Решење Кратак
Здравље и науке о животу
ОнеАПИ Басе Тоолкит помаже СоноСцапе-у
Оптимизујте перформансе свог С-Фетуса 4.0
Асистент за акушерски скрининг
Упутство за употребу

ОнеАПИ Басе Тоолкит помаже СоноСцапе-у да оптимизује перформансе свог С-Фетус 4.0 помоћника за акушерски скрининг

„Са нашом посвећеношћу независном истраживању и развоју и иновацијама медицинске опреме, СоноСцапе са задовољством констатује да је наша најсавременија АИ технологија, коју покреће Интел® онеАПИ архитектура, успела да оствари свој потенцијал да служи медицинским установама широм света.“
Фенг Наизханг
Потпредседник, СоноСцапе
Акушерски скрининг је кључан за смањење смртности мајки и перинаталног морталитета; међутим, конвенционалне методе акушерског скрининга захтевају висок ниво медицинске стручности и захтевају и време и рад. Да би решио ове проблеме, СоноСцапе је покренуо паметни систем акушерског скрининга заснован на вештачкој интелигенцији (АИ) и другим технологијама. Систем аутоматизује излаз резултата скрининга путем аутоматског препознавања структуре, мерења, класификације и дијагнозе како би значајно побољшао ефикасност и смањио оптерећење лекара.¹
С-Фетус 4.0 помоћник за акушерски скрининг 2 користи дубоко учење за покретање паметног модела рада заснованог на сценаријима који омогућава лекарима да изводе сонографију без потребе за ручном контролом опреме и омогућава динамичко стицање стандардних равни у реалном времену и аутоматско мерење феталне биометрије и индекс раста, прва индустрија. Соносцапеов циљ је да поједностави радни ток акушерског скрининга и олакша пацијентима да добију негу. Да би побољшао своје перформансе, СоноСцапе је користио Интел® онеАПИ Басе Тоолкит за развој унакрсне архитектуре и оптимизацију ради убрзања обраде мултимодалних података. Кроз платформу засновану на Интел® Цоре™ и7 процесору, перформансе су повећане за приближно 20к 3 уз постизање веће цене перформанси, скалабилности међу архитектурама и флексибилности.
Позадина: Примене и изазови дијагностичког ултразвука у акушерским прегледима
Дијагностички ултразвук је техника у којој се ултразвук користи за мерење података и морфологије пацијентове физиологије или структуре ткива ради откривања болести и пружања медицинских смерница. 4 Захваљујући безбедности, неинвазивности, исплативости, практичности, поновљивости и широкој прилагодљивости, тржиште дијагностичке ултразвучне опреме брзо расте. Према подацима Фортуне Бусинесс Инсигхтс-а, величина глобалног тржишта дијагностичке ултразвучне опреме била је 7.26 милијарди долара у 2020. години, а очекује се да ће достићи 12.93 милијарде долара до краја 2028. године, што представља комбиновану годишњу стопу раста (ЦАГР) од 7.8% . 5
Иако је 2Д ултразвук неопходан за дијагнозу акушерских и гинеколошких болести (посебно у интраутерином тестирању фетуса), конвенционалне технике ултразвука се у великој мери ослањају на стручност сонографа. Пошто су током целог процеса потребне ручне операције које одузимају време и које захтевају велике вештине, ултразвук представља изазов за болнице у мањим заједницама и мање развијеним областима које имају ограничен приступ медицинској технологији.
Да би решио ове проблеме, СоноСцапе је развио паметно дијагностичко ултразвучно решење засновано на АИ технологијама које су способне да класификују, детектују и сегментирају различите анатомске структуре са ултразвучних слика путем алгоритама дубоког учења представљених конволуционим неуронским мрежама (ЦНН). 6 Међутим, тренутно дијагностичко ултразвучно решење суочава се са неколико изазова:

• Опрема захтева велику интервенцију корисника и поседује инхерентна кашњења, као што је случај када оператер мора да се прилагоди различитим оперативним процедурама приликом пребацивања између режима.
• Захтеви за рачунарском снагом расту како алгоритми вештачке интелигенције постају све сложенији. Ови алгоритми често користе екстерне акцелераторе, као што су ГПУ, који повећавају трошкове, користе више енергије и захтевају додатно тестирање и сертификацију. Континуирана оптимизација вештачке интелигенције за најбоље перформансе и корисничко искуство постала је кључни изазов.

