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Raman spectroscopy and machine learning-based optical probe for tuberculosis diagnosis via sputum - 22/09/22

Doi : 10.1016/j.tube.2022.102251 
Ubaid Ullah a , Zarfishan Tahir b , Obaidullah Qazi b , Shaper Mirza c , M. Imran Cheema a,
a Department of Electrical Engineering, Syed Babar Ali School of Science and Engineering, Lahore University of Management Sciences, Lahore, Pakistan 
b Institute of Public Health, Lahore, Pakistan 
c Department of Life Sciences, Syed Babar Ali School of Science and Engineering, Lahore University of Management Sciences, Lahore, Pakistan 

Corresponding author. Office. 9-240, Tesla Wing, Department of Electrical Engineering, Syed Babar Ali School of Science and Engineering Lahore University of Management Sciences, D.H.A Phase 5, Lahore, Punjab, 54792, Pakistan.Office. 9-240, Tesla WingDepartment of Electrical EngineeringSyed Babar Ali School of Science and Engineering Lahore University of Management SciencesD.H.A Phase 5LahorePunjab54792Pakistan

Abstract

Tuberculosis (TB) is a contagious disease that causes 1.5 million deaths per year globally. Early diagnosis of TB patients is critical to control its spread. However, standard TB diagnostic tests such as sputum culture take days to weeks to produce results. Here, we demonstrate a quick, portable, easy-to-use, and non-invasive optical sensor based on sputum samples for TB detection. The probe uses Raman spectroscopy to detect TB in a patient's sputum supernatant. We deploy a machine-learning algorithm, principal component analysis (PCA), on the acquired Raman data to enhance the detection sensitivity and specificity. On testing 112 potential TB patients, our results show that the developed probe's accuracy is 100% for true-positive and 93.4% for true-negative. Moreover, the probe correctly identifies patients on TB medication. We anticipate that our work will lead to a viable and rapid TB diagnostic platform.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Raman spectroscopy, Principal component analysis, Tuberculosis, Sputum, Optical probe, Optical sensor


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Vol 136

Article 102251- septembre 2022 Retour au numéro
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