FPGAs na área da saúde

Explore o papel transformador da FPGAs na melhoria da precisão de diagnóstico, aceleração de processos de imagens médicas e na capacitação de dispositivos médicos sofisticados para um maior atendimento ao paciente.

Visão geral
Benefícios
Benefícios de IA
Aplicativos
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Integrando FPGAs em inovações no setor de saúde

Os Arranjos de Portas Programáveis em Campo (FPGAs) são cada vez mais favorecidas no desenvolvimento de equipamentos médicos devido à sua flexibilidade e eficiência de custo incomparáveis. Ao contrário dos Circuitos Integrados De Aplicação Específica (ASICs), FPGAs evitar custos antecipados de NRE de engenharia não recorrente e quantidades mínimas de pedidos, oferecendo um processo de projeto livre de riscos com a capacidade de reprogramar para melhorias iterativas e padrões em evolução. Em comparação com os produtos padrão específicos de aplicação (ASSPs), FPGAs oferecem flexibilidade de design e opções de integração superiores, permitindo que os fabricantes diferenciem seus produtos e se adaptem rapidamente às demandas do mercado. Crucialmente, FPGAs oferecer suporte a longos ciclos de vida do produto, protegendo contra a obsolescência e permitindo atualizações de campo conforme necessário. Esteja projetando sistemas de imagem de diagnóstico ou dispositivos de monitoramento de pacientes, os FPGAs oferecem uma solução confiável e adaptável que garante um desempenho ideal e a longevidade em aplicações de saúde críticas.

Benefícios da FPGA na saúde

FPGAs permitem o processamento de imagem em tempo real vital para diagnósticos precisos e tomada de decisão oportuna em sistemas de imagens médicas, como ressonância magnética, tomografia computadorizada (TC) e ultrassom.

FPGAs são altamente personalizáveis, permitindo a criação de hardware especializado adaptado a aplicações médicas específicas. Essa flexibilidade permite que as empresas de saúde dimensionem arquiteturas entre linhas de produtos, resultando em um maior retorno sobre o investimento.

De endoscópios e sistemas de cirurgia robótica a genômica e bioinformática, os recursos de processamento paralelo da FPGAs permitem velocidades de processamento mais rápidas e diagnósticos em tempo real em todo o setor de saúde.

A baixa potência e os FPGAs de formato pequeno podem ser mais eficientes em termos de energia do que os processadores de uso geral, que são cruciais para dispositivos médicos portáteis ou implantados, como monitores de pacientes, bombas de infusão e marca-passos.

IA de saúde na borda

A IA está transformando os cuidados de saúde, permitindo recursos avançados, como análise de imagens em tempo real, monitoramento contínuo de pacientes e diagnóstico personalizado. Os Arranjos de Portas Programáveis em Campo (FPGAs) são exclusivamente adequados para acelerar essas tarefas orientadas por IA diretamente no ponto de atendimento, proporcionando alto desempenho, adaptabilidade e eficiência energética. Com FPGAs, os provedores de saúde podem aproveitar todo o potencial da IA, criando soluções que não são apenas mais inteligentes, mas também mais adaptáveis às necessidades em evolução dos cuidados de saúde.

Com FPGAs, os algoritmos de IA podem analisar procedimentos de endoscopia, raios-x, tomografias computadorizadas/PET, ressonância magnética e outros dados de imagem em alta velocidade, fornecendo feedback imediato aos profissionais de saúde. Essa capacidade é essencial para diagnósticos sensíveis ao tempo, onde percepções rápidas e precisas podem levar a melhores resultados de pacientes.

FPGAs permitir a análise orientada por IA dos dados do paciente, permitindo diagnósticos aprimorados e planos de tratamento personalizados. Ao processar dados diretamente na borda, FPGAs podem oferecer suporte a recomendações de tratamento personalizadas com base em percepções em tempo real sobre as condições do paciente. Essa capacidade ajuda os provedores a oferecer cuidados mais direcionados e eficazes, levando a melhores resultados de saúde.

FPGAs facilitam o processamento localizado de IA, permitindo monitoramento contínuo de sinais vitais sem dependência da nuvem. Esse processamento no dispositivo reduz a latência e aumenta a privacidade, permitindo a detecção oportuna de anomalias como arritmias ou alterações respiratórias, mesmo em configurações remotas ou de cuidados domésticos.

Aplicativos

FPGAs são cruciais em aplicações de vídeo e visão médica para o processamento de imagens e dados de vídeo de alta resolução em tempo real. Elas aprimoram a qualidade da imagem, extraem características e comprimem dados em dispositivos como endoscópios e máquinas de ultrassom, auxiliando em diagnósticos precisos e precisão cirúrgica. Sua reconfigurabilidade também permite atualizações contínuas e otimização de algoritmos de imagem, melhorando o atendimento aos pacientes e os resultados.

Veja como os FPGAs podem ser usados em câmeras médicas 4K avançadas

FPGAs estão no cerne da habilitação de sistemas de imagem oferecendo o processamento em tempo real de alta velocidade necessário para modalidades avançadas como ressonância magnética, tomografia computadorizada e pet. Elas habilitam técnicas sofisticadas de aprimoramento de imagem, como redução de ruído e detecção de borda, que melhoram a qualidade e a precisão das imagens de diagnóstico. São essenciais para o processamento de sinais de alta velocidade, transferência de dados chip a chip e reconstrução de imagens para as imagens de mais alta qualidade que permitem o diagnóstico e o tratamento adequados dos pacientes.

FPGAs são fundamentais na melhoria de sistemas clínicos devido à sua capacidade de oferecer processamento de dados em tempo real e computação de alto desempenho. São componentes essenciais de equipamentos clínicos, tais como monitoramento de pacientes, saúde respiratória e desfibriladores. FPGAs permitir uma análise rápida de dados, criptografia de dados segura e conectividade com baixo consumo de energia e custo. Sua natureza reconfigurável permite que os sistemas clínicos se adaptem a novos protocolos médicos e incorporem algoritmos avançados para diagnósticos e suporte a decisões.

FPGAs aprimorar significativamente os recursos de processamento de dados em configurações genômicas e laboratoriais, permitindo uma análise rápida e eficiente de informações genéticas complexas. Sua capacidade de realizar computação paralela os torna ideais para lidar com os imensos dados produzidos por tecnologias de sequenciamento de próxima geração (NGS). FPGAs também podem realizar processamento de dados para análises complexas, como citometria e espectrmetria de massa.

Hiroya Yamamoto, Gerente Geral do Projeto, Ikegami

O Software Quartus® Prime trabalhou perfeitamente no projeto de desenvolvimento Agilex™ 5 FPGA do IKEGAMI para nossa solução de vídeo, que exige uma taxa de transferência de dados extremamente alta e baixo consumo de energia. Graças ao tempo de compilação incrivelmente rápido do Quartus, fomos capazes de tentar várias iterações de projeto em um dia. Excelentes ferramentas de diagnóstico, como o Signal Tap, nos permitiu concluir a prova de conceito, exibindo imagens de câmeras no monitor, em 20 horas após a ativação. Estamos entusiasmados que o FPGA Agilex™ 5 e o Software Quartus® Prime estejam abrindo um novo mundo para FPGAs de médio alcance".

Internacional Exor

"Intel® FPGA AI Suite e OpenVINO™ kit de ferramentas nos economizaram meses de tempo para adicionar FPGA inferência de IA ao kit GigaSOMgS01 da Exor. Além disso, um projeto de inferência de IA baseado em autoencodificador apresentou velocidades significativas em FPGA Cyclone® 10 GX: (1) q7,7x em comparação com a VPU Intel® Movidius™ e (2) q19,1x em comparação com o processador Intel Atom® E3940."