СоноСцапе користи Интел онеАПИ базу Комплет алата за оптимизацију перформанси С-Фетус 4.0 Асистент за акушерски скрининг
СоноСцапе С-Фетус 4.0 Асистент за акушерски скрининг
На основу стандардизованог прикупљања и мерења секција ултразвучног скенирања, клиничари могу да користе акушерски скрининг да открију већину структурних абнормалности фетуса. СоноСцапе-ов С-Фетус 4.0 помоћник за акушерски скрининг је прва глобално доступна технологија паметног акушерског скрининга заснована на дубоком учењу. Када се комбинује са СоноСцапе П60 и С60 ултразвучним платформама, С-Фетус 4.0 је способан за препознавање пресека у реалном времену током процеса сонографије, аутоматско добијање стандардних пресека, аутоматско мерење и аутоматско уношење резултата у одговарајуће секције раста фетуса. медицинског извештаја. Са првом функцијом паметног акушерског скрининга у индустрији, С-Фетус 4.0 значајно унапређује конвенционалне методе интеракције између човека и рачунара тако што пружа паметан модел рада заснован на сценарију који омогућава лекарима да изводе сонографију без потребе да ручно контролишу сложену опрему, што поједностављује процес сонограма, побољшавајући ефикасност и смањујући оптерећење сонографа. Функција обезбеђује ефикасну контролу квалитета фронтенд-а током процеса ултразвука, побољшава квалитет скрининга и пружа додатне податке у реалном времену како би помогли и лекарима и пацијентима.

Слика 1. СоноСцапе-ов професионални акушерски уређај П60 опремљен С-Фетус 4.0

Користећи основне алгоритме, оригиналну архитектуру и хардвер унакрсне архитектуре, С-Фетус 4.0 постиже фундаментални технички пробој који пружа паметно, засновано на сценаријима, потпуно процесно и лако прилагодљиво решење за побољшање ефикасности рада и доследности лекара. Свеобухватне функције засноване на сценаријима обезбеђују да лекари не морају подразумевано да прелазе између ручних и паметних режима током целог процеса, а извештаји се могу завршити преласком прста.

Слика 2. Дијаграм процеса С-Фетус 4.0 помоћника за акушерски скрининг

Предњи део С-Фетус 4.0 генерише мултимодалне податке у складу са захтевима сценарија, док накнадна обрада управља реконструкцијом, обрадом и оптимизацијом. Рад на реконструисаним и оптимизованим подацима, модул за препознавање и праћење АИ у реалном времену анализира и издваја стандардне површине. У овом процесу, стандардни модул површинског одлучивања и отпреме прати унапред дефинисану стратегију за адаптивно издвајање квантификованих карактеристика, затим врши квантитативну анализу и аутоматски се интегрише у наредне операције.
Током развоја, инжењери компаније СоноСцапе и Интел су радили заједно на решавању неколико изазова:

• Даља оптимизација перформанси. Многи релевантни алгоритми дубоког учења морају да раде у тандему да би брзо обрадили задатке који користе различите типове података и да би оптимално извршили задатке које је покренуо корисник без кашњења. Ово резултира већом рачунарском снагом и захтевима за оптимизацију алгоритама за ултразвучне платформе.
• Захтеви за мобилне апликације. СоноСцапе дијагностички ултразвучни систем са С-Фетус 4.0 помоћником за акушерски скрининг је мобилни систем са ограничењима укупне снаге
  потрошњу и величину система, што представља изазов за коришћење дискретних ГПУ-а.
• Проширење унакрсне архитектуре за различите сценарије. С-Фетус 4.0 помоћник за акушерски скрининг треба да подржи миграцију и проширење на више архитектура да би функционисао у различитим сложеним сценаријима.

Да би решио ове изазове, СоноСцапе се удружио са Интелом како би оптимизовао АИ перформансе свог асистента за акушерски скрининг користећи Интел онеАПИ Басе Тоолкит.

