热带病与寄生虫学 ›› 2024, Vol. 22 ›› Issue (6): 358-363.doi: 10.20199/j.issn.1672-2302.2024.06.007
马晓荷1(), 章乐生1, 汪峰峰1, 路标2, 孙成松1, 李清越1, 王旗1, 操治国1(
), 汪天平1(
)
收稿日期:
2024-05-29
出版日期:
2024-12-20
发布日期:
2025-01-23
通信作者:
操治国,ahzhiguo@126.com;汪天平,tpwang906@163.com
作者简介:
马晓荷,女,硕士,微生物检验师,研究方向:微生物检验与寄生虫病预防控制。E-mail: 基金资助:
MA Xiaohe1(), ZHANG Lesheng1, WANG Fengfeng1, LU Biao2, SUN Chengsong1, LI Qingyue1, WANG Qi1, CAO Zhiguo1(
), WANG Tianping1(
)
Received:
2024-05-29
Online:
2024-12-20
Published:
2025-01-23
Contact:
CAO Zhiguo,ahzhiguo@126.com;WANG Tianping,tpwang906@163.com
摘要:
目的 建立一种基于深度学习技术的日本血吸虫抗体间接血凝试验(indirect hemagglutination assay, IHA)检测结果的智能判读模型,并评价其判读效能,实现血吸虫病IHA检测结果判读自动化和智能化。方法 制备、收集日本血吸虫阳性及阴性家兔(人)血清,制作不同凝集程度的IHA检测结果图片,并对凝集结果进行评定;采集IHA反应板上无反应孔的图片,对图片进行图像增强处理,建立图片数据集。基于卷积神经网络PP-LCNet建立智能判读模型,对模型进行训练及测试。IHA检测经不同比例(1∶5~1∶100)稀释的日本血吸虫“金标准”阳性家兔血清及“金标准”阴性家兔血清,由专业技术人员和智能判读模型分别判定结果,计算二者的特异性、敏感性、准确率、F1值、约登指数和诊断一致性(Kappa检验),绘制受试者工作特征(receiver operation characteristic, ROC)曲线,比较二者判读结果的准确性。结果 共获得IHA反应图片15 956张,其中阴性5 878张,弱阳性2 164张,阳性2 271张,无反应孔图片5 643张。经过图像增强处理后,图片集合计31 856张,其中训练集25 487张,测试集6 369张。效能评价结果显示,除特异性和专业技术人员一致外(均为100.00%),模型的准确率、敏感性、F1值、约登指数、ROC曲线下面积分别为99.43%、99.09%(97.84%,100.34%)、99.54%、0.990 9、0.995±0.009,均略高于专业技术人员。智能判读模型的敏感性和专业技术人员A[95.45%(92.70%,98.20%)]和B[93.18%(89.85%, 96.51%)]之间的差异有统计学意义(χ2=6.125、11.077,P均<0.05),和专业技术人员C[98.64%(95.31%, 97.17%)]之间的差异无统计学意义(χ2=0.000,P>0.05)。智能模型的判定结果和“金标准”保持较高的一致性(Kappa=0.988,P<0.05),略高于3位专业技术人员(Kappa=0.940、0.910、0.982,P均<0.05)。结论 基于深度学习技术建立的智能判读模型识别日本血吸虫抗体IHA检测结果的准确性很高,实际工作中可用于日本血吸虫病IHA检测结果的智能判读。
中图分类号:
马晓荷, 章乐生, 汪峰峰, 路标, 孙成松, 李清越, 王旗, 操治国, 汪天平. 基于深度学习技术的日本血吸虫抗体检测结果智能判读模型的建立和效能评价[J]. 热带病与寄生虫学, 2024, 22(6): 358-363.
MA Xiaohe, ZHANG Lesheng, WANG Fengfeng, LU Biao, SUN Chengsong, LI Qingyue, WANG Qi, CAO Zhiguo, WANG Tianping. Establishment and efficacy evaluation of a deep learning-based intelligent interpretation model for IHA detection results of Schistosoma japonicum antibody[J]. Journal of Tropical Diseases and Parasitology, 2024, 22(6): 358-363.
