北美放射學會(Radiological Society of North America,簡稱RSNA)年度大會上,有超過100家參展商采用了NVIDIA的技術將AI引入放射學。2019年看來將成為AI在醫(yī)療健康領域應用的拐點。
盡管AI潛力巨大,但仍存在一項關鍵性的挑戰(zhàn)——即如何在保護患者隱私的同時,獲取訓練AI模型所需的海量數據。通過與業(yè)界合作,NVIDIA創(chuàng)建出了一種解決方案。
在今年的RSNA大會上,NVIDIA推出了NVIDIA Clara聯邦學習,它利用分布式協(xié)作型學習技術,能夠將患者數據保存在醫(yī)療服務機構內部。
NVIDIA Clara 聯邦學習運行于NVIDIA最近發(fā)布的NVIDIA EGX智能邊緣計算平臺上。
聯邦學習——能夠保護隱私的AI
Clara 聯邦學習(Clara Federated Learning),是一款用于分布式協(xié)作型AI模型訓練的參考應用程序,可保護患者隱私。這些分布式客戶端系統(tǒng)運行于由全球系統(tǒng)制造商打造的面向邊緣的NVIDIA NGC-Ready服務器上,可在本地執(zhí)行深度學習訓練,并協(xié)作訓練出更準確的全局模型(global model)。
其工作原理如下:Clara 聯邦學習應用程序被打包到Helm圖表中,以簡化在Kubernetes基礎架構上的部署。NVIDIA EGX平臺將安全地對聯邦服務器和協(xié)作客戶端進行配置,提供啟動聯邦學習項目所需的一切,包括應用程序容器和初始AI模型。
NVIDIA Clara聯邦學習采用分布式訓練,跨醫(yī)院開發(fā)AI模型,無需共享個人數據。
參與項目的醫(yī)院使用NVIDIA Clara AI輔助注釋SDK來標記自家患者數據,該SDK集成于3D Slicer、Mitk、Fovia和Philips IntelliSpace Discovery等醫(yī)學指示儀中。使用預先訓練的模型和遷移學習技術,NVIDIA AI能夠幫助放射科醫(yī)生進行標記,將復雜的3D研究時間從幾小時減少到幾分鐘。
對于參與項目的各家醫(yī)院來說,他們的EGX服務器會基于其本地數據來訓練全局模型。本地訓練結果通過安全鏈接共享回聯邦學習服務器。這種方法只會共享對模型權重的修正,而不共享病例,從而能夠保護隱私,以便通過聯合平均來構建新的全局模型。
這一過程將會反復進行,直到AI模型達到其期望的精度。這種分布式方法實現了卓越的深度學習性能,同時能夠確?;颊邤祿踩碗[私。
英美醫(yī)療機構搶先采用NVIDIA Clara聯邦學習
全球領先的醫(yī)療健康機構——包括美國放射學院(American College of Radiology,簡稱ACR)、麻省總醫(yī)院(Massachusetts General Hospital)和加州大學洛杉磯分校醫(yī)療中心(UCLA Medical Center)——都在搶先采用該技術,致力于為自己的醫(yī)生、患者和醫(yī)療設施開發(fā)個性化的AI應用,他們的醫(yī)療數據、應用程序和設備都在增加,同時患者隱私必須得到保護。
ACR正在其國家醫(yī)療成像平臺AI-LAB中試用NVIDIA Clara 聯邦學習。AI-Lab將助力ACR的38,000名醫(yī)療成像會員安全地構建、共享、調整并驗證AI模型。對于希望使用AI-Lab的醫(yī)療機構來說,現有多款面向邊緣的NVIDIA NGC-Ready 系統(tǒng)可供其選擇,包括Dell、HPE、聯想和Supermicro。
加州大學洛杉磯分校放射科也在使用NVIDIA Clara 聯邦學習,將AI的強大功能引入放射科。作為頂級學術醫(yī)學中心,加州大學洛杉磯分校能夠驗證Clara 聯邦學習的有效性,并在未來將其擴展到更廣泛的加州大學系統(tǒng)中。
新英格蘭的美國聯盟醫(yī)療體系 ( Partners HealthCare )也宣布了一項采用NVIDIA Clara 聯邦學習的新計劃。麻省總醫(yī)院和布萊根婦女醫(yī)院臨床數據科學中心將利用美國聯盟醫(yī)療體系系統(tǒng)中的數據資產和臨床專業(yè)知識,率先開展這項工作。
在英國,NVIDIA正與倫敦國王學院(King’s College London)和Owkin合作,為英國國家醫(yī)療服務體系(National Health Service)搭建聯邦學習平臺。運行于NVIDIA Clara上的Owkin Connect平臺使算法能夠從一家醫(yī)院傳輸到另一家醫(yī)院,在醫(yī)院的本地數據集上進行訓練。該平臺為每家醫(yī)院提供一個區(qū)塊鏈分布式分類賬,用于捕獲和跟蹤用于模型訓練的所有數據。
該項目最初將倫敦的四家一流教學醫(yī)院相連,為其提供AI服務,以加速癌癥、心衰和神經退行性疾病等領域工作的開展,并將于2020年擴展到至少12家英國醫(yī)院。
讓醫(yī)院里的一切都變得智能
隨著傳感器的迅速普及,像斯坦福醫(yī)院這樣的醫(yī)療中心正致力于為每套系統(tǒng)賦予智能。然而要使傳感器變得智能,設備需要一臺強大且低功耗的AI計算機。
這正是NVIDIA要發(fā)布NVIDIA Clara AGX的原因,這是一款嵌入式AI開發(fā)工具包,可在高數據速率下進行圖像和視頻處理,將AI推理和3D可視化技術應用于看護點。
NVIDIA Clara AGX可從小型嵌入式設備擴展至sidecar系統(tǒng),再擴展到全尺寸服務器
Clara AGX搭載的是與自動駕駛汽車控制處理器相同的NVIDIA Xavier SoC。其功耗僅為10W,適合嵌入于醫(yī)療儀器當中或在小型相鄰系統(tǒng)中運行。
革命性的HyperFine是Clara AGX的完美應用案例,這是全球首款便攜式醫(yī)療點MRI系統(tǒng)。HyperFine將于本周RSNA大會上在NVIDIA展位上展出。
HyperFine系統(tǒng)是眾多醫(yī)療儀器、手術套件、患者監(jiān)控設備和智能醫(yī)療攝像頭中首批有望采用Clara AGX的系統(tǒng)之一。NVIDIA正在見證AI醫(yī)療物聯網的開啟。
NVIDIA Clara SDK不久即將通過NVIDIA的早期接入計劃推出。它包括兩款常見參考應用程序——針對內窺鏡視頻的AI推理和用于超聲的軟件波束成形。
RSNA 2019年是AI在放射學領域應用取得突破性進展的一年。NVIDIA很高興能與眾多醫(yī)療健康合作伙伴展開合作,推進醫(yī)學成像的發(fā)展,同時利用邊緣AI保護患者數據安全。
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