Currently, Chronic Kidney Disease (CKD) is experiencing a globally increasing incidence and high cost to health systems. A delayed recognition implies premature mortality due to progressive loss of kidney function. The employment of data mining to discover subtle patterns in CKD indicators would contribute achieving early diagnosis. This work presents the development and evaluation of an explainable prediction model that would support clinicians in the early diagnosis of CKD patients. The model development is based on a data management pipeline that detects the best combination of ensemble trees algorithms and features selected concerning classification performance. The results obtained through the pipeline equals the performance of the best CKD prediction models identified in the literature. Furthermore, the main contribution of the paper involves an explainability-driven approach that allows selecting the best prediction model maintaining a balance between accuracy and explainability. Therefore, the most balanced explainable prediction model of CKD implements an XGBoost classifier over a group of 4 features (packed cell value, specific gravity, albumin, and hypertension), achieving an accuracy of 98.9% and 97.5% with cross-validation technique and with new unseen data respectively. In addition, by analysing the model's explainability by means of different post-hoc techniques, the packed cell value and the specific gravity are determined as the most relevant features that influence the prediction results of the model. This small number of feature selected results in a reduced cost of the early diagnosis of CKD implying a promising solution for developing countries.


翻译:目前,慢性肾脏疾病(CKD)的发病率正在全球上升,对卫生系统的成本也很高。延迟确认意味着由于肾功能逐渐丧失而过早死亡。利用数据挖掘来发现CKD指标的微妙模式将有助于实现早期诊断。这项工作提出开发和评价一个可解释的预测模型,支持临床医生早期诊断CKD病人。模型开发基于一个数据管理管道,该管道检测混合树算法和分类性能所选特征的最佳组合。通过管道获得的结果相当于文献中确定的最佳CKD预测模型的性能。此外,文件的主要贡献涉及一种解释性驱动方法,使选择保持准确性和可解释性之间的平衡的最佳预测模型。因此,CKD最平衡的可解释性预测模型在四种特征(组合细胞价值、具体重力、相册和高血压)上采用一个最佳组合组合。通过交叉估价技术和新的不可见数据,使CD的预测性模型的早期结果得到最低的精确性。此外,通过分析模型的精确性,通过分析模型的精确性能,确定C型分析成本的可靠性,从而确定成本的最小性。

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