物理学 > 光学
[提交于 2024年11月1日
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标题: 使用数字无透镜全息术对腹膜透析液中的颗粒物和细菌进行实时分析
标题: Realtime Particulate Matter and Bacteria Analysis of Peritoneal Dialysis Fluid using Digital Inline Holography
摘要: 我们开发了一种集成深度学习算法的数字全息术(DIH)系统,用于实时检测腹膜透析(PD)液体中的颗粒物(PM)和细菌污染。 该系统包括一个微流体样品输送模块和一个DIH成像模块,该模块使用脉冲激光器和带有40倍物镜的数码相机捕捉全息图。 我们的数据处理流程增强全息图,重建图像,并采用基于YOLOv8n的深度学习模型进行粒子识别和分类,该模型在标记的通用PD粒子、大肠杆菌(E. coli)和铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)的全息图上进行训练。 该系统有效检测和分类了无菌PD液体中的通用粒子,显示出主要尺寸为1-5微米的多种形态,平均浓度为每微升61个粒子。 在掺入高浓度大肠杆菌和铜绿假单胞菌的PD液体样本中,我们的系统在临床相关的低假阳性率下实现了对这些细菌的高灵敏度检测和分类。 通过使用掺入约100至10,000个细菌/毫升细菌浓度的PD液体,与标准菌落形成单位(CFU)方法进行进一步验证,显示了我们的测量结果与CFU计数之间明确的一一对应关系。 我们的DIH系统为评估PD液体中的细菌污染提供了一种快速、准确的传统培养方法的替代方案。 通过实现实时无菌监测,它可以显著改善PD治疗的患者预后,促进现场液体生产,减少物流挑战,并可扩展到制药生产中的质量控制。
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