Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2411.00901

帮助 | 高级搜索

物理学 > 光学

arXiv:2411.00901 (physics)
[提交于 2024年11月1日 ]

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

Authors:Nicholas Bravo-Frank, Nicolas Mesyngier, Lei Feng, Jiarong Hong
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。
摘要: We developed a digital inline holography (DIH) system integrated with deep learning algorithms for real-time detection of particulate matter (PM) and bacterial contamination in peritoneal dialysis (PD) fluids. The system comprises a microfluidic sample delivery module and a DIH imaging module that captures holograms using a pulsed laser and a digital camera with a 40x objective. Our data processing pipeline enhances holograms, reconstructs images, and employs a YOLOv8n-based deep learning model for particle identification and classification, trained on labeled holograms of generic PD particles, Escherichia coli (E. coli), and Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). The system effectively detected and classified generic particles in sterile PD fluids, revealing diverse morphologies predominantly sized 1-5 um with an average concentration of 61 particles per microliter. In PD fluid samples spiked with high concentrations of E. coli and P. aeruginosa, our system achieved high sensitivity in detecting and classifying these bacteria at clinically relevant low false positive rates. Further validation against standard colony-forming unit (CFU) methods using PD fluid spiked with bacterial concentrations from approximately 100 to 10,000 bacteria per milliliter demonstrated a clear one-to-one correspondence between our measurements and CFU counts. Our DIH system provides a rapid, accurate alternative to traditional culture-based methods for assessing bacterial contamination in PD fluids. By enabling real-time sterility monitoring, it can significantly improve patient outcomes in PD treatment, facilitate point-of-care fluid production, reduce logistical challenges, and be extended to quality control in pharmaceutical production.
评论: 16页,5图
主题: 光学 (physics.optics) ; 图像与视频处理 (eess.IV); 定量方法 (q-bio.QM)
引用方式: arXiv:2411.00901 [physics.optics]
  (或者 arXiv:2411.00901v1 [physics.optics] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.00901
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jiarong Hong [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2024 年 11 月 1 日 06:32:24 UTC (928 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2024-11
切换浏览方式为:
eess
eess.IV
physics
physics.optics
q-bio.QM

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号