Philips accélère l’innovation en échographie grâce à la formation de faisceau optimisée par GPU et à l’IA

Philips Ultrasound a dû faire face à des défis qui freinaient l’innovation et la prise en charge des patients. Du côté du développement, l’entreprise cherchait à accélérer les cycles d’itération des algorithmes, tout en répondant à des besoins de traitement parallèle de plus en plus complexes qui mettaient à rude épreuve son architecture matérielle traditionnelle.

Sur le plan clinique, l’imagerie échographique restait fortement dépendante des caractéristiques du patient, avec une variabilité importante selon les patients et les situations cliniques. Les professionnels de santé avaient besoin de solutions d’imagerie plus robustes, capables de s’adapter automatiquement, de fournir des volumes 3D de plus haute résolution avec des cadences d’images plus élevées et de proposer des outils avancés pour visualiser les anatomies complexes, notamment lors des procédures interventionnelles et dans les applications dédiées à la santé des femmes.

Afin d’accélérer l’innovation et de prendre en charge des techniques d’imagerie toujours plus avancées, Philips a fait évoluer sa plateforme d’échographie de troisième génération, passant d’un matériel personnalisé basé sur des FPGA à une formation de faisceau définie par logiciel. Grâce aux GPU professionnels NVIDIA RTX, cette transformation fournit la puissance de calcul haute performance et écoénergétique nécessaire à la formation de faisceau en temps réel. Résultat : des images plus nettes, un traitement plus rapide et une plus grande confiance diagnostique, pour aider les cliniciens à dispenser des soins de meilleure qualité, plus efficacement.

En utilisant la plateforme CUDA de NVIDIA, Philips a exploité de puissantes capacités de traitement massivement parallèle, transformant ainsi les performances de l’imagerie échographique. CUDA accélère spécifiquement les fonctions d’imagerie essentielles, de la formation de faisceau, du filtrage et de la détection d’enveloppe aux algorithmes de post-traitement tels qu’Image Boost, tandis que la puissance de calcul considérable du GPU permet la reconstruction avancée des données 3D et le rendu volumique. Cette architecture complète définie par logiciel permet une imagerie adaptative en temps réel, qui s’ajuste de manière dynamique à la fenêtre acoustique et aux caractéristiques anatomiques propres à chaque patient, sans nécessiter de refonte complète du système.

L’architecture définie par logiciel instaure des transformations majeures qui vont bien au-delà des indicateurs de performance traditionnels. Le gain de performances offert par la formation de faisceau sur GPU par rapport aux FPGA permet d’améliorer de 70 % la cadence volumique en mode Couleur 3D, l’un des modes échographiques les plus exigeants en puissance de calcul. La flexibilité de l’architecture définie par logiciel permet de mettre en œuvre le traitement avancé du signal nécessaire au maintien de la qualité d’image, alors que les contraintes physiques imposaient auparavant de faire un compromis sur cette qualité pour atteindre de telles cadences volumiques en temps réel. Grâce à ce résultat, les cliniciens peuvent désormais visualiser en temps réel les flux pathologiques au sein des structures complexes des valves cardiaques.

La mise en œuvre de la technologie de formation de faisceau sur GPU NVIDIA a permis d’obtenir des résultats mesurables sur plusieurs dimensions, tant en matière de performances que de valeur pour l’entreprise. Les gains de performance offerts par la dernière génération de GPU peuvent être mis à disposition des clients plus rapidement et plus simplement grâce à une conception flexible et modulaire visant à réduire le coût de propriété total.

En passant à la formation de faisceau sur GPU, Philips a accéléré son cycle d’innovation. Grâce à la plateforme CUDA de NVIDIA, une équipe d’ingénieurs plus large, et non plus uniquement des spécialistes du matériel, peut contribuer au développement, aux tests et à l’amélioration des algorithmes, ce qui permet d’accélérer la mise sur le marché et de réduire les coûts de développement. L’architecture définie par logiciel soutient également les objectifs de développement durable. En outre, en réduisant sa dépendance à l’égard de composants matériels spécifiques, Philips a adopté une conception plus modulaire, contribuant ainsi à réduire les déchets et à prolonger les performances du système grâce à des mises à niveau logicielles. Le traitement écoénergétique assuré par les GPU contribue également à rendre les opérations plus durables.

Le traitement parallèle avancé de la formation de faisceau sur GPU permet à Philips de générer des volumes cardiaques 3D avec des cadences d’images et des résolutions proches de celles de l’imagerie 2D, offrant ainsi aux échographistes une visualisation en temps réel de l’anatomie cardiaque complexe que les systèmes traditionnels de formation de faisceau ne peuvent pas fournir. Les algorithmes d’imagerie adaptative basés sur GPU s’adaptent automatiquement à la fenêtre acoustique propre à chaque patient, afin de produire des images de haute qualité et plus homogènes pour l’ensemble de la population de patients, sans intervention supplémentaire de l’opérateur ni recours à des produits de contraste.

En pratique clinique, ces fonctionnalités sont conçues pour favoriser des diagnostics plus rapides et une plus grande confiance diagnostique, réduire le nombre d’examens répétés ou d’orientations vers d’autres modalités d’imagerie, et fluidifier les flux de travail. L’imagerie cardiaque 3D en temps réel dynamise également l’innovation dans les chirurgies de remplacement et de réparation peu invasives des valves intracardiaques, offrant ainsi des options qui changent la vie de centaines de milliers de patients ne pouvant bénéficier d’une chirurgie à cœur ouvert.

La formation de faisceau sur GPU renforce la confiance diagnostique, réduisant ainsi la nécessité pour les cliniciens d’interpréter des images échographiques ambiguës. L’amélioration de la qualité d’image facilite la prise en charge des cas difficiles, favorisant ainsi des examens plus homogènes et des flux de travail plus fluides Dans le cadre des procédures interventionnelles, les systèmes équipés de GPU prennent en charge les exigences élevées en matière d’imagerie lors des interventions mini-invasives, contribuant ainsi à élargir l’accès aux soins et à réduire les coûts.

Les plateformes GPU de Philips sont évolutives et font l’objet de mises à niveau logicielles ultérieures. Les investissements et la valeur à long terme sont ainsi préservés. Des technologies telles que TrueVue et GlassVue, les solutions d’imagerie 3D de pointe de Philips, bénéficient directement de l’accélération par GPU. Elles offrent ainsi des images photoréalistes qui améliorent la perception de la profondeur et la compréhension anatomique en temps réel.

La transition de Philips d’une imagerie échographique basée sur FPGA à une imagerie accélérée par GPU illustre comment la plateforme de calcul accélérée de NVIDIA permet aux fabricants de dispositifs médicaux de dépasser les limites des architectures matérielles traditionnelles tout en offrant de meilleurs résultats cliniques. En passant de systèmes matériels personnalisés et rigides à des architectures flexibles définies par logiciel, Philips a jeté les bases d’une innovation continue qui bénéficie directement aux professionnels de santé et aux patients, grâce à des capacités diagnostiques renforcées, à une efficacité accrue des flux de travail et à un éventail élargi d’options thérapeutiques pour les procédures cardiaques complexes.