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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 ,   p p .   321 ~ 332   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 1 6 i 1 . pp 3 2 1 - 3 3 2           321       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   H y brid ma chi ne l ea rning  f ra mewo rk f o r c hro nic dis ea se risk  a ss ess ment       H a rini Sha da k s ha ra pp a 1 ,   Ra s hm i K .   B. 2 ,   Sh re y a s   D.   K. 3 ,   So m a na t h M ik a li 4 ,   Vis hes h   P .   G o wda 5 ,   Uda y   Sh a nk a C.   A. 6 ,   Sid da rt h B .   I y er r 7   D e p a r t me n t   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   B . M . S .   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  1 5 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   No v   2 3 ,   2 0 2 5       Ch ro n ic  d ise a se li k e   a sth m a ,   d iab e tes ,   stro k e ,   a n d   h e a rt  d ise a se   a re   th e   m a jo c a u se o f   m o rb id it y   g l o b a l ly ,   wh ich   e m p h a siz e th e   n e e d   fo e fficie n t   p re d ictiv e   m o d e ls  to   fa c il i tate   e a rly   d e tec ti o n   a n d   p re c a u ti o n a r y   m e a su re s.   P re v io u stu d ies   h a v e   u se d   m a c h in e   lea rn in g   a p p ro a c h e f o si n g l e - d ise a se   p re d ictio n ,   wh e re   m o d e ls  a re   d e si g n e d   fo r   sp e c ifi c   d ise a se s,  su c h   a d iab e tes   o h e a rt  d ise a se .   Ho we v e r,   v e ry   fe a tt e m p ts  h a v e   b e e n   m a d e   t o   d e v e lo p   u n ifi e d   fra m e wo rk fo p re d icti n g   m u lt ip le  d ise a se sim u lt a n e o u sly .   T h is  wo rk   p re se n ts  a   n o v e l ,   u n ifi e d   fra m e wo rk   u sin g   a n   e n se m b le  o e x trem e   g ra d ien t   b o o sti n g   c las sifier  (XG BClas sifier)  a n d   a rti ficia n e u ra l   n e two r k (AN N) as   in d iv id u a c las sifiers   to   c o n c u rre n tl y   p re d ict  t h e   risk   o d e v e lo p i n g   a sth m a ,   d iab e tes ,   str o k e ,   a n d   h e a rt  d ise a se .   Th is   wo r k   f o ll o ws   a   q u e stio n n a ire - b a se d   a p p ro a c h   t h a u ti li z e d e m o g ra p h ic,  li fe sty l e ,   h e a lt h   m e tri c s,  sy m p to m a n d   e x p o su r e - re late d   d a ta  t o   c re a te  p e rso n a li z e d   risk   a ss e ss m e n ts.  Th e   m o d e a c h iev e s   sa ti sfa c to ry   a c c u ra c y   ra tes   o 9 5 . 8 2 %   fo r   a sth m a ,   9 6 . 6 8 %   fo r   d ia b e tes ,   9 4 . 9 1 %   fo r   stro k e ,   a n d   9 4 . 5 2 %   fo r   h e a rt   d ise a se .   Th e   fin d in g h i g h li g h h o t h is  n o v e h y b rid   m o d e se rv e a a n   e ffe c ti v e   a p p ro a c h   to   tac k le  t h e   in tri c a te  i n tera c ti o n s   b e twe e n   c h ro n ic  a il m e n ts.  Th e   re se a rc h   a lso   i n c lu d e a   u se r - frien d l y   we b site  th a c o m p rise a   q u e stio n n a ire   a n d   m a k e u se   o f   th e   b e st   p e rf o rm in g   m o d e to   p re d ict   th e   p ro b a b il it ies   o d e v e lo p in g   d iffere n d ise a se s.   K ey w o r d s :   Ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   C h r o n ic  d is ea s es   Hea lth   m etr ics   Ma ch in lear n in g   Pre d ictiv m o d el   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 :   R ash m i K .   B.   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atio n   Scien ce   an d   E n g in ee r i n g ,   B . M. S .   C o lleg o f   E n g in ee r in g   P.O.   B o x   No . :   1 9 0 8 ,   B u ll T em p le  R o ad ,   B an g alo r e - 5 6 0 0 1 9 ,   Kar n atak a,   I n d ia   E m ail:  r ash m ik b . is e@ b m s ce . ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   Ov er   th last   f ew  d ec ad es,  ch r o n ic  d is ea s es  h av r ea c h ed   u n p r ec ed en ted   lev els  ac r o s s   th g lo b e.   T h e   m o s p r o m in e n o n es  in clu d e   asth m a,   d iab etes,  s tr o k e ,   an d   ca r d io v ascu lar   d is ea s e.   T h ese  co n d itio n s ,   ta k e n   to g eth er ,   f o r m   h u g b u r d e n   o n   th h ea lth   ca r s y s tem s   ar o u n d   th wo r ld   [ 1 ] .   Hea r d is ea s es  a lo n ar r esp o n s ib le  f o r   alm o s 1 7 . 9   m illi o n   d ea th s   a n n u ally ,   as  cl aim ed   b y   th e   W o r ld   Hea lth   Or g an izatio n   ( W HO)   an d   o v er   5 0 0   m illi o n   p e o p le  s u f f er   f r o m   ch r o n ic  r esp ir ato r y   ailm en ts ,   in clu d in g   asth m [ 2 ] .   Diab etes  af f ec ts   alm o s 5 0 0   m illi o n   p e o p le,   an d   th f ig u r is   p r o jecte d   to   in cr ea s b y   2 5 in   2 0 3 0   [ 3 ] .   P r ev en tiv d etec tio n   an d   p r ev e n tio n   o f   th ese  d is ea s es  h av b ec o m o n o f   th k ey   ch allen g es  in   m o d er n   h ea lth ca r s y s tem s ,   esp ec ially   in   ar ea s   wh er th er is   lack   o f   m o d e r n   m e d ical  f ac ilit ies  an d   d iag n o s tic  eq u ip m e n t.  T h ese   co n d itio n s   ar e   esp ec ially   p r ev alen in   d ev elo p in g   co u n tr ies,  wh er h ea lth ca r ac ce s s   m ay   b e   lim ited .   T r ad itio n al  d iag n o s tic  ap p r o a ch es  g en er ally   n ee d   s o p h is tic ated   lab o r at o r y   test in g ,   s k illed   m ed ical  p e r s o n n el,   an d   ad e q u ate  r eso u r ce s ,   wh ic h   h am p er s   p r o m p id e n tific atio n   an d   tr ea tm en t.   T h ese  is s u e s   ar ex ac er b ate d   in   r u r al  an d   im p o v er is h ed   c o m m u n ities ,   wh er ac ce s s   to   s p ec ialized   h ea lth   s er v ices is lim ited   o r   n o n ex is ten t.   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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   3 2 1 - 332   322   T h ad v e n o f   co m p u tatio n al  m eth o d s   in   m ac h in lear n in g   an d   th s p h er o f   ar tific ial  in t ellig en ce ,   esp ec ially   en s em b le  lear n in g   t ec h n iq u es,  h as  ch an g ed   th m eth o d o lo g ies  th at  ar u s ed   in   d is ea s p r ed ictio n .   W h ile  th tr ad itio n al  m eth o d s   u s ed   in   m ed ical  d ia g n o s is   d ep en d   o n   co m b in atio n   o f   cl in ical  ac u m en   an d   lab o r ato r y   ass ess m en ts ,   en s em b le  s tr ateg ies  lik v o tin g   cl ass if ier s ,   in   th p r esen ce   o f   p o wer f u l   alg o r ith m s   s u ch   as  ex tr em g r ad ien b o o s ti n g   ( XGBo o s t)   an d   ar tific ial   n eu r al  n etwo r k   ( ANN)   in ter c h an g ea b l y   u s ed   as  m u lti - lay er   p e r ce p tr o n   ( ML P)   as  u s ed   in   t h is   ap p r o ac h   [ 4 ] ,   ar in d ee d   v alid   alter n ativ e s   f o r   ex ac t   d is ea s e   f o r ec asti n g .   