表1
专业技术人员和智能判读模型效能评价结果
敏感性(95%CI)(%) | 特异性(%) | 准确率(%) | F1值 | 约登指数 | AUC(95%CI)值 | |
---|---|---|---|---|---|---|
专业技术人员A | 95.45(92.70, 98.20) | 100.00 | 97.14 | 96.47 | 0.954 5 | 0.977(0.956, 0.998) |
专业技术人员B | 93.18(89.85, 96.51) | 100.00 | 95.71 | 95.24 | 0.931 8 | 0.966(0.941, 0.991) |
专业技术人员C | 98.64(95.31, 97.17) | 100.00 | 99.14 | 99.32 | 0.986 4 | 0.993(0.982, 1.005) |
智能判读模型 | 99.09(97.84, 100.34) | 100.00 | 99.43 | 99.54 | 0.990 9 | 0.995(0.986, 1.005) |
[1] |
He JX, Baxter SL, Xu J, et al. The practical implementation of artificial intelligence technologies in medicine[J]. Nat Med, 2019, 25(1):30-36.
doi: 10.1038/s41591-018-0307-0 pmid: 30617336 |
[2] | 徐自远. 面向人工智能算法下图像识别技术分析[J]. 数字技术与应用, 2021, 39(10):4-6. |
[3] | Tomašev N, Glorot X, Rae JW, et al. A clinically applicable approach to continuous prediction of future acute kidney injury[J]. Nature, 2019, 572(7767):116-119. |
[4] | Topol EJ. High-performance medicine: the convergence of human and artificial intelligence[J]. Nat Med, 2019, 2(1):44-56. |
[5] |
Yasaka K, Akai H, Abe O, et al. Deep learning with convolutional neural network for differentiation of liver masses at dynamic contrast-enhanced CT: a preliminary study[J]. Radiology, 2018, 286(3):887-896.
doi: 10.1148/radiol.2017170706 pmid: 29059036 |
[6] | Wei JY, Song XY, Wei XE, et al. Knowledge-augmented deep learning for segmenting and detecting cerebral aneurysms with CT angiography: a multicenter study[J]. Radiology, 2024, 312(2):e233197. |
[7] |
Xi HB, Wang WJ. Deep learning based uterine fibroid detection in ultrasound images[J]. BMC Med Imaging, 2024, 24(1):218.
doi: 10.1186/s12880-024-01389-z pmid: 39160500 |
[8] | Hong Z, Li L, Zhang LJ, et al. Elimination of schistosomiasis Japonica in China: from the one health perspective[J]. China CDC Wkly, 2022, 4(7):130-134. |
[9] | 马晓荷, 汪敏, 朱磊, 等. 安徽省不同地区日本血吸虫群体线粒体基因遗传变异研究[J]. 热带病与寄生虫学, 2021, 19(5):254-258. |
[10] | 操治国. 我国血吸虫病防治的进展、挑战与对策[J]. 热带病与寄生虫学, 2022, 20(3):130-135. |
[11] | 张利娟, 何君逸, 杨帆, 等. 2023年全国血吸虫病防治进展[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2024, 36(3):221-227. |
