新型GPU提高醫學(xué)成像處理速度

如今的醫學(xué)成像領(lǐng)域可以通過(guò)充分利用高速運算技術(shù)來(lái)提高醫學(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(dòng)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。

最初由于硬件設備的局限性，醫學(xué)影像增強處理都是按照序列完成的。隨著(zhù)硬件設備的不斷更新，現在醫學(xué)影像的增強處理可與其它運算處理同步進(jìn)行。新一代的圖像處理平臺極大地促進(jìn)了醫療成像技術(shù)，另外，最新的處理能力、先進(jìn)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(guò)運用高速處理，圖像的成像時(shí)間也得到了大大的減少。例如，在3D結腸影像成像的過(guò)程中，通常醫生和病人都需要等待較長(cháng)的時(shí)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(shí)間較長(cháng)，減少了醫院對病患數量的總處理能力。而且，在處理這些圖像的同時(shí)，也浪費了醫生和病人的許多寶貴的時(shí)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(shí)間。GPU內置的處理能力能保證更有效的處理圖像。此類(lèi)處理器之前一直被用于電腦游戲中，用來(lái)計算移動(dòng)的物體、陰影效果并產(chǎn)生極其逼真的圖像效果。如今，醫學(xué)成像的專(zhuān)家們運用GPU的強大圖像處理功能來(lái)提高醫學(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(jià)格也更顯得為合理。

從X光透視，醫療程序和診斷等方面考慮，都需要-影像增強處理實(shí)時(shí)進(jìn)行。通過(guò)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百萬(wàn)次，且圖像的每個(gè)像素都可進(jìn)行上千次計算。一幅1024 x1024圖像大概有一百萬(wàn)像素，其中包含了有價(jià)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(wàn)像素進(jìn)行信息處理。這種超高速的處理速度是傳統的CPU處理器所不能達到的，傳統的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(lái)開(kāi)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(lái)，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(zhù)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(jìn)行運算處理，它需要中央處理器提供指令來(lái)運行。其次，這種技術(shù)每6個(gè)月就會(huì )經(jīng)歷一次產(chǎn)品的更新?lián)Q代。在醫學(xué)成像領(lǐng)域，用戶(hù)們需要一種長(cháng)期穩定有效的GPU主板。面對這個(gè)問(wèn)題，GPU的生產(chǎn)商們也暫時(shí)無(wú)法解決。最后，GPU主板的高功耗也是使用中的缺點(diǎn)之一-。

現場(chǎng)可編程門(mén)陣列

雖然不像GPU那么出名，但是現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是一種半導體設備，該設備具有可編程性的邏輯電路或模塊，它可以通過(guò)配置組合來(lái)完成復雜的功能。FPGA技術(shù)的運算性能最佳，被運用在電信以及衛星領(lǐng)域。

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)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(hù)對硬件設備的需求，特別適合實(shí)時(shí)處理的應用。這個(gè)定制的解決方案具有更高的性?xún)r(jià)比。由于電路成本低，FPGA適合大規模的生產(chǎn)，但是研發(fā)的周期較長(cháng)。