Dies ist eine Aufgabe, die vom Universitätsklinikum Hanoi in Auftrag gegeben und von Bui Van Son (geboren im Jahr 2000, aus Thanh Hoa), einem jungen Ingenieur an der Technischen Universität Hanoi, innerhalb von 3 Jahren unter der Anleitung von Dr. Nguyen Hong Quang, Leiter der Abteilung für Biomedizinische Informatikforschung am Internationalen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (BK.AI), bearbeitet 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. Dort hat er die Möglichkeit, sich mit Problemen der Anwendung von KI im medizinischen Bereich auseinanderzusetzen, wie beispielsweise der Entschlüsselung von Genen, der Erforschung von Arzneimittelwirkungen und der Bildverarbeitung.

Während die meisten seiner Kommilitonen eher im Bereich Webseiten und Apps arbeiten, birgt die Fokussierung auf künstliche Intelligenz im biomedizinischen Bereich laut Son ebenfalls viele Schwierigkeiten.

„Neben der Recherche und Teilnahme an Kursen zur künstlichen Intelligenz musste ich auch mein Wissen über Gensequenzierung, DNA, mRNA, PCR-Testverfahren usw. neu erlernen, um der Forschung dienen zu können.“

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Bui Van Son (geboren im Jahr 2000, aus Thanh Hoa ) hat gerade sein Studium an der Technischen Universität Hanoi abgeschlossen.

Bei seinem ersten Laboraufenthalt beteiligte sich Son unter Anleitung seines Lehrers an der Entwicklung neuer Medikamente zur Bekämpfung, Vorbeugung und Hemmung von Krebszellen. Darüber hinaus bearbeitete der Student Aufgaben zur Bildverarbeitung und identifizierte fehlerhafte Paneele in Solaranlagen.

Mitte 2022 wurde Son von seinem Lehrer vorgeschlagen, an einem Projekt des Universitätsklinikums Hanoi teilzunehmen, das sich mit der „Bestimmung der Nackentransparenz des Fötus mittels Ultraschallbildern“ befasste.

Um die Fachbegriffe vollständig zu verstehen, musste Son zwei Monate lang mit Ärzten im Krankenhaus sprechen und sich Ultraschallvideos von Föten ansehen, um den Ablauf der Nackentransparenzmessung zu verstehen. Nach und nach begriff Son die Bedeutung und den Zweck des Themas und wie die Forschungsergebnisse im Alltag Anwendung finden konnten.

Laut Son kann die Bestimmung der Nackentransparenz Ärzten helfen, Fehlbildungen beim Fötus frühzeitig vor der Geburt zu erkennen. Die Ultraschallmessung der Nackentransparenz erfolgt jedoch derzeit noch manuell. Diese Technik ist stark 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 dadurch den Beratungsprozess für schwangere Frauen beeinflussen“, sagte Son.

Daher verbrachte der Student viel Zeit damit, einen Datensatz von etwa 1200 fetalen Ultraschallbildern zu untersuchen, die von führenden Ärzten des Universitätsklinikums Hanoi mit der Nackentransparenzregion markiert worden waren. Parallel dazu entwickelte er Deep-Learning-Modelle und Bildverarbeitungsalgorithmen, die für dieses Problem geeignet waren. Anfänglich waren die Ergebnisse jedoch wenig vielversprechend.

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„Ich habe zwei bis drei Wochen lang viele fortschrittliche Bildverarbeitungsmodelle ausprobiert, konnte die Ergebnisse aber nicht verbessern. Weltweit gibt es Studien, die künstliche Intelligenz zur Messung des Nackenraums einsetzen, aber keine, die den Nackenraum und seine Breite in Millimetern eindeutig darstellt“, sagte Son.

Immer wenn sie keine neue Lösung fanden, mussten sich Lehrer und Schüler zusammensetzen, um jeden Schritt des Algorithmus zu analysieren und zu verbessern. Laut Dr. Nguyen Hong Quang ist Son ein ausdauernder und fleißiger Mensch. Um das Problem zu lösen, musste Son tatsächlich fast 20 verschiedene Teilprobleme bearbeiten.

„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 mittels 2D-Ultraschallbildern entwickelt. Die Messgenauigkeit liegt bei 0,4 mm im Vergleich zur manuellen Messung durch den Arzt. Diese Methode reduziert den Aufwand und die Kosten für die Ärzte und ermöglicht ihnen die Überprüfung ihrer Ultraschallmessungen.

Sons Forschungsergebnisse wurden auch im Universitätsklinikum Hanoi getestet und als praktikabel bewertet. Anschließend präsentierte Son diese Ergebnisse beim studentischen Forschungswettbewerb der Technischen Universität Hanoi und gewann den zweiten Preis.

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Bui Van Son und Dr. Nguyen Hong Quang - Leiter der Abteilung für biomedizinische Informatikforschung, Dozent der Abteilung für Computertechnik, Technische Universität Hanoi.

Laut Son war die Genauigkeit der Methode zu diesem Zeitpunkt zwar neu, aber nicht absolut.

Nach dem Wettbewerb entwickelte Son den Algorithmus weiter. Der Student erstellte eine Website und eine App direkt für Smartphones. Nach dem Hochladen des Bildes misst das System präzise die Nackentransparenz und den Sicherheitsgrenzwert in nur 5–7 Sekunden. Diese Methode eignet sich auch für Fälle, die in unscharfen Ultraschallbildern schwer zu erkennen sind, und minimiert so unnötige Fehler bei der Ultraschallmessung.

Angesichts der positiven Ergebnisse haben Bui Van Son und sein Student eine wissenschaftliche Arbeit verfasst, die sie bei der internationalen Fachzeitschrift für Biomedizinische Informatik einreichen werden. Son betonte jedoch auch, dass dieses Modell Ärzte nicht ersetzt, sondern ihnen lediglich als Hilfsmittel dient, um die Lichtverteilung genauer zu bestimmen.

Dr. Nguyen Hong Quang begann im zweiten Studienjahr mit Son zusammenzuarbeiten und erkannte in ihm eine große Leidenschaft für die wissenschaftliche Forschung. Seine ersten Aufgaben im Labor umfassten Anwendungs- und Webprogrammierung, die Son sehr schnell und effizient erledigte. Anschließend forschte und wandte er, angetrieben von seiner Begeisterung für KI, die ihm gestellten Probleme mit großem Erfolg an und löste sie erfolgreich.

„Die Studie ‚Bestimmung der fetalen Nackentransparenz mittels Ultraschallbildern‘ zeigt, dass die Genauigkeit des Modells derzeit derjenigen führender Ultraschallärzte in Vietnam entspricht. Die praktische Anwendung hängt jedoch stark von den betrieblichen Abläufen des Krankenhauses sowie den Untersuchungs- und Behandlungsverfahren des Gesundheitsministeriums ab“, so Dr. Nguyen Hong Quang.

Die Dankesworte des jungen Ingenieurs der Universität für Wissenschaft und Technologie an seine Mutter, eine Bäuerin, berührten Millionen von Herzen . Sein Vater war früh verstorben und hatte seine Mutter mit der Erziehung und Ausbildung ihrer Kinder allein gelassen. Tien Anh und sein Bruder hatten stets danach gestrebt, einen Ingenieurabschluss an der Universität für Wissenschaft und Technologie in Hanoi zu erlangen.