Multi-contrast machine learning improves schistosomiasis diagnostic performance
Notice bibliographique
Résumé
Schistosomiasis currently affects over 250 million people and remains a public health burden despite ongoing global control efforts. Conventional microscopy is a practical tool for diagnosis and screening of Schistosoma haematobium, but identification of eggs requires a skilled microscopist. Here we present a machine learning (ML)-based strategy for automated detection of S. haematobium that combines two imaging contrasts, brightfield (BF) and darkfield (DF), to improve diagnostic performance. We collected BF and DF images of urine samples, many of them containing S. haematobium eggs, during two different field studies in Côte d'Ivoire using a mobile phone-based microscope, the SchistoScope. We then trained separate egg-detection ML models and compared the patient-level performance of BF and DF models alone to combinations of BF and DF models, using annotations from trained microscopists as the gold standard. We found that models trained on DF images, and almost all BF and DF combinations, performed significantly better than models trained on BF images only. When models were trained on images from the first field study (n = 349 patients, 748 images of each contrast), patient-level classification performance on patient images from the second study (n = 375 patients, 752 images of each contrast) met the WHO Diagnostic Target Product Profile (TPP) sensitivity and specificity for the monitoring and evaluation use case (sensitivity for all models and combinations was >75% when evaluated at a confidence score threshold that resulted in specificity >96.5%). When we used images from both field studies for the training set, performance of the models was improved. Overall, this work shows that the use of DF and BF increases the performance of ML models on images from devices with low-cost optics, while retaining the portability, power, and time-to-results of the WHO's diagnostic TPP. DF requires no additional sample preparation and does not increase the complexity of the imaging system. It thus offers a practical means to improve performance of automated diagnostics for S. haematobium as well as other microscopy-based diagnostics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».