L atest  tech n o lo g i ca ad v an ce m en ts   g r ea tly   af f ec p r ev en tiv ca r as  ea r ly   d iag n o s is   o f   h ea lth   p r o b lem s   h as tr em e n d o u s ly   im p r o v e d   p atien o u tco m es a n d   d ec r ea s ed   h ea lth ca r co s ts .   C o m p r eh en s iv e   ap p r o ac h es  t o   d is ea s p r e d ictio n   ar also   v ital  b ec au s c h r o n ic  d is ea s es  ar o f ten   in ter r elate d   with   co m m o n   r is k   f ac to r s   an d   co e x is tin g   s y m p to m s .   Fo r   in s tan ce ,   th r is k   f ac to r s   r elate d   to   en v ir o n m en tal  asp ec ts   ca n   s im u ltan eo u s ly   i n cr ea s r esp ir a to r y   a n d   ca r d io v ascu lar   co n d itio n s ,   s u ch   as  air   q u ality   o r   p o llu tio n   lev el.   Ho wev er ,   d iab etes is wid ely   r eg a r d ed   as a   f ac   to r   th at   s ig n if ican tly   elev a tes  th p o ten tial  f o r   h ea r co n d itio n s   an d   s tr o k [ 5 ] .   T h in ter ac tio n   am o n g   th ese  ch r o n ic  illn ess es  m ak es  ca ll  f o r   h o lis tic  m eth o d o lo g ies in   p r ed ictin g   th em ,   in v o lv in g   ass ess m en t o f   m an y   in ter c o n n ec te d   r is k   f ac to r s   an d   th eir   co m p lex ities .   T h is   r esear ch   ad d r ess es  th ese  p r o b lem s   th r o u g h   an   i n n o v at iv m u ltip le  d is ea s p r ed ictiv s y s tem ;   th en s em b le   co m b i n es  XGBC las s if ier   an d   ANN  t o   ev al u a te  s im u ltan eo u s ly   t h h az a r d   o f   b r o n c h ial  asth m a,   d iab etes,  s tr o k e,   an d   co r o n ar y   h ea r d is ea s e.   T h in teg r ate d   ap p r o ac h   will  u s s y s tem   b ased   o n   q u esti o n s   th at  will  b d em o g r ap h ic,   life s ty le,   h ea lth   m etr ics,  s y m p to m s ,   an d   ex p o s u r e - b ased   to   cr e ate  p er s o n alize d   r is k   an aly s is .   T h u n iq u e n ess   in   m eth o d o l o g y   is   r ef lecte d   in   its   in teg r ated   f r am ewo r k   d esig n ed   f o r   m u ltip le   d is ea s p r ed ictio n ,   th er eb y   a d d r ess in g   n o tab le  g ap   with in   th e x is tin g   f r am e   o f   r esear c h ,   wh ich   p r im a r ily   f o cu s es o n   m o d els f o r   t h p r e d ictio n   o f   s in g le  d is ea s es.    T h r est  o f   th is   p ap er   is   p r ep ar ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   af f o r d s   an   in - d ep th   r ev iew  o f   liter atu r p er tain in g   to   th s co p o f   m ac h in lear n in g   in   d is ea s p r e d ictio n .   Sectio n   3   ad d r ess es  th m eth o d o l o g ies  th at   in clu d d ata  co llectio n /p r e - p r o ce s s in g   to   th v o tin g   class if ier   with   XGB C las s if ier   an d   ANN.   Fu r th er m o r e ,   s ec tio n   4   d ea ls   with   th ex p er im en r esu lts   o n   d if f er en m et r ics.  L astl y ,   s ec tio n   5   h as  s u m m ar y   o f   f in d in g s   with   f u tu r p er s p ec tiv e.       2.   RE L AT E WO RK     R ec en r esear ch   h as  s h o wn   s u b s tan tial  ad v an ce s   in   th d ev elo p m e n o f   in teg r ated   s y s tem s   f o r   p r ed ictin g   n u m er o u s   d is ea s es   at  o n ce .   Go p is etti  et  a l.   [ 6 ]   s u g g ested   m eth o d   to   f o r ec a s s ev er al  d is ea s es   u s in g   m ac h i n lear n in g ,   d em o n s tr atin g   th e   ab ilit y   to   c r ea te  u s er - f r ie n d ly   o n lin e   ap p licatio n s   in   h ea lth ca r e   d iag n o s tics   u tili zin g   f r am ewo r k s   s u ch   as  Stre am lit.  R ay   et  a l.   [ 7 ]   d is cu s s ed   d if f er en m ac h in lear n in g   tech n iq u es  f o r   f o r ec asti n g   v ar iety   o f   d is ea s es  an d   h ig h l ig h ted   th e   im p o r tan ce   o f   d ia g n o s tic  to o ls   in   an   in teg r ated   m an n er   in   m o d e r n   h ea lth ca r co n d itio n s .   Sig n if ican ad v an ce m en ts   h av b ee n   m a d in   s tr o k e   p r e d ictio n   in   r ec e n y ea r s .   T h latest  r esear ch   ca r r ied   o u b y   Gu p ta  et  a l.   [ 8 ]   ac h iev e d   an   ac cu r ac y   o f   9 5 . 1 6 in   n e u r al  n etwo r k s   wh ich   is   an   im p o r tan t   m iles to n in   th p r ed ictio n   o f   s tr o k es.  R ah m an   et  a l.   [ 9 ]   to o k   th eir   f in d in g s   s tep   f o r war d   to   p r o d u ce   9 9 ac cu r ac y   with   th e   aid   o f   R a n d o m   Fo r est  en s em b le   alg o r i th m s .   T h er e   is ,   h o wev er   an   im p o r tan w o r k   b y   Mr id h et  a l.   [ 1 0 ]   th at  em p h a s izes  p r o p er   v alid atio n   tech n i q u es  wh er ein   th ey   p r o v ed   h o alth o u g h   r an d o m   f o r est  o b tain e d   9 0 . 3 6 ac cu r a cy   o n   th e   en tire   d ataset,   with   t h m o r r ea lis tic  tr ain - test   s p li t,  it  ca m o u to   b e   8 2 . 2 3 %,  th er e b y   p r o v in g   th s ig n if ican ce   o f   av o id in g   d ata  le ak ag in   m o d el  ev alu atio n .   E lan g o v a n   et  a l.   [ 1 1 ]   s ig n if ican tly   co n tr ib u ted   to   th liter atu r b y   d is cu s s in g   th cr itical  p r o b lem   o f   im b ala n ce d   d atasets   in   s tr o k p r ed ictio n ,   o f f e r in g   v er y   u s ef u l in s ig h ts   o n   h o to   d ea l w ith   th is   u b iq u ito u s   p r o b lem   i n   m e d ical  d ata  an aly s is .   Sev er al  m ajo r   s tu d ies  h av e   c o m o u o n   d iab etes  p r ed icti o n .   Hasan   et  a l.   [ 1 2 ]   in v esti g ated   th ap p licatio n   o f   en s em b le  al g o r ith m s   in   p r e d ictin g   d ia b etes,  wh er ea s   Mu ju m d a r   an d   Vaid eh [ 1 3 ]   r e p o r te d   s ig n if ican o u tco m es  u tili zin g   d if f er en alg o r ith m s s p ec if ically ,   th eir   g r a d ien b o o s m o d el  d em o n s tr ated   an   ac cu r ac y   o f   9 3 %,  wh e r ea s   th e   lo g is tic  r eg r ess io n   m o d el   ac h iev ed   an   o u ts tan d i n g   ac c u r ac y   o f   9 6 %.  Diab etes   p r ed ictio n   is   alwa y s   b ein g   im p r o v e d ,   an d   R an i' s   r esear ch   [ 1 4 ]   claim ed   9 9 ac cu r ac y   u s in g   d ec is io n   tr ee s So m s tu d ies,  lik e   So n a n d   Var m [ 1 5 ] ,   s h o we d   m o r m o d est  r esu lts ,   as  r a n d o m   f o r est  o b tain e d   7 7 %   ac cu r ac y ,   s h o win g   t h d iv e r s ity   o f   m o d els'   p er f o r m an ce   o n   d if f er en d atasets   an d   ap p r o ac h es.  Yah y ao u et   a l.   [ 1 6 ]   s u g g ested   v alu a b le  in s ig h ts   d esp ite  u s in g   s m aller   d ataset  o f   7 6 8   s am p les,  ac h iev in g   8 3 . 6 7 % a cc u r ac y .   