Polytechniker löst Bestellprobleme in der Medizinbranche mit KI

Als er seinen Beruf in der Computertechnik-Abteilung der Hanoi University of Science and Technology antrat, glaubte Son nicht, dass er ein Tool entwickeln könnte, das die fetale Bildgebungsdiagnose mit der gleichen Genauigkeit unterstützt wie die führenden Ultraschallärzte in Vietnam.

Bui Van Son, 23 Jahre alt, schloss Ende Oktober 2023 sein Studium der Computertechnik an der School of Information and Communication Technology der Hanoi University of Science and Technology mit einem guten Abschluss ab. Sons Durchschnittsnote von 3,3/4 ist im Vergleich zu vielen seiner Freunde nicht hoch, aber es ist das erwartete Ergebnis, da er neben dem Studium die meiste Zeit mit wissenschaftlicher Forschung verbrachte.

„Die Forschung am Biomedical Informatics Laboratory, International Artificial Intelligence Research Center – BK.AI ist der denkwürdigste Teil meiner Jugend während meiner fünf Jahre bei Bach Khoa“, sagte Son.

Hier beteiligte sich Son an Forschungsprojekten zur Anwendung künstlicher Intelligenz zur Lösung medizinischer Probleme, darunter das Projekt „Bestimmung der fetalen Nackentransparenz mithilfe von Ultraschallbildern“, das vom Hanoi Medical University Hospital in Auftrag gegeben wurde. Dank dieses Projekts gewann Son den zweiten Preis beim studentischen wissenschaftlichen Forschungswettbewerb der Hanoi University of Science and Technology sowie den Preis für die beste Präsentation am Tag der Verteidigung seiner Abschlussarbeit.

Bui Van Son. Foto: Duong Tam

Son besuchte eine Dorfschule im Bezirk Quang Xuong in der Provinz Thanh Hoa. Als er 2018 an der Hanoi University of Science and Technology zum Studium der Computertechnik zugelassen wurde, träumte er davon, sowohl etwas über Hardware als auch über Software zu lernen und Websites und Anwendungen erstellen zu können, von denen er bisher geträumt hatte.

In seinem zweiten Jahr, als er mit der Lernmethode am Polytechnikum vertraut war, lernte Son etwas über künstliche Intelligenz (KI) und beteiligte sich an wissenschaftlichen Forschungen. Seine Ausrichtung unterschied sich von der seiner Freunde in der Gruppe und er hatte keine Fächer studiert, die mit KI zu tun hatten, was Son viele Schwierigkeiten bereitete.

Der junge Mann begann mit einigen kostenlosen KI-Kursen in der Schule, suchte dann online nach weiteren Kursen zu KI, Data Science und Deep Learning und arbeitete parallel dazu als KI-Praktikant bei einem japanischen Unternehmen.

Ein Jahr später, als er sich seines Wissens sicherer war, bewarb sich Son um eine Stelle im Biomedizinischen Informatiklabor der Schule. Hier lernte Son praktische Probleme im medizinischen Bereich kennen, wie die Entschlüsselung von Genen und die Verwendung von KI zur Vorhersage geeigneter Medikamente für bestimmte Krankheiten. Neben KI-Wissen musste Son auch biomedizinisches Wissen wie die Entschlüsselung von Gensequenzen, DNA, mRNA und PCR-Testverfahren erlernen.

Im Jahr 2022 erhielt Dr. Nguyen Hong Quang, Leiter der Forschungsabteilung für Biomedizinische Informatik an der Hanoi University of Science and Technology, vom Hanoi Medical University Hospital den Auftrag, eine Methode zur automatischen Bestimmung der Breite der fetalen Nackentransparenz durch 2D-Ultraschallbilder zu entwickeln, um angeborene Fehlbildungen beim Fötus vor der Geburt zu diagnostizieren.

Als Herr Quang das Thema erhielt, dachte er sofort an Son, da er sah, dass sein Student leidenschaftlich an der Forschung interessiert und gut in der Bildverarbeitung war. Er erzählte, dass Son zu Beginn seines zweiten Studienjahres eine Bildverarbeitungsaufgabe bearbeitet hatte, bei der es darum ging, defekte Solarmodule anhand von Drohnenfotos zu identifizieren.

