Exploration of a machine learning approach for diagnosing sarcopenia among Chinese community-dwelling older adults using sEMG-based data
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: In the practical application of sarcopenia screening, there is a need for faster, time-saving, and community-friendly detection methods. The primary purpose of this study was to perform sarcopenia screening in community-dwelling older adults and investigate whether surface electromyogram (sEMG) from hand grip could potentially be used to detect sarcopenia using machine learning (ML) methods with reasonable features extracted from sEMG signals. The secondary aim was to provide the interpretability of the obtained ML models using a novel feature importance estimation method. METHODS: A total of 158 community-dwelling older residents (≥ 60 years old) were recruited. After screening through the diagnostic criteria of the Asian Working Group for Sarcopenia in 2019 (AWGS 2019) and data quality check, participants were assigned to the healthy group (n = 45) and the sarcopenic group (n = 48). sEMG signals from six forearm muscles were recorded during the hand grip task at 20% maximal voluntary contraction (MVC) and 50% MVC. After filtering recorded signals, nine representative features were extracted, including six time-domain features plus three time-frequency domain features. Then, a voting classifier ensembled by a support vector machine (SVM), a random forest (RF), and a gradient boosting machine (GBM) was implemented to classify healthy versus sarcopenic participants. Finally, the SHapley Additive exPlanations (SHAP) method was utilized to investigate feature importance during classification. RESULTS: Seven out of the nine features exhibited statistically significant differences between healthy and sarcopenic participants in both 20% and 50% MVC tests. Using these features, the voting classifier achieved 80% sensitivity and 73% accuracy through a five-fold cross-validation. Such performance was better than each of the SVM, RF, and GBM models alone. Lastly, SHAP results revealed that the wavelength (WL) and the kurtosis of continuous wavelet transform coefficients (CWT_kurtosis) had the highest feature impact scores. CONCLUSION: This study proposed a method for community-based sarcopenia screening using sEMG signals of forearm muscles. Using a voting classifier with nine representative features, the accuracy exceeds 70% and the sensitivity exceeds 75%, indicating moderate classification performance. Interpretable results obtained from the SHAP model suggest that motor unit (MU) activation mode may be a key factor affecting sarcopenia.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».