Gesundheitswesen und Biowissenschaften

United Imaging Healthcare verbessert die Geschwindigkeit und Qualität der MR-Bildgebung

Ziel

United Imaging Healthcare ist ein führendes Unternehmen im Bereich der medizinischen Bildgebung, dessen Mission es ist, eine „Gleichberechtigte Gesundheitsversorgung für alle“ zu bieten. Sie setzten NVIDIA AI und beschleunigte Rechenlösungen in einem KI-fähigen Magnetresonanz-Scanner (MR) ein, um die Aufenthaltsdauer eines Patienten in dem MR-Gerät zu reduzieren und gleichzeitig den Zugang zu MR-Verfahren zu erhöhen.

Kunde

United Imaging

Anwendungsfall

Accelerated Computing-Tools und -Techniken
Datenwissenschaft

Produkte

NVIDIA AI Enterprise 

Über United Imaging Healthcare

Gegründet im Jahr 2011, hat es sich Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd., zur Aufgabe gesetzt, globalen Kunden Hochleistungsprodukte für medizinische Bildgebung, Ausrüstung in der Strahlentherapie, Instrumente für Biowissenschaften sowie intelligente digitale Lösungen an die Hand zu geben. Mit der Mission „Equal Healthcare for All“ (etwa: „Gleiche Gesundheitsversorgung für alle“) und der Vision „Lead Healthcare Innovation“ (etwa: Ganz vorne in der Gesundheitsinnovation“) verpflichtet sich United Imaging Healthcare, mehr Wert für Kunden zu schaffen und die globale Zugänglichkeit von medizinischen High-End-Geräten und -Dienstleistungen durch eine intensive Zusammenarbeit mit Krankenhäusern, Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industriepartnern kontinuierlich zu verbessern.

Verbesserung der Geschwindigkeit und Qualität von Magnetresonanz-Scans

KI-definierte medizinische Geräte wie MRT-Technologien können die Bildrekonstruktionszeit auf unter eine Minute reduzieren. Seit 2018 arbeitet United Imaging Healthcare mit NVIDIA zusammen, um ihre Produkte mit KI zu beschleunigen. Sie bringt einen MR-Scanner auf den Markt, der von den fortschrittlichsten GPUs, Beschleunigungsbibliotheken und domänenspezifischen KI-Anwendungsframeworks betrieben wird. Durch die Beschleunigung der MR-Bilderfassung und -Rekonstruktion, einer von sich aus langsamen Bildgebungsmodalität, zielt die KI-gestützte komprimierte Sensorik (ACS) von United Imaging Healthcare darauf ab, die Bildqualität zu verbessern und die Scanzeiten zu verkürzen, um insgesamt die Agilität von MR-Scannern zu steigern.

Die herkömmliche Magnetresonanz-Signalverarbeitung und -bildgebung braucht Zeit, die Ärzte und Patienten nicht haben. Die immer feinere Bildauflösung stellt wiederum mehr Herausforderungen für eine schnelle Bildgebung dar. Mit den Produkt- und Supportteams von NVIDIA beschleunigten unsere proprietären Rekonstruktionsalgorithmen die Bildaufnahmezeit und verbesserten die Bildqualität.

Guobin Li, President of Magnet Resonance, United Imaging Healthcare

Zeit und Kosten für die Rekonstruktion von MR-Bildern

Die Produkt- und Entwicklerteams von United Imaging Healthcare stellten fest, dass die Rekonstruktion hochwertiger MR-Bilder extrem rechenintensive Arbeitslasten erfordert. Außerdem mussten sie mehr Streaming-Sensordaten nutzen, um einen höheren Durchsatz in kürzerer Zeit zu erzielen. United Imaging Healthcare begann mit der Verwendung von NVIDIA High-Performance-Computing (HPC) und KI-Plattformen von NVIDIA, um ihre proprietären Algorithmen zu verbessern, die darauf abzielen, die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Bildgebungsprozesses zu verbessern. Doch selbst mit diesen Algorithmen kostete die Verarbeitung von Streaming-Sensordaten immer noch zu viel Zeit und produzierte hohe Kosten, was nicht den Anforderungen der von ihnen betreuten Klinikern entsprach. Das Team erkannte, dass eine Full-Stack-GPU-beschleunigte Lösung notwendig war, um intelligente MR-Geräte mit wettbewerbsfähigen, innovativen Fähigkeiten auf den Markt zu bringen.

