Dies ist ein vom Hanoi Medical University Hospital in Auftrag gegebenes Problem, das von Bui Van Son (Jahrgang 2000, aus Thanh Hoa), einem neuen Ingenieur an der Hanoi University of Science and Technology, innerhalb von 3 Jahren unter der Leitung von Dr. Nguyen Hong Quang, Leiter der Forschungsabteilung für Biomedizinische Informatik am International Research Center for Artificial Intelligence (BK.AI), durchgeführt wurde.

Bui Van Son studiert Informatik. Aufgrund seiner Leidenschaft für die Forschung bewarb er sich bereits im zweiten Studienjahr für das Labor für Biomedizinische Informatik von Dr. Nguyen Hong Quang. Hier erfährt der Student mehr über die Anwendung von KI im medizinischen Bereich, wie etwa die Entschlüsselung von Genen, die Ermittlung von Arzneimittelwirkungen oder die Bildverarbeitung.

Während die meisten seiner Kommilitonen eher an Websites und Apps arbeiten, ist die Konzentration auf künstliche Intelligenz im biomedizinischen Bereich laut Son auch mit vielen Schwierigkeiten verbunden.

„Neben der Forschungsarbeit und der Teilnahme an Kursen zur künstlichen Intelligenz musste ich mir auch Kenntnisse in den Bereichen Gensequenzierung, DNA, mRNA, PCR-Testverfahren usw. neu aneignen, um der Forschung dienen zu können.“

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Bui Van Son (geboren im Jahr 2000, aus Thanh Hoa ) hat gerade seinen Abschluss an der Hanoi University of Science and Technology gemacht

Während seines ersten Laboraufenthalts beteiligte sich Son unter Anleitung seines Lehrers an der Entwicklung neuer Medikamente zur Behandlung, Vorbeugung und Hemmung von Krebszellen. Darüber hinaus bearbeitete der Student auch Aufgaben zur Bildverarbeitung und identifizierte fehlerhafte Solarmodule.

Mitte 2022 wurde Son von seinem Lehrer vorgeschlagen, an einem vom Hanoi Medical University Hospital in Auftrag gegebenen Projekt zum Thema „Bestimmung der Nackentransparenz des Fötus mithilfe von Ultraschallbildern“ teilzunehmen.

Um die Fachbegriffe vollständig zu verstehen, musste Son zwei Monate lang mit Ärzten im Krankenhaus sprechen und sich Videos von fetalen Ultraschalluntersuchungen ansehen, um den Prozess der Nackentransparenzmessung zu verstehen. Allmählich verstand Son die Bedeutung und den Zweck des Themas und wie sich die Forschungsergebnisse im wirklichen Leben anwenden ließen.

Laut Son kann die Bestimmung der Nackentransparenz Ärzten helfen, Fehlbildungen des Fötus bereits vor der Geburt zu diagnostizieren. Allerdings wird die Nackentransparenzmessung per Ultraschall derzeit noch manuell durchgeführt. Diese Technik ist von der Erfahrung des Arztes abhängig und birgt daher viele Fehlerquellen.

„Manchmal kann bereits ein Fehler von 0,1 bis 0,2 mm zu unterschiedlichen Diagnoseergebnissen führen und so den Beratungsprozess der schwangeren Frau beeinträchtigen“, sagte Son.

Daher untersuchte der Student einen Datensatz von etwa 1.200 fetalen Ultraschallbildern, die von führenden Ärzten des Hanoi Medical University Hospital mit der Nackentransparenzregion gekennzeichnet worden waren, und erstellte und entwickelte gleichzeitig Deep-Learning-Modelle und Bildverarbeitungsalgorithmen, die für das Problem geeignet waren. Die Ergebnisse waren jedoch zunächst nicht sehr vielversprechend.

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„Ich habe zwei bis drei Wochen lang viele fortschrittliche Bildverarbeitungsmodelle ausprobiert, konnte die Ergebnisse aber nicht verbessern. Es gibt weltweit Studien, in denen künstliche Intelligenz eingesetzt wurde, um den freien Raum hinter dem Hals zu messen. Aber es gibt keine Studie, die den freien Raum hinter dem Hals und seine Breite in Millimetern klar darstellt“, sagte Son.

