Yeni doğan buzağılarda ishale bağlı ölümcül hastalığın teşhisine yönelik serum biyobelirteçleri temelinde makine öğrenimi ile hızlı teşhis yönteminin geliştirilmesi
Development of a rapid diagnostic method with machine learning based on serum biomarkers for the diagnosis of fatal diarrheal disease in newborn calves
- Tez No: 984346
- Danışmanlar: DOÇ. DR. RAFİG GURBANOV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyoteknoloji, Biochemistry, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, ATR-FTIR spektroskopisi ve makine öğrenimi temelli öngörücü analizlerin entegre kullanımıyla, yenidoğan buzağı ishalinin hızlı, duyarlı ve invaziv olmayan biçimde teşhis edilmesine yönelik yenilikçi bir tanı platformu sunmaktadır. Yenidoğan buzağı ishalleri, sığır yetiştiriciliğinde ciddi ekonomik kayıplara ve hayvan refahı sorunlarına yol açan başlıca hastalıklardan biridir. Mevcut tanı yöntemlerinin zaman alıcı ve invaziv olması, erken teşhis ve müdahaleyi güçleştirmektedir. Çalışmada, sağlıklı (S), hasta (H) ve iyileşen (İ) buzağılardan elde edilen serum örneklerinin özgün biyokimyasal parmak izleri analiz edilmiştir. Spektral veriler ön işleme tabi tutulmuş, Temel Bileşen Analizi (PCA) ile indirgenmiş ve ardından Doğrusal Ayrım Analizi (LDA) ile Destek Vektör Makineleri (SVM) kullanılarak sınıflandırılmıştır. Bu öngörücü modeller, buzağıların fizyolojik durumlarını yüksek doğrulukla ayırt ederek önerilen sistemin güvenilir bir tanı aracı olabileceğini ortaya koymuştur. Çalışmanın bir diğer özgün katkısı, PO₂⁻ simetrik gerilme bandının Amide A bandına oranından türetilen yeni bir spektrokimyasal gösterge olan 1080 cm⁻¹/3300 cm⁻¹ indeksidir. Bu indeks, hastalığın ilerlemesi ve iyileşmesiyle ilişkili moleküler değişimleri yansıtarak tanısal doğruluğu güçlendirmekte ve erken müdahale için kantitatif bir parametre sunmaktadır. Ayrıca, serum kızılötesi spektroskopisi kullanılarak hastalık patogenezinde rol oynayan biyomoleküler işaretler tanımlanmış, 4000–650 cm⁻¹ aralığındaki kritik bantlar belirlenmiş ve lipit, protein ve nükleik asit düzeylerindeki değişimler nitel ve nicel olarak analiz edilmiştir. Bant alanı, bant genişliği ve ROC analizleri ile bu değişimlerin patogenez ile ilişkisi değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, spektral verilerin kolay yorumlanabilir bir metriğe dönüştürülmesi, yenidoğan buzağı ishalinin erken teşhisini mümkün kılarak hayvan refahının iyileştirilmesine ve sürdürülebilir hayvancılık yönetimine önemli katkılar sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This study presents an innovative diagnostic platform that enables the rapid, sensitive, and non-invasive detection of neonatal calf diarrhea through the integrated use of ATR-FTIR spectroscopy and machine learning-based predictive analysis. Neonatal calf diarrhea is one of the major diseases causing significant economic losses and animal welfare issues in cattle farming. The fact that current diagnostic methods are time-consuming and invasive limits the possibilities for early diagnosis and intervention. In this study, the unique biochemical fingerprints of serum samples obtained from healthy (S), diseased (H), and recovered (İ) calves were analyzed. The spectral data were preprocessed, reduced using Principal Component Analysis (PCA), and then classified through Linear Discriminant Analysis (LDA) and Support Vector Machines (SVM). These predictive models successfully distinguished the physiological states of the calves with high accuracy, demonstrating the reliability and potential of the proposed system as a diagnostic tool. Another novel contribution of this study is the development of a new spectrochemical indicator, the 1080 cm⁻¹/3300 cm⁻¹ index, derived from the ratio of the symmetric stretching band of PO₂⁻ to the Amide A band. This index reflects molecular changes associated with disease progression and recovery, thereby enhancing diagnostic accuracy and providing a quantitative parameter for early intervention. Additionally, by employing serum infrared spectroscopy, the study identified biomolecular markers involved in disease pathogenesis, determined critical bands within the 4000–650 cm⁻¹ wavenumber range, and analyzed qualitative and quantitative alterations in lipid, protein, and nucleic acid levels. The relationship of these changes with pathogenesis was evaluated using band area, band width, and ROC analyses. In conclusion, the transformation of spectral data into an easily interpretable metric enables the early diagnosis of neonatal calf diarrhea, contributing to improved animal welfare and the advancement of sustainable livestock management practices.
Benzer Tezler
- Neonatal buzağılarda probiyotiklerin kullanımının ishal vakalarının önlenmesindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of using probiotics in preventing diarrhea cases in neonatal calves
SADUN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İç HastalıklarıVan Yüzüncü Yıl Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH KAYA
- Neonatal dönem simmental buzağılara uygulanan ticari esansiyel yağ karışımı uygulamasının büyüme, gelişme ve sağlık parametreleri üzerine etkisi
The effect of the supplementation of essential oil mixture applied to simmental calves in the neonatal period on growth, development and health parameters
FATMA EMİR
- Buzağı ishal olgularından bovine rotavirus (BRV) ve bovine coronavirus (BCoV) tespiti ve karekterizasyonu
Detection and characterization of bovine rotavirus (BRV) and bovine coronavirus (BCoV) from calf diarrhea cases
ÖZER ATEŞ
Doktora
Türkçe
2023
Veteriner HekimliğiBursa Uludağ ÜniversitesiVeterinerlik Viroloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR YEŞİLBAĞ
- Buzağılarda rotavirus enfeksiyonlarının seroepidemiyolojisi ELISA testi ile rotavirus antijenlerinin identifikasyonu
Seroepidemiyology of rotavirus infections in newborn calves and studies on the identification of rotavirus antigens with ELISA
ZAFER YAZICI
Doktora
Türkçe
1992
Veteriner HekimliğiAnkara ÜniversitesiMikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILMAZ AKÇA
- Yenidoğan buzağılarda ishalin kortizol salınımı üzerine etkisi ve klinik önemi
The effect and clinical importance of diarrhea to cortisol secretion in neonatal calves
METİN KORAY ALPAY
Doktora
Türkçe
2003
Veteriner HekimliğiAnkara ÜniversitesiVeterinerlik İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHAL