Als er seinen Beruf an der Fakultät für Computertechnik der Hanoi University of Science and Technology antrat, glaubte Son nicht, dass er ein Werkzeug 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 gutem Abschluss ab. Sons Durchschnittsnote von 3,3/4 ist im Vergleich zu vielen seiner Freunde nicht hoch, entspricht aber dem erwarteten 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 mittels Ultraschallbildern“, das vom Hanoi Medical University Hospital in Auftrag gegeben wurde. Dank dieses Projekts gewann Son den zweiten Preis beim studentischen Forschungswettbewerb der Hanoi University of Science and Technology und wurde bei der Verteidigung seiner Abschlussarbeit mit einem Preis für herausragende Präsentationen ausgezeichnet.
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 Hard- als auch Software zu erlernen und Websites und Anwendungen erstellen zu können, von denen er zuvor geträumt hatte.
Im 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 KI-bezogenen Fächer studiert, was Son große 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 für das Biomedizininformatiklabor der Schule. Hier lernte er 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 zu entwickeln, mit der die Breite der fetalen Nackentransparenz automatisch durch 2D-Ultraschallbilder bestimmt werden kann, 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, habe ich Son damit beauftragt, obwohl ich wusste, dass es sich um ein schwieriges Problem handelte“, sagte Herr Quang.
Son sagte, er sei anfangs ziemlich verwirrt gewesen, weil er nicht wusste, was Nackentransparenz oder Nackentransparenz ist oder was der Zweck dieser Messung ist. Nach Anleitung durch den Lehrer, Unterstützung durch die Ärzte und der Vorführung von Ultraschallvideos von Föten zum Verständnis des Ultraschallprozesses 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, frühzeitig fetale Anomalien zu diagnostizieren und so der Mutter 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, doch die Ergebnisse waren 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, konsultierte einige Studien 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 die Diagnose des Fötus oder für Nachuntersuchungen, wodurch Fehler während des Ultraschalls 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, diese in den Nachprüfungsprozess einzubeziehen.
„Dieses Thema umfasst wahrscheinlich fast 20 Teilprobleme und erfordert viel Arbeit. 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 am 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 zugutekommen werden.
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