T h r esear ch   i n   asth m p r ed ictio n   h as  f o c u s ed   s ig n if ican tly   o n   ec o lo g ical  f ac t o r s .   T h tr en d   i n   m ed ical  ca r u s ag d u to   en v ir o n m e n tal  f ac to r s   h as  b ee n   d is cu s s ed   b y   J o   et  a l.   [ 1 7 ] ,   an d   Hwa n g   et  a l.   [ 1 8 ]   h av ap p lied   d ee p   lear n in g   m eth o d s   f o r   p r ed ictin g   th c o u n o f   asth m p atien ts   th r o u g h   en v ir o n m en tal   in f o r m atio n .   L o u is ias  et  a l.   [ 1 9 ]   s tu d ied   t h en v ir o n m en tal  d eter m in an ts   o f   asth m with   r eg ar d   to   its   s y m p to m s ,   esp ec ially   t h r o le   o f   p o llen ,   aller g en s ,   a n d   d u s t.   s y s tem atic  r ev iew   b y   J ay a m in et  a l.   [ 2 0 ]   h as  an aly ze d   an   e x ten s iv r an g o f   m ac h in lea r n in g   tec h n iq u es,  wh ich   in clu d es  tech n iq u e s   s u ch   as  lo g is tic   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         Hyb r id   ma ch in lea r n in g   fr a mewo r fo r   ch r o n ic  d is ea s r i s a s s es s men t   ( Ha r in i S h a d a k s h a r a p p a )   323   r eg r ess io n ,   d ec is io n   tr ee s   an d   en s em b le  m eth o d s   lik r an d o m   f o r ests ,   g r ad ien b o o s tin g   m ac h in es,  an d   n e u r al   n etwo r k s   to   p r ed ict  asth m ex ac er b atio n s .     Var io u s   r esear ch   s tu d ies  o n   th p r ed ictio n   o f   h ea r d is ea s h av p r o v en   t o   b e f f ec ti v u s in g   d if f er en m eth o d o l o g ies.  Dr its as  an d   T r ig k [ 2 1 ]   ac h iev ed   h ig h   ac cu r ac y   with   8 7 . 8 a n d   ar ea   u n d er   th e   cu r v ( AUC)  o f   9 8 . 2 u s in g   s tack in g   en s em b le   m o d e ap p lied   a f ter   s y n t h etic  m in o r ity   o v er - s am p lin g   tech n iq u e   ( SMOT E ) ,   u tili zin g   1 0 - f o ld   cr o s s - v alid atio n .   B h at et  a l.   [ 2 2 ]   s h o wed   s u cc ess   with   ML m o d els  at   8 7 . 2 3 %.  Kav ith et  a l.   [ 2 3 ]   p r o p o s ed   h y b r i d   m o d el  with   ac cu r ac y   8 8 . 7 %,  an d   Sar r e a l.   [ 2 4 ]   ac h iev ed   b etter   p er f o r m a n ce   u s in g   an   A NN  m o d el,   w h ich   d e p icted   u p   to   9 3 . 4 4 in   ac c u r ac y   an d   AUC  o f   0 . 9 5 .   R ec en t   wo r k   b y   Yad av   et  a l.   [ 2 5 ]   ac h iev ed   9 4 . 5 1 ac cu r ac y   with   Ad aBo o s an d   r a n d o m   f o r est   f ea tu r s elec tio n ,   th o u g h   t h eir   p r ec is io n   ( 4 8 . 3 3 )   an d   r ec all  ( 3 9 . 5 2 )   m etr ics o n   t est d ata  h ig h lig h t p er s is ten t c h allen g es in   clin ical  ap p licab ilit y .   Ov e r all,   th e   s et  o f   s tu d ies  r ep r esen ts   th e   d ev elo p m en t   an d   ad v an ce m e n o f   h ea r t   d is ea s p r ed ictio n   m o d els,  wh ich   i n   s ev er al  co n tex ts ,   d em o n s tr ate  p r o m is in g   p r o g r ess .       3.   M E T H O DO L O G Y   T h cu r r en wo r k   attem p ts   to   d ev elo p   s tr o n g   an d   in t eg r ated   f r am ewo r k   f o r   p r e d ictin g   th e   d ev elo p in g   r is k   o f   ch r o n ic   co n d itio n s ,   in cl u d in g   asth m a,   d i ab etes,  s tr o k e,   an d   h ea r t   d is ea s es.  T h m o tiv atio n   b eh in d   d ev elo p i n g   s u ch   f r am ewo r k   is   to   ass is p r ac titi o n er s   as  well  as  p atien ts   d u r in g   h ea lth   ca r b y   p r o v id i n g   tim ely   war n i n g s   a n d   s u itab le  ad v ice.   Fo r   t h is   p u r p o s e,   we  u s ed   m u ltip le   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s ,   ap p lied   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u es  to   im p r o v e   d ata  q u ality ,   an d   ad o p ted   an   en s em b le - b ased   ap p r o ac h   to   im p r o v e   ac cu r ac y   in   p r ed ictio n   as h ig h lig h ted   b y   Fig u r 1 .           Fig u r 1 .   Flo d ia g r am   o f   m o d el       3 . 1 .     Da t a   s o urce   T h cu r r en s tu d y   u s ed   d atasets   f r o m   f r ee   s o u r ce   to   p r ed ict  th lik elih o o d   o f   f o u r   c h r o n ic  d is ea s es:  asth m a,   d iab etes,  s tr o k e,   an d   h ea r d is ea s e.   T h ese  d atasets   in clu d ed   v ast  am o u n ts   o f   d ata  co n tain i n g   d em o g r a p h ic,   m e d ical,   an d   lif esty le  attr ib u tes r elev an t to   ea ch   d is ea s e.   ˗   D i a b e t es   d a t a s e t   ( h t t p s : / /w w w . k a g g l e . c o m / d a t a s et s / i a m m u s t a f a t z / d i a b e t e s - p r e d i ct i o n - d a t a s et ) :   I t   c o n t a i n e d   1 0 0 , 0 0 0   i n s t a n c e s   w it h   f e a t u r e   d e s c r i p ti o n s   i n c l u d i n g   a g e ,   g e n d e r ,   b o d y   m a s s   i n d e x   ( B M I ) ,   h is t o r y   o f   h y p e r t e n s i o n ,   f a c t o r s   s u c h   a s   a   h i s t o r y   o f   h e a r t   d i s e a s e ,   s m o k i n g   h a b i t s ,   G l y c a t e d   h e m o g l o b i n   ( H b A 1 c )   l e v e l s ,   a n d   b l o o d   g l u c o s e   m e asu r e m e n t s .   T h e   t a r g et   v a r i a b l e   f o r   d i a b e t e s   is   b i n a r y .   ˗   S t r o k e   d a t as e t   ( h t t p s : / /w w w . k a g g l e . c o m / d a t a s et s / f e d es o r i a n o /s tr o k e - p r e d i ct i o n - d a t a s et ) I t   co m p r i s e s   5 , 1 1 0   r e c o r d s   w i t h   f e a t u r es   t h a t   i n cl u d e   a g e ,   g e n d e r ,   m a r i t a l   s t at u s ,   h y p e r t e n s i o n ,   h e a r t   d i s ea s e ,   s m o k in g ,   g lu c o s lev els,  B MI ,   an d   ty p o f   wo r k ,   an d   r esid en ce   with   b in ar y   ta r g et  v ar iab le  f o r   t h s tr o k e.   ˗   A s t h m a   d a t as e t   ( h t t p s : / /w w w . ka g g l e . c o m / d a t a s et s /r a b i e el k h a r o u a / a s t h m a - d is e a s e - d a t a s e t ) T h e r e   a r e   2 , 3 9 2   s a m p l es   a n d   2 9   v a r i a b l e s   i n   t h e   a s t h m a   d a t as e t .   T h v ar i ab les  co m p r is d em o g r ap h ic s   ( ag e,   g en d e r ,   eth n icity ) ,   life s ty le   f ac to r s   ( s m o k in g ,   p h y s ical  ac tiv ity ,   d ie t,  s leep ) ,   e n v ir o n m en tal   ex p o s u r es  ( p o llu tio n ,   p o llen ,   d u s t) ,   m e d ical  h is to r y   ( f am ily   asth m a,   aller g ies,  ec ze m a) ,   clin ical  test s   ( f o r ce d   ex p ir ato r y   v o lu m e   in   1   s ec o n d ,   f o r ce d   v ital  ca p ac ity ) ,   an d   s y m p to m s   ( wh ee z in g ,   d y s p n ea ,   ch est  tig h t n ess ,   co u g h in g ) .   T h e   tar g et  v ar iab le  is   th asth m d iag n o s is .   