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dc.creatorSouza, Gleiciele Mendes de-
dc.date.accessioned2022-04-20T21:45:02Z-
dc.date.available2022-04-20T21:45:02Z-
dc.date.issued2022-04-20-
dc.date.submitted2022-01-27-
dc.identifier.citationSOUZA, G. M. de. Use of a thermal sensor microchip and machine learning in the detection of changes in body temperature in dairy calves using anaplasmosis as a disease model. 2022. 64 p. Dissertação (Mestrado em Zootecnia) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/49785-
dc.description.abstractCalf mortality and morbidity represent a significant cost in rearing and an important welfare issue. The most commonly used health assessment tool is the measure of body temperature using a rectal thermometer, which can be labor intensive, invasive and stressful for the animal. Automating temperature measurement can be useful during disease occurrence for early identification and treatment of animals. The objectives of this study were to evaluate: i) subcutaneous temperature data collected by the Bio-Thermo microchip compared to rectal temperature (RT) in calves exposed to anaplasmosis; and ii) the predictive ability of Recurrent Neural Networks (RNN) and Long Short-Term Memory (LSTM) in the early identification of anaplasmosis. Additionally, we aimed to investigate: ii.a) the effect of time series length prior to disease diagnosis (5, 7, or 10 consecutive days) on the predictive performance of RNN and LSTM; and ii.b) how early anaplasmosis disease can be detected in dairy calves (3 days in advance or just on the day of clinical diagnosis). Twenty-four Holstein calves with 132.4 ± 13.9 (mean ± SD) days of age and 146 ± 23.3 kg of body weight were challenged with 2 × 107 erythrocytes infected with the UFMG1 strain (GenBank no. EU676176) isolated from Anaplasma marginale. After inoculation, animals were monitored daily by assessing packed cell volume (PCV). The lowest PCV value (14.8 ± 2.6%) and the identification of rickettsia on blood smears were used as criteria to classify an animal as sick (d0). Temperature data were collected daily using passive radiofrequency identification (RFID) and clinical thermometer. Two time series were built including last sequence of -5, -7 or -10 d preceding d0 or comprising a sequence of 5, 7 or 10 d randomly selected in a window from −50 to −15 d before d0 to ensure a sequence of days in which PCV was considered normal (32 ± 2.3%). Leave-One-Animal-Out Cross-Validation (LOAOCV) was used to assess prediction quality. The RT was increased in response to the disease, while the temperature measured by the microchip showed only small variations and the correlation between these two temperatures was low (r = 0.35, P<0.001). On d0, for both temperature datasets (microchip and rectal), the precision (ACC), sensitivity (SEN) and specificity (SPE) of RNN was lower than LSTM. The ACC, SEN and SPE of LSTM in detecting anaplasmosis on d0 using microchip data ranged from 71 to 77%, 62 to 67% and 75 to 88%, respectively. For RT data on d0, ACC, SEN and SPE of LSTM ranged from 96 to 98%, 96 to 100% and 92 to 96%, respectively. The predictive performance of the models did not improve when using longer time series. The ACC and SEN in the prediction of anaplasmosis up to 3 days before clinical diagnosis were greater than 80% only for RT using RNN models, confirming that RT allows the early identification of anaplasmosis-related changes in body temperature. The models generated with the temperatures obtained via microchip showed lower predictive quality.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectInteligência artificialpt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectPecuária de precisãopt_BR
dc.subjectMicrochipspt_BR
dc.subjectBovinos - Medição de temperaturapt_BR
dc.subjectArtificial intelligencept_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectPrecision livestockpt_BR
dc.subjectCattle - Temperature measurementpt_BR
