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Tipo do documento: Tese
Título: Uso de modelos estatísticos e técnicas de aprendizado de máquina para predição do percentual de gordura
Título(s) alternativo(s): Use of statistical models and machine learning techniques to predict fat percentage
Autor: SILVA , Michele Bezerra 
Primeiro orientador: SANTOS, Alcione Miranda dos
Primeiro coorientador: FRANÇA, Ana Karina Teixeira da Cunha
Primeiro membro da banca: LEMOS, Maria da Conceição Chaves de
Segundo membro da banca: NASCIMENTO, Joelma Ximenes Prado Teixeira
Terceiro membro da banca: SOUZA, Bruno Feres de
Quarto membro da banca: SIMÕES, Vanda Maria Ferreira
Resumo: A obesidade, caracterizada como o excesso de gordura corporal, é um problema epidêmico, com impactos na diminuição da qualidade de vida dos indivíduos e aumento dos gastos em saúde pública. Dentre as metas para combater obesidade, propostas pela Organização Mundial de Saúde, destacam-se a ênfase na prevenção e diagnóstico na atenção primária. Nesse sentido, o objetivo desta tese foi desenvolver modelos de previsão para estimar o percentual de gordura corporal (%GC) em adolescentes e adultos jovens, a partir de medidas antropométricas simples. Os resultados obtidos possibilitaram a elaboração de dois artigos: "Previsão do percentual de gordura em adolescentes a partir de medidas antropométricas por redes neurais artificiais" e "Avaliação da precisão de equações preditivas baseadas em medidas antropométricas simples no diagnóstico da obesidade". O objetivo do primeiro artigo foi desenvolver modelos baseados em Rede Neural Artificial (RNA) para estimar o percentual de gordura corporal (%GC) em adolescentes. Tratou-se de um estudo transversal com 2.155 adolescentes (18 e 19 anos de idade). A percentagem de gordura foi medida por pletismografia de deslocamento de ar (PDA). Análise estatísticas foram realizadas no programa R, versão 4.3.0. Foram implementados diferentes modelos de RNA feedforword, generalizados e específicos por sexo, com diferentes combinações de variáveis sexo, idade (anos), peso (kg), estatura (cm), circunferência da cintura (CC), índice de massa corporal (IMC) e relação cintura estatura (RCE). Os modelos de RNA generalizados apresentaram melhor performance (R²>0,75) em comparação com os modelos por sexo (R² ≤0,72). A CC foi uma variável de alta importância, especialmente entre meninos. Não foram observadas diferenças entre o percentual de gordura medido e o estimado pela rede neural artificial (p>0,05). Os modelos de RNA desenvolvidos a a partir medidas antropométricas simples mostraram-se eficazes na predição de %GC em adolescentes. A incorporação da CC apresentou diferentes respostas na estimativa de desempenho do %GC para meninos e meninas. O segundo artigo teve como objetivo avaliar a acurácia de equações preditivas para diagnóstico de obesidade. Estudo transversal com 3.103 indivíduos (18 a 23 anos de idade). O método de referência para medir %GC foi a PDA, análise estatísticas foram realizadas no programa R, versão 4.3.0. Regressão linear múltipla (MRL) foi desenvolvida para elaboração das equações, usando idade, sexo, além das variáveis antropométricas simples, descritas no primeiro artigo. As equações desenvolvidas mostraram um bom desempenho preditivo (R2≈0.80 e NRMSE≈0.09). Além disso, mostraram maior capacidade de previsão do diagnóstico da obesidade (especificidade ≈ 0,64; falso positivo= 0,36; AUC≈0.9) quando comparado apenas ao IMC (especificidade ≈ 0,39; falso positivo= 0,89 ; AUC≈0.2 ). As equações desenvolvidas a partir de medidas antropométricas facilmente aplicáveis à prática clínica mostraram uma elevada capacidade de previsão e uma maior capacidade de identificação de pessoas com obesidade comparada ao IMC. As equações desenvolvidas neste estudo e podem ser úteis para estimar %GC, na ausência do método de referência, podendo ser utilizadas como ferramenta prática para acompanhamento do %GC e diagnóstico de obesidade na atenção primária em saúde.
Abstract: ABSTRACT Obesity, characterized as excess body fat, is an epidemic problem, with impacts on the quality of life of individuals and an increase in public health expenditure. Among the goals for combating obesity proposed by the World Health Organization is an emphasis on prevention and diagnosis in primary care. The aim of this thesis was to develop prediction models to estimate the percentage of body fat (%BF) in adolescents and young adults, based on simple anthropometric measurements. The results obtained enabled two articles to be written: "Predicting the percentage of fat in adolescents from anthropometric measurements using artificial neural networks" and "Assessing the accuracy of predictive equations based on simple anthropometric measurements in the diagnosis of obesity". The aim of the first article was to develop Artificial Neural Network (ANN)-based models to estimate body fat percentage (BFP) in adolescents using simple anthropometric measurements. This was a cross-sectional study with 2,155 adolescents (18 and 19 years old). Fat percentage was measured by air displacement plethysmography (ADP). Statistical analyses were performed in the R program, version 4.3.0. Different generalized and sex-specific feedforward ANN models were implemented with different combinations of sex, age (years), weight (kg), height (cm), waist circumference (WC), body mass index (BMI) and waist-to-height ratio (WHtR) variables. The generalized ANN models showed better performance (R²>0.75) compared to the models by sex (R² ≤0.72). WC was a variable of high importance, especially among boys. No differences were observed between measured and estimated fat percentage by artificial neural network (p>0.05). The ANN models developed from simple anthropometric measurements were effective in predicting %FG in adolescents. The incorporation of WC showed different responses in the estimation performance of %BF for boys and girls. The second article aimed to evaluate the accuracy of predictive equations for the diagnosis of obesity. Cross-sectional study with 3,103 individuals (18 to 23 years old) of both sexes. The reference method for measuring %BF and statistical program were the same as in the first article. Multiple linear regression (MRL) was developed to elaborate the equations, using age, sex, in addition to the simple anthropometric variables, xiv described in the first article. The developed equations showed a good predictive performance (R2≈0.80 and NRMSE≈0.09). In addition, they showed greater predictive ability for obesity diagnosis (specificity ≈ 0.64; false positive= 0.36; AUC≈0.9) when compared to BMI alone (specificity ≈ 0.39; false positive= 0.89 ; AUC≈0.2 ). The equations developed from measures that are easily applicable to clinical practice showed a high predictive ability and a greater ability to identify people with obesity than BMI. The equations developed in this study and may be useful for estimating %BF in the absence of the reference method and can be used as a practical tool for monitoring %BF and diagnosing obesity.
Palavras-chave: gordura corporal;
antropometria;
modelos preditivos;
body fat;
anthropometry;
predictive models.
Área(s) do CNPq: Saúde Pública
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE SAÚDE PÚBLICA/CCBS
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE COLETIVA/CCBS
Citação: SILVA , Michele Bezerra. Uso de modelos estatísticos e técnicas de aprendizado de máquina para predição do percentual de gordura. 2023. 141 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Saúde Coletiva/CCBS) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/5341
Data de defesa: 30-Ago-2023
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE COLETIVA

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