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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1900-3127
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do desempenho de classificadores na discriminação de indivíduos adultos e idosos saudáveis a partir da função manual
Alternate title (s): Assessment of the performance of classifiers in the discrimination of healthy adults and elderly individuals through functional fitness tasks
Author: Silva, Gabriella Lelis
First Advisor: Pereira, Adriano Alves
First member of the Committee: Yamanaka, Keiji
Second member of the Committee: Santos, Fernando Pasquini
Third member of the Committee: Cury, Lacordaire Kemel Pimenta
Fourth member of the Committee: Cunha, Guilherme Bernardino da
Summary: A identificação de características que auxiliam na avaliação de processos relacionados ao envelhecimento é um assunto cada vez mais estudado. O uso de biomarcadores e ferramentas que oferecem maior especificidade e sensibilidade para quantificar e caracterizar tarefas motoras, ajuda a compreender as mudanças biológicas ocorridas devido ao avanço da idade, podendo predizer fenótipos relacionados à idade ou desfecho de saúde. Como proposta deste estudo, têm-se como objetivo avaliar o desempenho de diferentes classificadores na discriminação de indivíduos adultos e idosos saudáveis a partir da caracterização da função manual, utilizando sensores inerciais. Método: Foram recrutados 99 participantes saudáveis, com faixa etária entre 20 a 98 anos. A coleta de dados foi realizada por meio de sensores inerciais, posicionados no dorso e região posterior da mão dominante. Os indivíduos realizaram três tarefas sequenciais com o antebraço flexionado, (i) repouso, (ii) pinça polpa a polpa e (iii) supinação/pronação. Diferentes características foram extraídas dos sinais para serem utilizadas na comparação dos valores da especificidade, sensibilidade, precisão e acurácia. Os algoritmos Floresta Aleatória (RF), Máquina Vetor Suporte (SVM), K-vizinho mais próximo (KNN) e Naive Bayes (NB) foram utilizados para classificar os grupos. Resultados: Através das características extraídas dos sensores inerciais da mão dominante dos voluntários, o algoritmo que apresentou o melhor desempenho em relação à sensibilidade foi o SVM quando alimentado com 25% das características, com uma taxa de 89.6%. O classificador RF foi o que obteve melhor especificidade (72.8%) quando alimentado com todas as características. Já o NB obteve melhor precisão e acurácia (75.5% e 79.3% respectivamente) quando alimentado com 60% das características. Conclusão: Os resultados obtidos nesse estudo demonstram que o uso de algoritmos de classificação da machine learning na discriminação de grupos adultos e idosos saudáveis, com altas taxas de sensibilidades e especificidades, fornece informações valiosas para avaliações clínicas a partir da previsão de alterações motoras relacionadas ao avanço da idade diante da caracterização de tarefas motoras.
Abstract: The identifcation of features that aid in the assessment of processes related to aging is an area of ever-increasing study. The use of biomarkers and tools that ofer greater specifcity and sensitivity to quantify and characterize motor tasks, aid in the understanding of biological changes that occur due to advancing age, and as such predefne phenotypes related to age or health outcomes. The proposal behind this study is thus to assess the performance of diferent classifers in the discrimination of both healthy individual adults and senior citizens from the characterization of functional ftness tasks, using inertial sensors. Method: Ninety-nine healthy participants were recruited, with ages ranging from 20 to 98 years old. The collection of data was performed by means of two inertial measurement units (IMUs), positioned in the region of the distal third of the forearm of the dominant hand and on the back of the dominant hand. The participants performed three successive tasks with the forearm fexed, (i) at rest, (ii) pulp to pulp pinch, and (iii) supination/pronation. Diferent features were extracted from the signals that were then used in the comparison of the values for specifcity, sensitivity, precision, and accuracy. The classifers random forest (RF), support vector machine (SVM), knearest neighbor (KNN), and naive Bayes (NB) were used to classify the groups. Results: Through use of the features extracted by the IMUs in the region of the distal third of the forearm of the dominant hand, and on the back of the dominant hand of the volunteers, the classifer that presented the best sensitivity was the SVM, when fed with 25% of the features, with a rate of 89.6%. The RF classifer was the one that obtained the best specifcity (72.8%), when fed with all the features. However, the NB obtained the best precision and accuracy (75.5% and 79.3% respectively), when fed with 60% of the features. Conclusion: The results obtained in this study demonstrate that the use of classifcation algorithms from machine learning in the discrimination of healthy adult and senior citizen groups, with high rates of sensitivity and specifcity, provide valuable information for clinical assessment concerning the prediction of motor changes related to advancing age regarding the characterization of motorrelated tasks.
Keywords: Envelhecimento humano
Sensores inerciais
Classificadores
Human aging
Inertial sensors
Classifer
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Subject: Engenharia elétrica
Envelhecimento - Aspectos genéticos
Marcadores genéticos
Detectores
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: SILVA, Gabriella Lelis. Avaliação do desempenho de classificadores na discriminação de indivíduos adultos e idosos saudáveis a partir da função manual. 2023. 81 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7042.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7042
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38794
Date of defense: 16-Jun-2023
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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