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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   3 2 1 - 332   324   ˗   H e a r t   d i s e a s e   d a t a s e t   ( h t t p s : / / w w w . k a g g l e . c o m / d a t a s e t s / t a r e k m u h a m m e d / p a t i e n t s - d a t a - f o r - m e d i c a l - f i e l d / d a t a ) :   T h is   d ataset  co n tain ed   2 3 7 , 6 3 0   r ec o r d s .   I in clu d e d   d em o g r ap h ics,  alo n g   with   h ei g h an d   weig h t,  B MI ,   m ed ical  h is to r y   s u ch   as a   h ea r t a ttack ,   an g in a,   s tr o k e,   d iab et es,  o r   asth m a,   life s ty le  f ac to r s   lik s m o k in g   o r   e - cig ar ettes,  p r e v en tiv e   ca r li k v ac cin atio n s ,   ch est  s ca n s ,   a n d   r ec e n h ea lth   ev e n ts ,   s u ch   as  C o r o n av ir u s   d is ea s o f   2 0 1 9   ( C OVI D - 1 9 ) .   Hea r t d is ea s h is to r y   was th b in ar y   tar g et  v ar iab le .     3 . 2 .     Da t a   p re - pro ce s s ing   3 . 2 . 1 .   Da t a   clea nin g   E v er y   d ataset  was  clea n ed   a n d   f r ee d   o f   r e d u n d an cy   b y   r em o v in g   d u p licate  en tr ies  an d   im p u tin g   m is s in g   v alu es.  Nu m er ical  f e atu r es  wer h an d le d   u s in g   m ed ian   im p u tatio n   wh ile  ca teg o r ical  f ea tu r es  wer e   h an d led   u s in g   m o d im p u tatio n .   I r r elev a n attr ib u tes,  s u ch   as  p atien I Ds,  wer elim in ated   in   o r d er   to   ac h ie v e   g o o d   a cc u r ac y .     3 . 2 . 2 .   F ea t ure  eng ineering   T h f ea tu r e   en g in ee r in g   m eth o d   was  u s ed   to   e n h an ce   th p r ed ictio n   ab ilit y   o f   th m o d el.   Nu m er ical  f ea tu r es,  in clu d in g   ag e,   B MI ,   b lo o d   g lu co s e,   b lo o d   p r ess u r e ,   an d   Hb A1 c,   wer s ca led   u s in g   s tan d ar d   s ca lin g   to   alig n   th em   o n   th s am s ca le.   B in ar y   f ea tu r es  wer s u b jecte d   f o r   lab el  en co d in g   s u ch   a s   g en d er ,   p r esen c e   o f   ce r tain   d is o r d er   an d   o n e - h o en co d in g   was  im p lem e n ted   f o r   m u lti - class   o n es  lik th e   m ed ical  co n d itio n s ,   th ty p o f   wo r k ,   ed u ca tio n   a n d   r ac e/eth n icity .   T h is   allo wed   f o r   p r o p er   in ter p r etatio n   o f   t h ca teg o r ical  d ata.   Usi n g   h ea tm ap   an aly s is ,   a   f ea tu r s elec tio n   m eth o d   b ased   o n   co r r elatio n   was  em p lo y ed   t o   d eter m in w h ich   p r ed icto r s   ar m o s t p er tin en t a n d   r ed u ce   th n u m b e r   o f   d im e n s io n s   wh ile  k ee p in g   t h ab ilit y   to   p r e d ict.     3 . 3 .     M o delin g   3 . 3 . 1 .   XG B o o s t   c la s s if ier   E x tr em g r ad ien t   b o o s tin g ,   o r   XGBo o s f o r   s h o r t,   is   p o ten t   s u p er v is ed   m ac h in e   lear n in g   tech n iq u e   f o r   task s   in v o lv in g   r e g r ess io n   an d   class if icatio n .   I u s es  a   b o o s tin g   tech n iq u to   ex p a n d   o n   d ec is io n   tr ee s ,   wh er in   r elev an v ar iab les  ar g iv en   m o r weig h an d   u s e d   in   th s u b s eq u en d ec is io n   tr ee   in   ca s th tr ee   m ak es  f alse  p r ed ictio n .   T h e   o u tp u ts   o f   ea ch   class if ier   o r   p r ed icto r   a r s u b s eq u e n tly   in t eg r ated   to   f o r m   a   m o r r o b u s an d   ac cu r ate  m o d el.   B y   alter in g   weig h ts   ac co r d in g   t o   p r ev i o u s   er r o r s ,   XGBo o s m ix es  th o u tp u ts   o f   s ev er al   tr ee s   ad d iti v ely ,   in   co n t r ast  to   R an d o m   Fo r est,  wh ich   av e r ag es  th em .   T h is   en ab les  m o r e   co m p lex   p r ed ictio n s .   R eg u lar i za tio n   to   av o i d   o v e r f itti n g ,   p ar allel  p r o ce s s in g   f o r   p er f o r m an ce ,   an d   weig h ted   q u an tile  s k etch   tech n iq u f o r   h an d lin g   s p a r s d ata   ar im p o r tan asp ec ts .   T h e   lo s s   f u n ctio n ,   alg o r ith m   o f   XGBo o s clas s if ier   is   as f o llo ws:      = ( , ( ) ) = 1 + ( ) = 1   ( ) =  + 1 2 | | 2 | |     h er e,   ( , ( ) )   is   lo g   lo s s   f u n ctio n ( )   is   r eg u lar izatio n   ter m   f o r   ea ch   t r ee     is   n u m b er   o f   leav es  o f   th tr ee   is   p ar am ete r   to   co n tr o lo west  lo s s   r ed u ctio n   g ai n   t o   s p lit  n o d e ,   an d     is   o u tp u t   v alu es  f r o m   th e   leav es .     Alg o r ith m   o f   XGBo o s t c lass if ier     1.   Model initialization    Initialize F 0 (x)=0   2.   Iterative boosting process   for t = 1 to T:   ˗   Calculate the gradient of the loss function  =  ( ,  ( ) )  ( )   ˗   Fits decision tree to predict these gradients   ˗   Computes tree predictions h t (x)   ˗   Updating the model as F t+1 (x)=F t (x)+h t (x)   where is    the learning rate (0<   ≤1)   ˗   Application of regularization components as:   L2 regularization on leaf weights ( 2 )   Complexity penalty on number of leaves (T)    Total objective:  + 2 +    3.   Th fi na mo de is   an   en se mb le   of   tr ee s   co mb in ed   ad di ti ve ly   an pr ed ic t io ns   ba se on   cumulative tree outputs.     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         Hyb r id   ma ch in lea r n in g   fr a mewo r fo r   ch r o n ic  d is ea s r i s a s s es s men t   ( Ha r in i S h a d a k s h a r a p p a )   325   3 . 3 . 2 .   M ulti - la y er   perc ept ro n   Am o n g   th ty p es  o f   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   is   m u ltil a y er   p er ce p tr o n   ( ML P).   T h a r ch itectu r e   ac co m m o d ates  a n   in p u lay e r ,   o n o r   m o r h id d e n   lay er s ,   an d   an   o u tp u lay er .   T h weig h t ed   s u m   o f   i n p u ts   o f   ea ch   lay er   in   a   n e u r al  n etwo r k   is   u s ed   b y   th n eu r o n s   f o r   p er f o r m in g   ac tiv atio n   f u n ctio n s .   ML Ps   ca n   lear n   co m p lex   p atter n s   th r o u g h   t h p r o ce s s   o f   b ac k p r o p ag atio n   wh er ein   th weig h ts   ar m o d if i ed   b y   r ev er s in g   t h e   p r o p a g atio n   o f   er r o r s .   T h ey   d o   ex ce e d in g ly   well  o n   task s   s u ch   as  im ag e   r ec o g n itio n   an d   n atu r al  lan g u ag e   p r o ce s s in g   b ec au s th e y   ca n   m im ic  n o n lin ea r   in ter ac tio n s .   p icto r ial  r ep r esen tatio n   o f   a n   ML ar ch itectu r e   is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   Per f o r m an ce   r e q u ir em e n ts   f o r   ML Ps   r eq u ir o p tim al  s ettin g s   o f   ch ar ac ter is tic   p ar am eter s   lik th lear n in g   r a te  an d   th c o u n o f   h id d en   lay er s   am o n g   o th er s .           