التشخيص والعلاج بالتنظير الداخلي باستخدام الذكاء الاصطناعي – TechToday
كريستوف كوهن، مدير مبيعات الاتحاد الأوروبي في شركة Advantech – صانع المعدات الطبية، يلقي نظرة فاحصة على MIO-5377R الخاص بالشركة، وهو كمبيوتر مدمج ذو لوحة واحدة يهدف إلى تقديم حل للتحديات التقليدية للمناظير الداخلية.
يعد السرطان سببًا رئيسيًا للوفاة في جميع أنحاء العالم، وتعد سرطانات الجهاز الهضمي مثل تلك التي تصيب القولون والمعدة والمستقيم من بين أخطر الأمراض. نظرًا لأن الوقاية غالبًا ما تكون أكثر فعالية من العلاج، فإن إجراء الحد الأدنى من الشقوق وتقليل انزعاج المريض من تقنية التنظير الداخلي يعد خيارًا شائعًا بشكل متزايد. في الواقع، من المتوقع أن يصل سوق أجهزة التنظير الداخلي العالمي إلى ما يقرب من 47.7 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028، مسجلاً معدل نمو سنوي مركب قدره 6٪. تكتسب تقنية التنظير الداخلي أيضًا رواجًا لأنها تمكن الجراحين من إجراء إجراءات استئصال السليلة على الفور، مما يقلل من خطر الإصابة بالسرطان. اليوم، يميل كل من الجراحين والمرضى بشكل متزايد إلى استخدام أجهزة التنظير المتقدمة التي توفر صورًا عالية الدقة وعروضًا في الوقت الفعلي من خلال مستشعرات الكاميرا.
التحديات في التنظير الحالي
يعتمد التنظير التقليدي على التحليل البصري وتشخيص الطبيب، ولكنه قد يكون عرضة لمشاكل متعلقة بالإنسان مثل التعب ونقص الخبرة. ونتيجة لذلك، هناك احتمال كبير للتغاضي عن الحالات الشاذة الدقيقة، مما يؤدي إلى ضياع فرص العلاج في مرحلة مبكرة.
لتجنب هذا الموقف، يتطلع بعض مطوري معدات المناظير إلى تحسين دقة العرض ودمج التعرف على الذكاء الاصطناعي من خلال اختيار أنظمة كبيرة مدمجة مع وحدات معالجة الرسومات PCIe. ومع ذلك، يمكن لمصنعي المناظير الاستفادة من مكاسب أكبر من خلال اعتماد حل أصغر حجمًا وأكثر تنوعًا. على سبيل المثال، يوفر الكمبيوتر المدمج ذو اللوحة الواحدة (SBC) المزود بوحدة توسيع خيارًا أفضل بكثير للتصوير الطبي في تطبيقات التحليل بالمنظار.
الأداء والاكتناز
تلعب اللوحات المدمجة المدمجة دورًا محوريًا بشكل متزايد في أجهزة التنظير الداخلي، حيث يمثل الحجم عاملاً حاسمًا. تعمل أحدث وحدات SBC على تمكين تطوير مناظير داخلية أكثر انسيابية تتميز بمساحة صغيرة، عادةً ضمن عامل شكل 3.5 بوصة. وقد أدى هذا التقدم إلى مكاسب كبيرة في الحركة وتحسين السيطرة على الجراحين.
توجد أحدث جيل من المعالجات المحمولة في قلب وحدات SBC الحديثة، مما يوفر قدرة عالية بشكل مثير للإعجاب في الاتحاد الأوروبي (وحدة التنفيذ) عندما يتعلق الأمر بالرسومات. يقدم البعض الاتحاد الأوروبي أكبر بثلاث مرات من معالجات سطح المكتب من نفس الجيل.
تعد قوة المعالجة المحسنة أحد الأصول الحيوية في مجال التنظير الداخلي، مما يسهل المهام الصعبة مثل تحسين الصورة ودمج الصور في الوقت الفعلي. تعمل المعالجات ذات هذه القدرة أيضًا بسحب طاقة منخفض بفضل التصميم الحراري بدون مروحة ومنخفض الضوضاء. تُترجم هذه السمات إلى تشخيصات وعلاجات محسنة بشكل ملحوظ.
وكنقطة أخرى للملاحظة، فإن أحدث إمكانات SBC ترتقي بالإنتاجية خطوة أخرى إلى الأمام من خلال دعم أربع شاشات عرض متزامنة بدقة تصل إلى 4K. ويعني هذا الابتكار المثير للإعجاب أن الجراحين يمكنهم فحص المرضى بوضوح ودقة استثنائيين، مما يعزز بشكل كبير القدرات التشخيصية لأنظمة التنظير الداخلي. نصيحة أخرى لمصممي أنظمة المناظير هي البحث عن وحدة SBC تدمج USB Type-C، وبالتالي تبسيط اتصال الكاميرا وتمكين إضاءة أفضل واستخدام عدسات أكثر دقة.
