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Enregistrement W4415563978 · doi:10.2196/76601

Machine and Deep Learning for Detection of Moderate-to-Vigorous Physical Activity From Accelerometer Data: Systematic Scoping Review

2025· article· en· W4415563978 sur OpenAlexvenueno aff
Yahua Zi, Sjors van de Ven, Eco J. C. de Geus, Peijie Chen

Notice bibliographique

RevueInteractive Journal of Medical Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiquePhysical Activity and Health
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAccelerometerDeep learningAdaptabilityPhysical activityTransparency (behavior)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background Accurate monitoring of moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) is critical for advancing public health research and personalized interventions. Traditional accelerometry methods, reliant on regression-derived intensity cut points, exhibit significant misclassification errors and poor generalizability to the free-living environment. Recent advancements in machine learning (ML) and deep learning (DL) offer promising alternatives for automated MVPA detection. Objective This scoping review synthesizes evidence on ML and DL techniques for MVPA estimation and prediction using accelerometer data, focusing on performance, algorithm bias, sensor configurations, and translational potential. Methods Following PRISMA-ScR (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses Extension for Scoping Reviews) guidelines, we conducted a systematic search across PubMed, IEEE Xplore, and Web of Science (February 1995-April 2025), supplemented by snowball citation tracking. Two independent reviewers screened titles, abstracts, and full texts against predefined inclusion criteria. Data from included studies were charted by one reviewer and verified by the other, extracting details on study characteristics, sensor configuration, ML and DL techniques, validation methods, and performance metrics. A narrative synthesis approach was used, guided by 6 research questions, to collate and summarize the findings. The synthesis process was rigorously reviewed by multiple authors to ensure consistency. Results Of 1938 screened studies, 40 met the inclusion criteria, with 4 studies added by follow-up manual searches. While traditional ML models (eg, random forest, support vector machine) achieved strong laboratory performance with F1-score of 87.4%-100% and accuracy of 87.9%-100%, their real-world performance declined by 8.0%-13.3% in F1-score and 6.6%-12.2% in accuracy, due to environment noise and device heterogeneity. DL architectures (eg, convolutional neural networks, transformers) achieved robust performance by leveraging raw signal dynamics with an F1-score of 71.9%-79.8% and an accuracy of 87.9%-100% in free-living settings. Hybrid models (eg, convolutional neural networks and long short-term memory) demonstrated state-of-the-art performance (F1-score 91.4%-98.4%, accuracy 97.7%-99.0%). Wrist-worn sensors dominated studies (30/40, 75%) and matched hip/thigh placements in lab settings (mean F1-scores: 86.5%-88.6%), but multisensor configurations (wrist + hip) yielded the highest accuracy (89.7%). Key challenges included algorithmic bias reducing applicability in older adult populations, and impaired reproducibility, with only 42.5% (17/40) of studies sharing code and data. Emerging opportunities are noted for edge computing and hybrid models integrating contextual data. Conclusions ML and DL significantly enhance MVPA monitoring by automating feature extraction and improving adaptability to free-living variability. However, persistent gaps in generalizability, inconsistent validation protocols, and transparency deficits hinder translation. The findings support the need for future research to prioritize inclusive model training, standardized reporting frameworks, and open science practices to realize the equitable potential of artificial intelligence–driven physical activity assessment.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,025
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,147
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Revue systématique · Signal consensuel: Revue systématique
GenreSignal candidat: Synthèse · Signal consensuel: Synthèse
Score de désaccord entre enseignants0,025
Score d'incertitude au seuil0,134

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0250,147
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,002
Méta-épidémiologie (sens large)0,0100,011
Bibliométrie0,0140,011
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0040,004
Science ouverte0,0030,003
Intégrité de la recherche0,0040,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,001

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.

Tête enseignante Opus0,201
Tête enseignante GPT0,544
Écart entre enseignants0,343 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeRevue systématique
Domainenon disponible
GenreSynthèse

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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