пропозиція

Індивідуальні послуги

Журнал

  • SciELO Analytics
  • Google Scholar H5M5 ()

Стаття

  • нова текстова сторінка (бета-версія)
  • Іспанська (pdf)
  • Стаття в XML
  • Як цитувати цю статтю
  • SciELO Analytics
  • Автоматичний переклад

Показники

  • Цитується SciELO
  • Доступ

Пов’язані посилання

  • Процитовано Google
  • Подібне в SciELO
  • Подібне в Google

Поділіться

Чилійський журнал про харчування

Он-лайн версія ISSN 0717-7518

Преподобний чил. нутр. т.47 No.4 Сантьяго тому. 2020 рік

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-75182020000400545

Пропозиція нечіткої моделі для визначення надмірної ваги та ожиріння у дітей та підлітків

Запропонована дифузна модель для визначення надмірної ваги та ожиріння у дітей та підлітків

Сальвадор Ібарра М 1

1 Автономний університет Тамауліпаса, Інженерний факультет, Centro Universitario Sur, Тампіко, Тамауліпас, Мексика.

Мексика належить до країн з найбільшим поширенням надмірної ваги та ожиріння серед дітей та підлітків. Тому виникає потреба у недорогій, швидкій, відтворюваній та легкій у впровадженні техніці, яка дозволяє на ранніх термінах виявити зайву вагу та ожиріння у дітей та підлітків у школі. У цій роботі ми представляємо техніку, яка відповідає цим очікуванням, засновану на моделі нечіткого висновку із набором 81 правила класифікації будови тіла 92 дівчат та 88 хлопців у віці від 10 до 14 років. В якості атрибутів брали вагу, індекс маси тіла, відсоток жирової маси та відсоток звичайної ваги. Для кожного атрибута було визначено три нечіткі набори - нормальний, із надмірною вагою та ожирінням, а для класифікації значення атрибута використовувались посилання, які найбільш часто використовуються в літературі та дієтологами та педіатрами в досліджуваній області. В результаті застосування нечіткої моделі була отримана середня точність 97,6% з похибкою 4,2% для класифікації тіла дівчат і 93,4% з похибкою 4,6% для хлопчиків.

Ключові слова: Антропометрія; Будова тіла; Дифузна логіка; Ожиріння; Периметри тіла

Мексика належить до країн з найбільшим поширенням надмірної ваги та ожиріння серед дітей та підлітків. Тому необхідна економічна, швидка, відтворювана та проста у впровадженні техніка, яка дозволяє на ранніх термінах виявляти в шкільних умовах надмірну вагу та ожиріння у дітей та підлітків. У цій роботі представлена ​​методика, яка відповідає цим очікуванням на основі моделі дифузного висновку із набором 81 правила класифікації будови тіла серед 92 дівчат та 88 хлопців у віці від 10 до 14 років. В якості атрибутів брали вагу, індекс маси тіла, відсоток маси жиру та відсоток звичайної ваги. Для кожного атрибуту було визначено три дифузні набори: нормальний, надмірна вага та ожиріння. Для класифікації значення ознаки використовувались найпоширеніші посилання в літературі та посилання, які використовували дієтологи та педіатри, що консультувались. В результаті застосування дифузної моделі була отримана середня точність 97,6% з похибкою 4,2% для тілесної класифікації дівчат та 93,4% з похибкою 4,6% для хлопчиків.

Ключові слова: Антропометрія; Будова тіла; Периметри тіла; Нечітка логіка; Ожиріння

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), ожиріння - це хвороба, яка виникає внаслідок ненормального або надмірного накопичення жиру, пов’язаного з біологічними, генетичними та екологічними факторами і на яке впливають соціально-економічні умови, стать, вік та етнічна приналежність 1. Надмірна вага є передумовою розвитку ожиріння, і тісні стосунки між ними є тим, що призвело до їх спільного вирішення.

В Мексиці в останньому Національному опитуванні охорони здоров’я та харчування (ENSANUT) 2, проведеному в 2016 році, було повідомлено про сукупну поширеність надмірної ваги та ожиріння серед дітей віком від 5 до 11 років - 33,2%, а серед підлітків від 12 до 19 років - 36,3%. Також повідомлялося, що, хоча ці показники не продемонстрували суттєвого зростання порівняно з показниками ENSANUT 2012 року, вони все ще високі, що поклало Мексику серед країн з найбільшим поширенням надмірної ваги та ожиріння серед дітей та підлітків. Однак, незважаючи на реалізацію політики та стратегій пріоритетів у галузі охорони здоров’я, виникає необхідність виявляти надмірну вагу та ожиріння ще зі шкільних етапів, оскільки багато аспектів будови тіла, таких як жирова та нежирна тканина, передбачають фізичні характеристики у зрілому віці 3. Для цього потрібні прості у застосуванні та недорогі методики, що дозволяють правильно прогнозувати організм та харчовий статус школярів, але які співвідносяться та підтверджуються за допомогою широко використовуваних, але складно застосовуваних методів. .

