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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7189| Tipo do documento: | Dissertação |
| Título: | PREDIÇÃO DE NASCIMENTO PRÉ-TERMO EXTREMO EM DUAS CIDADES BRASILEIRAS |
| Título(s) alternativo(s): | PREDICTION OF EXTREME PRETERM BIRTH IN TWO BRAZILIAN CITIES |
| Autor: | BRITO, Emmanuelle Novaes de Vasconcelos ![]() |
| Primeiro orientador: | THOMAZ, Erika Bárbara Abreu Fonseca |
| Primeiro coorientador: | SOUZA, Bruno Feres de |
| Primeiro membro da banca: | THOMAZ, Erika Bárbara Abreu Fonseca |
| Segundo membro da banca: | SOUZA, Bruno Feres de |
| Terceiro membro da banca: | SARAIVA, Maria da Conceição Pereira |
| Quarto membro da banca: | SANTOS, Alcione Miranda dos |
| Resumo: | Introdução: O nascimento pré-termo (NPT) extremo é um importante problema de saúde pública, associado a elevada morbimortalidade neonatal e infantil. Sua ocorrência resulta de múltiplos fatores: clínicos, sociodemográficos e comportamentais, o que dificulta sua prevenção. Apesar de sua baixa frequência, seus impactos são significativos para a saúde materno-infantil. Diante desse contexto, modelos de aprendizado de máquina podem predizer gestantes com maior risco de NPT extremo. Objetivo: Determinar modelos preditivos baseados em técnicas de aprendizado de máquina (AM), para identificar preditores de NPT extremo, em nascidos vivos de duas cidades brasileiras. Métodos: Trata-se de um estudo analítico, de natureza transversal, aninhado às coortes BRISA de pré-natal e nascimento de 2010 em São Luís (SL), Maranhão, e Ribeirão Preto (RP), São Paulo, Brasil, cuja escolha fundamenta-se na participação de ambas na pesquisa das coortes e em suas distintas características sociodemográficas e econômicas, permitindo a análise de diferentes contextos maternosinfantis brasileiros. O conjunto de dados analisados foi proveniente de mulheres com gestação única e seus bebês, atendidos em serviços públicos e privados. A amostra foi composta por 6.414 mulheres/crianças em SL e 8.273 em RP, totalizando 14.687 observações. Realizou-se análise de sensibilidade com a variável ameaça de parto prematuro na gestação atual, por representar alterações fisiopatológicas em curso, possivelmente relacionadas ao início do desfecho, sendo um importante preditor. Para avaliar sua influência no desempenho dos modelos, foram construídos seis cenários analíticos, correspondentes às coortes combinada, de São Luís e de Ribeirão Preto, com e sem a inclusão dessa variável, permitindo verificar seu impacto na capacidade preditiva e na estabilidade dos modelos. Selecionamos, com base em especialistas e na literatura, 119 variáveis comuns a SL-RP, 121 variáveis em SL e 119 em RP, relacionadas a fatores socioeconômicos, demográficos, comportamentais, reprodutivos e atenção à saúde da mulher, como potenciais preditoras ao NPT extremo. Em seguida, utilizando-se o algoritmo BORUTA, elegeu-se 50 variáveis e elencamos oito, com maior número de indicações e maior importância na predição. Com base em estudos anteriores, aplicaram-se 14 algoritmos de aprendizado de máquina em cada cenário para construção dos modelos: regressão logística penalizada (plr), Support Vector Machines (svmLinear e svmRadial), Random Forest (rf, ranger e Rborist), boosting (glmboost e AdaBoost.M1), métodos baseados em vizinhança (Knn e KKnn), redes neurais artificiais (nnet), árvores e modelos baseados em partição (cforest e ctree2) e modelos aditivos generalizados (gam). O desempenho foi avaliado por métricas como acurácia, sensibilidade, especificidade, precisão, F1-score e área sob a curva ROC (AUC-ROC). Resultados: Os cenários resultaram em desbalanceamento entre NPT extremo e não NPT extremo. Nos seis cenários (SL-RP, SL e RP, três incluindo a variável ameaça de parto prematuro na gestação atual e três excluindo a variável ameaça de parto prematuro na gestação atual), o desempenho variou entre os modelos: No cenário incluindo a variável, em SL-RP o knn apresentou sensibilidade de 0.774, AUC-ROC de 0.806 e F1-score de 0.049. No cenário SL, o modelo svmRadial obteve sensibilidade de 0.653, AUC-ROC de 0.732 e F1-score de 0.063. Já no cenário RP, o ranger apresentou os melhores resultados, com AUC-ROC de 0.86, sensibilidade de 0.771 e F1-score de 0.053. Excluído a variável, em SL-RP o nnet apresentou sensibilidade de 0.561, AUC-ROC de 0.648 e F1-score de 0.019. No cenário SL, o modelo gam obteve sensibilidade de 0.623, AUC-ROC de 0.587 e F1-score de 0.024. Já no cenário RP, o Rborist apresentou os melhores resultados, com AUCROC de 0.629, sensibilidade de 0.573 e F1-score de 0.016. Em geral, o knn ao incluir a variável e o nnet ao excluir a variável, se destacaram pelos maiores valores de AUC-ROC e sensibilidade, apresentaram melhores desempenho para prever o NPT extremo. As oito variáveis preditoras foram: Ameaça de parto prematuro na gestação atual; ameaça de aborto na gestação atual; ocupação da mãe; renda per capta; álcool na gestação; cor da mãe autodeclarada; gravidez planejada e diagnóstico de hipertensão antes ou durante a gestação. Conclusão: É possível predizer, com boa performance, a ocorrência de NPT extremo, utilizando variáveis de saúde materna e características do feto, socioeconômicas, comportamentais e de acesso ao prénatal. A identificação precoce de bebês em risco pode impactar positivamente a qualidade de vida da mãe e do recém-nascido. As descobertas deste estudo podem estimular investigações semelhantes, testando diferentes técnicas, populações e contextos clínicos, para o enfrentamento de um dos principais desafios de saúde neonatal. |
