Background
Acute appendicitis is the most common diagnosis considered in patients presenting to the emergency department with right lower quadrant pain. However, atypical presentations often lead to unnecessary surgeries and increased healthcare costs. This study aimed to improve diagnostic accuracy in acute appendicitis using a hybrid machine learning (ML) model.
Methods
A retrospective analysis was performed on 395 patients who underwent appendectomy for suspected acute appendicitis between 2020 and 2024 at Ankara University Faculty of Medicine, Department of General Surgery. Demographic, clinical, laboratory, and radiological variables were collected. ML algorithms including NaiveBayes, MultilayerPerceptron, IBk, AdaBoost, RandomForest, and a Hybrid Model combining NaiveBayes, AdaBoost, and RandomForest were applied. The dataset was evaluated using 10-fold cross-validation and repeated 1000 times. Accuracy, F-measure, Matthews Correlation Coefficient (MCC), ROC area, and Precision-Recall Curve (PRC) area were used as performance criteria.
Results
Among the 395 patients, 52.9% were male, with a mean age of 37.3±15.6 years. Histopathological examination confirmed acute appendicitis in 341 (86.3%) and negative appendectomy in 54 (13.7%) patients. The diagnostic accuracy of the Alvarado score at a cutoff of ≥6 was 79.0%. Among ML algorithms, the Hybrid Model achieved the best performance, with 92.9% accuracy, 93% F-measure, 70.4% MCC, 90.8% ROC area, and 93.4% PRC area. This model correctly predicted 95.6% of acute appendicitis cases and 75.9% of negative appendectomy cases.
Conclusion
The Hybrid ML model provides superior diagnostic accuracy compared to the Alvarado score in acute appendicitis. Integration of such models into clinical practice could reduce negative appendectomy rates and enhance patient management by enabling faster and more reliable diagnosis.
Keywords: acute appendicitis, diagnostic accuracy, hybrid model, machine learning, negative appendectomy
Amaç
Akut apandisit, acil serviste sağ alt kadran ağrısı ile başvuran hastalarda en sık değerlendirilen tanıdır. Ancak atipik bulgular tanısal güçlükler yaratmakta, gereksiz operasyonlara ve maliyet artışına yol açabilmektedir. Bu çalışmanın amacı, hibrit makine öğrenmesi (ML) modeli kullanılarak akut apandisit tanısında doğruluğun artırılmasıdır.
Yöntem
2020–2024 yılları arasında Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Genel Cerrahi Anabilim Dalı’nda akut apandisit ön tanısı ile opere edilen 395 hasta retrospektif olarak incelendi. Demografik, klinik, laboratuvar ve radyolojik veriler değerlendirildi. NaiveBayes, MultilayerPerceptron, IBk, AdaBoost, RandomForest ve bu modellerin kombinasyonundan oluşturulan Hibrit Model uygulandı. Veriler 10-kat çapraz doğrulama ile analiz edildi. Doğruluk, F-measure, Matthews Korelasyon Katsayısı (MCC), ROC ve PRC alanı performans kriteri olarak kullanıldı.
Bulgular
Çalışmaya dahil edilen hastaların %52,9’u erkek olup ortalama yaş 37,3±15,6 yıl idi. Histopatolojik incelemede 341 (%86,3) olgu akut apandisit, 54 (%13,7) olgu negatif apendektomi olarak raporlandı. Alvarado skoru ≥6 için tanısal doğruluk %79,0 bulundu. ML algoritmaları içinde en iyi sonuç Hibrit Model ile elde edildi. Bu model %92,9 doğruluk oranı, %93 F-measure, %70,4 MCC, %90,8 ROC ve %93,4 PRC alanı sağladı. Ayrıca, akut apandisitli olguların %95,6’sı ve negatif apendektomi grubunun %75,9’u doğru tahmin edildi.
Sonuç
Hibrit ML modeli, akut apandisit tanısında Alvarado skoruna kıyasla daha yüksek doğruluk sunmaktadır. Bu yaklaşımın klinik kullanıma entegrasyonu, negatif apendektomi oranlarını azaltarak hasta yönetimini iyileştirebilir.
Anahtar Kelimeler: akut apandisit, hibrit model, makine öğrenimi, negatif apendektomi, tanısal doğruluk