Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49389
ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-2658-4587
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Modelos de inteligência artificial para predição de indicação e do risco de lesões em atletas de futebol feminino
Título (s) alternativo (s): Artificial intelligence models for predicting injury risk and availability in female soccer players
Autor: Flor, Fernanda de Andrade
Primer orientador: Jafelice, Rosana Sueli da Motta
Primer coorientador: Silva, José Waldemar da
Primer miembro de la banca: Rogenski, Josuel Kruppa
Segundo miembro de la banca: Cecconello, Moiseis dos Santos
Resumen: O treinamento físico de atletas alavanca o desempenho esportivo em busca da alta performance, porém esse contexto pode desencadear efeitos adversos que prejudicam estes profissionais e as organizações esportivas. As lesões desportivas emergem de uma rede complexa de fatores, entretanto sua ocorrência está fortemente associada a volumes inadequados de cargas de treinamento. O objetivo deste trabalho é realizar a predição da indicação e do risco de lesões esportivas em atletas de futebol feminino profissional, sendo a indicação de lesão um valor binário (0 ou 1) e o risco um valor entre 0 e 1. Neste estudo foram utilizados 11.612 registros diários de atletas de dois clubes profissionais de futebol feminino da Noruega, coletados através do aplicativo Player Monitoring System (pmSys) durante as temporadas de 2020 e 2021. O banco de dados utilizado conta com variáveis relacionadas à carga de treinamento, bem-estar e ocorrência de lesões. As variáveis de carga de treinamento foram coletadas através da escala de Percepção Subjetiva de Esforço (PSE), uma ferramenta que quantifica a intensidade de um exercício com base na percepção da atleta. Nos dados, as lesões são registradas no dia ocorrido, sendo considerada a variável de saída do modelo. Os modelos de predição de indicação de lesão foram desenvolvidos utilizando os métodos de aprendizado de máquina Árvore de Decisão e Floresta Aleatória. As métricas utilizadas para avaliar o desempenho dos modelos foram sensibilidade (taxa de acerto das predições positivas) e acurácia (taxa de acerto de todas as predições). A Floresta Aleatória superou a Árvore de Decisão, apresentando sensibilidade de 64,52% e acurácia de 98,71%. Para a predição do risco de lesão, foram aplicados os métodos neuro-fuzzy: Sistema de Inferência Neuro-Fuzzy Dinâmico Evolutivo, do inglês Dynamic Evolving Neural Fuzzy Inference System (DENFIS) e o Método de Agrupamento Subtrativo, do inglês Subtractive Clustering Method com Fuzzy C-Means (SBC/FCM). Cada modelo utiliza quatro variáveis de entrada, relacionadas ao treinamento e bem-estar da atleta, para gerar um Sistema Baseado em Regras Fuzzy (SBRF) com o intuito de predizer o risco de lesão da atleta. No conjunto de teste, o modelo DENFIS apresentou sensibilidade de 75% e acurácia de 85,38%, enquanto o modelo SBC/FCM obteve sensibilidade de 75% e acurácia de 91,70%, na validação cruzada do tipo k-fold com k=5, o modelo DENFIS alcançou maiores porcentagens nos folds na métrica sensibilidade. Nos modelos de risco de lesão, para tratar o desbalanceamento do atributo “lesão”, uma vez que sua ocorrência, em geral, é de baixa frequência, foi aplicada a técnica SMOTE, do inglês Synthetic Minority Over-sampling Technique, que gera dados sintéticos da classe minoritária (lesão). Neste estudo tambm foi desenvolvido uma interface computacional através do software R que calcula o risco de lesão do usuário, a partir de dados de treinamento físico e bem-estar, utilizando o modelo obtido pelo DENFIS.
Abstract: Physical training plays a key role in enhancing athletes’ performance in the pursuit of high-level results; however, this context can trigger adverse effects that harm both these professionals and sports organizations. Sports injuries emerge from a complex network of factors, however, their occurrence is strongly associated with inadequate training load volumes. The aim of this work is to predict the indication and risk of injuries in professional female soccer athletes, where the injury indication is a binary value (0 or 1) and the risk is a value between 0 and 1. In this study, 11,612 daily records from athletes of two professional female soccer clubs in Norway were used, collected via the Player Monitoring System (pmSys) application during the 2020 and 2021 seasons. The database used includes variables related to training load, well-being, and injury occurrence. Training load variables were collected using the Rating of Perceived Exertion (RPE) scale, a tool that quantifies exercise intensity based on the athlete’s perception. In the dataset, injuries were recorded on the day they occurred, serving as the model’s output variable. Injury indication prediction models were developed using Decision Tree and Random Forest machine learning methods. The metrics used to evaluate model performance were sensitivity (success rate of positive predictions) and accuracy (success rate of all predictions). Random Forest outperformed Decision Tree, presenting a sensitivity rate of 64.52% and an accuracy rate of 98.71%. To predict injury risk, neuro-fuzzy methods were applied: the Dynamic Evolving Neural Fuzzy Inference System (DENFIS) and the Subtractive Clustering Method with Fuzzy C-Means (SBC/FCM). Each model employs four training and well-being–related input variables to generate a Fuzzy Rule-Based System (FRBS) aimed at predicting the athlete’s injury risk. In the test set, the DENFIS model presented a sensitivity rate of 75% and an accuracy rate of 85.38%, while the SBC/FCM model obtained a sensitivity of 75% and an accuracy of 91.70%. Using k-fold cross-validation with k=5, the DENFIS model achieved higher percentages across the folds in the sensitivity metric. In the injury risk models, to address the imbalance of the “injury” attribute, since its occurrence is generally of low frequency, the Synthetic Minority Over-sampling Technique (SMOTE) was applied to generate synthetic data for the minority class (injury). This study also developed a computational interface using R software that calculates the user’s injury risk based on physical training and well-being data, utilizing the model obtained by DENFIS.
Palabras clave: Inteligência Artificial
Matemática
Modelos Preditivos
Risco de Lesão
Sistemas Baseados em Regras Fuzzy
Clusterização
Artificial Intelligence
Predictive Models
Injury Risk
Fuzzy Rule-Based Systems
Área (s) del CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
Tema: Matemática
Inteligência artificial - Aplicações educacionais
Lesões esportivas
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Matemática
Cita: FLOR, Fernanda de Andrade. Modelos de inteligência artificial para predição de indicação e do risco de lesões em atletas de futebol feminino. 2026. 112 f. Dissertação (Mestrado em Matemática) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.156.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.156
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49389
Fecha de defensa: 25-feb-2026
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 5. Igualdade de gênero - Alcançar a igualdade de gênero e empoderar todas as mulheres e meninas.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Matemática

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción TamañoFormato 
ModelosdeInteligenciaArtificial.pdf5.83 MBAdobe PDFVista previa
Visualizar/Abrir


Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.