Chlapec z polytechniky používá umělou inteligenci k řešení problémů s objednávkami z lékařského průmyslu

Když Son nastoupil na katedru počítačového inženýrství na Hanojské univerzitě vědy a techniky, nemyslel si, že by mohl vytvořit nástroj pro podporu diagnostiky zobrazováním plodu se stejnou přesností jako přední vietnamští lékaři zabývající se ultrazvukem.

Bui Van Son, 23 let, absolvoval koncem října 2023 s dobrým titulem obor počítačové inženýrství na Fakultě informačních a komunikačních technologií Hanojské univerzity vědy a technologie. Sonovo průměrné skóre 3,3/4 není ve srovnání s mnoha jeho přáteli vysoké, ale je to očekávaný výsledek, protože kromě studia trávil většinu času vědeckým výzkumem.

„Výzkum v Laboratoři biomedicínské informatiky Mezinárodního centra pro výzkum umělé inteligence – BK.AI je nejpamátnější částí mého mládí během mých 5 let studia na Bach Khoa,“ řekl Son.

Zde se Son podílel na výzkumných projektech aplikací umělé inteligence k řešení některých problémů v lékařském průmyslu, včetně projektu „Stanovení fetální nuchální translucence pomocí ultrazvukových snímků“ zadaného Hanojskou lékařskou univerzitní nemocnicí. Tento projekt pomohl Sonovi získat druhou cenu ve studentské vědecké výzkumné soutěži Hanojské univerzity vědy a techniky a cenu za vynikající prezentaci v den obhajoby jeho diplomové práce.

Bui Van Son. Foto: Duong Tam — Bui Van Son. Foto: *Duong Tam*

Son byl studentem vesnické školy v okrese Quang Xuong v provincii Thanh Hoa. Když byl v roce 2018 přijat na obor počítačové inženýrství na Hanojské univerzitě vědy a techniky, představoval si, že se bude učit hardwaru i softwaru a bude schopen vytvářet webové stránky a aplikace, o kterých dříve snil.

Ve druhém ročníku, když se seznámil s metodou učení na polytechnice, se Son dozvěděl o umělé inteligenci (AI) a zapojil se do vědeckého výzkumu. Jeho odlišný směr od jeho přátel ve skupině a to, že nestudoval žádné předměty související s AI, Sonovi způsobovalo mnoho obtíží.

Mladý muž začal s několika bezplatnými kurzy umělé inteligence ve škole, poté hledal online další kurzy týkající se umělé inteligence, datové vědy a hlubokého učení a kombinoval to s prací v japonské společnosti jako stážista v oblasti umělé inteligence.

O rok později, když si byl jistější tím, co se naučil, se Son přihlásil do školní laboratoře biomedicínské informatiky. Zde se Son seznámil s praktickými problémy v lékařské oblasti, jako je dekódování genů, používání umělé inteligence k předpovídání vhodných léků na určité nemoci... Kromě znalostí o umělé inteligenci se Son musel naučit více biomedicínských znalostí, jako je dekódování genových sekvencí, DNA, mRNA, postupy PCR testování...

V roce 2022 obdržel Dr. Nguyen Hong Quang, vedoucí katedry biomedicínské informatiky na Hanojské univerzitě vědy a techniky, zakázku od Hanojské lékařské univerzitní nemocnice na vývoj metody pro automatické stanovení šířky fetálního šíjového průsvitu pomocí 2D ultrazvukových snímků, která by pomohla diagnostikovat vrozené vady plodu před narozením.

Když pan Quang dostal téma, okamžitě si vzpomněl na Sona, protože viděl, že jeho student je nadšený pro výzkum a dobrý ve zpracování obrazu. Řekl, že na začátku druhého ročníku Son řešil problém se zpracováním obrazu, kde identifikoval vadné solární panely z fotografií pořízených dronů.

„Když mi to navrhla Fakultní lékařská nemocnice v Hanoji, přidělil jsem to Sonovi, i když jsem věděl, že se jedná o složitý problém,“ řekl pan Quang.

Syn řekl, že zpočátku byl docela zmatený, protože nevěděl, co je to šíjový průsvit a k čemu toto měření slouží. Poté, co ho vedl učitel, podporovali ho lékaři a ukázky ultrazvukových videí plodů, aby pochopil proces ultrazvuku, a poté, co se sám učil, syn pochopil význam tohoto tématu.

„Nuchální translucence je oblast tekutiny, která se hromadí za krkem plodu a objevuje se od 11. do 14. týdne těhotenství. Pokud je šířka nuchálního translucence větší než 3 mm, je plod ohrožen Downovým syndromem a mnoha dalšími vrozenými vadami,“ vysvětlila Son.

Stanovení šířky šíjového projasnění pomáhá lékařům včas diagnostikovat abnormality plodu a tím poskytovat matce rady. U současných technik se to však provádí manuálně vysoce specializovanými lékaři. Tato technika závisí na řadě subjektivních faktorů lékaře a může být spojena s mnoha chybami.

Výsledky měření fetální nuchální translucence z ultrazvukových snímků s využitím modelů umělé inteligence. Foto: Poskytnuta postava — Výsledky měření fetální nuchální translucence z ultrazvukových snímků s využitím modelů umělé inteligence. Foto: *Poskytnuta postava*

Syn se zpočátku setkal s obtížemi, když obdržel datovou sadu až tisíců ultrazvukových snímků plodu. Vyzkoušel některé pokročilé modely zpracování obrazu, ale výsledky nebyly pozitivní. Mladík se nemohl vydat konkrétním směrem a 2–3 týdny nevěděl, co má hlásit svému učiteli, takže byl pod tlakem.

Poté se syn směle podělil se svým instruktorem a dostal mnoho návrhů. Syn se těmito návrhy řídil, konzultoval některé výzkumy ve světě a opakovaně vyzkoušel mnoho modelů.

Výsledkem je, že model umělé inteligence, který Sonová zkoumala, pomáhá vypočítat šíjovou translucenci pomocí ultrazvukových snímků přibližně za 5 sekund, takže lékaři mohou měřit mnohokrát, aniž by ztráceli mnoho času. Webové stránky a aplikace integrující model umělé inteligence vytvořený Sonovou tvorbou jim také pomáhají získat více podkladů pro diagnostiku plodu nebo jej použít pro následnou kontrolu, čímž se minimalizují chyby během ultrazvukového procesu.

Podle zástupce Hanojské univerzity vědy a techniky objednatel vyhodnotil, že Sonovy výzkumné výsledky mají potenciál pro uplatnění v praxi, a zvážil jejich zahrnutí do procesu po auditu.

„Toto je téma, ale pravděpodobně se v něm skrývá téměř 20 dílčích problémů a spousta práce, kterou je třeba zvládnout. Son byl velmi pilný a dobře ho dokončil. Vytvořil podpůrný nástroj, který poskytuje výsledky se stejnou přesností jako diagnóza předních ultrazvukových lékařů ve Vietnamu,“ řekl pan Quang. Oba učitelé dokončili článek na toto téma a zaslali jej do mezinárodního časopisu Biomedical Information.

Son, který v současné době pracuje jako datový vědecký inženýr ve VNPT, je vždy vděčný za čas, který během univerzitních let věnoval vědeckému výzkumu. Son doufá, že webové stránky a aplikace, které vytvořil, budou široce využívány a přinesou komunitě dobré výsledky, pokud jde o téma určování šíjové prosklenosti plodu.

Duong Tam

Zdrojový odkaz