研究目的
本研究的目的是确定热像图自动评估在检测临床大肠杆菌诱发的乳腺炎方面,其结果是否与人工评估热像图具有可比性。
研究成果
使用图像识别软件对热像图进行自动评估,在检测临床大肠杆菌诱发的乳腺炎方面,其结果与人工评估相当,具有较高的灵敏度和特异性。自动评估是实现乳腺炎自动检测的一种有前景的工具,不过对于其他病原体及实际应用场景,还需开展进一步研究。
研究不足
该方法检测由其他病原体引起的亚临床乳腺炎或临床乳腺炎的能力需进一步研究验证。本实验仅涉及5头奶牛且聚焦大肠杆菌诱发的乳腺炎。若测量间隔超过2小时,自动化监测可能遗漏体温峰值。散栏式牛舍中地位较低的奶牛可能规避自动化监测。该方法还可能检测到发热症状,这将成为干扰因素。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用实验性感染模型,将5头健康荷斯坦-弗里西亚奶牛通过乳头管向右后肢注射大肠杆菌以诱导临床型乳房炎,左后肢作为安慰剂对照。在攻毒前后24小时内每2小时采集一次热成像图。比较了两种评估方法:基于主动形状建模的自动图像识别软件与使用多边形工具的手动评估。
2:样本选择与数据来源:
选取5头健康奶牛进行大肠杆菌攻毒,共采集4,143张乳房热成像图用于软件训练。评估时从每个测量序列中选取连续3张热成像图并生成均值。
3:实验设备与材料清单:
ThermaCAM B20 HSV红外热像仪(FLIR Systems)、ThermaCAM Researcher Pro 2.8软件(FLIR Systems)、超声波测距传感器(Stellar Products)、数字温度计(Microlife AG)、环境温湿度数据记录仪(PCE Instruments)、标记用胶带、等渗无菌生理盐水、大肠杆菌培养液。
4:8软件(FLIR Systems)、超声波测距传感器(Stellar Products)、数字温度计(Microlife AG)、环境温湿度数据记录仪(PCE Instruments)、标记用胶带、等渗无菌生理盐水、大肠杆菌培养液。 实验流程与操作规范:
4. 实验流程与操作规范:将奶牛固定于饲喂栏并拴住尾部,在乳房粘贴胶带作为标记点。使用超声波测距传感器保持1.8米恒定距离从奶牛后方采集热成像图,设定发射率为0.96。记录直肠温度、环境温湿度。通过定制软件自动评估及多边形工具手动评估,计算感兴趣区域的最高和平均表面温度。
5:8米恒定距离从奶牛后方采集热成像图,设定发射率为96。记录直肠温度、环境温湿度。通过定制软件自动评估及多边形工具手动评估,计算感兴趣区域的最高和平均表面温度。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用皮尔逊相关分析比较自动与手动评估方法;使用单因素方差分析及邓尼特事后检验检测显著温差;通过受试者工作特征(ROC)分析评估临床乳房炎检测的灵敏度与特异性。
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ThermaCAM B20 HSV infrared camera
B20 HSV
FLIR Systems
Used for taking thermograms of the bovine udder surface to detect temperature changes associated with mastitis.
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ThermaCAM Researcher Pro
2.8
FLIR Systems
Software used for manual evaluation of thermograms, including setting regions of interest and calculating temperatures.
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Ultrasonic distance sensor
Stellar Products
Used to ensure a constant distance of 1.8 m between the infrared camera and the udder surface during thermogram recording.
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Digital thermometer
Microlife AG
Used to measure rectal temperature of the cows to monitor fever associated with mastitis.
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Data logger
PCE Instruments
Used to record environmental temperature and humidity during the experiment.
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