Doenças transmitidas por mosquitos, como malária, dengue e febre amarela são responsáveis ​​por centenas de milhares de mortes todos os anos, de acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS). Um novo sistema de imagem de baixo custo pode facilitar o rastreamento de espécies de mosquitos transmissores de doenças, permitindo uma resposta mais oportuna e direcionada.

“Um sistema remoto como o nosso pode reduzir drasticamente o trabalho necessário para monitorar os mosquitos em uma determinada área, aumentando significativamente a capacidade de fazer mais monitoramento, "disse o líder da equipe de pesquisa Adam Goodwin da Universidade Johns Hopkins." Se você puder fornecer mais dados sobre mosquitos, então você pegará surtos mais rapidamente e salvará mais vidas. "

No jornal The Optical Society (OSA) Biomedical Optics Express , O artigo de Goodwin e seus colegas é parte de uma edição de artigo sobre tecnologias ópticas para melhorar a saúde em ambientes com poucos recursos. No papel, eles descrevem o novo sistema, que é projetado para transmitir imagens de dentro de uma armadilha de mosquitos que são detalhadas o suficiente para que os entomologistas possam distinguir os padrões das asas do mosquito e a cor das escamas, características que indicam se um mosquito é uma espécie transmissora de doenças. Essas informações podem ser usadas para planejar intervenções que funcionem melhor contra essa espécie.

"O novo sistema é uma aplicação clássica de um dispositivo de Internet das Coisas (IoT), "disse Goodwin." Isso poderia eventualmente ser combinado com algoritmos de visão de computador para determinar automaticamente as espécies e fornecer essa informação aos sistemas de saúde pública. "

Desenvolvendo uma armadilha de imagem remota

Nas muitas áreas do mundo onde as doenças transmitidas por mosquitos são problemáticas, compreender quais espécies de mosquitos estão presentes em quais números requer a captura contínua de mosquitos em vários locais. Um trabalhador deve então dirigir por um condado ou região para deixar e pegar centenas de armadilhas por semana e trazer as amostras de volta ao laboratório para serem identificadas ao microscópio.

"Nosso novo sistema óptico pode ser colocado dentro de uma armadilha de mosquito tradicional para fornecer vigilância remota da abundância, diversidade e distribuição de espécies de mosquitos, "disse Goodwin." Usar a imagem é particularmente atraente porque, desde que a qualidade da imagem seja alta, vários mosquitos puderam ser identificados a partir de uma imagem ao mesmo tempo. "

Ao projetar o sistema, os pesquisadores se concentraram na capacidade de identificar com precisão os mosquitos Aedes aegypti, que pode espalhar Zika, dengue, chikungunya e febre amarela. Esta espécie invasora é nativa da África, mas se estabeleceu em muitas partes do mundo, incluindo a América do Norte, Europa e Ásia. Eles dizem que a mesma abordagem pode ser aplicada a outros insetos, desde que haja uma maneira de capturá-los e visualizá-los de maneira confiável.

Usando sensores ópticos e de câmera que estão disponíveis no mercado, os pesquisadores otimizaram sua configuração óptica para alcançar uma resolução que equilibrasse a necessidade de criar imagens de muitos mosquitos de uma só vez com a capacidade de ver detalhes suficientes para identificar as espécies de mosquitos.

“Nosso novo sistema seria particularmente útil no monitoramento de Aedes aegypti em áreas de difícil acesso e em portos comerciais de entrada onde espécies invasoras podem ser trazidas de outros países, "disse Goodwin." Isso também poderia expandir as operações de vigilância atuais para regiões que já monitoram as populações locais de Aedes aegypti.

Na maioria dos casos, os sistemas de saúde pública só precisam determinar se há mudanças no número ou tipo de mosquitos de um dia para o outro ou de uma hora para outra, não minuto a minuto. Isso significa que um sensor de câmera só precisa ser ligado algumas vezes por dia, no máximo. Isso manteria o consumo de energia dentro do intervalo viável para um dispositivo conectado à Internet.

Testando o sistema

Para testar o novo sistema, os pesquisadores compararam a capacidade dos entomologistas de classificar espécimes de uma imagem de microscopia digital e imagens do sistema de imagem remoto. Não houve uma diferença significativa em suas capacidades entre os tipos de imagem. Embora os entomologistas não tenham um bom desempenho na classificação de espécies, tanto para as imagens microscópicas quanto para as imagens do sistema remoto, eles se saíram muito bem na classificação dos gêneros.

"Os entomologistas não estão acostumados a identificar espécimes a partir de uma imagem porque eles normalmente têm o espécime pessoalmente e o manipulam com uma pinça sob um microscópio, "disse Goodwin." No entanto, trabalho recente usando redes neurais convolucionais para classificar mosquitos a partir de uma imagem é promissor. "

Os pesquisadores planejam continuar otimizando a armadilha remota e planejam integrar algoritmos de visão computacional, bem como conectividade com a Internet no sistema. “Isso permitiria que informações sobre as espécies fossem enviadas diretamente ao sistema de saúde pública para tomada de decisões, "disse Goodwin." É aqui que pensamos que o sistema vai realmente brilhar. "