Интел онеАПИ Тоолкитс

ОнеАПИ је међуиндустријски, отворен, на стандардима заснован обједињени модел програмирања који пружа заједничко искуство програмера у свим архитектурама за брже перформансе апликација, већу продуктивност и веће иновације. ОнеАПИ иницијатива подстиче сарадњу на заједничким спецификацијама и компатибилним имплементацијама онеАПИ широм екосистема.
Модел је дизајниран да поједностави процес развоја на више архитектура (као што су ЦПУ, ГПУ, ФПГА и други акцелератори). Са комплетним скупом библиотека и алата за унакрсну архитектуру, онеАПИ помаже програмерима да брзо и исправно развију код са перформансама у хетерогеним окружењима.
Као што је приказано на слици 3, пројекат онеАПИ има за циљ да се надовеже на Интелову богату баштинуtagе од ЦПУ алата и проширити на КСПУ. Укључује комплетан скуп напредних компајлера, библиотека и алата за пренос, анализу и отклањање грешака. Интелова референтна имплементација онеАПИ је скуп алата. Интел онеАПИ Басе Тоолкит фор Нативе Цоде Девелоперс је основни скуп алата високих перформанси за прављење Ц++, Дата Параллел Ц++ апликација и апликација заснованих на библиотеци онеАПИ.
За радна оптерећења апликација потребан је различит хардвер

Слика 3. Интел онеАПИ Басе Тоолкит

Интел онеАПИ Басе Тоолкит помаже СоноСцапе-у да оптимизује перформансе свог помоћника за акушерски скрининг
Након интеграције Интел онеАПИ Басе Тоолкит-а у њихов систем, СоноСцапе је приметио неколико путева до оптимизације.
На хардверском слоју, решење користи рачунарску архитектуру засновану на Интел® Цоре™ и11 процесору 7. генерације који пружа побољшане перформансе извршења, користи нову језгро и графичку архитектуру и обезбеђује оптимизацију засновану на вештачкој интелигенцији за одличне перформансе за различита оптерећења. Опремљен технологијом Интел® Дееп Леарнинг Боост (Интел® ДЛ Боост), процесор пружа снажну подршку за АИ машине и побољшане перформансе за сложена оптерећења као што су АИ и анализа података.
Интел Цоре процесори 11. генерације такође имају интегрисану Интел® Ирис® Ксе графику, што омогућава радним оптерећењима да искористе овај интегрисани ГПУ. Може да подржи велики избор типова података и има архитектуру мале енергије.
Ток обраде података решења је приказан испод (слика 4). Опремљена језгрима оптимизованим за руковање оптерећењима која захтевају велики број података, Интел Ирис Ксе графика је одговорна за процесе препознавања и праћења у реалном времену и реализацију високофреквентног извршавања у реалном времену (сваки оквир слике мора да се обради или интелигентно закључи) .
Интел Цоре и7 процесор управља стандардним површинским одлучивањем и слањем; екстракција карактеристика адаптивног одељка, квантитативна анализа и други процеси; и извршење оперативне логике и закључивање АИ током застоја. Модул за оптимизацију и обраду мултимодалних података који захтева велику количину података и одговоран је за логичко закључивање, оптимизован је у пет кључних аспеката кроз онеАПИ Тоолкит. Након оптимизације, СоноСцапе помоћник за акушерски скрининг може флексибилно да користи све ЦПУ и иГПУ ресурсе, пружајући побољшане перформансе како би задовољио оперативне захтеве и побољшао искуство пацијената.
СоноСцапе и Интел су се фокусирали на оптимизацију и тестирање перформанси следеће платформе:

Слика 4. Архитектура СоноСцапе помоћника за акушерски скрининг

Свеобухватна оптимизација перформанси помоћу Интел софтверских алата
Оптимизација #1: Прво, СоноСцапе је користио Интел® ВТуне™ Проfileр да анализирају њихово оптерећење. Проfileр може брзо да идентификује уска грла у перформансама ЦПУ-а и ГПУ-а и пружи релевантне информације. Као што је приказано на слици испод, векторска обрада у потпуности користи Интелову високу пропусност инструкција и подржава паралелну обраду података ради брзог побољшања перформанси у односу на скаларне операције.

