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Toward characterizing cardiovascular fitness using machine learning based on unobtrusive data

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Autor(es):
Frade, Maria Cecilia Moraes ; Beltrame, Thomas ; Gois, Mariana de Oliveira ; Pinto, Allan ; Tonello, Silvia Cristina Garcia de Moura ; Torres, Ricardo da Silva ; Catai, Aparecida Maria ; Jaafar, Zulkarnain
Número total de Autores: 8
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: PLoS One; v. 18, n. 3, p. 18-pg., 2023-03-02.
Resumo

Cardiopulmonary exercise testing (CPET) is a non-invasive approach to measure the maximum oxygen uptake (V O2-max), which is an index to assess cardiovascular fitness (CF). However, CPET is not available to all populations and cannot be obtained continuously. Thus, wearable sensors are associated with machine learning (ML) algorithms to investigate CF. Therefore, this study aimed to predict CF by using ML algorithms using data obtained by wearable technologies. For this purpose, 43 volunteers with different levels of aerobic power, who wore a wearable device to collect unobtrusive data for 7 days, were evaluated by CPET. Eleven inputs (sex, age, weight, height, and body mass index, breathing rate, minute ventilation, total hip acceleration, walking cadence, heart rate, and tidal volume) were used to predict the V O(2-max)by support vector regression (SVR). Afterward, the SHapley Additive exPlanations (SHAP) method was used to explain their results. SVR was able to predict the CF, and the SHAP method showed that the inputs related to hemodynamic and anthropometric domains were the most important ones to predict the CF. Therefore, we conclude that the cardiovascular fitness can be predicted by wearable technologies associated with machine learning during unsupervised activities of daily living. (AU)

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Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/22215-7 - Impacto do treinamento muscular inspiratório e do envelhecimento no mapeamento metabólico, modulação autonômica e respostas cardiovasculares, respiratórias e metabólicas e predição da saúde cardiorrespiratória por meio de wearables
Beneficiário:Aparecida Maria Catai
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 17/09639-5 - Explorando técnicas de aprendizado de máquina para a modelagem do sistema aeróbio e suas aplicações em programas de reabilitação cardiorrespiratória
Beneficiário:Thomas Beltrame
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 18/22818-9 - Wearables para a monitorização contínua da saúde cardiorrespiratória
Beneficiário:Maria Cecília Moraes Frade
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 19/16253-1 - Desvendando o segredo do futebol Brasileiro e Holandês, capturando elementos de estilo de jogo e estratégias de sucesso
Beneficiário:Allan da Silva Pinto
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado