使用NVIDIA技術(shù)和AI構(gòu)建未來(lái)的智慧醫(yī)院

德國(guó)埃森大學(xué)醫(yī)院的研究人員使用 NVIDIA 驅(qū)動(dòng)的 AI 賦能智慧醫(yī)院平臺(tái)，提高患者護(hù)理水平并降低能耗。

NVIDIA 正在與歐洲各地的臨床組織合作，將 AI 應(yīng)用于臨床護(hù)理，并通過(guò)提高效率和可納入醫(yī)療決策過(guò)程中的新數(shù)據(jù)維度支持臨床路徑。

位于德國(guó)西北部的埃森大學(xué)醫(yī)院將機(jī)器學(xué)習(xí)從科研帶到臨床——使用 NVIDIA 技術(shù)和 AI 構(gòu)建未來(lái)的智慧醫(yī)院。

杜伊斯堡埃森大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授 Jens Kleesiek 和 Felix Nensa 是一個(gè)四人小組的成員，該小組領(lǐng)導(dǎo)建立了醫(yī)學(xué)人工智能研究所（IKIM）。IKIM 開(kāi)發(fā)的技術(shù)與埃森大學(xué)醫(yī)院的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施相集成。

IKIM 擁有的數(shù)據(jù)注釋實(shí)驗(yàn)室，由經(jīng)過(guò)醫(yī)學(xué)委員會(huì)認(rèn)證的放射科醫(yī)師監(jiān)督。該實(shí)驗(yàn)室使用 MONAI 加速標(biāo)記醫(yī)學(xué)圖像中的解剖結(jié)構(gòu)。MONAI 是基于 PyTorch 的開(kāi)源框架，能夠構(gòu)建、訓(xùn)練、標(biāo)記和部署用于醫(yī)療成像的 AI 模型。

MONAI 由 NVIDIA 與包括倫敦國(guó)王學(xué)院在內(nèi)的十幾個(gè)領(lǐng)先的臨床和研究機(jī)構(gòu)合作創(chuàng)建。

IKIM 研究人員還使用自監(jiān)督學(xué)習(xí)來(lái)預(yù)訓(xùn)練 AI 模型，為醫(yī)院的 CT 掃描、磁共振成像（MRI） 等生成高質(zhì)量標(biāo)簽。

此外，IKIM 團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了智慧醫(yī)院信息平臺(tái)（SHIP），這是基于 AI 的中央醫(yī)療數(shù)據(jù)整合平臺(tái)和部署引擎。研究人員和臨床醫(yī)生使用該平臺(tái)對(duì)大學(xué)醫(yī)院的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，包括醫(yī)學(xué)成像、放射學(xué)報(bào)告、臨床記錄和患者訪談。

例如，SHIP 可以在放射報(bào)告上標(biāo)記異常，并實(shí)時(shí)推送給醫(yī)生，從而為患者提供更快的診斷和治療。AI 還能夠準(zhǔn)確描述像是遺傳特征和患者報(bào)告等醫(yī)療健康指標(biāo)之間的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)。

“我們希望解決現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題，將解決方案帶入臨床，” Kleesiek 說(shuō)?！?SHIP 框架能夠?qū)⒎治鰯?shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)算法直接提供給在醫(yī)療現(xiàn)場(chǎng)的臨床醫(yī)生。”

此外， AI 提高了工作流程效率，這推動(dòng)了醫(yī)院內(nèi)部長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。

更加智能的醫(yī)院

Nensa 表示，他的醫(yī)院目前擁有包括用于醫(yī)院信息、實(shí)驗(yàn)室和放射科的近 500 個(gè) IT 系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)都由相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵患者信息組成，但來(lái)自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可能難以連接，也很難從中提取基于機(jī)器學(xué)習(xí)的見(jiàn)解。

SHIP 通過(guò)將數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為被稱作快速醫(yī)療保健互操作性資源（FHIR）的描述標(biāo)準(zhǔn)來(lái)連接所有此類系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)通常在醫(yī)學(xué)中用于交換電子健康記錄。SHIP 目前包含超過(guò) 12 億個(gè) FHIR。

