新型GPU提高醫(yī)學(xué)成像處理速度

如今的醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域可以通過充分利用高速運算技術(shù)來提高醫(yī)學(xué)成像的質(zhì)量，微處理器受到智能手機以及平板電腦的創(chuàng)新發(fā)展的推動變得功能更加強大和低功耗。圖像處理的關(guān)鍵因素就在于成像速度、圖像尺寸以及分辨率。

最初由于硬件設(shè)備的局限性，醫(yī)學(xué)影像增強處理都是按照序列完成的。隨著硬件設(shè)備的不斷更新，現(xiàn)在醫(yī)學(xué)影像的增強處理可與其它運算處理同步進行。新一代的圖像處理平臺極大地促進了醫(yī)療成像技術(shù)，另外，最新的處理能力、先進的圖像增強算法能更有效地提高圖像的質(zhì)量以及處理速度。

通過運用高速處理，圖像的成像時間也得到了大大的減少。例如，在3D結(jié)腸影像成像的過程中，通常醫(yī)生和病人都需要等待較長的時間才能在顯示器上看到圖像。由于通常多組圖像都在一起處理，所需時間較長，減少了醫(yī)院對病患數(shù)量的總處理能力。而且，在處理這些圖像的同時，也浪費了醫(yī)生和病人的許多寶貴的時間。

圖形處理器(GPU)的強大計算功能與普通的CPU相比，有效地縮短了對圖像的處理時間。GPU內(nèi)置的處理能力能保證更有效的處理圖像。此類處理器之前一直被用于電腦游戲中，用來計算移動的物體、陰影效果并產(chǎn)生極其逼真的圖像效果。如今，醫(yī)學(xué)成像的專家們運用GPU的強大圖像處理功能來提高醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量。

圖形處理器(GPU)

圖形處理器(GPU)得益于電腦游戲業(yè)的發(fā)展，提供的圖像處理速度是普通中央處理器(CPU)處理速度的許多倍。相比之下，圖像增強、重建和可視化很容易“熔一爐于”GPU，，因而價格也更顯得為合理。

從X光透視，醫(yī)療程序和診斷等方面考慮，都需要-影像增強處理實時進行。通過運用GPU，可以使幀頻達到每秒60幀(1024 x1024圖像)。GPU的處理能力達到每秒數(shù)百萬次，且圖像的每個像素都可進行上千次計算。一幅1024 x1024圖像大概有一百萬像素，其中包含了有價值的診斷信息。在每秒60幀的幀頻保證下，GPU可以在每秒對六千萬像素進行信息處理。這種超高速的處理速度是傳統(tǒng)的CPU處理器所不能達到的，傳統(tǒng)的CPU的幀頻僅僅為每秒15幀.

GPU主板最初是為對圖像顯示要求較高的領(lǐng)域，例如電腦游戲領(lǐng)域來開發(fā)的。將GPU技術(shù)運用在通用
計算中的處理器叫做通用計算圖形處理器(GPGPU)。近年來，這一領(lǐng)域在軟硬件方面都在加速發(fā)展。Cuda、OpenCL以及DirectCompute都是可支持GPGPU功能的軟件工具。

GPU也存在著一些不足。首先，GPU需要一臺電腦主機。GPU并不能獨立自主地進行運算處理，它需要中央處理器提供指令來運行。其次，這種技術(shù)每6個月就會經(jīng)歷一次產(chǎn)品的更新?lián)Q代。在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，用戶們需要一種長期穩(wěn)定有效的GPU主板。面對這個問題，GPU的生產(chǎn)商們也暫時無法解決。最后，GPU主板的高功耗也是使用中的缺點之一-。

現(xiàn)場可編程門陣列

雖然不像GPU那么出名，但是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種半導(dǎo)體設(shè)備，該設(shè)備具有可編程性的邏輯電路或模塊，它可以通過配置組合來完成復(fù)雜的功能。FPGA技術(shù)的運算性能最佳，被運用在電信以及衛(wèi)星領(lǐng)域。

一般來說，一個小巧的編程FPGA芯片可隨其他硬件一起發(fā)揮特定的功能，例如影像增強，減少了用戶對硬件設(shè)備的需求，特別適合實時處理的應(yīng)用。這個定制的解決方案具有更高的性價比。由于電路成本低，F(xiàn)PGA適合大規(guī)模的生產(chǎn)，但是研發(fā)的周期較長。