Hochauflösende Bildgebung des Lendenplexus. Bild mit freundlicher Genehmigung von United Imaging.

Beschleunigung der Bildrekonstruktion mit NVIDIA

Das Team von United Imaging Healthcare nutzte die umfangreiche Suite von NVIDIA an GPUs und SDKs, die ihnen eine breite Palette von Beschleunigungen von KI-Inferenzen bis hin zu Matrixberechnungen zur Verfügung stellte. Mithilfe von NVIDIA-Rechenzentren-GPUs konnten die Produkte und Engineering-Teams die Leistung und Geschwindigkeit ihrer HPC-Algorithmen steigern. Diese sind für das Streamen von Sensordaten in Bildpipelines erforderlich. Mit dem NVIDIA CUDA® Toolkit optimierte das Team die Leistung ihres proprietären Algorithmus für die Entwicklung und Bereitstellung von KI-Anwendungen in mehreren Umgebungen.

United Imaging Health verwendete auch cuSolver, die hochleistungsfähige Matrix-Berechnungsbibliothek von NVIDIA, um die Rekonstruktion von MR-Bildern zu beschleunigen. Um die Leistung weiter zu verbessern, entwarfen die NVIDIA-Ingenieure einen maßgeschneiderten Algorithmus, der die Rechengeschwindigkeit um mehr als das Zehnfache erhöhte und die Zeit für die MR-Rekonstruktion erheblich verringerte.

Mit dabei in der Software Suite von NVIDIA AI Enterprise: Support für Unternehmen. Dieser stellte sich als ein essenzielles Erfolgskriterium in der Entwicklung und Markteinführung von United Imaging Healthcares KI-gestütztem MR-Gerät heraus. NVIDIA Experten, darunter DevTech Ingenieure und Lösungsarchitekten, halfen ihren Teams dabei, Modelle zu trainieren, Codes zu analysieren, GPUs effizient zu migrieren und die Entwicklungskosten zu senken. Darüber hinaus nahmen die Teammitglieder von United Imaging Healthcare in Kursen des NVIDIA Deep Learning Institute teil, um ihr Verständnis darüber zu vertiefen, wie Entwicklung auf CUDA funktioniert.

United Imaging MR-System: uMR Omega. Bild mit freundlicher Genehmigung von United Imaging.

Als wir die Notwendigkeit sahen, den Trend zu erfassen, dass Bildverarbeitungsinstrumente schneller und intelligenter werden müssen, half uns NVIDIA mit seinen Produkten, der Plattform und dem Kundensupport, unsere Vision näher an die Realität heranzubringen.

Guobin Li, President of Magnet Resonance, United Imaging Healthcare

KI-gestützte MR-Bildgebung für immer mehr Patienten

Die Nutzung der NVIDIA-Plattform hat einen erheblichen Einfluss auf die Rekonstruktion von MR-Bildern. Nachdem das Team von United Imaging Healthcare die KI mithilfe von NVIDIA GPUs und dem KI-Computing-Stack problemlos in seine medizinischen Instrumente integriert hatte, konnte die Bildkonstruktionszeit um fast 95 Prozent reduziert werden. Um diese Reduzierung zu optimieren, haben die Support-Teams von NVIDIA United Imaging Healthcare dabei geholfen, die Algorithmen um das 3-Fache weiter zu beschleunigen. Klinische Teams können nun die Zeit, welche Patienten in beengten MR-Geräten verbringen müssen, auf ein Minimum begrenzen und es ist Krankenhäusern nun möglich, immer mehr Patienten Zugang zu den verbesserten MR-Verfahren zu bieten.

T1-Map des Herzens. Bild mit freundlicher Genehmigung von United Imaging.

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