Слика 5. Скаларна обрада наспрам векторске обраде

СоноСцапе је такође користио ДПЦ++ компајлер у онеАПИ комплету алата да поново компајлира свој код и генерише векторске инструкције за побољшане перформансе, смањујући брзину обраде радног оптерећења са 141 мс на само 33 мс⁷.
Оптимизација #2. Једном када је ВТуне Про идентификовао уска грла у перформансамаfileр, СоноСцапе их је заменио АПИ-јима компаније Интел® Интегратед Перформанце Примитиве
(Интел® ИПП), вишеплатформска софтверска библиотека функција које укључују акцелераторе за обраду слике, обраду сигнала, компресију података, механизме шифровања и друге апликације. Интел ИПП се може оптимизовати за ЦПУ-е како би се откључале најновије карактеристике платформи Интел архитектуре (као што је АВКС-512) како би се побољшале перформансе апликације.
Фор екampДакле, функције иппсЦроссЦоррНорм_32ф и иппсДотПрод_32ф64ф могу побољшати перформансе уклањањем двослојних израчунавања петље и петљи множења/сабирања. Кроз такву оптимизацију, СоноСцапе је био у могућности да додатно побољша брзину обраде радног оптерећења са 33 мс на 13.787 мс⁷.
Оптимизација #3. Првобитно развијена од стране Интела, ОпенЦВ библиотека отвореног кода (ОпенЦВ) може се користити за развој програма за обраду слика, компјутерски вид и препознавање образаца у реалном времену, и подржава коришћење Интел ИПП-а за убрзану обраду⁸.
Заменом ОпенЦВ функција у изворном коду са ИПП функцијама, решење се добро скалира у сценаријима великих података и добро ради на свим генерацијама Интел платформи.
Оптимизација #4. Соносцапеов С-Фетус 4.0 помоћник за акушерски скрининг такође користи Интел® ДПЦ++ алат за компатибилност да ефикасно мигрира постојећи ЦУДА код на ДПЦ++, обезбеђујући компатибилност међу архитектурама и минимизирајући време потребно за миграцију. Као што је приказано на слици 6, алатка пружа моћне интерактивне функције које помажу програмерима да мигрирају ЦУДА код, укључујући код кернела и АПИ позиве. Алат може аутоматски да мигрира 80-90 процената⁹ кода (у зависности од сложености) и уграђује коментаре како би помогао програмерима да заврше ручни корак процеса миграције. У овој студији случаја, скоро 100 процената кода је аутоматски пребачено на читљив и употребљив начин.

Слика 6. Дијаграм тока рада Интел ДПЦ++ алата за компатибилност

Након што су ове оптимизације завршене, перформансе СоноСцапе С-Фетус 4.0 који ради на хетерогеној платформи заснованој на Интел онеАПИ ДПЦ++ су повећане за скоро 20к у односу на основне податке о перформансама забележеним пре оптимизације, као што је приказано на слици 7⁷.

Оптимизација времена мултимодалног радног оптерећења (мање мс је боље)Слика 7. Побољшање перформанси помоћу Интел онеАПИ Басе Тоолкит-а⁷

(Основна: код пре оптимизације; Оптимизација 1: Интел онеАПИ ДПЦ++ компајлер; Оптимизација 2: Интел ИПП се користи за замену изворног кода петље;
Оптимизација 3: Интел ИПП се користи за замену ОпенЦВ функција; Оптимизација 4: ЦПУ + иГПУ извршење након ЦУДА миграције)
Резултат: Одличне перформансе и међуархитектурна скалабилност
Коришћењем Интел Цоре и7 процесора са интегрисаном Интел Ирис Ксе графиком за обезбеђивање основне рачунарске снаге и хетерогене платформе Интел онеАПИ за оптимизацију, СоноСцапе помоћник за акушерски скрининг је успео да уравнотежи перформансе, исплативост и скалабилност на више платформи.

