Kankanet: An artificial neural network-based object detection smartphone application and mobile microscope as a point-of-care diagnostic aid for soil-transmitted helminthiases
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Endemic areas for soil-transmitted helminthiases often lack the tools and trained personnel necessary for point-of-care diagnosis. This study pilots the use of smartphone microscopy and an artificial neural network-based (ANN) object detection application named Kankanet to address those two needs. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: A smartphone was equipped with a USB Video Class (UVC) microscope attachment and Kankanet, which was trained to recognize eggs of Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, and hookworm using a dataset of 2,078 images. It was evaluated for interpretive accuracy based on 185 new images. Fecal samples were processed using Kato-Katz (KK), spontaneous sedimentation technique in tube (SSTT), and Merthiolate-Iodine-Formaldehyde (MIF) techniques. UVC imaging and ANN interpretation of these slides was compared to parasitologist interpretation of standard microscopy.Relative to a gold standard defined as any positive result from parasitologist reading of KK, SSTT, and MIF preparations through standard microscopy, parasitologists reading UVC imaging of SSTT achieved a comparable sensitivity (82.9%) and specificity (97.1%) in A. lumbricoides to standard KK interpretation (97.0% sensitivity, 96.0% specificity). The UVC could not accurately image T. trichiura or hookworm. Though Kankanet interpretation was not quite as sensitive as parasitologist interpretation, it still achieved high sensitivity for A. lumbricoides and hookworm (69.6% and 71.4%, respectively). Kankanet showed high sensitivity for T. trichiura in microscope images (100.0%), but low in UVC images (50.0%). CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: The UVC achieved comparable sensitivity to standard microscopy with only A. lumbricoides. With further improvement of image resolution and magnification, UVC shows promise as a point-of-care imaging tool. In addition to smartphone microscopy, ANN-based object detection can be developed as a diagnostic aid. Though trained with a limited dataset, Kankanet accurately interprets both standard microscope and low-quality UVC images. Kankanet may achieve sensitivity comparable to parasitologists with continued expansion of the image database and improvement of machine learning technology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».