<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xml:lang="ru" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="https://metafora.rcsi.science/xsd_files/journal3.xsd">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">moitvivt</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="ru">Моделирование, оптимизация и информационные технологии</journal-title>
        <trans-title-group xml:lang="en">
          <trans-title>Modeling, Optimization and Information Technology</trans-title>
        </trans-title-group>
      </journal-title-group>
      <issn pub-type="epub">2310-6018</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>Издательство</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.26102/2310-6018/2021.33.2.023</article-id>
      <article-id pub-id-type="custom" custom-type="elpub">993</article-id>
      <title-group>
        <article-title xml:lang="ru">Разработка моделей расчета риска атеросклероза  c использованием методов машинного обучения</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="en">
          <trans-title>Development of models for predicting  atherosclerosis risk using machine learning methods</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0002-8664-9817</contrib-id>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Каширина</surname>
              <given-names>Ирина Леонидовна</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Kashirina</surname>
              <given-names>Irina Leonidovna</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>kash.irina@mail.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-3468-5514</contrib-id>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Фирюлина</surname>
              <given-names>Мария Андреевна</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Firyulina</surname>
              <given-names>Mariya Andreevna</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>mashafiryulina@mail.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-2</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0002-6439-8957</contrib-id>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Демченко</surname>
              <given-names>Мария Владиславовна</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Demchenko</surname>
              <given-names>Maria Vladislavovna</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>masha-vrn@yandex.ru</email>
          <xref ref-type="aff">aff-3</xref>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff-alternatives id="aff-1">
        <aff xml:lang="ru">Воронежский государственный университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Voronezh State University</aff>
      </aff-alternatives>
      <aff-alternatives id="aff-2">
        <aff xml:lang="ru">Воронежский государственный университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Voronezh State University</aff>
      </aff-alternatives>
      <aff-alternatives id="aff-3">
        <aff xml:lang="ru">Воронежский государственный университет</aff>
        <aff xml:lang="en">Voronezh State University</aff>
      </aff-alternatives>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>01</day>
        <month>01</month>
        <year>2026</year>
      </pub-date>
      <volume>1</volume>
      <issue>1</issue>
      <elocation-id>10.26102/2310-6018/2021.33.2.023</elocation-id>
      <permissions>
        <copyright-statement>Copyright © Авторы, 2026</copyright-statement>
        <copyright-year>2026</copyright-year>
        <license license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
          <license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:href="https://moitvivt.ru/ru/journal/article?id=993"/>
      <abstract xml:lang="ru">
        <p>Атеросклероз является одним из наиболее распространенных и опасных для жизни заболеваний, которое может развиваться уже в раннем возрасте. На начальных стадиях атеросклероз сложно обнаружить, поэтому  его  диагностика требует использования  своевременных подходов, в частности, с привлечением методов машинного обучения. В предлагаемом исследовании разрабатываются модели и алгоритмы расчета риска развития атеросклероза магистральных артерий в зависимости от исходных клинических характеристик пациентов. В качестве обучающего набора данных была использована выборка международной базы данных MIMIC-III, имеющая структуру последовательных временных рядов, для обработки которых применялись рекуррентные глубокие нейронные сети архитектуры LSTM. В ходе решения задачи предсказания атеросклероза с использованием моделей SHAP  были выявлены основные значимые признаки, наиболее ассоциированные с риском развития данного заболевания. В завершении  данного исследования был произведен сравнительный анализ нейросетевой модели, обученной на данных MIMIC-III, с моделью расчета риска атеросклероза, разработанной с использованием регионального набора данных, полученного в результате обследования пациентов Воронежской области в рамках программы всеобщей диспансеризации. Качество разработанных моделей оценивалось с помощью показателей чувствительности, специфичности и ROC-AUC. В ходе исследования были выявлены сходства и различия разработанных моделей, касающиеся как признаков, включенных в  исходные наборы данных, так и  предикторов, ассоциированных с высоким риском развития атеросклероза.</p>
      </abstract>
      <trans-abstract xml:lang="en">