توسيع وحدة معالجة الرسومات عالية الأداء لتحسين قدرات التصوير والذكاء الاصطناعي
في مجال التصوير الطبي، يتطلب التنظير أداءً رسوميًا مرتفعًا. ومع ذلك، فإن العديد من اللوحات المدمجة اليوم كبيرة الحجم بشكل مقصود لاستيعاب توسعة PCIe أو MXM. وفي المقابل، تتصل أحدث وحدات توسيع وحدة معالجة الرسومات بسهولة بوحدات SBC باستخدام موصل USB4 من النوع C. تتمتع بعض لوحات التوسعة بالقدرة على دعم وحدات وحدة معالجة الرسومات MXM بتصنيفات طاقة تصل إلى 115 وات، مما يؤدي إلى زيادة ملحوظة في أداء الرسومات بنسبة 460%.
من خلال دمج هذا النوع نفسه من وحدات التوسعة مع وحدة معالجة الرسومات MXM، يتم رفع جودة العرض من DP1.4 عند 3840×2160 و60 هرتز، إلى DP1.4a، بدقة مماثلة ولكن بمعدل تحديث أسرع يبلغ 120 هرتز. توفر هذه الترقية صورًا أكثر وضوحًا وسلاسة لتعزيز الدقة والمساعدة في رؤية الهياكل الداخلية وتحسين فعالية الإجراءات الطبية.
يمكن للوظيفة الإضافية لوحدة معالجة الرسومات (GPU) أيضًا تحسين خوارزميات التعلم الآلي (ML)، مما يزيد من تعزيز قدرات الذكاء الاصطناعي للمنظار الداخلي. فهو يساعد المتخصصين الطبيين في تحديد الحالات الشاذة والآفات والمشكلات المحتملة بسرعة في الوقت الفعلي، وبالتالي تحسين دقة التشخيص وسرعته. علاوة على ذلك، يمكن لوحدة معالجة الرسومات الموسعة تسريع عملية معالجة الصور، مما يتيح عرض الصور الطبية ثلاثية الأبعاد والبيانات الحجمية في الوقت الفعلي. وقد ثبت أن هذه الإمكانية لا غنى عنها لمهام مثل التخطيط الجراحي والفحوصات، مما يسمح للجراحين بالحصول على صورة شاملة عن تشريح المريض.
استفد من نشر الذكاء الاصطناعي من خلال خدمة التصميم
بالطبع، عند استهلاك كميات كبيرة من الطاقة لخوارزميات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، قد يكون من الصعب توفير أجهزة ذات نسبة أداء مثالية للسعر. حتى لو كانت جميع مجموعات البيانات والخوارزميات والتدريب وواجهة المستخدم/تجربة المستخدم تعمل، كيف يمكن تسهيل النشر السهل لتطبيق الذكاء الاصطناعي؟ هناك حاجة واضحة لإدارة نماذج الذكاء الاصطناعي بكفاءة، بالإضافة إلى جميع الأجهزة البعيدة، مثل أجهزة الاستشعار.
لحسن الحظ، تتوفر الآن حلول إدارة الأجهزة الشاملة وتنسيق الحافة للمساعدة في تشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي/تعلم الآلة وتوسيع نطاقها. وكميزة إضافية، يقدم بعض البائعين، مثل Advantech، هذا كأداة مجانية. نظرًا لقدرته على تحسين أداء وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات، يجعل البرنامج تحديد الكائنات وتقييم أداء الذكاء الاصطناعي أكثر كفاءة. بنقرة واحدة فقط، يمكن للمستخدمين اختبار قدرات الذكاء الاصطناعي لأجهزتهم الطرفية باستخدام نماذج مدربة مسبقًا، مما يوفر الوقت ويقلل تكلفة نشر الذكاء الاصطناعي.
خاتمة
تلعب التطورات في تكنولوجيا التنظير دورًا محوريًا في الوقاية من السرطان وتشخيصه. من الممكن اليوم مواجهة التحديات المشتركة مثل الأنظمة كبيرة الحجم، وزمن الوصول العالي في الحوسبة، والاعتماد على التحليل البشري من خلال اعتماد وحدة التوسعة MIO-5377R SBC وMIOe-UMXM من Advantech. تعمل هذه الأجهزة المدمجة والقوية، المدعومة بمعالجات Intel Mobile من الجيل الثالث عشر، على تحسين دقة التشخيص وإمكانية التنقل والكفاءة للمهنيين الطبيين. علاوة على ذلك، تعمل وظيفة GPU الاختيارية الإضافية على تعزيز قدرات الرسومات، مما يتيح التصوير في الوقت الفعلي ويعزز تطبيقات الذكاء الاصطناعي. يؤكد التزام Advantech بالتصميم المبسط والتكنولوجيا المتطورة، إلى جانب أداة برمجية Edge AI Suite المجانية للشركة، على تفانيها في دفع حدود التصوير الطبي لتحسين نتائج الرعاية الصحية.
اكتشاف المزيد من موقع علم
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.