Mostrar registro simples

dc.creatorReyes, Lilian Toledo
dc.date.accessioned2024-02-23T14:32:12Z
dc.date.available2024-02-23T14:32:12Z
dc.date.issued2024-02-06
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31561
dc.description.abstractFew studies have addressed the influence of early childhood predictors on dental caries development throughout life. Artificial intelligence (AI) through machine learning (AM) has shown advantages in predicting health outcomes and can be useful for this purpose. Therefore, the general objective of this thesis was to assess the performance of ML algorithms in predicting dental caries in children. For this purpose, two articles were structured. The first systematically evaluated the success of ML algorithms in the diagnosis and prognostic prediction of dental caries. The second article sought to develop and validate caries prognostic models by implementing AM algorithms on data collected in early childhood. In the review, the main outcome was the performance of AM models (accuracy, sensitivity, specificity, AUC [area under the ROC curve (Receiver Operating Characteristic)]. Two independent reviewers selected the studies and performed the methodological quality assessment. In diagnostic studies (15), the AUC value ranged from 0.745 to 0.987. In the prognostic studies (5), the reported sensitivities were higher in those studies with low risk of bias (median [interquartile range, IQR] of 0.996 [0.971-1.000] vs. studies with uncertainty/high risk 0.189 [0–0.340]; p 0.025). We conclude that the use of MA is promising in the field although the overall applicability of the evidence was limited, due to concerns about risk of bias and use of data outside the actual clinical setting. The second article is a 10-year follow-up cohort. Data from 639 children aged 1 to 5 years, examined in 2010 who were reassessed in 2012 and 2020 were used (retention rate in the cohort: 73.1% and 66.9%, respectively). Demographic, socioeconomic, social capital, clinical and behavioral factors were collected through semi-structured questionnaires applied to the children's guardians at baseline. Clinical examinations were performed by previously trained and calibrated examiners. The main outcome was caries development during follow-up, assessed by the International Caries Detection and Evaluation System (ICDAS). Logistic regression (LR) models and others AI's own algorithms (decision tree, random forest and XGBoost) were applied, using RStudio software. At a 2-year follow-up, XGBoost achieved an AUC of 0.833, with caries severity being the strongest predictor. After 10 years XGBoost performed significantly better than LR (p<0.05) by DeLong's test. The SHAP algorithm, based on XGBoost, indicated factors such as previous caries experience, non-use of fluoride toothpaste, high frequency of sugar consumption, adverse socioeconomic conditions and weak social networks, as the most relevant factors in the prediction. Based on these studies, it is concluded that AM algorithms may perform better than traditional models in predicting caries. Although these results require external validation, the combination of AM and SHAP models shows potential for predicting caries development.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAprendizado de máquinaspor
dc.subjectCárie dentáriapor
dc.subjectCriançaspor
dc.subjectEpidemiologiapor
dc.subjectInteligência artificialpor
dc.subjectPrognósticopor
dc.subjectArtificial intelligenceeng
dc.subjectChildreneng
dc.subjectDental carieseng
dc.subjectEpidemiologyeng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectPrognosiseng
dc.titlePredição de cárie dentária em crianças: uma abordagem de aprendizado de máquinaspor
dc.title.alternativeDental caries prediction in children: a machine learning approacheng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoPoucos estudos abordaram a influência dos preditores da primeira infância no desenvolvimento de cárie dentária ao longo da vida. A inteligência artificial (IA) através do aprendizado de máquina (AM) tem mostrado vantagens na predição de desfechos de saúde e pode ser útil para esse fim. Portanto, o objetivo geral desta tese foi avaliar o desempenho de algoritmos de AM na predição de cárie dentária em crianças. Para isso foram estruturados dois artigos. O primeiro avaliou sistematicamente o sucesso de algoritmos de AM no diagnóstico e predição de prognóstico de cárie dentária. O segundo artigo, buscou desenvolver e validar modelos prognósticos de cárie implementando algoritmos de AM usando dados coletados na primeira infância. Na revisão, o principal desfecho foi o desempenho de modelos de AM (acurácia, sensibilidade, especificidade, AUC [área sob a curva ROC (Receiver Operating Characteristic)]). Dois revisores independentes selecionaram os estudos e realizaram a avaliação da qualidade metodológica. Nos estudos de diagnóstico (10 artigos), a AUC variou de 0,745 a 0,987. Nos estudos de prognóstico (5 artigos), valores de sensibilidade foram maiores naqueles estudos com baixo risco de viés (mediana [rango interquartílico (IQR)] de 0,996 [0,971-1,000] vs. estudos com incerteza/alto risco de viés 0,189 [0–0,340]; (p=0.025). Concluímos que o uso de AM é promissor na área, embora a aplicabilidade geral da evidência foi limitada, devido às preocupações quanto ao risco de viés e uso de dados fora do cenário clínico real. O segundo artigo trata-se de uma coorte de 10 anos de acompanhamento. Foram usados os dados de 639 crianças de 1 a 5 anos, examinadas no ano 2010 e reavaliadas nos anos de 2012 e 2020 (taxa de retenção de 73,1% e 66,9%, respectivamente). Fatores demográficos, socioeconômicos, comportamentais, clínicos, e relacionados com o capital social foram coletados através de questionários semiestruturados. Os exames clínicos foram realizados por examinadores previamente treinados e calibrados. O principal desfecho foi o desenvolvimento de cárie, avaliado pelo Sistema Internacional de Detecção e Avaliação de Cárie (ICDAS). Modelos de regressão logística (RL) e algoritmos próprios da IA (árvore de decisão, floresta aleatória, e XGBoost), foram implementados usando o software RStudio. Aos 2 anos, o XGBoost alcançou AUC de 0,833, sendo a severidade da cárie o preditor mais forte. Após 10 anos o XGBoost teve um desempenho significativamente melhor do que a RL (p<0,05), pelo teste de DeLong. O algoritmo SHAP, baseado no XGBoost, indicou fatores como a experiência prévia de cárie, não uso de creme dental fluoretado, alta frequência de consumo de açúcar, condições socioeconômicas adversas e redes sociais fracas, como os fatores mais relevantes na predição. Com base nesses estudos conclui-se que algoritmos de AM podem ter melhor desempenho que modelos tradicionais na predição de cárie. Embora esses resultados exijam validação externa, a combinação de modelos de AM e SHAP mostra potencial para prever o desenvolvimento de cárie.por
dc.contributor.advisor1Ardenghi, Thiago Machado
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3627421305871577por
dc.contributor.referee1Ferreira, Fernanda de Morais
dc.contributor.referee2Tomazoni, Fernanda
dc.contributor.referee3Schuch, Helena Silveira
dc.contributor.referee4Ramadan, Yassmín Hêllwaht
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6607886838139599por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentOdontologiapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Odontológicaspor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::ODONTOLOGIApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências da Saúdepor


Arquivos deste item

Thumbnail
Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Exceto quando indicado o contrário, a licença deste item é descrito como Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International