Fig u r 2 .   m u lti - u n it p e r ce p t r o n   with   2   h id d e n   lay er s   o f   6 4   an d   3 2   n eu r o n s   in   ea ch   lay er   r esp ec tiv ely       Alg o r ith m   1.   Mu lti - u n it p e r ce p tr o n   1.   Model initialization   Weights W (l)   and biases b (l)   are initialized for each layer of MLP.   2.   Defining the architecture of MLP namely:   ˗   L: Total number of layers in MLP.   ˗   h l : Number of neurons in each layer l.   ˗     : Learning rate.   ˗   E: Number of iterations/epochs.   ˗   Rectified Linear Unit (ReLU ) activation for the hidden layers,  ( ) = max ( 0 , )   ˗   Sigmoid activation function for the output layer, (z)  1 1 +   3.   Training the model   for e = 1 to E:   a.   Forward propagation   ˗   Input to network a (0) =x   ˗   For each layer l=1 to L - 1 (all hidden layers):   z (l) =W (l) .a (l - 1) + b (l)   a (l) =ReLU((z (l) ))   ˗   When  output layer reached l=L:   z (L) =W (L) .a (L - 1) +b (L)   a (L) = Sigmoid(z(L))    a (L)   represents the predicted output  ̂     b.   Loss computation   Since classification loss is computed using binary cross - entropy function   = 1 [  ( ̂ ) + ( 1 )  ( 1 ̂ ) ] = 1   c.   Backward propagation   ˗   Computation of gradient of loss with respect to output   ( ) =  ( ) ( ( ) )   ˗   Propagating the error through hidden layers backward   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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   3 2 1 - 332   326   For  = 1   to 1:   ( ) = ( ( + 1 ) ) . ( + 1 ) ( ( ) )   d.   Updating parameters using Adam optimizer   4.   Th en mo de co ns is ts   of   co mp ut ed   we ig ht an bi as es   fo al la ye rs   an ou tp ut   is   predicted using forward propagation through the trained parameters given by formula     ̂ =  ( ( ) )     3 . 3 . 3 .   Vo t ing   cla s s if ier   I is   an   en s em b le  tech n iq u t h at  u s es  s ev er al  m o d els  to   e n h an ce   th e   ac cu r ac y   o f   class if icatio n .   I t   u s es  m ajo r ity   v o tin g   o r   p r o b ab ilit y   av er ag in g   to   co m b i n p r ed ictio n s   f r o m   v ar i o u s   class if ier s   ( s u ch   as   d ec is io n   tr ee s   an d   s u p p o r v ec to r   m ac h in es ) .   B y   u tili zin g   th ad v an tag es  o f   v ar io u s   m o d els,  th is   m eth o d   im p r o v es r esil ien ce   an d   lo wer s   th p o s s ib ilit y   o f   o v e r f itti n g .       4.   RE SU L T   ANAL YSI   T h m o d els  wer test ed   to   f o r ec ast  h ea lth   co n d itio n s   s u ch   as  Ast h m a,   Diab etes,  Stro k e,   an d   h ea r d is ea s es.  Fo r   th at  p u r p o s e,   tw o   p r im a r y   m o d els  h a v b ee n   u tili ze d XGBo o s c lass if ier   ( XGB C )   an d   ANN.   Fu r th er   r ef i n in g   o f   r esu lts   was a ch iev ed   u s in g   v o tin g   class if ier   b y   tak i n g   b o th   m o d els to g et h er .   T h ap p r o ac h   u s es  th XG B o o s m o d el  with   th XG B C la s s if ier   f r o m   th XG B o o s t   lib r ar y ,   o p tim ized   with   _   _  =    an d   ev alu ated   u s in g   lo g lo s s .   T h f o r m er   is   tr ain ed   u s in g   d ef au lt   p ar am eter s   an d   th r esu lts   wer r o b u s ac r o s s   all  tar g et  d i s ea s es.  T h m o d el  d e m o n s tr a ted   h ig h   p r e d ictiv p er f o r m an ce ,   b en ef itti n g   f r o m   XGBo o s t’ s   ab ilit y   to   h an d le  m is s in g   d ata  an d   ca p t u r co m p lex   r elatio n s h ip s .   T h ANN  was d esig n ed   u s in g   th Ker as lib r ar y   in   T en s o r Flo w,   with   s eq u en tial a r ch itectu r h av in g   th r ee   f u lly   co n n ec ted   lay er s 6 4   n eu r o n s   with   r ec tifie d   lin ea r   u n it  ( R eL U)   ac tiv atio n   in   th f ir s lay e r ,     3 2   n eu r o n s   with   R eL in   t h h id d en   lay e r ,   an d   s in g le  n eu r o n   with   s ig m o id   ac ti v atio n   f o r   b i n ar y   class if icatio n   r u n n in g   f o r   5 0   e p o ch s .   T h m o d el  u s ed   th A d am   o p tim izer ,   b in ar y   cr o s s - e n tr o p y   lo s s   f u n ctio n   with   ac cu r ac y   as  th ev alu at io n   cr iter io n .   T h ac cu r ac y   o f   th m o d el  as  ev alu ated   o n   th d atasets   is   as   tab u lated   in   T ab le   1 .       T ab le  1 .   Acc u r ac y   o f   d if f e r en t   m o d els f o r   d is ea s p r ed ictio n   D i sea s e   M o d e l   A c c u r a c y   ( %)   A st h m a   X G B C   ANN   V o t i n g   C l a ssi f i e r   9 5 . 8 2   9 5 . 8 2   9 5 . 8 2   D i a b e t e s   X G B C   ANN   V o t i n g   C l a ssi f i e r   9 7 . 0 8 5   9 6 . 7 6   9 6 . 6 8   S t r o k e       X G B C   ANN   V o t i n g   C l a ssi f i e r   9 4 . 2 8   9 4 . 9 1   9 4 . 9 1   H e a r t   d i s e a s e   X G B C   ANN   V o t i n g   C l a ssi f i e r   9 4 . 4 5   9 4 . 6 1   9 4 . 5 2       T h class if icatio n   r e p o r ts   f o r   s tr o k e,   d iab etes,  asth m a,   an d   h ea r d is ea s p r e d ictio n s   ar e   illu s tr ated   in   Fig u r es  3   to   6 .   Fo r   s tr o k e   an d   asth m in   Fig u r es  3   a n d   5 ,   th m o d el  ac h iev ed   ex ce llen p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r es  f o r   th n eg ativ cl ass   ( all  ab o v 0 . 9 5 ) ,   wh ile  p o s itiv class   m etr ic s   wer a b s en d u to   class   im b alan ce n o n eth eless ,   m ac r o   an d   weig h ted   av e r ag es  r em ain ed   r o b u s t.  I n   d iab etes  p r e d ictio n   in   Fig u r 4 ,   s tr o n g   p e r f o r m an ce   was  o b s er v ed   f o r   b o th   class es,  with   p o s itiv class   p r ec is io n ,   r e ca ll,  an d   F1 - s co r es  ex ce ed in g   0 . 7 5 ,   a n d   o v er all  a v er ag es  ab o v 0 . 9 5 ,   r e f lectin g   b alan ce d   d etec tio n .   Fo r   h ea r d is ea s e   in   Fig u r 6 ,   th m o d el  m ain tain e d   h ig h   s co r es  f o r   th e   n e g ativ class ,   w h ile  p o s itiv class   m etr ics  wer m o d e r ate,   lead i n g   to   s o lid   m ac r o   a n d   weig h t ed   av er ag es.  T h ese  r esu lts   u n d er s co r e   th m o d el’ s   s tr o n g   an d   co n s is ten p er f o r m an ce   i n   ac c u r ately   i d en tify in g   b o th   n e g ativ a n d   p o s itiv ca s es  ac r o s s   all  d is e ase  ca teg o r ies  an d   d em o n s tr ate  th m o d el’ s   r o b u s t c ap ab ilit y   an d   p o s itiv im p a ct  in   m u lti - d is ea s p r ed ictio n .   T h u s er   in ter f ac e   d ash b o ar d   p r o v id es   u s er s   with   a   clea r   a n d   in ter ac tiv m ea n s   to   i n p u t   th eir   d ata   an d   v iew  p r elim in ar y   r esu lts .   