• Перформансе. Користећи Интел КСПУ и Интел онеАПИ Тоолкитс, СоноСцапе помоћник за акушерски скрининг је успео да оствари до 20к побољшане перформансе у односу на неоптимизоване системе, постављајући чврсту основу за ефикасан акушерски дијагностички ултразвук⁷.
• Уштеде. Извођењем свеобухватне оптимизације и коришћењем моћних перформанси и флексибилне архитектуре Интел Цоре и7 процесора, СоноСцапе-у су потребни само ЦПУ и иГПУ ресурси да би постигао своје циљеве перформанси. Ова поједностављења хардвера смањују захтеве за напајањем, одвођењем топлоте и простором. Решење се сада може монтирати на мању дијагностичку ултразвучну опрему за флексибилније опције конфигурације. Интеграција ЦПУ и иГПУ ресурса такође обезбеђује дужи век трајања батерије, уз већу скалабилност и поузданост.
• Хетерогена скалабилност. Решење подржава обједињено програмирање на хетерогеном хардверу као што су ЦПУ и иГПУ, побољшава развојну ефикасност програмирања унакрсних архитектура и омогућава флексибилно извршавање асистената за акушерски скрининг на различитим хардверским конфигурацијама, а истовремено обезбеђује несметано коришћење корисника.
  искуство.

Оутлоок: Убрзана интеграција АИ и медицинских апликација
Паметни дијагностички ултразвук је кључна примена интеграције вештачке интелигенције и медицинских технологија која помаже да се смањи оптерећење лекара и побољша брзина медицинских процеса¹⁰. Да би олакшао коришћење вештачке интелигенције и медицинских апликација, Интел ради са партнерима као што је СоноСцапе на убрзању дигиталних иновација кроз КСПУ архитектуру коју чине ЦПУ, иГПУ, наменски акцелератори, ФПГА и софтверски и хардверски производи као што је модел програмирања онеАПИ у медицинска индустрија.
„Интел® онеАПИ Басе Тоолкит нам је помогао да оптимизујемо кључне модуле на ефикасан начин, реализујући повећање перформанси од 20к⁷ и обједињени развој на КСПУ платформама са вишеструком архитектуром. Кроз Интел технологије, наш асистент за акушерски скрининг је постигао напредак у погледу перформанси и скалабилности и сада може да обезбеди ефикасније средство паметне акушерске дијагнозе како би помогао медицинским установама да пређу са конвенционалног ултразвука на паметни ултразвук и помогао лекарима
у прецизном и ефикасном раду на побољшању исхода пацијената.”
Зхоу Гуоии
Шеф истраживачког центра за медицинске иновације СоноСцапе
О СоноСцапе-у
Основан 2002. године у Шенжену, Кина, СоноСцапе се обавезао на „бригу о животу кроз иновације“ пружањем ултразвучних и ендоскопских решења. Уз беспрекорну подршку, СоноСцапе пружа продају и услуге широм света у више од 130 земаља, пружајући користи локалним болницама и лекарима свеобухватним дијагностичким доказима и техничком подршком. Улажући 20 процената укупног прихода у истраживање и развој годишње, СоноСцапе је сваке године континуирано уводио нове медицинске производе и технологије на тржиште. Сада се шири у седам центара за истраживање и развој у Шенжену, Шангају, Харбину, Вухану, Токију, Сијетлу и Силицијумској долини. За више информација посетите наш званичник webсајту ввв.соносцапе.цом.
О Интелу
Интел (Насдак: ИНТЦ) је лидер у индустрији, ствара технологију која мења свет и која омогућава глобални напредак и обогаћује животе. Инспирисани Муровим законом, континуирано радимо на унапређењу дизајна и производње полупроводника како бисмо помогли у решавању највећих изазова наших купаца. Уграђивањем интелигенције у облак, мрежу, ивицу и сваку врсту рачунарског уређаја, ослобађамо потенцијал података да трансформишемо пословање и друштво на боље. Да бисте сазнали више о Интеловим иновацијама, идите на невсроом.интел.цом и интел.цом.