| Abstract: | Introduction: Extreme preterm birth (EPTB) is a major public health problem associated with high neonatal and infant morbidity and mortality. Its occurrence is influenced by multiple clinical, sociodemographic, and behavioral factors, making prevention particularly challenging. Although relatively uncommon, EPTB has substantial consequences for maternal and child health. In this context, machine learning (ML) techniques offer a promising approach for identifying pregnant women at increased risk of EPTB. Objective: To develop and evaluate machine learning-based predictive models to identify predictors of extreme preterm birth among live births from two Brazilian cities. Methods: This analytical cross-sectional study was nested within the 2010 BRISA prenatal and birth cohorts conducted in São Luís, Maranhão, and Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil. The inclusion of these cohorts allowed the investigation of maternal and child health in distinct socioeconomic and demographic settings. The study included singleton pregnancies receiving care in public and private healthcare services, comprising 6,414 mother–child pairs from São Luís and 8,273 from Ribeirão Preto, totaling 14,687 observations. A sensitivity analysis was performed using the variable threatened preterm labor during the current pregnancy, which represents ongoing pathophysiological changes potentially related to the onset of the outcome and is considered an important predictor. Six analytical scenarios were developed, corresponding to the combined cohort and the São Luís and Ribeirão Preto cohorts, each analyzed with and without this variable. Based on expert knowledge and previous literature, 119 variables common to both cohorts, 121 variables in São Luís, and 119 variables in Ribeirão Preto were selected as potential predictors, including socioeconomic, demographic, behavioral, reproductive, and maternal healthcare characteristics. The BORUTA feature selection algorithm identified 50 relevant variables, from which the eight most important predictors were retained. Fourteen machine learning algorithms were evaluated in each scenario: penalized logistic regression (PLR), support vector machines (svmLinear and svmRadial), random forest (rf, ranger, and Rborist), boosting methods (glmboost and AdaBoost.M1), nearest neighbor methods (Knn e KKnn), artificial neural networks (nnet), tree-based partitioning models (cforest and ctree2) and generalized additive models (GAM). Model performance was assessed using accuracy, sensitivity, specificity, precision, F1-score, and the area under the receiver operating characteristic curve (AUC-ROC). Results: All analytical scenarios showed class imbalance between EPTB and non-EPTB births. Model performance varied across the six scenarios. When threatened preterm labor was included, kNN showed the best overall performance in the combined cohort (sensitivity = 0.774, AUC-ROC = 0.806, F1-score = 0.049), svmRadial performed best in São Luís (sensitivity = 0.653, AUC-ROC = 0.732, F1-score = 0.063), and ranger achieved the highest performance in Ribeirão Preto (AUC-ROC = 0.860, sensitivity = 0.771, F1-score = 0.053). When this variable was excluded, nnet performed best in the combined cohort (sensitivity = 0.561, AUC-ROC = 0.648, F1-score = 0.019), GAM in São Luís (sensitivity = 0.623, AUCROC = 0.587, F1-score = 0.024), and Rborist in Ribeirão Preto (AUC-ROC = 0.629, sensitivity = 0.573, F1-score = 0.016). Overall, kNN and nnet demonstrated the best predictive performance in scenarios with and without the threatened preterm labor variable, respectively. The eight most important predictors were threatened preterm labor during the current pregnancy, threatened miscarriage during the current pregnancy, maternal occupation, per capita income, alcohol consumption during pregnancy, self-reported maternal race/skin color, planned pregnancy, and hypertension diagnosed before or during pregnancy. Conclusion: Machine learning models can predict extreme preterm birth with good predictive performance using maternal health, fetal, socioeconomic, behavioral, and prenatal care variables. Early identification of pregnancies at increased risk may support timely interventions and improve maternal and neonatal outcomes. These findings provide evidence for the potential application of machine learning in prenatal risk stratification and encourage further validation in different populations and clinical settings. |
| Palavras-chave: | Saúde materno-infantil; Coorte de nascimento; Recém-nascido prematuro; Prematuridade extrema; Aprendizado de Máquina Maternal and child health; Birth cohort; Preterm newborn; Extreme preterm infant; Machine learning |
| Área(s) do CNPq: | Saúde Publica |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
| Sigla da instituição: | UFMA |
| Departamento: | CBS3 - COORDENAÇÃO ESPECIAL DE SAÚDE PÚBLICA/CCBS |
| Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE COLETIVA/CCBS |
| Citação: | BRITO, Emmanuelle Novaes de Vasconcelos. Predição de nascimento pré-termo extremo em duas cidades brasileiras. 2026. 186 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Saúde Coletiva/CCBS) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7189 |
| Data de defesa: | 26-Mai-2026 |
| Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SAÚDE COLETIVA |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| EMMANUELLE NOVAES DE VASCONCELOS BRITO.pdf | Dissertação de Mestrado | 20,08 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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