Le Massachusetts General Hospital accélère le temps de traitement des dépistages par coloscopie avec Intel

Le département de recherche en imagerie 3D du Massachusetts General Hospital (MGH), en collaboration avec Intel, Microsoft et Vectorform, a utilisé Intel Parallel Studio pour optimiser les principales bibliothèques de traitement d’images, réduisant le temps de traitement du dépistage du côlon, très gourmand en calculs, de 60 à 3 minutes.

L’ENTREPRISE 

Le Massachusetts General Hospital (MGH) offre des soins diagnostiques et thérapeutiques sophistiqués dans pratiquement toutes les spécialités et sous-spécialités de la médecine et de la chirurgie. Le MGH a toujours été désigné comme l’un des meilleurs hôpitaux des États-Unis par l’U.S. News and World Report et est la plus ancienne et la plus grande filiale d’enseignement de la Harvard Medical School.

MGH Imaging fournit une gamme complète de services de tests diagnostiques en utilisant des équipements d’imagerie de pointe, et s’est distingué par son expertise dans les sous-spécialités suivantes : abdominale et interventionnelle, mammaire, cardiaque, musculosquelettique, neurologique, nucléaire, pédiatrique, thoracique et L’imagerie 3D.

Avec l’imagerie 3D, les images obtenues par tomographie assistée par ordinateur et par scanner à résonance magnétique sont utilisées pour créer des images 3D réalistes que les médecins peuvent utiliser pour visualiser les organes et les maladies et pour établir des diagnostics, des traitements et des plans chirurgicaux. Ce niveau de précision permet non seulement d’accroître la productivité clinique, mais aussi d’améliorer les soins aux patients.

LE PRODUIT 

La coloscopie virtuelle (VC), également connue sous le nom de colonographie par tomographie assistée par ordinateur (CT), est un balayage du côlon par tomographie assistée par ordinateur (CT). 

LE CHALLENGE 

Gérer le traitement hautement parallèle et le nettoyage virtuel du côlon en temps réel, tout en réduisant les temps d’attente et de traitement et en améliorant la fiabilité et la qualité des images diagnostiques.

LES RÉSULTATS

La recherche sur l’imagerie 3D du MGH a connu une accélération de 20 fois (de 60 minutes à 3 minutes) et a permis de mettre au point une solution multiplateforme à l’avant-garde utilisant une seule base de code pour des cibles à processeurs multiples.

L’IMPACT

Réduit les temps d’attente pour les patients et les experts médicaux en permettant plus de performance et de fiabilité, en plus d’accélérer la vitesse de traitement et d’affichage des images.

« En utilisant une technologie que nous avons développée en étroite collaboration avec Intel, Microsoft et Vectorform, nous avons pu réduire considérablement le temps de traitement et faire de la coloscopie virtuelle une technique de dépistage du cancer du côlon pratique et efficace, et potentiellement salvatrice »

Explique Hiro Yoshida, directeur de la recherche en imagerie 3D, Massachusetts General Hospital et professeur associé de radiologie, Harvard Medical School

LE MGH TIRE PROFIT DE L’UTILISATION DU PARALLÉLISME

La coloscopie virtuelle (VC) est une tomographie assistée par ordinateur (CT) du côlon, et elle s’est avérée suffisamment précise pour détecter les polypes précancéreux. La recherche sur l’imagerie 3D de l’HGM a reconnu qu’une procédure de VC réussie devrait être réalisée en moins de cinq minutes et à moindre coût.

Pour atteindre cet objectif, le MGH avait besoin d’une technologie de processeur et de logiciel adaptée, capable de gérer un traitement hautement parallèle et un nettoyage virtuel du côlon en temps réel. La recherche sur l’imagerie 3D nécessitait également les outils de développement logiciel nécessaires pour construire une application de coloscopie virtuelle parallèle qui exploite les dernières technologies de processeur. La vitesse et les performances étaient des exigences majeures pour réduire suffisamment les temps d’attente et de traitement, tout en améliorant la fiabilité et la qualité des images diagnostiques.