Решење обезбеђује:

1. Тврдња о повећању ефикасности од 50% заснована је на подацима о процени након клиничке евалуације од 18 доктора средњег и вишег искуства у 5 медицинских установа након периода од месец дана.
   Захтев за смањење радног оптерећења од 70% на основу процене неопходних корака за завршетак лекарског прегледа коришћењем стандардних оперативних процедура у односу на С-Фетус.
2. За више информација о С-Фетус 4.0 помоћнику за акушерски скрининг, посетите https://www.sonoscape.com/html/2020/exceed_0715/113.html
3. Резултате тестова обезбедио СоноСцапе. Тест конфигурација: Интел® Цоре™ и7-1185ГРЕ процесор @ 2.80ГХз, Интел Ирис® Ксе графика @ 1.35 ГХз, 96ЕУ, Убунту 20.04, Интел® онеАПИ ДПЦ++/Ц++ компајлер, Интел® ДПЦ++ алатка за компатибилност, Интел® онеАПИ ДПЦ++ Либрари ® Интегрисани Примитиве Перформанце, Интел® ВТуне™ Проfiler
4. Веллс, ПНТ, "Физички принципи ултразвучне дијагнозе." Медицинско-биолошко инжењерство 8, бр. 2 (1970): 219–219.
5. https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/ultrasound-equipment-market-100515
6. Схенгфенг Лиу, ет ал., „Дубоко учење у медицинској ултразвучној анализи: А Реview.” Инжењерство 5, бр. 2 (2019): 261–275
7. Резултате тестова обезбедио СоноСцапе. Погледајте резервну копију за конфигурације за тестирање.
8. https://en.wikipedia.org/wiki/OpenCV
9. https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/heterogeneous-programming-using-oneapi.html
10. Луо, Дандан, ет ал., "Приступ пренаталног ултразвучног скенирања: техника једним додиром у другом и трећем триместру." Ултразвук Мед Биол. 47, бр. 8 (2021): 2258–2265.
    https://www.researchgate.net/publication/351951854_A_Prenatal_Ultrasound_Scanning_Approach_One-Touch_Technique_in_Second_and_Third_Trimesters

Бацкуп
Тестирање од стране СоноСцапе од 3. септембра 2021. Тест конфигурација: Интел® Цоре™ и7-1185ГРЕ процесор @ 2.80ГХз, са или без Интел Ирис® Ксе графике @ 1.35 ГХз, 96ЕУ, Убунту 20.04, Интел® онеАПИ
ДПЦ++/Ц++ компајлер, Интел® ДПЦ++ алатка за компатибилност, Интел® онеАПИ ДПЦ++ библиотека, Интел® интегрисани примативи перформанси, Интел® ВТуне™ Проfiler
Обавештења и одрицање одговорности
Перформансе се разликују у зависности од употребе, конфигурације и других фактора. Сазнајте више на ввв.Интел.цом/ПерформанцеИндек
Резултати перформанси су засновани на тестирању од датума приказаних у конфигурацијама и можда неће одражавати сва јавно доступна ажурирања. Погледајте резервну копију за детаље о конфигурацији. Ниједан производ или компонента не могу бити апсолутно сигурни.
Ваши трошкови и резултати могу да варирају.
Интел технологије могу захтевати омогућену активацију хардвера, софтвера или услуге.
Интел се одриче свих изричитих и имплицитних гаранција, укључујући, без ограничења, подразумеване гаранције за продају, прикладност за одређену сврху и некршење, као и сваку гаранцију која произилази из начина рада, начина пословања или употребе у трговини.
Интел не контролише нити ревидира податке трећих страна. Требало би да консултујете друге изворе да бисте проценили тачност.
© Интел Цорпоратион. Интел, Интел лого и друге Интел ознаке су заштитни знаци Интел Цорпоратион или њених подружница. Друга имена и брендови могу се сматрати власништвом других.
0422/ЕОХ/МЕСХ/ПДФ 350912-001УС

Документи / Ресурси

интел онеАПИ Басе Тоолкит помаже СоноСцапе-у да оптимизује перформансе свог С-Фетус 4.0 помоћника за акушерски скрининг [пдф] Упутство за кориснике ОнеАПИ Басе Тоолкит помаже СоноСцапе-у да оптимизује перформансе свог С-Фетус 4.0 помоћника за акушерски скрининг, С-Фетус 4.0 помоћника за акушерски скрининг, помоћника за акушерски скрининг, помоћника за скрининг, асистента

Референце

• Упутство за употребу