2 . 1 9 %.   T h is   p r o v es  th at   th p r o p o s ed   id ea   o f   d if f er en t   m eth o d o lo g ies  ca n   wo r k   as  b etter   ML   f r a m ewo r k   to   p r o v id e   ef f icien p r e d ictio n   m o d el  wit h   r ed u ctio n   o f   ty p e - I   a n d   t y p e - I I   er r o r s .   T h is   r esu lt  d em o n s tr ates  th m ax im u m   clin ical  v alu b y   s u cc ess f u lly   m in im izin g   life - th r ea ten in g   m is clas s if icatio n s   wh ile  p r eser v in g   h ig h   d iag n o s tic  p r ec is io n ,   h ig h lig h tin g   t h o p t im al  tr ad e - o f f   ac h iev ed   b y   in t eg r atin g   m u ltip le  e r r o r   r e d u cti o n   s tr ateg ies.   I is   im p o r tan to   n o te  th at  th r e p o r ted   f alse  n e g ativ ( FN)   c o u n o f   2   was  o b tain ed   f r o m   th 3 0 test   s et,   co r r esp o n d in g   to   ap p r o x im at ely   1 2 8   p atien ts .   T h is   co u n r ef lects  th m o d el’ s   ev alu atio n   p er f o r m an ce   o n   h eld - o u d ata  an d   n o t th e   en tir d ataset.       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   r esear c h   s tu d y ,   a   s tack ed   e n s em b le - b ased   ML   class if ier   m o d el  is   d ev elo p ed   f o r   co r o n ar y   ar ter y   d is ea s p r ed ictio n   o f   J I PME R   o u t - p atien d ataset  wit h   h ig h   ac c u r ac y .   T h r esear c h   wo r k   r e p o r ted   i n   th is   p ap er   is   f o c u s ed   o n   r ed u cin g   th FN  to   im p r o v th o b tain ed   p r ed ictio n   ac c u r ac y .   T h is   is   ac h iev ed   b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 6 5 5 - 5 6 6 6   5664   tu n in g   o r   m o d if y i n g   th s tack ed   en s em b le  m o d el  with   FN  r ed u ctio n   m eth o d o lo g ies.  E x p er im en tal  r esu lts   s h o wed   clea r   r e d u ctio n   in   F co u n an d   im p r o v ed   p er f o r m an ce   ac r o s s   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e,   an d   AUC   m etr ics.  No tab ly ,   co m b in in g   c o s t - s en s itiv lear n in g   an d   t h r e s h o ld   ad ju s tm en r e d u ce d   FN to   ju s two   ca s es  in   th 3 0 test   s et,   with   co r r esp o n d in g   F1 - s co r o f   9 5 . 1 5 an d   r ec all  o f   9 8 h ig h lig h tin g   th clin ical  im p ac t   o f   th p r o p o s ed   m et h o d o lo g y .   An y   d ataset  h av in g   s im ilar   f ea tu r es  lik th J I PME R   m ed ical  r ec o r d   d ataset  co n s id er ed   in   t h is   r esear ch   ca n   u tili ze   o u r   p r o p o s ed   ML   m o d el  with   in co r p o r atio n   o f   s u itab le  FN  r ed u cin g   m eth o d o l o g ies f o r   ac c u r ate  p r ed ictio n .     T h is   wo r k   h as  s u b s tan tial  im p licatio n s   f o r   r ea l - tim d ec is io n   s u p p o r in   ca r d io lo g y ,   esp ec ially   in   r eso u r ce - lim ited   s ettin g s .   T h e   d ev el o p ed   m o d el  is   n o b ei n g   p r ep ar e d   f o r   d e p lo y m e n with in   th clin ical  wo r k f lo at   J I PME R ,   with   p lan s   f o r   r ea l - wo r ld   v alid atio n   an d   ex p an s io n   to   o t h er   ca r d io v ascu lar   co n d itio n s .   Fu tu r r esear ch   will  f o cu s   o n   in teg r atin g   th is   p r ed ictiv e   f r am ewo r k   with   d ee p   lear n in g - b ased   s eg m en tatio n   m o d els  u s in g   an g i o g r a p h y   im ag es,  th er eb y   a d v an ci n g   to wa r d   u n i f ied   an d   au to m ated   d iag n o s tic  p ip elin e.   Ad d itio n ally ,   th p r o p o s ed   m o d el  ca n   b f u r th er   e n h an ce d   b y   in c o r p o r atin g   r ec en d e v e lo p m en ts   in   h y b r id   an d   co s t - b ased   e n s em b le  lear n in g   tech n iq u es to   im p r o v p r e d ictiv ac cu r ac y   an d   clin ical  a d ap tab ilit y .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   wo u ld   lik to   ac k n o wled g Dr .   Ak in ch a n   B h ar d waj,   Fo r m er   Sen io r   R esid en ts ,   Dep ar tm en o f   C ar d io lo g y ,   J I PME R ,   Pu d u ch er r y   f o r   ex ten d in g   h is   s u p p o r to wa r d s   cr ea tio n   o f   t h d atab ase   u s ed   in   th is   s tu d y .   W also   lik to   th a n k   th J I MPE R   I n s titu te  E th ics  C o m m ittee  f o r   p er m itti n g   u s   to   u s th ei r   p atien ts   d ata  f o r   th is   r esear ch   s tu d y .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   No   f u n d s ,   g r an ts ,   o r   o th e r   s u p p o r t w as r ec eiv 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   San th o s h   Gu p ta  Do g ip ar th i                               J ay an th i K                               Ajith   An an th ak r is h n Pil lai                               Nak k ee r an                                 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   T h au th o r s   r ev ea ls   th at  th ey   h av n o   co n f licts   o f   in ter est to   d is clo s e.       I NF O RM E CO NS E N T   B ein g   r et r o s p ec tiv s tu d y ,   th i n f o r m ed   co n s en t   f o r   th is   r esear ch   s tu d y   is   waiv ed   o f f ,   as  an o n y m ized   p atien d ata  h as b ee n   p r o v id ed .   Hen ce f o r th   eth i cs a p p r o v al  is   s u f f icien f o r   t h is   r esear ch   s tu d y .         E T H I CAL AP P RO V AL   E th ical  ap p r o v al  f o r   th is   s tu d y   was  o b tain ed   f r o m   t h I n s titu te  E th ics  C o m m ittee  o f   J I PME R   ( I E C   Ap p r o v al  No .   1 0 8 7 / 2 0 1 9 /OB S,  d ated   1 2 th   Au g u s 2 0 2 2 ) .   T h co m m ittee  g r an ted   p e r m i s s io n   f o r   th u s o f   p atien t d ata  in   th is   r esear ch .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.