تم فحص طفيليات الدم الطبية في جميع أنحاء العالم تلقائيا باستخدام خطوات بسيطة على منصة الذكاء الاصطناعي منخفضة التعليمات البرمجية. تم تحسين التشخيص المستقبلي لأغشية الدم باستخدام طريقة الكشف عن الأشياء وتصنيفها في نموذج التعلم العميق الهجين. يساعد التعاون بين المراقبة النشطة والنماذج المدربة تدريبا جيدا على تحديد النقاط الساخنة لانتقال المثقبيات.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
التعرف التلقائي الفائق على طفيليات المثقبيات باستخدام نموذج التعلم العميق الهجين
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
داء المثقبيات مشكلة صحية عمومية كبيرة في عدة مناطق في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك جنوب آسيا وجنوب شرق آسيا. ويعد تحديد المناطق الساخنة الخاضعة للترصد النشط إجراء أساسيا لمكافحة انتقال المرض. الفحص المجهري هو طريقة تشخيصية شائعة الاستخدام. ومع ذلك ، فهي تعتمد في المقام الأول على الموظفين المهرة وذوي الخبرة. لمعالجة هذه المشكلة ، تم تقديم برنامج الذكاء الاصطناعي (الذكاء الاصطناعي) الذي يستخدم تقنية التعلم العميق الهجينة لتحديد الكائنات والعمود الفقري للشبكة العصبية لتصنيف الكائنات على منصة الذكاء الاصطناعي منخفضة التعليمات البرمجية الداخلية (CiRA CORE). يمكن للبرنامج تحديد وتصنيف أنواع المثقبيات الأولية ، وهي Trypanosoma cruzi و T. brucei و T. evansi ، من الصور المجهرية بالغمر بالزيت. يستخدم برنامج الذكاء الاصطناعي التعرف على الأنماط لمراقبة وتحليل العديد من البروتوزوا داخل عينة دم واحدة ويسلط الضوء على النواة والحركية لكل طفيلي كسمات مميزة محددة باستخدام خريطة الانتباه.
لتقييم أداء برنامج الذكاء الاصطناعي ، يتم إنشاء وحدتين فريدتين توفران مجموعة متنوعة من المقاييس الإحصائية مثل الدقة ، والاستدعاء ، والنوعية ، والدقة ، ودرجة F1 ، ومعدل التصنيف الخاطئ ، ومنحنيات خصائص تشغيل جهاز الاستقبال (ROC) ، ومنحنيات الدقة مقابل الاستدعاء (PR). تظهر نتائج التقييم أن خوارزمية الذكاء الاصطناعي فعالة في تحديد وتصنيف الطفيليات. من خلال تقديم أداة فحص سريعة وآلية ودقيقة ، فإن هذه التكنولوجيا لديها القدرة على تحويل مراقبة الأمراض ومكافحتها. كما يمكن أن يساعد المسؤولين المحليين في اتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن استراتيجيات منع انتقال الأمراض.
المقدمة
يمثل داء المثقبيات تحديا كبيرا لقضايا الصحة العالمية بسبب مجموعة متنوعة من الأنواع الحيوانية المنشأ التي تسبب الأمراض البشرية مع مجموعة واسعة من التوزيع الجغرافي خارج القارتين الأفريقية والأمريكية ، مثل جنوب وجنوب شرق آسيا1،2،3. داء المثقبيات الأفريقي البشري (HAT) أو مرض النوم ، هو سبب المثقبية البروسية الغامبية و T. b. rhodesiense التي تنتج الأشكال المزمنة والحادة ، على التوالي ، والتي تمثل الانتشار الرئيسي في أفريقيا. ينتمي الطفيلي المسبب إلى مجموعة اللعاب بسبب انتقال ذباب تسي تسي عن طريق اللعاب المصاب4. وحيث أن داء المثقبيات الأمري....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تمت الموافقة على أفلام الدم المؤرشفة وتصميم المشروع من قبل اللجنة المؤسسية للسلامة الأحيائية ، واللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامها التابعة لكلية العلوم البيطرية ، وجامعة شولالونغكورن (IBC رقم 2031033 و IACUC رقم 1931027) ، ولجنة أخلاقيات البحوث البشرية التابعة لمعهد الملك مونغكوت للتكنولوجيا في لادكرابانغ (EC-KMITL_66_014).
1. إعداد الصور الخام
- إعداد مجموعة بيانات الصورة
- احصل على ما لا يقل عن 13 شريحة إيجابية مصابة بعدوى طفيليات الدم ، بما في ذلك T. brucei و T. cruzi و T. evansi ، أكدها خبراء الطفيليات. افصل بين الشرائح ال 13 للتدريب (10 شرائح) والاختبار (ثلاث شرائح).