Найбільш поширеним способом визначити, чи є у людини надмірна вага чи ожиріння, є обчислення індексу маси тіла (ІМТ), який складається із співвідношення ваги людини, поділеного на квадрат їх зросту 5. Слід мати на увазі, що ІМТ може дати неточну оцінку стану організму людини, і тим більше, якщо він є у дітей, оскільки він не визначає кількісного загального ожиріння, не робить розмежування між жиром та м’язами або передбачає розподіл жиру в організмі. отже, ви можете переоцінити ожиріння у дитини зі збільшеною м’язовою масою або недооцінити ожиріння у сидячої дитини. З цієї причини для оцінки загальної жирової тканини тіла почали застосовувати інші антропометричні показники ожиріння, такі як складки тіла та периметри.

У літературі є різні рівняння для визначення загальної жирової складової тіла або жирової маси, призначеної для дитячого та підліткового населення, відповідно до віку та статі. Серед них є такі, які визначають відсоток жирової маси від загальної щільності тіла 6, 7 без використання антропометричних вимірювань, тому вони недоцільні для щоденного використання. З іншого боку, є автори, які використовують суму шкірних складок для обчислення загальної щільності тіла 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, а потім відсотка жирової маси, але ці подвійно непрямі рівняння додають похибки таким чином, розрахунок щільності тіла плюс помилки підрахунку жирової маси є дуже неточним.

Помилка, отримана при вимірюванні периметрів тіла, менша, ніж при вимірюванні складок, саме тому були використані периметри тіла стегна, талії, руки та стегна, а також вага та зріст для обчислення відсотка жирова маса у хлопчиків і дівчаток, яка ефективна і проста в застосуванні 15. Крім того, вони роблять статистичну перевірку запропонованого методу, використовуючи в якості посилань раніше зазначені рівняння 9, 16, 17, де вони використовують щільність тіла та складки для обчислення відсоткового вмісту жирової маси.

З іншого боку, в останнє десятиліття методи класичного штучного інтелекту почали застосовуватись для класифікації стану організму дітей та дорослих. Представлено дослідження 18, де вони використовують нейродифузну модель ANFIS (система штучних нечітких перешкод із штучної нейронної мережі) для класифікації дорослих з використанням ІМТ, маси жиру та довжини окружності талії.

Крім того, була використана нечітка логіка, яка приймає атрибути ІМТ та фізичної активності для визначення стану тіла дітей у віці від 4 до 6 років, і вони пропонують групувати дітей за віком, оскільки атрибути передбачають зміну ожиріння з 19 років. Інші автори 20 запропонували нечітку нову модель для класифікації хлопчиків та дівчаток у віці від 6 до 17 років, де вони використовували процентилі ваги, зріст і відсоток жиру в організмі як атрибути і отримали точність 83,7% для хлопчиків та 76,1% для дівчаток.

Отже, очевидно, що методи штучного інтелекту є ефективним інструментом для оцінки харчування дітей та підлітків, доки вибрані атрибути, які ефективно відображають їх склад тіла.

Виходячи з усього вищезазначеного та з метою використання економічного, швидкого, відтворюваного та простого в реалізації методу як у шкільних, клінічних та дослідницьких умовах, так і для раннього виявлення ожиріння у дітей та підлітків, у цій роботі пропонується метод визначення надмірної ваги та ожиріння у дітей та підлітків за допомогою системи нечіткого висновку з 81 правилами та як атрибутів індексу маси тіла (ІМТ), відсотка жирової маси (МГ), звичайного відсотка ваги (ІП) та ваги (Р).

МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ

Всього було вивчено 92 дівчинки та 88 хлопчиків з двох федеральних шкіл міста Тампіко, штат Тамауліпас, Мексика, віком від 10 до 14 років. Для дослідження було отримано письмову згоду батьків та/або законного опікуна, а також добровільну згоду дітей. Вага (P), зріст (T) та периметри тіла талії (Pci), стегна (Pca) та руки (Pbr) дітей та стегна (Pmu) вимірювали для кожного з них.

Вимірювання ваги проводили за допомогою цифрової ваги Omron моделі HBF-14 з роздільною здатністю 0,1 кг і розташованої на рівній підлозі. Дітей зважували у нижній білизні та без взуття. Було проведено три вимірювання та усереднено для отримання кінцевого результату ваги в кг.

Висоту вимірювали двометровим стадіометром на рівній поверхні та до стіни. Кожна дитина стояла на штадіометрі у вертикальному положенні, перевіряючи, чи п’ятки, ікри, спина та голова торкаються стіни. Руки вільно звисали по обидва боки тіла. Було проведено три вимірювання та усереднено для отримання кінцевого результату висоти в см. Периметри вимірювали за допомогою точної рулетки 1 мм.

Для класифікації будови тіла у дітей та підлітків була використана нечітка модель висновку FIS, яка використовує модель Мамдані за підтримки нечіткого набору інструментів Matlab. Оскільки не вдалося встановити конкретний атрибут, з якого можна було б визначити, що дитина страждає ожирінням, надмірною вагою або нормальним станом 21, атрибути, вибрані для прогнозування та класифікації надмірної ваги та ожиріння, були чотирма, Р, ІМТ, МГ та PI.

ІМТ розраховували за формулою (1), зазначеною ВООЗ 5:

Для визначення MG ми використовуємо наступні рівняння 15 (рівняння 2, 3, 4, 5), де використовуються периметри тіла, вага та зріст, крім того, вони задовільно співвідносяться з рівняннями, що визначають MG на основі щільності тіла 9 і з якою вони використовують складки тіла 17: