Morphology-based classification of sickle cell disease and β-thalassemia using a low-cost automated microscope and machine learning
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Sickle cell disease (SCD) and β-thalassemia are the most common monogenic diseases, disproportionately affecting low- and middle-income countries, where low-cost and accurate diagnostic tools are needed to reduce the global disease burden. Although the sickling test is commonly used to screen for the sickle mutation, it cannot distinguish between the asymptomatic sickle cell trait (SCT) and SCD, or identify β-thalassemia. Here, we enhanced the inexpensive sickling test using automated microscopy and morphology-based machine learning classification to detect SCD, trait conditions (SCT and β-thalassemia trait) and normal individuals with an overall area under receiver operating curve, sensitivity and specificity of 0.940 (95% confidence intervals: 0.938-0.942), 84.6% (84.2%-84.9%), and 92.3% (92.1%-92.4%), respectively. Notably, the sensitivity and specificity to detect severe disease (SCD) was over 97% and 98%, respectively, thus establishing a low-cost automated screening option for disease detection in low-resource settings. Furthermore, leveraging high-throughput microscopy, we generated an open-access dataset comprising over 300,000 images with 1.5 trillion segmented cells from 138 individuals in Canada and Nepal including individuals with sickle and/or β-thalassemia mutations, to accelerate further research.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».