Data   co llectio n   was  f ac ilit ated   b y   th s tr u ctu r e d   q u esti o n n air illu s tr ated   in   Fig u r 7 ,   wh ic h   en s u r e d   co m p r eh en s iv a n d   s tan d ar d ized   i n p u f r o m   all  u s er s .   T h o u t p u o f   th p r ed ictiv e   m o d el,   p r esen ted   in   Fig u r 8 ,   v is u ally   d is p lay s   th p er ce n tag r is k   o f   ea c h   d is ea s f o r   ev er y   p ar ticip an t ,   h ig h lig h tin g   v ar iatio n s   a n d   en ab lin g   tar g eted   an aly s is .     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         Hyb r id   ma ch in lea r n in g   fr a mewo r fo r   ch r o n ic  d is ea s r i s a s s es s men t   ( Ha r in i S h a d a k s h a r a p p a )   327       Fig u r 3 .   C lass if icatio n   r ep o r f o r   s tr o k p r ed ictio n   r ep r esen tin g   p r ec is io n ,   r ec all,   F 1 - s co r f o r   p o s itiv e,   n eg ativ class es a lo n g   with   m ac r o   an d   weig h ted   a v er ag e           Fig u r 4 .   C lass if icatio n   r ep o r f o r   d ia b etes p r ed ictio n   r ep r ese n tin g   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r f o r   p o s itiv e,   n eg ativ class es a lo n g   with   m ac r o   an d   weig h ted   a v er ag e           Fig u r 5 .   C lass if icatio n   r ep o r f o r   asth m p r ed ictio n   r ep r esen tin g   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r e   f o r   p o s itiv e,   n eg ativ class es a lo n g   with   m ac r o   an d   weig h ted   a v er ag e   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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   3 2 1 - 332   328       Fig u r 6 .   C lass if icatio n   r ep o r f o r   h ea r t d is ea s p r ed ictio n   r e p r esen tin g   p r ec is io n ,   r ec all,   F1 - s co r f o r   p o s itiv e,   n eg ativ class es a lo n g   with   m ac r o   a n d   weig h ted   av er ag e           Fig u r 7 .   Qu esti o n n air to   c o llect  d ata  f o r   a n aly s is           Fig u r e   8 .   Dis ea s r is k   o u tp u t o f   th m o d el   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         Hyb r id   ma ch in lea r n in g   fr a mewo r fo r   ch r o n ic  d is ea s r i s a s s es s men t   ( Ha r in i S h a d a k s h a r a p p a )   329   5.   CO NCLU SI O   T h is   wo r k   in tr o d u ce s   a   s y s tem   d ev el o p ed   to   p r e d ict  th e   r is k   o f   f o u r   o f   th e   m o s s ig n if ic an ch r o n ic   d is ea s es  n am ely   asth m a,   d iab etes,  s tr o k e,   an d   ca r d io v ascu l ar   d is ea s e,   b y   m ak in g   u s o f   m ac h in lear n in g   tech n iq u es.  T h m o d el  ac h ie v es  r em ar k a b le  ac cu r ac y   f o r   all  f o u r   d is ea s es  v ia  en s em b le  lear n in g   u s in g   XGBo o s clas s if ier   an d   ANN  with   h ar d   v o tin g   class if ier   ap p r o ac h .   T h r esu lts   ar as  f o l lo ws:   I n   th ca s o f   asth m p r ed ictio n ,   XGBo o s class if ier   an d   ANN  ac h iev ed   ac cu r ac ies  o f   9 5 . 8 2 an d   9 5 . 8 2 r esp ec tiv ely ,   wh er ea s   th v o tin g   class if ier   m ain tain ed   an   ac cu r ac y   o f   9 5 . 8 2 %.  I n   d ia b etes  p r o g n o s is ,   XGBo o s cla s s if ier   ac h iev ed   an   ac cu r ac y   o f   9 7 . 0 8 5 %,  ANN  lo g g ed   9 6 . 7 6 w h ile  th v o tin g   class if ier   ev alu ated   th m etr ics  to   9 6 . 6 8 ac c u r ac y .   Stro k p r ed ictio n   m o d els  also   p e r f o r m ed   well,   with   XGBo o s class if ier   at  9 4 . 2 8 %,  ANN  at   9 4 . 9 1 %,   an d   th e   v o tin g   class if ier   r em ain i n g   c o n s is ten at  9 4 . 9 1 %.  T h p r ed ictio n   o f   h ea r d is ea s p r o d u ce d   an   ac cu r ac y   o f   9 4 . 4 5 f o r   X GB o o s clas s if ier ,   9 4 . 6 1 f o r   ANN,   an d   9 4 . 5 2 f o r   t h v o tin g   class if ier .   T h f in d in g s   em p h asize  th d ep en d ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   s y s tem ,   wh ich   co n s is ten tly   attain s   ac cu r ac ies   ex ce ed in g   9 4 %.  T h is   ac ce n tu ates  th p r o m is o f   en s em b le   lear n in g   a p p r o ac h es  in   th e   h e alth ca r d o m ai n   b y   h ar n ess in g   th ad v an tag es o f   i n d iv id u al  m o d els wh ile  allev i atin g   th eir   lim itatio n s .   A   w e b   ap p l i c a t io n   t h a t   i s   d es i g n e d   t o   b e   u s e r - f r i en d ly   wa s   b u i l t   f o r   t h i s   r e s e a r ch   t o   en h an c e   th e   a c c e s s i b i l i t y   o f   t h i s   ap p l i ca t io n   t o   h e a l th c a r e   p r o v id er s   a n d   p a t i e n t s .   I t   i n c lu d e s   a   s m o o t h   in t er f a c e   f o r   g a t h er i n g   r ea l - t i m e   i n p u t s   th r o u g h   a   q u e s t i o n n a i r e   t h a t   c a n   c o n tr i b u t e   i n   m ak i n g   a c cu r a te   p r ed i c t io n s   o f   t h f o u r   c h r o n i c   co n d i t i o n s .   I n   co n c lu s i o n ,   t h i s   r e s e a r ch   c a l l s   a t t e n t i o n   t o   th e   p r o m i s e   o f   m a c h in e   l e ar n in g   t e c h n iq u e s   i n   a c cu r a t e l y   p r ed i c t i n g   a   r a n g e   o f   ch r o n i c   d i s e a s e s .   T h e   c r ea t i o n   o f   an   e r g o n o m i c   w e b   a p p l i ca t i o n   s i g n if i c an t l y   im p r o v e s   i t s   a p p l i c a b i l i ty ,   s u c c es s f u l l y   co n n e c t in g   cu t t i n g - ed g e   t e ch n o l o g y   w i th   t h e   p r a c t i c a d em a n d s   o f   h e a l t h c ar e   i n   r e a l - w o r l d   s e t t in g s .   T h i s   r e s ea r ch   o p e n s   u p   n e w   a v en u e s   f o r   a d v an c em e n t s   in   p r e d i ct i v e   h e a l t h c a r e   a n d   f ac i l i t a t e s   t h o n g o in g   d i g i t a e v o l u t io n   in   m e d i ca l   d i ag n o s i s   a n d   p r o g n o s i s .   T h er a r n u m er o u s   ar ea s   wh er th e   estab lis h ed   s y s te m   co u l d   b im p r o v ed   in   t h f u tu r e.   I n co r p o r atin g   d ata  f r o m   r ea l - tim h ea lth   m o n ito r in g   wo u ld   s ig n if ican tly   en h a n ce   th s y s tem 's  ca p ac ity   f o r   d y n am ic  p r e d ictio n .   Fu r th e r m o r e,   in clu s io n   o f   wid er   v ar i ety   o f   d is ea s es  an d   ailm en ts   co u ld   im p r o v th e   s y s tem ' s   ef f icac y   f o r   th o r o u g h   h ea lth   an aly s is .   Als o ,   s tu d y in g   th ef f ec o f   d em o g r ap h ic  an d   r eg io n al  d if f er en ce s   o n   m o d el  p er f o r m an ce   wo u ld   lead   t o   lar g e - s ca l im p lem en tatio n   o f   th m o d el.   