ACCÉLÉRER LE DÉLAI DE TRAITEMENT

Les résultats de l’étude ont montré que le temps de traitement pouvait être accéléré pour faire de la VC une option de plus en plus efficace pour un nombre croissant de patients candidats à la procédure. La recherche sur l’imagerie 3D a permis de réaliser des gains de performance équivalant à une accélération de 20 fois, faisant passer le temps de traitement de 60 à 3 minutes. La productivité a également été améliorée, ce qui a permis à l’hôpital de respecter une échéance critique pour les démonstrations lors des conférences Supercomputing et Radiological Society of North America. L’utilisation des capacités de multi-plateforme a été améliorée en utilisant une base de code unique pour plusieurs processeurs.

Les améliorations et la réduction du temps de traitement des images ont permis aux patients de gagner du temps et de l’argent.

Intel Parallel Studio et une approche en Workflow structuré ont permis de livrer à temps du code répondant aux exigences de performance, de robustesse et de maintenabilité. Cela a également permis de réduire de manière spectaculaire le coût d’une coloscopie, rendant ainsi la procédure plus confortable et plus largement disponible. En reconnaissance, la recherche en imagerie 3D du MGH a reçu le prix “Excellence in Design” de l’assemblée scientifique lors de la conférence 2011 de la Radiological Society of North America.

COMMENT LES PRODUITS DE DÉVELOPPEMENT LOGICIEL D’INTEL ONT PERMIS LA SOLUTION

La suite d’outils Intel Parallel Studio a été déterminante pour améliorer la vitesse de l’application de coloscopie virtuelle MGH en exploitant les avantages des performances des technologies de cluster et de processeur multicœur. La suite a été utilisée pour accélérer jusqu’à 20 fois l’application de traitement de coloscopie virtuelle. Pour atteindre cet objectif, plusieurs composants de la suite d’outils Intel Parallel Studio ont été utilisés.

Le composant Intel Parallel Advisor a été utilisé en premier. Cette première étape a permis d’identifier les domaines de l’application les plus gourmands en temps. Advisor a permis de clarifier les endroits qui bénéficieraient le plus du parallélisme, notamment ceux qui ont le plus à gagner d’une réduction significative du temps d’exécution, que ce soit par des améliorations en série, par la mise en parallèle du code ou par l’utilisation de bibliothèques optimisées existantes. Certaines structures de données et certains algorithmes ont été modifiés, et les fonctions de convolution et de compression des Intel Performance Primitives (IPP) ont été introduites.

À la suite de cette étape, diverses stratégies d’introduction du parallélisme ont été proposées et le bénéfice de performance de chacune a été simulé.  Pour une proposition donnée, le conseiller parallèle d’Intel a également simulé les conflits potentiels dans les régions parallèles (par exemple, les impasses, les conditions de course). Cela a permis d’évaluer la justesse d’une proposition. Toutes les erreurs identifiées par l’outil ont été corrigées. La performance de la mise en œuvre a été caractérisée à l’aide de l’amplificateur parallèle Intel, tandis que l’exactitude a été testée à l’aide d’Intel Parallel Inspector. Inspector a ensuite été utilisé pour le test de l’unité désormais parallélisée, et à quelques reprises, il a permis de découvrir des problèmes obscurs concernant la manière précise dont le parallélisme avait été ajouté. Il a rapidement trouvé les causes de plantages qui étaient très difficiles à voir dans le code source, et très difficiles à déboguer avec un débogueur classique.

Le programme de travail a ensuite été caractérisé en utilisant Intel Vtune Profiler. Le parallélisme a pu être constaté, et le prochain site à aborder a pu être choisi. Le travail a ainsi pu être concentré sur les zones à haut rendement.

Intel Parallel Studio a incorporé le modèle parallèle qui correspond le mieux à l’application de coloscopie virtuelle pour l’affichage, le traitement et les performances. Il en est résulté un code parallèle répondant aux exigences de l’objectif. Dans un même temps, l’approche en Workflow structuré a aidé les développeurs à atteindre leurs objectifs de performance de manière rapide et bien organisée.

Source et illustrations : software.intel.com
Traduction : ritme.com