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Prediction of malaria using deep learning models: A case study on city clusters in the state of Amazonas, Brazil, from 2003 to 2018
Barboza, Matheus Félix Xavier; Monteiro, Kayo Henrique de Carvalho; Rodrigues, Iago Richard; Santos, Guto Leoni; Monteiro, Wuelton Marcelo; Figueira, Elder Augusto Guimaraes; Sampaio, Vanderson de Souza; Lynn, Theo; Endo, Patricia Takako.
  • Barboza, Matheus Félix Xavier; Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Computação. Recife. BR
  • Monteiro, Kayo Henrique de Carvalho; Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Computação. Recife. BR
  • Rodrigues, Iago Richard; Universidade Federal de Pernambuco. Centro de Informática. Recife. BR
  • Santos, Guto Leoni; Universidade Federal de Pernambuco. Centro de Informática. Recife. BR
  • Monteiro, Wuelton Marcelo; Universidade do Estado do Amazonas. Manaus. BR
  • Figueira, Elder Augusto Guimaraes; Fundação de Vigilância em Saúde Rosemary Costa Pinto. Manaus. BR
  • Sampaio, Vanderson de Souza; Fundação de Medicina Tropical Doutor Heitor Vieira Dourado. Manaus. BR
  • Lynn, Theo; Dublin City University. Dublin. IE
  • Endo, Patricia Takako; Universidade de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Computação. Recife. BR
Rev. Soc. Bras. Med. Trop ; 55: e0420, 2022. tab, graf
Artículo en Inglés | LILACS-Express | LILACS | ID: biblio-1387531
ABSTRACT
ABSTRACT Background: Malaria is curable. Nonetheless, over 229 million cases of malaria were recorded in 2019, along with 409,000 deaths. Although over 42 million Brazilians are at risk of contracting malaria, 99% percent of all malaria cases in Brazil are located in or around the Amazon rainforest. Despite declining cases and deaths, malaria remains a major public health issue in Brazil. Accurate spatiotemporal prediction of malaria propagation may enable improved resource allocation to support efforts to eradicate the disease. Methods: In response to calls for novel research on malaria elimination strategies that suit local conditions, in this study, we propose machine learning (ML) and deep learning (DL) models to predict the probability of malaria cases in the state of Amazonas. Using a dataset of approximately 6 million records (January 2003 to December 2018), we applied k-means clustering to group cities based on their similarity of malaria incidence. We evaluated random forest, long-short term memory (LSTM) and dated recurrent unit (GRU) models and compared their performance. Results: The LSTM architecture achieved better performance in clusters with less variability in the number of cases, whereas the GRU presents better results in clusters with high variability. Although Diebold-Mariano testing suggested that both the LSTM and GRU performed comparably, GRU can be trained significantly faster, which could prove advantageous in practice. Conclusions: All models showed satisfactory accuracy and strong performance in predicting new cases of malaria, and each could serve as a supplemental tool to support regional policies and strategies.


Texto completo: Disponible Índice: LILACS (Américas) Tipo de estudio: Estudio pronóstico / Factores de riesgo País/Región como asunto: America del Sur / Brasil Idioma: Inglés Revista: Rev. Soc. Bras. Med. Trop Asunto de la revista: Medicina Tropical Año: 2022 Tipo del documento: Artículo / Documento de proyecto País de afiliación: Brasil / Irlanda Institución/País de afiliación: Dublin City University/IE / Fundação de Medicina Tropical Doutor Heitor Vieira Dourado/BR / Fundação de Vigilância em Saúde Rosemary Costa Pinto/BR / Universidade Federal de Pernambuco/BR / Universidade de Pernambuco/BR / Universidade do Estado do Amazonas/BR

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