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Machine learning-based triage of non-red-flag low back pain in national-level collegiate athletes: A cross-sectional study in Taiwan - 11/10/26

Doi : 10.1016/j.rehab.2026.102162 
Hung-Chun Huang a, Pei-Hsi Chou a, b, c, d, Kung-Che Lee e, I-Hua Chu a, b, f, g, Ing-Jer Huang h, i, Jing-Min Liang b, Wen-Lan Wu a, b, f, g, ⁎
a Program in Biomedical Engineering, College of Medicine, Kaohsiung Medical University, No.100, Shiquan 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 807378, Taiwan 
b Department of Sports Medicine, College of Medicine, Kaohsiung Medical University, No.100, Shiquan 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 807378, Taiwan 
c Division of Sports Medicine, Department of Orthopaedic Surgery, Kaohsiung Medical University Hospital, No.100, Tzyou 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 80756, Taiwan 
d Department of Orthopaedics, School of Medicine, College of Medicine, Kaohsiung Medical University, No.100, Shiquan 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 807378, Taiwan 
e Department of Athletic Performance, National University of Kaohsiung, No.700, Kaohsiung University Rd., Nanzih District, Kaohsiung City 811, Taiwan 
f Department of Medical Research, Kaohsiung Medical University Hospital, No.100, Tzyou 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 80756, Taiwan 
g Precision Sports Medicine and Health Promotion Center, Kaohsiung Medical University, No.100, Shiquan 1st Rd., Sanmin Dist., Kaohsiung City 807378, Taiwan 
h Department of Computer Science and Engineering, National Sun Yat-sen University, No.70, Lien-hai Rd., Kaohsiung City 804201, Taiwan 
i Digital Content and Multimedia Technology Research Center, National Sun Yat-sen University, No.70, Lien-hai Rd., Kaohsiung City 804201, Taiwan 

⁎ Corresponding author.

Highlights

•
Random forest exhibited moderate discrimination in triage classification.
•
The generalization gap was smaller than in complex models.
•
At the Youden-derived triage threshold, sensitivity was 93%.
•
Decision curve analysis suggested potential clinical relevance.
•
SHapley Additive exPlanations supported model interpretability.

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Graphical abstract




Image, graphical abstract

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Abstract

Background

Non-red-flag low back pain (LBP) is prevalent among athletes, yet field-based triage often hinges on subjective judgment under significant time constraints, or it may be ignored and left untreated.

Objectives

To benchmark multiple machine learning (ML) algorithms using routine field data to support structured triage prioritization for athletes with LBP.

Methods

A total of 412 symptomatic collegiate athletes were classified into self-management or professional referral groups using an expert-consensus triage framework. Logistic regression (LR), random forest (RF), XGBoost, and LightGBM were compared based on discrimination, calibration, and generalization stability. The final model was assessed with decision curve analysis (DCA) and interpreted using SHapley Additive exPlanations (SHAP), while Youden’s index was used to select the optimal ROC-based cutoff.

Results

The RF model showed the most balanced performance, with a smaller generalization gap than XGBoost and LightGBM (8% vs >20%). It achieved a test AUROC of 0.723, slightly outperforming L2-regularized logistic regression (0.702), and demonstrated better calibration, with a lower Brier score (0.219 vs 0.239). DCA showed positive net benefit across clinically relevant thresholds of 0.20–0.60, with a net benefit of 0.294 at the Youden-derived threshold of 0.454, compared with 0.202 for the L2-regularized LR model. At this threshold, sensitivity was 93%, and specificity was 53%. SHAP analysis highlighted symptom history, functional measures, and prior ankle injury as key contributors.

Conclusion

This study shows that an interpretable RF-based framework integrating symptom and functional data provides a potentially scalable, probabilistic tool for frontline LBP triage. It delivers acceptable discrimination and improved calibration, serving as a transparent decision-support adjunct to enhance screening safety. Further external validation and implementation studies in diverse athletic cohorts are needed to confirm generalizability.

Database registration

This study was a non-interventional observational study using de-identified secondary data from collegiate athletic records. Prospective registration was therefore not applicable.

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Keywords : Machine learning, Sports, Lumbopelvic-hip, Clinical decision support, Functional screening

Abbreviations : LBP, LPH, CMT, VAS, FABQ-5, RMDQ, ML, LR, RF, CPRs, ICC, AUROC, PPV, NPV, SHAP, DCA


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Vol 69 - N° 7

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