利用异常检测算法监测动物体温与活动水平以早期预警狂犬病

《Animal Biotelemetry》：Potential for real-time health and welfare monitoring of red fox (Vulpes vulpes) in experimental settings using implants

　　

摘要

背景

监测和改善动物健康与福利是一项迫切的需求。技术进步使我们能够在多种环境中增强这方面的能力，但在实验环境中对较少见的模式动物的应用仍然有限。红狐（Vulpes vulpes）由法国国家食品安全、环境与职业卫生与安全局（ANSES）饲养，用于监管和研究目的，主要与该机构作为欧盟和法国狂犬病及Echinococcus属寄生虫的参考实验室的角色有关，这两种疾病均为严重的的人畜共患病。2022年，四只狐狸接受了手术植入体内植入物，用于记录体温和活动水平，随后被接种狂犬病毒（RABV）。作为概念验证，我们回顾性地检验了这两个变量在提供狂犬病症状早期预警方面的潜力。为此，我们分别对每只狐狸的两个数据集应用了两种具有不同置信水平的异常检测算法（Shewhart和EWMA），并比较了不同模型能够在多大程度上早期检测到显著变化，同时在校准期间将误报控制在最低限度。

结果

我们发现，所有狐狸在感染期间活动水平均发生了显著变化。使用EWMA算法在个体狐狸层面上最有效地检测到了这些变化，在某些情况下，即使在动物死亡前长达两周也能连续发出警报，同时将误报控制在最低限度。我们未发现任何感染狐狸有发热迹象，且在此情境下体温似乎不是衡量狐狸健康状况的可靠指标。

结论

虽然本研究将方法应用于一个较为严重且少见的模型，样本量也有限，但这一概念验证展示了这些方法在更广泛的其他情境中的潜力，这些情境同样需要类似的长期监测，包括临床症状较温和的实验方案，以及对健康或福利意外下降的日常监测。

背景

监测和改善动物健康与福利是一项迫切的需求。技术进步使我们能够在多种环境中增强这方面的能力，但在实验环境中对较少见的模式动物的应用仍然有限。红狐（Vulpes vulpes）由法国国家食品安全、环境与职业卫生与安全局（ANSES）饲养，用于监管和研究目的，主要与该机构作为欧盟和法国狂犬病及Echinococcus属寄生虫的参考实验室的角色有关，这两种疾病均为严重的人畜共患病。2022年，四只狐狸接受了手术植入体内植入物，用于记录体温和活动水平，随后被接种狂犬病毒（RABV）。作为概念验证，我们回顾性地检验了这两个变量在提供狂犬病症状早期预警方面的潜力。为此，我们分别对每只狐狸的两个数据集应用了两种具有不同置信水平的异常检测算法（Shewhart和EWMA），并比较了不同模型能够在多大程度上早期检测到显著变化，同时在校准期间将误报控制在最低限度。

结果

我们发现，所有狐狸在感染期间活动水平均发生了显著变化。使用EWMA算法在个体狐狸层面上最有效地检测到了这些变化，在某些情况下，即使在动物死亡前长达两周也能连续发出警报，同时将误报控制在最低限度。我们未发现任何感染狐狸有发热迹象，且在此情境下体温似乎不是衡量狐狸健康状况的可靠指标。

结论

虽然本研究将方法应用于一个较为严重且少见的模型，样本量也有限，但这一概念验证展示了这些方法在更广泛的其他情境中的潜力，这些情境同样需要类似的长期监测，包括临床症状较温和的实验方案，以及对健康或福利意外下降的日常监测。