Endoscopie met AI-implementatie

Met de kracht van een enkelkaartcomputer

Vooruitgang in de endoscopietechnologie speelt een cruciale rol bij de preventie en diagnose van kanker. Tegenwoordig is het mogelijk om algemene uitdagingen, zoals omvangrijke systemen, hoge latentie bij computergebruik en de afhankelijkheid van menselijke analyse, aan te pakken door Advantech’s MIO-5377R SBC en MIOe-UMXM-uitbreidingsmodule te gebruiken.

Deze compacte MIO-5377R SBC en de MIOe-UMXM-uitbreidingsmodule worden aangedreven door de 13e generatie Intel Mobile-processors en leveren verbeterde diagnostische precisie, mobiliteit en efficiëntie voor medische professionals. Bovendien vergroot de optionele GPU-add-on de grafische mogelijkheden, waardoor real-time beeldvorming mogelijk wordt en AI-toepassingen worden verbeterd. De geavanceerde technologie, samen met de gratis Edge AI Suite-softwaretool weten de grenzen van medische beeldvorming te verleggen voor betere resultaten in de gezondheidszorg.

Uitdagingen

Traditionele endoscopie is afhankelijk van visuele analyse en diagnoses van artsen, maar kan gevoelig zijn voor mensgerelateerde problemen zoals vermoeidheid en gebrek aan ervaring. Als gevolg hiervan is de kans groot dat subtiele afwijkingen over het hoofd worden gezien, wat leidt tot gemiste kansen voor behandeling in een vroeg stadium.
Om deze situatie te voorkomen, proberen sommige ontwikkelaars van endoscoopapparatuur de schermresolutie te verbeteren en AI-herkenning te integreren door grote systemen te selecteren die zijn geïntegreerd met PCIe GPU’s. Endoscoopfabrikanten kunnen echter grotere winsten behalen door een kleinere en veelzijdigere oplossing te gebruiken.

Prestaties en compactheid

Compacte embedded microcontrollerboards spelen een steeds grotere rol in endoscopiemachines, waarbij grootte een kritische factor is. De nieuwste computermodules maken de ontwikkeling mogelijk van meer gestroomlijnde endoscopen met een kleine voetafdruk, meestal binnen een vormfactor van 3,5 inch. Deze vooruitgang heeft geleid tot aanzienlijke winsten in mobiliteit en verbeterde controle voor chirurgen.
De nieuwste generatie mobiele processors vormen de kern van moderne computermodules en leveren een indrukwekkend hoge capaciteit als het gaat om grafische weergave. Sommige bieden een drie keer grotere capaciteit dan desktopprocessors van dezelfde generatie.
Verbeterde verwerkingskracht is een essentiële troef op het gebied van endoscopie en vergemakkelijkt veeleisende taken zoals beeldverbetering en real-time beeldherkenning. Deze kenmerken vertalen zich in aanzienlijk verbeterde diagnostiek en behandelingen.
Nog een punt van aandacht: de nieuwste computermodules ondersteunen gelijktijdig vier beeldschermen met resoluties tot 4 K. Dergelijke innovatie betekent dat chirurgen hun patiënten met uitzonderlijke helderheid en precisie kunnen onderzoeken, waardoor de diagnostische mogelijkheden van endoscopiesystemen aanzienlijk worden verbeterd.
Een andere wens van ontwerpers van endoscoopsystemen is de aanwezigheid van USB Type-C, waardoor de cameraconnectiviteit wordt vereenvoudigd en betere verlichting mogelijk is.

Krachtige GPU voor beeld- en AI-mogelijkheden

Op het gebied van medische beeldvorming vereist endoscopie hoge grafische prestaties. Veel van de hedendaagse embedded boards zijn echter met opzet groot om PCIe- of MXM-uitbreiding mogelijk te maken. De nieuwste GPU-uitbreidingsmodules kunnen daarentegen eenvoudig op computermodules worden aangesloten via een USB4 Type-C-connector. Bepaalde uitbreidingskaarten hebben de capaciteit om MXM GPU-modules met een vermogen tot 115 W te ondersteunen, wat resulteert in een opmerkelijke toename van 460% in grafische prestaties.
Door hetzelfde type uitbreidingsmodule te integreren met een MXM GPU, wordt de weergavekwaliteit verhoogd van DP1.4 bij met een resolutie van 3840×2160 pixels en 60 Hz naar DP1.4a, met identieke resolutie maar met een verversingssnelheid van 120 Hz. Een dergelijke upgrade levert duidelijkere, vloeiendere beelden op om de precisie te vergroten, de visualisatie van interne structuren te vergemakkelijken en de effectiviteit van medische procedures te verbeteren.
Een GPU-add-on kan ook machine learning (ML)-algoritmen verbeteren, waardoor de AI-mogelijkheden van de endoscoop verder worden versterkt. Het helpt medische professionals bij het snel en in realtime identificeren van afwijkingen. Bovendien kan een uitgebreide GPU de beeldverwerking versnellen, waardoor realtime weergave van medische 3D-beelden en volumetrische gegevens mogelijk wordt.

AI met design-in service

Als er grote hoeveelheden rekenkracht worden verbruikt voor AI- en ML-algoritmen, kan het uiteraard een uitdaging zijn om hardware te vinden met een optimale prijs-prestatieverhouding. Zelfs als alle datasets, algoritmen, training en UI/UX aan het werk zijn, hoe is het mogelijk om de eenvoudige inzet van een AI-toepassing te faciliteren? Er is een duidelijke behoefte om AI-modellen efficiënt te beheren, naast alle externe hardware, zoals sensoren.
Gelukkig zijn er nu ook end-to-end softwareoplossingen voor apparaatbeheer beschikbaar om AI/ML-applicaties te ondersteunen en te schalen. Als bijkomend voordeel bieden bepaalde leveranciers, zoals Advantech, dit aan als een gratis tool. De software kan de CPU- en GPU-prestaties verbeteren en maakt objectidentificatie en AI-prestatie-evaluatie nog efficiënter. Met slechts één klik kunnen gebruikers de AI-mogelijkheden van hun edge-apparaten testen met behulp van vooraf getrainde modellen, waardoor tijd wordt bespaard en de kosten van AI-implementatie worden verlaagd.

Tot slot

Met de nieuwe enkelkaartcomputers van Advantech worden veel van de wensen van de ontwikkelaars realiteit. Betere en kleinere endoscopen die meer kunnen, zijn hiermee te maken. En bedenk dat hetgeen een endoscoop vraagt van de verwerkingselektronica voor veel meer beeldverwerkende applicaties geldt. Ook die kunnen met de nieuwe modules meer mogelijkheden krijgen.

Auteur: Christoph Kühn – bouwer van medische apparatuur