I co u ld   also   b e   u s ed   to   d etec d is ea s p r o g r es s io n   p atter n s   an d   to   m ak th e   p r ed ictio n   m o r p er s o n alize d   g en o m ic  d ata  s et  ca n   b e   in p u t .   T o   en h an ce   t h e   u s er   ex p er ien ce   wh ile  u s in g   th p latf o r m ,   i n ter p r etab le   Ar tific ial  I n tellig en ce   tech n iq u es c an   b u s ed   to   p r o v id ex p la n atio n s   o f   t h f ac to r s   u s ed   d u r in g   p r e d ictio n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O   T h au th o r s   d ec lar th at  n o   f u n d s ,   g r a n ts ,   o r   o th e r   s u p p o r t   wer r ec eiv ed   d u r in g   t h p r e p ar atio n   o f   th is   m an u s cr ip t.       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   Har in i Sh ad ak s h ar ap p a                               R ash m i K .   B .                               Sh r ey as D.   K.                               So m an ath   Mik ali                               Vis h esh   P.  Go wd a                               Ud ay   Sh an k a r   C .   A.                               Sid d ar th   B .   I y er r                                 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           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.   1 6 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 2 6 :   3 2 1 - 332   330   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   d ec lar e   th at  t h ey   h av e   n o   co n f lict  o f   in ter est  ( f in an cial,   p er s o n al,   o r   p r o f ess io n al)   in   co n n ec tio n   with   m an u s cr ip ts   an d   h a v n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  i n ter ests   o r   p e r s o n al  r elatio n s h ip s   th at   co u ld   h a v ap p ea r ed   to   in f lu e n ce   th wo r k   r ep o r ted   in   th is   p ap er .         DATA AV AI L AB I L I T   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  o n   r eq u est  f r o m   th e   co r r esp o n d in g   au th o r ,   R KB .   T h d ata,   wh ich   co n tain   in f o r m atio n   th at  co u ld   co m p r o m is th e   p r iv ac y   o f   r esear c h   p ar ticip an ts ,   ar n o t p u b licly   a v ailab le  d u to   ce r tain   r estrictio n s .         RE F E R E NC E S   [ 1 ]   K .   H a c k e r ,   T h e   b u r d e n   o f   c h r o n i c   d i s e a s e ,   M a y o   C l i n i c   Pro c e e d i n g s :   I n n o v a t i o n s ,   Q u a l i t y   \ O u t c o m e s ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,     p p .   1 1 2 1 1 9 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . ma y o c p i q o . 2 0 2 3 . 0 8 . 0 0 5 .   [ 2 ]   W H O ,   C a r d i o v a sc u l a r   d i s e a s e ( C V D s) .   W o r l d   H e a l t h   O r g a n i z a t i o n ,   A c c e ss e d :   Ja n .   0 5 ,   2 0 2 5 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . w h o . i n t / n e w s - r o o m / f a c t - sh e e t s / d e t a i l / c a r d i o v a s c u l a r - d i s e a se s - ( c v d s) .   [ 3 ]   P .   S a e e d i   e t   a l . ,   O P - 0 2 5 6     G l o b a l   a n d   r e g i o n a l   d i a b e t e p r e v a l e n c e :   e s t i ma t e f o r   2 0 1 9   a n d   p r o j e c t i o n s   f o r   2 0 3 0   a n d   2 0 4 5 ,   I n t e r n a t i o n a l   D i a b e t e s   Fe d e ra t i o n ,   v o l .   1 5 7 ,   p .   2 0 4 5 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . d i a b r e s. 2 0 1 9 . 1 0 7 8 4 .   [ 4 ]   B .   B o e h m k e   a n d   B .   G r e e n w e l l ,   H a n d s - o n   m a c h i n e   l e a r n i n g   w i t h   S K L e rn i ,   K e r a a n d   T e n s o rF l o w ,   2 n d   e d .   S e b a s t o p o l ,   C A :   O R e i l l y   M e d i a ,   2 0 1 9 .   [ 5 ]   N I D D K ,   D i a b e t e s ,   h e a r t   d i s e a se ,   s t r o k e , ”  N a t i o n a l   I n s t i t u t e   o f   D i a b e t e s   a n d   D i g e s t i v e   a n d   K i d n e y   D i s e a s e s ,   A c c e s s e d :   J a n .   0 5 ,   2 0 2 5 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . n i d d k . n i h . g o v / h e a l t h - i n f o r m a t i o n / d i a b e t e s / o v e r v i e w / p r e v e n t i n g - p r o b l e ms / h e a r t - d i s e a se - st r o k e .   [ 6 ]   L.   D .   G o p i s e t t i ,   S .   K .   L.   K u mm e r a ,   S .   R .   P a t t a mse t t i ,   S .   K u n a ,   N .   P a r s i ,   a n d   H .   P .   K o d a l i ,   M u l t i p l e   d i s e a s e   p r e d i c t i o n   sy s t e u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a n d   S t r e a ml i t ,   i n   Pr o c e e d i n g s   -   5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S m a r t   S y s t e m a n d   I n v e n t i v e   T e c h n o l o g y ,   I C S S I T   2 0 2 3 ,   2 0 2 3 ,   p p .   9 2 3 9 3 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C S S I T5 5 8 1 4 . 2 0 2 3 . 1 0 0 6 0 9 0 3 .   [ 7 ]   S .   R a y ,   S .   A l i ,   a n d   A .   K a t i y a r ,   M u l t i p l e   d i s e a s e   p r e d i c t i o n   u s i n g   M L,   i n   Pro c e e d i n g -   I EEE   2 0 2 3   5 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A d v a n c e i n   C o m p u t i n g ,   C o m m u n i c a t i o n   C o n t r o l   a n d   N e t w o r k i n g ,   I C AC 3 N   2 0 2 3 ,   2 0 2 3 ,   p p .   3 1 0 3 1 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A C 3 N 6 0 0 2 3 . 2 0 2 3 . 1 0 5 4 1 4 0 6 .   [ 8 ]   A .   G u p t a   e t   a l . ,   P r e d i c t i n g   st r o k e   r i s k :   A n   e f f e c t i v e   s t r o k e   p r e d i c t i o n   m o d e l   b a s e d   o n   n e u r a l   n e t w o r k s,”   J o u rn a l   o f   N e u ro r e st o r a t o l o g y ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   p .   1 0 0 1 5 6 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j n r t . 2 0 2 4 . 1 0 0 1 5 6 .   [ 9 ]   S .   R a h m a n ,   M .   H a s a n ,   a n d   A .   K .   S a r k a r ,   P r e d i c t i o n   o f   b r a i n   st r o k e   u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms  a n d   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k   t e c h n i q u e s,   E u ro p e a n   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   7 ,   n o .   1 ,   p p .   2 3 3 0 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 2 4 0 1 8 / e j e c e . 2 0 2 3 . 7 . 1 . 4 8 3 .   [ 1 0 ]   K .   M r i d h a ,   S .   G h i m i r e ,   J .   S h i n ,   A .   A r a n ,   M .   M .   U d d i n ,   a n d   M .   F .   M r i d h a ,   A u t o m a t e d   s t r o k e   p r e d i c t i o n   u s i n g   mac h i n e   l e a r n i n g :   a n   e x p l a i n a b l e   a n d   e x p l o r a t o r y   s t u d y   w i t h   a   w e b   a p p l i c a t i o n   f o r   e a r l y   i n t e r v e n t i o n ,   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   5 2 2 8 8 5 2 3 0 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 3 . 