Dies ist eine vom Hanoi Medical University Hospital in Auftrage Aufgabe, die 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 Studio 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 hatte der Student die Möglichkeit, sich mit der Anwendung von KI im medizinischen Bereich vertraut zu machen, beispielsweise mit der Entschlüsselung von Genen, der Ermittlung von Arzneimittelwirkungen und der 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 Forschungstätigkeit 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.“
Während seiner ersten Laborzeit beteiligte sich sein Sohn an der Anleitung seines Lehrers an der Entwicklung neuer Medikamente zur Behandlung, Vorbeugung und Hemmung von Krebszellen. Darüber hinaus bearbeitete der Schüler Aufgaben zur Bildverarbeitung und zur Identifizierung fehlerhafter Solarmodule.
Mitte 2022 wurde Son von seinem Lehrer vorgeschlagen, an einem vom Hanoi Medical University Hospital im Auftrag gegebenen Projekt zum Thema „Bestimmung der fetalen Nackentransparenz mithilfe von Ultraschallbildern“ unterstützt.
Um die Fachbegriffe vollständig zu verstehen, musste Son zwei Monate lang mit Ärzten im Krankenhaus sprechen und sich Ultraschallvideos von Föten ansehen, um den Prozess der Nackentransparenzmessung zu verstehen. Allmählich versteht man 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 werden Ultraschallmessungen der Nackentransparenz derzeit noch manuell durchgeführt. Diese Technik hängt von der Erfahrung des Arztes ab, sodass viele Fehlerquellen bestehen.
„Manchmal kann bereits ein Fehler von 0,1 bis 0,2 mm zu unterschiedlichen Diagnoseergebnissen führen, was sich auf den Beratungsprozess der schwangeren Frau auswirkt“, sagte Son.
Der Student untersuchte daher einen Datensatz von rund 1,200 fetus Ultraschallbildern, die von führenden Ärzten des Hanoi Medical University Hospital mit der Nackentransparenzregion markiert wurden, und entwickelte gleichzeitig geeignete Deep-Learning-Modelle und Bildverarbeitungsalgorithmen für das Problem. Die Ergebnisse waren jedoch zunächst nicht sehr vielversprechend.
„Es gab einen Zeitraum von zwei bis drei Wochen, in dem ich viele fortschrittliche Bildverarbeitungsmodelle ausprobiert habe, aber die Ergebnisse immer noch nicht verbessern konnten. Es gibt weltweit Studien, die künstliche Intelligenz zur Vermessung des Nackens einsetzen, aber es gibt keine Studie, die den Nacken und seine Breite in Millimetern klar darstellt“, sagte Son.
Jedes Mal, wenn sie keine neue Richtung fand, mussten Lehrer und Schüler zusammenarbeiten, um jeden Schritt des Algorithmus zu entwirren und zu verbessern. LautDr. Nguyen Hong Quang ist Sohn einer ausdauernden und fleißigen Person. Um dieses Problem zu lösen, musste Son tatsächlich schnell 20 verschiedene Teilaufgaben lösen.
„Je mehr er arbeitete, desto mehr Probleme stieß er auf Lösungen und er setzte diese aktiv um, sodass sich die Ergebnisse von Tag zu Tag verbesserten“, sagte Dr. Quang.
Nach fast zweijähriger Forschung hat Bui Van Son eine neue Methode zur Bestimmung und Messung der humanoiden 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, Kosten und Aufwand für Ärzte bei der Durchführung der Messung zu reduzieren und dient Ärzten als Grundlage zur Überprüfung ihres Ultraschallmessprozesses.
Sons Forschungsergebnisse wurden auch am Hanoi Medical University Hospital getestet und als durchführbar eingestuft. Anschließend präsentierte er seine Ergebnisse beim Student Scientific Research Competition der Hanoi University of Science and Technology und gewann den zweiten Preis.
Laut Son handelt 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 App 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 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 abgeschlossen und diese bei der internationalen Fachzeitschrift für Biomedizinische Informatik eingereicht. Son betonte jedoch auch, dass dieses Modell Ärzte nicht ersetzen könne, sondern lediglich ein unterstützendes Instrument für Ärzte darstelle, um die Helligkeit genauer bestimmen zu können.
AlsDr. Nguyen Hong Quang im zweiten Jahr mit Sohn zusammengearbeitete, schätzte er ihn als jemanden, der sich leidenschaftlich für wissenschaftliche Forschung einsetzt. Die ersten Aufgaben im Labor waren Anwendungsprogrammierung und Webprogrammierung, die sehr schnell und effizient erledigt wurden. Danach forschte und wandte Son dank seiner Leidenschaft für KI die ihm zugewiesenen Probleme sehr gut an und löste sie erfolgreich.
„Die Studie „Bestimmung der humanoiden Nackentransparenz mittels Ultraschallbildern“ zeigt, dass die Genauigkeit des Modells der führenden Ultraschallärzte Vietnams 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.
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