„Als das Hanoi Medical University Hospital den Vorschlag machte, übertrug ich ihn Son, obwohl ich wusste, dass dies ein schwieriges Problem war“, sagte Herr Quang.

Son sagte, er sei zunächst ziemlich verwirrt gewesen, weil er nicht wusste, was Nackentransparenz oder Nackentransparenz ist oder was der Zweck dieser Messung ist. Nachdem er vom Lehrer angeleitet, von den Ärzten unterstützt und Ultraschallvideos von Föten gezeigt worden waren, um den Ultraschallprozess zu verstehen, sowie im Selbststudium verstand Son die Bedeutung dieses Themas.

„Die Nackentransparenz ist ein Flüssigkeitsbereich, der sich hinter dem Hals des Fötus ansammelt und zwischen der 11. und 14. Schwangerschaftswoche auftritt. Wenn die Breite der Nackentransparenz größer als 3 mm ist, besteht für den Fötus das Risiko eines Down-Syndroms und vieler anderer Geburtsfehler“, erklärte Son.

Die Bestimmung der Nackentransparenz hilft Ärzten, Fehlbildungen des Fötus frühzeitig zu diagnostizieren und der Mutter so Ratschläge zu geben. Mit den aktuellen Techniken wird dies jedoch manuell von hochspezialisierten Ärzten durchgeführt. Diese Methode hängt von einer Reihe subjektiver Faktoren des Arztes ab und birgt viele potenzielle Fehler.

Ergebnisse der Messung der fetalen Nackentransparenz anhand von Ultraschallbildern mithilfe von KI-Modellen. Foto: Charakter bereitgestellt

Als Son einen Datensatz mit Tausenden von fetalen Ultraschallbildern erhielt, hatte er anfangs Schwierigkeiten. Er probierte einige fortgeschrittene Bildverarbeitungsmodelle aus, die Ergebnisse waren jedoch nicht positiv. Der junge Mann fand keine konkrete Richtung und wusste zwei bis drei Wochen lang nicht, was er seinem Lehrer berichten sollte. Er stand also unter Druck.

Danach teilte Son mutig sein Wissen mit seinem Lehrer und erhielt viele Anregungen. Son befolgte diese Anregungen, konsultierte einige Forschungsergebnisse aus aller Welt und probierte viele Modelle immer wieder aus.

Das von Son entwickelte KI-Modell berechnet die Nackentransparenz anhand von Ultraschallbildern in etwa fünf Sekunden. Ärzte können so viele Messungen durchführen, ohne viel Zeit zu verlieren. Die Website und die Anwendung, die das von Son entwickelte KI-Modell integrieren, bieten Ärzten zudem eine bessere Grundlage für Diagnosen über den Fötus oder zur Nachuntersuchung, wodurch Fehler während des Ultraschallverfahrens minimiert werden.

Nach Aussage eines Vertreters der Hanoi University of Science and Technology schätzte der Auftraggeber die Forschungsergebnisse von Son als praxistauglich ein und erwog, sie in den Nachprüfungsprozess einzubeziehen.

„Das ist ein Thema, das aber wahrscheinlich fast 20 Unterprobleme umfasst und eine Menge Arbeit erfordert. Son hat sehr sorgfältig gearbeitet und ein Hilfsmittel entwickelt, das Ergebnisse mit der gleichen Genauigkeit liefert wie die Diagnosen führender Ultraschallärzte in Vietnam“, sagte Herr Quang. Die beiden Lehrer und Schüler haben einen Artikel zu diesem Thema verfasst und ihn an die internationale Fachzeitschrift „Biomedical Information“ geschickt.

Son arbeitet derzeit als Data Science Engineer bei VNPT und ist dankbar für die Zeit, die er während seines Studiums der wissenschaftlichen Forschung gewidmet hat. Mit dem Thema der Bestimmung der Nackentransparenz des Fötus hofft Son, dass die von ihm entwickelte Website und Anwendung breite Anwendung finden und der Community gute Ergebnisse bringen wird.

Duong Tam

Quellenlink: https://vnexpress.net/chang-trai-bach-khoa-dung-ai-giai-bai-toan-dat-hang-tu-nganh-y-te-4708539.html