創新的醫療設備技術與人工智慧（AI）結合，為醫療專業人員提供更好的決策工具，以便在進行機器人輔助手術、放射線介入性治療、放射治療規劃等療程時，提供病患更好的照護。

為了在臨床應用上達到此目標，AI支援的醫療設備必須具備一個加速管道，進行即時處理、預測，以及透過視覺化的方式呈現資料。

專為醫療產業推出並支援NVIDIA AGX Orin的全新NVIDIA Clara Holoscan 平台，提供一個運算基礎設施，以具擴充性、軟體定義、端到端的方式來處理醫療設備的串流資料。

圖一 : NVIDIA Clara Holoscan端到端平台是專為軟體定義的醫療設備所打造的AI開發平台。（source：NVIDIA）

開發人員透過用於無縫連接醫療設備與邊緣伺服器的端到端平台 NVIDIA Clara Holoscan，能夠在設備上運行低延遲的串流應用程式以建立AI微服務，還能將更複雜的任務交給資料中心的資源來處理。

從遙不可及的夢想到即時處理管道

幾乎每一個智慧醫療設備都有類似的處理管道，從感測器開始、進入資料區，接著以視覺化的方式呈現，最後提供人類進行決策。依照手邊的設備如CT掃描儀、內視鏡或ICU室內攝影機，在工作流程的每個階段都有不同程度的運算需求。

NVIDIA Clara Holoscan加速不同的階段：

1.高速I/O：透過NVIDIA ConnectX SmartNIC或第三方PCI Express 卡，NVIDIA GPUDirect RDMA直接將資料傳送至GPU記憶體，在下游以超低延遲的方式來處理。

2.物理處理：當資料傳送至GPU後，CUDA-X及NVIDIA Triton 推論伺服器加快進行以物理為基礎的計算或AI處理作業，將感測器資料轉成影像區，例如透過在X光及CT進行影像重建，或超音波中的波束成形（beamforming）。

3.影像處理：使用NVIDIA Triton將影像資料輸入至AI模型，以偵測、分類、分割或追蹤物件。

4.資料處理：使用NVIDIA cuCIM函式庫將感測器傳入的影像資料與先前獲得的其它影像結合，開發人員可以登錄資料或使用電子病歷等補充資訊來增強資料。

5.渲染：透過Clara Render Server便能即時以3D畫面呈現設備資料和檢測結果，或在NVIDIA Omniverse中渲染出電影效果的互動式內容，或使用CloudXR在擴增實境環境中呈現，像是讓臨床醫生能更清楚地看到正在被分割的器官或腫瘤。

具擴充性的Clara Holoscan架構從醫療設備擴大到NVIDIA認證邊緣伺服器，再到資料中心或雲端的NVIDIA DGX系統。開發人員透過該平台便能視需求增減醫療設備中的運算和輸入/輸出能力，同時平衡延遲、成本、空間、功耗和頻寬等方面的要求。

加速醫療設備商業生態系發展

許多醫療設備公司投入AI和機器人技術，並將NVIDIA加速運算平台用於機器人手術、行動電腦斷層（CT）掃描、支氣管鏡檢查等應用。

圖二 : 醫療設備創新，包括即時人工智慧和機器人技術。（source：NVIDIA）

Clara Holoscan旨在協助設備製造商從設備擴大到資料中心，並透過取得廣泛的AI解決方案，為上述應用提供更好的支援。

為了加速開發即時處理眾多感測器輸入的醫療設備，Clara Holoscan 平台支援NVIDIA Inception加速器計畫中，專精於AI及資料科學的新創公司所推出的I/O卡，包含：

* AJA Video Systems：用於內視鏡和手術視覺化應用的影像擷取卡

* KAYA Instruments：常用於顯微鏡和科學影像儀器中的影像擷取卡

* us4us：支援開發軟體定義超音波解決方案的研究前端設備

超音波研究前端硬體商Verasonics將支援Clara Holoscan，透過高速網路技術將資料直接串流至NVIDIA GPU。

Clara Holoscan SDK：一次開發、隨處部署

開發人員可以使用Clara Holoscan自訂其應用程式，當成在設備及伺服器上運行的一系列模組化微服務。醫療設備公司能夠持續升級和改善軟體定義的解決方案。

Clara Holoscan SDK透過加速函式庫、AI 模型和超音波在數位病理、內視鏡等方面的參考應用，協助醫療設備公司達成上述目標，並幫助開發人員利用嵌入式及具擴充性之混合雲端運算的優點。當企業擁有一個端到端的部署平台，便能更輕易地對安裝基礎進行升級，將全新的突破性研究成果用於日常醫療環境。

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