3 2 7 8 2 7 3 .   [ 1 1 ]   V .   S .   E l a n g o v a n ,   R .   D e v a r a j a n ,   O .   I .   K h a l a f ,   M .   S .   S h a r i f ,   a n d   W .   El m e d a n y ,   A n a l y si n g   a n   i m b a l a n c e d   st r o k e   p r e d i c t i o n   d a t a s e u si n g   mac h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s,   K a r b a l a   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Mo d e r n   S c i e n c e ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   2 4 6 2 5 9 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 3 3 6 4 0 / 2 4 0 5 - 6 0 9 X . 3 3 5 5 .   [ 1 2 ]   M .   K .   H a sa n ,   M .   A .   A l a m,  D .   D a s,   E.   H o s sai n ,   a n d   M .   H a sa n ,   D i a b e t e p r e d i c t i o n   u s i n g   e n s e mb l i n g   o f   d i f f e r e n t   m a c h i n e   l e a r n i n g   c l a ss i f i e r s ,   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   7 6 5 1 6 7 6 5 3 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 8 9 8 5 7 .   [ 1 3 ]   A .   M u j u md a r   a n d   V .   V a i d e h i ,   D i a b e t e p r e d i c t i o n   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms ,   Pr o c e d i a   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   1 6 5 ,   p p .   2 9 2 2 9 9 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p r o c s.2 0 2 0 . 0 1 . 0 4 7 .   [ 1 4 ]   K .   J .   R a n i ,   D i a b e t e p r e d i c t i o n   u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   S c i e n t i f i c   Re s e a r c h   i n   C o m p u t e S c i e n c e ,   En g i n e e ri n g   a n d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y ,   p p .   2 9 4 3 0 5 ,   Ju l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 2 6 2 8 / C S EI T2 0 6 4 6 3 .   [ 1 5 ]   M .   S o n i   a n d   D .   S .   V a r m a ,   D i a b e t e p r e d i c t i o n   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s,”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   En g i n e e ri n g   Re se a rc h   &   T e c h n o l o g y ,   v o l .   0 9 ,   n o .   0 9 ,   2 0 2 0 .   [ 1 6 ]   A .   Y a h y a o u i ,   A .   Jam i l ,   J .   R a s h e e d ,   a n d   M .   Y e si l t e p e ,   A   d e c i s i o n   s u p p o r t   sy s t e m   f o r   d i a b e t e p r e d i c t i o n   u s i n g   mac h i n e   l e a r n i n a n d   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s ,   i n   1 s t   I n t e r n a t i o n a l   I n f o rm a t i c s   a n d   S o f t w a re   E n g i n e e r i n g   C o n f e re n c e :   I n n o v a t i v e   T e c h n o l o g i e s   f o r   D i g i t a l   T r a n s f o rm a t i o n ,   I I S E C   2 0 1 9   -   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / U B M Y K 4 8 2 4 5 . 2 0 1 9 . 8 9 6 5 5 5 6 .   [ 1 7 ]   E .   J .   J o   e t   a l . ,   P a t t e r n s   o f   m e d i c a l   c a r e   u t i l i z a t i o n   a c c o r d i n g   t o   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s   i n   a s t h m a   a n d   c h r o n i c   o b s t r u c t i v e   p u l m o n a r y   d i s e a s e   p a t i e n t s ,   K o r e a n   J o u r n a l   o f   I n t e r n a l   M e d i c i n e ,   v o l .   3 6 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 4 6 1 1 5 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 9 0 4 / K J I M . 2 0 2 0 . 1 6 8 .   [ 1 8 ]   H .   H w a n g ,   J.  H .   Ja n g ,   E.   Le e ,   H .   S .   P a r k ,   a n d   J.  Y .   L e e ,   P r e d i c t i o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   a st h m a   p a t i e n t s u si n g   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s   b a s e d   o n   d e e p   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms ,   R e sp i ra t o ry  Re se a r c h ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,   p .   3 0 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s1 2 9 3 1 - 0 2 3 - 0 2 6 1 6 - x.   [ 1 9 ]   M .   Lo u i si a s ,   A .   R a ma d a n ,   A .   S .   N a j a ,   a n d   W .   P h i p a t a n a k u l ,   T h e   e f f e c t s   o f   t h e   e n v i r o n me n t   o n   a st h m a   d i s e a se   a c t i v i t y ,   I m m u n o l o g y   a n d   Al l e r g y   C l i n i c o f   N o rt h   Am e ri c a ,   v o l .   3 9 ,   n o .   2 ,   p p .   1 6 3 1 7 5 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i a c . 2 0 1 8 . 1 2 . 0 0 5 .   [ 2 0 ]   W .   K .   D .   Ja y a m i n i ,   F .   M i r z a ,   M .   A si f   N a e e m,   a n d   A .   H .   Y .   C h a n ,   I n v e s t i g a t i n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e f o r   p r e d i c t i n g   r i sk   o f   a s t h ma   e x a c e r b a t i o n s :   A   sy s t e m a t i c   r e v i e w ,   J o u rn a l   o f   Me d i c a l   S y st e m s ,   v o l .   4 8 ,   n o .   1 ,   p .   4 9 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 9 1 6 - 024 - 0 2 0 6 1 - 3.   [ 2 1 ]   E.   D r i t s a a n d   M .   Tr i g k a ,   Ef f i c i e n t   d a t a - d r i v e n   ma c h i n e   l e a r n i n g   mo 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 r i s k   p r e d i c t i o n ,   S e n s o rs v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   p .   1 1 6 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 3 0 3 1 1 6 1 .   [ 2 2 ]   C .   M .   B h a t t ,   P .   P a t e l ,   T.   G h e t i a ,   a n d   P .   L.   M a z z e o ,   Ef f e c t i v e   h e a r t   d i sea se  p r e d i c t i o n   u si n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s ,   Al g o r i t h m s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   2 ,   p .   8 8 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a 1 6 0 2 0 0 8 8 .   [ 2 3 ]   M .   K a v i t h a ,   G .   G n a n e sw a r ,   R .   D i n e sh ,   Y .   R .   S a i ,   a n d   R .   S .   S u r a j ,   H e a r t   d i se a se  p r e d i c t i o n   u s i n g   h y b r i d   mac h i n e   l e a r n i n g   mo d e l ,   i n   Pr o c e e d i n g o f   t h e   6 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n v e n t i v e   C o m p u t a t i o n   T e c h n o l o g i e s,   I C I C T   2 0 2 1 ,   2 0 2 1 ,     p p .   1 3 2 9 1 3 3 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I C T5 0 8 1 6 . 2 0 2 1 . 9 3 5 8 5 9 7 .   [ 2 4 ]   R .   R .   S a r r a ,   A .   M .   D i n a r ,   a n d   M .   A .   M o h a mm e d ,   En h a n c e d   a c c u r a c y   f o r   h e a r t   d i s e a s e   p r e d i c t i o n   u si n g   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k ,   I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   3 7 5 3 8 3 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 2 9 . i 1 . p p 3 7 5 - 3 8 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.