Jedes Mal, wenn sie keine neue Richtung fanden, mussten sich Lehrer und Schüler zusammensetzen, um jeden Schritt des Algorithmus zu „entwirren“ und zu verbessern. Laut Dr. Nguyen Hong Quang ist Son ein ausdauernder und fleißiger Mensch. Um dieses Problem zu lösen, musste Son tatsächlich fast 20 verschiedene Teilprobleme lösen.

„Je mehr Son arbeitet, desto mehr Probleme tauchen auf, die gelöst werden müssen, und er setzt sie aktiv um, wodurch sich die Ergebnisse von Tag zu Tag verbessern“, sagte Dr. Quang.

Nach fast zweijähriger Forschung hat Bui Van Son eine neue Methode zur Bestimmung und Messung der fetalen Nackentransparenz mithilfe von 2D-Ultraschallbildern vorgeschlagen, die im Vergleich zur manuellen Messmethode des Arztes einen Fehler von 0,4 mm aufweist. Diese Messmethode trägt dazu bei, die Kosten und den Aufwand der Ärzte bei der Durchführung der Messung zu reduzieren und dient Ärzten als Grundlage für die Überprüfung ihres Ultraschallmessprozesses.

Sons Forschungsergebnisse wurden auch am Hanoi Medical University Hospital getestet und als umsetzbar bewertet. Anschließend präsentierte Son diese Ergebnisse beim Studentenforschungswettbewerb der Hanoi University of Science and Technology und gewann den zweiten Preis.

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Bui Van Son und Dr. Nguyen Hong Quang – Leiter der Forschungsabteilung für biomedizinische Informatik, Dozent der Abteilung für Computertechnik, Hanoi University of Science and Technology.

Laut Son handelte es sich zwar um eine neue Studie, doch war die Genauigkeit der Methode zu diesem Zeitpunkt nicht absolut.

Daher entwickelte und verbesserte Son den Algorithmus auch nach dem Wettbewerb weiter. Der Student erstellte eine Website und eine Anwendung direkt auf seinem Smartphone. Einfach das Bild in das System hochladen, und das Modell misst die Nackentransparenz, die Sicherheitsschwelle, in nur 5–7 Sekunden präzise. Diese Methode eignet sich auch für Fälle, die auf unscharfen, unklaren Ultraschallbildern schwer zu identifizieren sind, und minimiert so unnötige Fehler während der Ultraschallmessung.

Angesichts der positiven Ergebnisse haben Bui Van Son und sein Student eine wissenschaftliche Forschungsarbeit verfasst und diese bei der internationalen Fachzeitschrift für Biomedizinische Informatik eingereicht. Son betonte jedoch auch, dass dieses Modell keinen Arzt ersetzen könne, sondern lediglich ein unterstützendes Instrument für Ärzte sei, um die Lichtreichweite genauer bestimmen zu können.

Als Dr. Nguyen Hong Quang im zweiten Jahr mit Son zu arbeiten begann, schätzte er ihn als jemanden ein, der sich leidenschaftlich für die wissenschaftliche Forschung einsetzt. Die ersten Aufgaben im Labor waren Anwendungsprogrammierung und Webprogrammierung, die Son sehr schnell und effizient erledigte. Danach forschte und wendete Son dank seiner Leidenschaft für KI die ihm zugewiesenen Probleme sehr gut an und löste sie.

„Die Studie „Bestimmung der fetalen Nackentransparenz mithilfe von Ultraschallbildern“ zeigt, dass die Genauigkeit des Modells der der führenden Ultraschallärzte in Vietnam entspricht. Die praktische Anwendung hängt jedoch stark von den Betriebsabläufen des Krankenhauses und den Untersuchungs- und Behandlungsverfahren des Gesundheitsministeriums ab“, so Dr. Nguyen Hong Quang.

Die Dankesworte des neuen Ingenieurs der Universität für Wissenschaft und Technologie an seine Mutter, eine Bäuerin, berührten Millionen von Herzen . Sein Vater starb früh und ließ seine Mutter allein zurück, um ihre Kinder großzuziehen und zu erziehen. Tien Anh und sein Bruder strebten stets danach, einen Ingenieursabschluss an der Hanoi University of Science and Technology zu erwerben.