- اح....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
في هذه الدراسة ، تم اقتراح خوارزميات التعلم العميق الهجينة للمساعدة في التنبؤ تلقائيا بإيجابية عينة الدم المصابة بعدوى طفيلي المثقبيات. تم فرز أفلام الدم المؤرشفة والملطخة ب Giemsa لتحديد موقع وتصنيف الطفيليات مقابل غير الطفيلية باستخدام خوارزمية اكتشاف الكائنات بناء على شبكة عصبية أساسية للشبكة المظلمة. ضمن أي نتيجة تنبؤ صندوقية مستطيلة تم الحصول عليها من خلال النموذج السابق ، تم تطوير نموذج التصنيف الأفضل اختيارا لتصنيف جميع الأنواع الثلاثة من المثقبيات المهمة طبيا وبيطريا بما في ذلك T. brucei و T. cruzi
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
إن المراقبة المجهرية لعدوى المثقبيات الأولية مبكرة وشائعة الاستخدام، لا سيما أثناء الترصد في المناطق النائية حيث يوجد نقص في الفنيين المهرة والعمليات كثيفة العمالة والمستهلكة للوقت وكلها عقبات أمام إبلاغ المنظمة الصحية في الوقت المناسب. على الرغم من أن تقنيات البيولوجيا الجزيئية مثل علم المناعة وتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) قد تمت الموافقة عليها كطرق عالية الحساسية لدعم فعالية نتائج المختبر ، إلا أن هناك حاجة إلى مواد كيميائية باهظة الثمن وأجهزة ومهنيين للتعامل معها ، والتي تقع في الغالب في مختبر مركزي في مركز رعاية .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
جميع المؤلفين ليس لديهم إفصاحات مالية ولا تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
هذا العمل (منحة بحثية للباحث الجديد، المنحة رقم. RGNS 65 - 212) ماليا من قبل مكتب الأمين الدائم ، وزارة التعليم العالي والعلوم والبحث والابتكار (OPS MHESI) ، تايلاند للبحث العلمي والابتكار (TSRI) ومعهد الملك مونغكوت للتكنولوجيا لادكرابانغ. نحن ممتنون للمجلس الوطني للبحوث في تايلاند (NRCT) [NRCT5-RSA63001-10] لتمويل المشروع البحثي. تم تمويل M.K. من قبل صندوق تايلاند للبحث العلمي والابتكار جامعة شولالونغكورن. كما نشكر كلية الابتكار الصناعي المتقدم ، ومعهد الملك مونغكوت للتكنولوجيا ، و Ladkrabang الذين قدموا منصة التعلم العميق والبرمجيات لدعم المشروع البحثي.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Darknet19 و Darknet53 و Densenet201 | Gao Huang، Z. L.، Laurens van der Maaten. الشبكات التلافيفية المتصلة بكثافة. arXiv: 1608.06993 [CS. السيرة الذاتية]. (2016) | https://github.com/liuzhuang13/DenseNet | نموذج الشبكة العصبية التلافيفية العميقة التي يمكن أن تعمل من أجل التصنيف اسم عام: نموذج YOLO / نموذج الكشف؟ |
| أوليمبوس CX31 موديل CX31RRBSFA | أوليمبوس ، طوكيو ، اليابان | SN 4G42178 | مجهر ضوئي |
| أوليمبوس DP21-SAL U-TV0.5XC-3 | أوليمبوس ، طوكيو ، اليابان | SN 3D03838 | كاميرا رقمية اسم عام < / قوي>: نماذج التصنيف / CNNs بكثافة |
| Window 10 | Microsoft | Window 10 | نظام التشغيل في أجهزة الكمبيوتر |
| YOLO v4-tiny ؛ | Naing، K. M. et al. التعرف التلقائي على المنتجات الطفيلية في فحص البراز باستخدام نهج الكشف عن الأشياء. PeerJ Comput Sci. 8 e1065 ، (2022). | https://git.cira-lab.com/users/sign_in | نموذج الشبكة العصبية التلافيفية العميقة التي يمكن أن تعمل على حد سواء التوطين والتصنيف ؛ |
| https://git.cira-lab.com/users/sign_in |
المراجع
- Kasozi, K. I., et al. Epidemiology of trypanosomiasis in wildlife-implications for humans at the wildlife interface in Africa. Frontiers in Veterinary Science. 8, 621699(2021).
- Ola-Fadunsin, S. D., Gimba, F. I., Abdullah, D. A., Abdullah, F. J. F., Sani, R. A.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
