Antibiyotik dirençli ve duyarlı bakterilerin yüzeyde zenginleştirilmiş raman spektroskopisi ve makine öğrenmesi teknikleri ile tespiti ve sınıflandırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Biyomedikal Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FATMA UYSAL ÇİLOĞLU
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mahmut Tokmakçı
Eş Danışman: Ömer Aydın
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Antimikrobiyal dirençteki artış, son yıllarda dünya çapında büyüyen bir sorun haline gelmiştir. Antimikrobiyal direnç gelişimine neden olan iki ana faktör, antibiyotiklerin aşırı ve yanlış kullanımıdır. Bakterilerin hızlı ve güvenilir bir şekilde tanımlanması, bulaşıcı hastalıkları azaltacak ve antimikrobiyal dirençle mücadeleye yardımcı olacaktır. Bakteriyel enfeksiyonları teşhis etmek için mevcutta kullanılan, geleneksel yöntemler zaman alıcıdır, eğitimli personel gerektirir ve karmaşık numune hazırlama süreci içerir. Bu nedenle, bakterileri teşhis etmek için hızlı ve güvenilir tekniklere ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, antibiyotiğe dirençli ve duyarlı bakterileri ayırt etmek için yüzeyde zenginleştirilmiş Raman spektroskopisi (YZRS) ve makine öğrenmesi teknikleri kullanılmıştır. Çalışma kapsamında antibiyotiğe dirençli ve duyarlı iki ayrı bakteri tespit edilmiştir. İlk olarak, metisilin dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) ve metisilin duyarlı S. aureus (MSSA) bakterilerinin tespiti YZRS ve klasik makine öğrenmesi teknikleri ile %97,8'lik sınıflandırma doğruluğu elde edilmiştir. Ardından MRSA ve MSSA'ya ait toplanan YZRS spektrum sayıları arttırılarak derin sinir ağları ile sınıflandırma gerçekleştirildiğinde sınıflar %97,6 doğruluk ile sınıflandırılmıştır. Ayrıca bu model, 0.99'luk bir eğri altındaki alan (AUC) değeri ile bakterileri ayırt etmiştir. Son olarak, kolistin dirençli Klebsiella pneumoniae ve kolistin duyarlı K. pneumoniae, YZRS ve klasik makine öğrenmesi teknikleri kullanılarak %90,1 doğruluk ile sınıflandırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, makine öğrenimi ile birlikte YZRS'nin antibiyotik dirençli ve duyarlı bakterilerin tespiti için umut vaadedici bir araç olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: YZRS, makine öğrenmesi, derin öğrenme, antibiyotik direnci, metisilin, S. aureus, kolistin, K. pneumoniae.