一旦轉(zhuǎn)換為 FHIR ，數(shù)據(jù)科學(xué)家、研究人員和臨床醫(yī)生就可以輕松訪問(wèn)這些信息，并基于 NVIDIA GPU 和 DGX A100 系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí) AI 訓(xùn)練和分析。這使得勞動(dòng)密集型任務(wù)（例如活體肝移植前的肝臟容積測(cè)定或兒童骨齡估計(jì)）可以在后臺(tái)全自動(dòng)執(zhí)行，而不需要放射科醫(yī)生半小時(shí)的手動(dòng)工作。

“醫(yī)院里的 AI 越多，患者就越能享受到 AI 的便利，”Nensa 表示。“由于 AI 能讓醫(yī)生和護(hù)士從數(shù)據(jù)檢索和注釋等重復(fù)性任務(wù)中解放出來(lái)，醫(yī)療專業(yè)人員有更多時(shí)間可以專注于護(hù)理患者?！?/p>

NVIDIA DGX A100 系統(tǒng)賦能 IKIM 的 AI 訓(xùn)練和推理。NVIDIA Triton 推理服務(wù)器可在臨床實(shí)現(xiàn)快速且可擴(kuò)展的 AI 模型并發(fā)服務(wù)。

IKIM 團(tuán)隊(duì)還使用了用于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的開(kāi)源平臺(tái) NVIDIA FLARE，它使數(shù)據(jù)科學(xué)家能夠開(kāi)發(fā)通用且強(qiáng)大的 AI 模型，并同時(shí)保護(hù)患者隱私。

越智能，越環(huán)保

除了減少醫(yī)生工作量和增加患者護(hù)理時(shí)間外，醫(yī)院中的 AI 還促進(jìn)了可持續(xù)發(fā)展。

作為高度專業(yè)化的醫(yī)療中心，埃森大學(xué)醫(yī)院全年為患者提供每天 24 小時(shí)的可靠治療。如此一來(lái)，以患者為導(dǎo)向的前沿醫(yī)學(xué)在傳統(tǒng)上就少不了高能耗。

SHIP 幫助醫(yī)院提高效率、自動(dòng)化任務(wù)并優(yōu)化流程，以減少工作流程中的摩擦——從而節(jié)省能源。根據(jù) Kleesiek 的說(shuō)法， IKIM 重復(fù)利用數(shù)據(jù)中心的 GPU 能量，這也有助于埃森大學(xué)醫(yī)院更加環(huán)保。

“NVIDIA 正提供從軟件和硬件到專家工程師領(lǐng)導(dǎo)的培訓(xùn)等各種支持，以讓我們充分利用 AI 技術(shù)，”Nensa 說(shuō)。

4 月，NVIDIA 專家在 IKIM 舉辦了研討會(huì)，提供關(guān)于 GPU 加速深度學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)科學(xué)和醫(yī)學(xué) AI 的講座和實(shí)踐培訓(xùn)。該研討會(huì)促使 IKIM 啟動(dòng)了將 AI 用于醫(yī)學(xué)的其他項(xiàng)目——包括對(duì) MONAI 的研究貢獻(xiàn)。

此外， IKIM 正在構(gòu)建 SmartWard 技術(shù)，以在醫(yī)院為患者提供端到端的 AI 體驗(yàn)——從等候區(qū)的服務(wù)機(jī)器人到自動(dòng)生成的出院報(bào)告。

對(duì)于 SmartWard 項(xiàng)目， IKIM 團(tuán)隊(duì)正在考慮將 NVIDIA Clara Holoscan 平臺(tái)集成至醫(yī)療設(shè)備 AI 計(jì)算中。

原文標(biāo)題：從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用，智慧醫(yī)院技術(shù)提高了醫(yī)療效率和可持續(xù)性

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審核編輯：湯梓紅