[12] | Ross AG, Bartley PB, Sleigh AC, et al. Schistosomiasis[J]. N Engl J Med, 2002, 346(16):1212-1220. |
[13] | 周帅锋, 余路新, 汪世平. 血吸虫病的诊断检测技术及研究进展[J]. 热带医学杂志, 2009, 9(3):335-340. |
[14] | 张世清, 章乐生, 汪峰峰, 等. 《日本血吸虫抗体检测间接红细胞凝集试验》(WS/T 630—2018)标准解读[J]. 热带病与寄生虫学, 2020, 18(1):1-4. |
[15] | 国家卫生标准委员会寄生虫病标准专业委员会.日本血吸虫抗体检测间接红细胞凝集试验:WS/T 630—2018[S/OL]. (2018-09-26)[2024-05-27]. http://www.nhc.gov.cn/wjw/s9499/201810/6b5bb415063b48c1b54fbdc36b01c406/files/14136386fda24e428f54b8f1b41fd104.pdf. |
[16] | Cui C, Gao TQ, Wei SY, et al. PP-LCNet: a lightweight CPU convolutional neural network[EB/OL]. [2024-05-28]. https://arxiv.org/abs/2109.15099v1. |
[17] | 张利娟, 何君逸, 杨帆, 等. 2023年全国血吸虫病防治进展[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2024, 36(3):221-227. |
[18] | 代波, 汪天平, 许晓娟, 等. 2020年洪涝灾害后安徽省钉螺扩散情况调查[J]. 热带病与寄生虫学, 2022, 20(4):191-196. |
[19] | 谢婧姿, 李宜锋, 袁敏, 等. 2020年洪涝灾害后江西省钉螺扩散情况调查[J]. 热带病与寄生虫学, 2022, 20(4):197-201. |
[20] | 王晖, 单晓伟, 钟晨晖, 等. 2020年洪涝灾害后湖北省钉螺扩散情况调查[J]. 热带病与寄生虫学, 2022, 20(4):202-205,209. |
[21] | 汤凌, 程湘晖, 连花, 等. 2020年洪涝灾害后湖南省钉螺扩散情况调查[J]. 热带病与寄生虫学, 2022, 20(4):206-209. |
[22] |
Bergquist R, Zhou XN, Rollinson D, et al. Elimination of schistosomiasis: the tools required[J]. Infect Dis Poverty, 2017, 6(1):158.
doi: 10.1186/s40249-017-0370-7 pmid: 29151362 |
[23] | 汪天平, 吕山, 秦志强, 等. 共享WHO指南努力实现我国消除血吸虫病目标[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2022, 34(3):235-240. |
[24] | 王恩木, 章乐生, 张世清, 等. 日本血吸虫抗体检测试剂盒(间接血凝法)应用效果评价[J]. 热带病与寄生虫学, 2009, 7(4):203-205. |
[25] | 孙成松, 汪峰峰, 王玥, 等. 日本血吸虫抗体检测试剂盒(IHA法)现场筛查效果的评估[J]. 中国病原生物学杂志, 2013, 8(11):982-985. |
[26] | 何伟, 朱荫昌, 华万全, 等. 血吸虫病快速免疫诊断:胶体染料试纸条法的研究[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2000, 12(1):18-20. |
[27] | 丁建祖, 干小仙, 沈慧英, 等. 快速检测抗日本血吸虫抗体的金标免疫渗滤法的建立及应用[J]. 中国寄生虫病防治杂志, 1998(4):308-310. |
[28] | 周杰, 官威, 危芙蓉, 等. 间接血凝试验在日本血吸虫病诊断中的价值研究[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2016, 28(4):375-380. |
[29] | 刘阳, 吴子松, 张奕, 等. 2016—2017年四川省血吸虫病消除工作考核评估[J]. 预防医学情报杂志, 2018, 34(11):1355-1360. |