dc.titleUse of a thermal sensor microchip and machine learning in the detection of changes in body temperature in dairy calves using anaplasmosis as a disease modelpt_BR
dc.typedissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Zootecniapt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Danes, Marina de Arruda Camargo-
dc.contributor.advisor-co1Pereira, Luiz Gustavo Ribeiro-
dc.contributor.referee1Danes, Marina de Arruda Camargo-
dc.contributor.referee2Costa, João Henrique Cardoso-
dc.contributor.referee3Pereira, Luiz Gustavo Ribeiro-
dc.contributor.referee4Bresolin, Tiago-
dc.description.resumoA mortalidade e a morbidade dos bezerros representam um custo significativo na criação e uma importante questão de bem-estar. A ferramenta de avaliação de saúde mais utilizada é a medida da temperatura corporal por meio de um termômetro retal, que pode ser trabalhosa, invasiva e estressante para o animal. Automatizar a medição de temperatura pode ser útil durante a ocorrência de doenças para identificação precoce e tratamento de animais. Os objetivos foram avaliar: i) dados de temperatura subcutânea coletados pelo microchip Bio-Thermo em comparação com a temperatura retal (TR) em bezerros expostos à anaplasmose; e ii) a capacidade preditiva de Recurrent Neural Networks (RNN) e Long Short-Term Memory (LSTM) na identificação precoce da anaplasmose. Adicionalmente, objetivamos investigar: ii.a) o efeito da duração da série temporal anterior ao diagnóstico da doença (5, 7 ou 10 dias consecutivos) no desempenho preditivo de RNN e LSTM; e ii.b) como a doença pode ser detectada precocemente em bezerros leiteiros (3 dias de antecedência ou apenas no dia do diagnóstico clínico). Vinte e quatro bezerros com 132,4 ± 13,9 (média ± DP) dias de idade e 146 ± 23,3 kg de peso corporal foram desafiadas com 2 × 107 eritrócitos infectados com a cepa UFMG1 (GenBank no. EU676176) isolada de Anaplasma marginale. Após a inoculação, os animais foram monitorados diariamente pela avaliação do volume globular (VG). O menor valor de VG (14,8 ± 2,6%) e a identificação de riquétsias em esfregaços sanguíneos foram utilizados como critérios para classificar um animal como doente (d0). Os dados de temperatura foram coletados diariamente por meio de identificação passiva por radiofrequência (RFID) e termômetro clínico. Duas séries temporais foram construídas incluindo a última sequência de -5, -7 ou -10 d precedendo d0 ou compreendendo uma sequência de 5, 7 ou 10 d selecionada aleatoriamente em uma janela de -50 a -15 d antes de d0 para garantir uma sequência de dias em que o VG foi considerado normal (32 ± 2,3%). A validação cruzada Leave-One-Animal-Out (LOAOCV) foi usada para avaliar a qualidade da predição. A TR foi aumentada em resposta à doença, enquanto a temperatura medida pelo microchip apresentou apenas pequenas variações e a correlação entre essas duas temperaturas foi baixa (r = 0,35, P<0,001). Em d0, para ambos os conjuntos de dados de temperatura (microchip e retal), a acurácia (ACC), sensibilidade (SEN) e especificidade (SPE) de RNN foi menor que LSTM. A ACC, SEN e SPE do LSTM na detecção de anaplasmose em d0 usando dados de microchip variaram de 71 a 77%, 62 a 67% e 75 a 88%, respectivamente. Para os dados de TR em d0, ACC, SEN e SPE de LSTM variaram de 96 a 98%, 96 a 100% e 92 a 96%, respectivamente. O desempenho preditivo dos modelos não melhorou ao usar séries temporais mais longas. A ACC e SEN na predição de anaplasmose até 3 dias antes do diagnóstico clínico foram superiores a 80% apenas para TR usando modelos RNN, confirmando que a TR permite a identificação precoce de alterações na temperatura corporal relacionadas à anaplasmose. Já os modelos gerados com as temperaturas obtidas via microchip apresentaram qualidade preditiva inferior.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Zootecniapt_BR
dc.subject.cnpqZootecniapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6036806795936312pt_BR
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