        <p>Atherosclerosis is one of the most common and life-threatening diseases that can develop at an early age. At the initial stages, atherosclerosis is difficult to detect; therefore, its diagnosis requires the use of timely approaches, in particular, using machine learning methods. In the proposed study, models and algorithms are developed for calculating the risk of developing atherosclerosis of the main arteries, depending on the initial clinical characteristics of patients. As a training dataset, a sample of the inter-national MIMIC-III database was used, which has a structure of time series sequences, for which the recurrent deep neural networks of the LSTM architecture were used. In the course of solving the prob-lem of predicting atherosclerosis using SHAP models, the main significant features most associated with the risk of developing this disease were identified. In the course of this study, a comparative analysis of a neural network model trained on MIMIC-III data was carried out with a model for calcu-lating the risk of atherosclerosis, developed using a regional dataset obtained as a result of examining patients in the Voronezh region as part of the general medical examination program. The quality of the developed models was assessed using the indicators of sensitivity, specificity and ROC-AUC. In the course of the study, the similarities and differences of the developed models were identified, concern-ing both the features included in the initial data sets and the predictors associated with a high risk of atherosclerosis.</p>
      </trans-abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <kwd>машинное обучение</kwd>
        <kwd>медицинская диагностика</kwd>
        <kwd>прогнозирование риска атеросклероза</kwd>
        <kwd>рекуррентная нейронная сеть LSTM</kwd>
        <kwd>модель SHAP</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <kwd>machine learning</kwd>
        <kwd>medical diagnostics</kwd>
        <kwd>atherosclerosis risk prediction</kwd>
        <kwd>recurrent neural network LSTM</kwd>
        <kwd>SHAP</kwd>
      </kwd-group>
      <funding-group>
        <funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено без спонсорской поддержки.</funding-statement>
        <funding-statement xml:lang="en">The study was performed without external funding.</funding-statement>
      </funding-group>
    </article-meta>
  </front>
  <back>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="cit1">
        <label>1</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Johnson A., Pollard T, Shen L. MIMIC-III, a freely accessible critical care database. Sci Data. 2016;3:160035. DOI: 10.1038/sdata.2016.35.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit2">
        <label>2</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Harutyunyan H., Khachatrian H., Kale D. C. et. al. Multitask learning and benchmarking with clinical time series data. Sci Data. 2019;6(96). DOI: 10.1038/s41597-019-0103-9.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit3">
        <label>3</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Komorowski M., Celi L., Badawi O., Gordon A. and Faisal A. The Artificial Intelligence Clinician learns optimal treatment strategies for sepsis in intensive care. Nature Medicine. 2018; 24(11):1716-1720. DOI: 10.1038/s41591-018-0213-5.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit4">
        <label>4</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Хохлов Р.А., Гайдашев А.Э., Ахмеджанов Н.М. Предикторы атеросклеротического поражения артерий конечностей по данным кардиоангиологического скрининга взрослого населения. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2015;11(5):470-476. DOI: 10.20996/1819-6446-2015-11-5-470-476.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit5">
        <label>5</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Хохлов Р.А., Остроушко Н.И., Гайдашев А.Э., Кирсанов Д.В., Ахмеджанов Н.М. Использование многоканальной объемной сфигмографии для кардиоангиологического скрининга взрослого населения. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2015;11(4):371-379. DOI: 10.20996/1819-6446-2015-11-4-371-379.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit6">
        <label>6</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Demchenko M., Kashirina I. The development of the atherosclerosis diagnostic models under conditions of unbalanced classes. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1479:012026. DOI: 10.1088/1742-6596/1479/1/012026.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit7">
        <label>7</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Hochreiter S., Schmidhuber J. Long short-term memory. Neural Computation. 1997;9(8):1735-1780. DOI:10.1162/neco.1997.9.8.1735.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit8">
        <label>8</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Шолле Ф. Глубокое обучение на Python. СПб: Питер, 2018:400.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit9">
        <label>9</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Geron О. Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow. CA 95472: O’Reilly Media, Inc, 2019.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit10">
        <label>10</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Shapley L.S. Notes on the n-Person Game -- II: The Value of an n-Person Game. Santa Monica, CA: RAND Corporation, 1951.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit11">
        <label>11</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Ferreira A. Interpreting recurrent neural networks on multivariate time series. Available at: https://towardsdatascience.com/interpreting-recurrent-neural-networks-on-multivariate-time-series-ebec0edb8f5a (дата обращения 04.04.2021).</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="cit12">
        <label>12</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Molnar C. Interpretable machine learning. A Guide for Making Black Box Models Explainable. Available at: https://christophm.github.io/interpretable-ml-book/ (дата обращения 04.04.2021).</mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
    <fn-group>
      <fn fn-type="conflict">
        <p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p>
      </fn>
    </fn-group>
  </back>
</article>