[30] | Ni QQ, Sun ZY, Qi L, et al. A deep learning approach to characterize 2019 coronavirus disease (COVID-19) pneumonia in chest CT images[J]. Eur Radiol, 2020, 30(12):6517-6527. |
[31] | Yang F, Poostchi M, Yu H, et al. Deep learning for smartphone-based malaria parasite detection in thick blood smears[J]. IEEE J Biomed Health Inform, 2020, 24(5):1427-1438. |
[32] | 施亮, 熊春蓉, 刘毛毛, 等. 基于深度学习技术的湖北钉螺视觉智能识别模型的建立[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2021, 33(5):445-451. |
[33] | 薛靖波, 夏尚, 李召军, 等. 基于无人机影像深度学习算法的血吸虫病家畜传染源智能识别研究[J]. 中国血吸虫病防治杂志, 2023, 35(2):121-127. |
[34] | 杨维中, 兰亚佳, 吕炜, 等. 建立我国传染病智慧化预警多点触发机制和多渠道监测预警机制[J]. 中华流行病学杂志, 2020, 41(11):1753-1757. |
[1] | 王旗, 章乐生, 汪峰峰, 汪敏, 王毓洁, 马晓荷, 李清越, 操治国. 日本血吸虫成虫和虫卵排泄分泌抗原对Ⅰ型糖尿病模型小鼠的影响[J]. 热带病与寄生虫学, 2024, 22(4): 239-243. |
[2] | 李宗光, 何婷婷, 谢婧姿, 吕尚标, 胡飞, 袁敏, 林丹丹, 李宜锋. 江西省血吸虫性肝纤维化人群流行病学特征分析[J]. 热带病与寄生虫学, 2024, 22(1): 31-36. |
[3] | 马晓荷, 汪敏, 朱磊, 郭见多, 李清越, 刘婷, 翟杜娟, 孙成松, 张世清, 汪天平. 安徽省不同地区日本血吸虫群体线粒体基因遗传变异研究[J]. 热带病与寄生虫学, 2021, 19(5): 254-. |
[4] | 金郁, 刘道华, 金伟, 呼明闯, 汪奇志. IL-10 调节日本血吸虫感染小鼠肝脏炎症和纤维化的实验观察[J]. 热带病与寄生虫学, 2021, 19(5): 259-. |
[5] | 陈舒心, 秦铭, 周方斌, 何兴. 日本血吸虫与曼氏血吸虫的致病差异[J]. 热带病与寄生虫学, 2021, 19(2): 112-115,封三. |
[6] | 詹惕, 崔代文, 项可霞, 汪为春, 朱应富, 段永梅. 安徽马鞍山市博望区“有螺无病”成因调查分析 [J]. 热带病与寄生虫学, 2020, 18(2): 115-117. |
[7] | 张世清, 章乐生, 汪峰峰, 汪天平 . 《日本血吸虫抗体检测 间接红细胞凝集试验》 (WS / T 630-2018)标准解读[J]. 热带病与寄生虫学, 2020, 18(1): 1-4. |
[8] | 徐桂娜 何雪梅 周晓蓉 曾凡胜 秦志强. 日本血吸虫虫卵分泌物小 RNA的高通量测序[J]. 热带病与寄生虫学, 2019, 17(4): 210-213. |
[9] | 卢美 邹翔 万圣 杨瑞军 杜海娟 张剑锋. 浙江开化县应用LAMP技术检测感染性钉螺的效果分析[J]. 热带病与寄生虫学, 2019, 17(4): 229-232. |
[10] | 田添,王培,吕超,秦志强. 日本血吸虫脂筏蛋白的重组表达及其生物信息学分析[J]. 热带病与寄生虫学, 2018, 16(2): 67-. |
[11] | 曾凡胜,何露,何雪梅,杨杰,秦志强. 日本血吸虫巢式PCR检测方法的建立[J]. 热带病与寄生虫学, 2017, 15(3): 136-. |
[12] | 何家昶,张世清,汪天平,汪峰峰,尹晓梅,周莉. IHA筛查结果作为血吸虫病疫情判定指标应用价值探讨[J]. 热带病与寄生虫学, 2017, 15(2): 96-98. |
[13] | 孙成松,朱海,王玥,汪峰峰,尹晓梅,周莉,汪奇志,张世清,汪天平*. 小鼠感染日本血吸虫尾蚴时龄与粪便虫卵排出关系的研究[J]. 热带病与寄生虫学, 2017, 15(1): 19-21. |
[14] | 喻祎哲,杨杰,曾凡胜,王红梅,秦志强*. 日本血吸虫成虫的非编码RNA高通量测序分析[J]. 热带病与寄生虫学, 2017, 15(1): 31-35. |
[15] | 孙成松,章乐生,朱海,王玥,汪峰峰,周莉,尹晓梅,汪奇志,张世清,汪天平. 日本血吸虫抗体检测试剂盒(IHA法)早期诊断效果的初步评估[J]. 热带病与寄生虫学, 2016, 14(3): 125-127,132. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||