骨頭界真正的天才:一名教授如何促進下肢治療的發展

作者 Tonie Hansen

編輯手札:此為介紹 NVIDIA 2017 全球影響力大獎五名決賽入圍者系列文章之一。NVIDIA 將頒發 15 萬美元給運用 NVIDIA 技術,在解決社會、人道與環境問題方面有突破性進展的研究人員。

Duane Storti 得拾起一根骨頭 — 其實是 20 根。

華盛頓大學教授 Storti 與退伍軍人桑德健康照護系統的預防失去肢體與義肢工程設計中心(Center for Limb Loss Prevention and Prosthetic Engineering at VA Puget Sound)合作,研究人類行走時構成足部的 20 根骨頭是如何相互配合運作。

處理資料曠日費時而拖慢了研究進度,不過 Storti 跟他的同事靠著速度更快的 GPU 來追蹤和掃描患者下肢,改變了這個局面。

研究團隊使用 2D 和 3D 的 X 光影像,研究足部每根骨頭的形狀,瞭解行走時骨頭是如何配合運動。他們希望藉由這項新方法讓醫師更有效地比較退伍軍人下肢治療方法。

這項研究讓這群研究員成為 NVIDIA 2017 全球影響力大獎五名決賽入圍者之一。NVIDIA 每年頒發 15 萬美元給運用 NVIDIA 技術,在解決社會、人道與環境問題方面有突破性進展的研究人員。

這些骨頭為行走而生

足骨治療的臨床實驗需要大量患者比對最適合其症狀的療法,不過要是得花不少時間來處理病患的影像資料,就會更晚才能獲得最佳配對結果。參與患者人數不足的情況下,就導致臨床實驗無法進行。

在對評估治療方式有著極高重要性的影像還原過程裡,數字飛快地增加。

「(足部)的骨頭有 20 根,每根都要在 100 個不同的設定裡進行掃描,再建立影像,直到最後拿到合理的配對結果,那時也會產生出由數百張照片組成的影片。」Storti 說。

記錄一整組的行走資料得花上一週半的時間,而研究需要數十名患者的配合,以評估各種治療方式,而醫師則通常會比較兩到三種可能的治療方式。

Storti 採用 CUDA 架構的方法將運算時間從一週半減少到一天,而能順利在臨床上研究治療方法。

「將骨頭形狀配合 X 光影像得用上大量數學運算,我們使用強大的 GPU 來增進所需的運算能力,在合理的時間量裡完成這些數學運算作業。」Storti 說。

將 GPU 用在醫療產業一事,又向前邁進一步

Storti 目前的研究和新的演算法是用在研究足疾治療方式上,他也預見自己的研究成果有助於日後研究膝蓋和脊椎等其他肢體疾病。

人工智慧推動多個產業的發展面貌,Storti 希望他的研究只是將 GPU 用於醫療產業的開端。

「要將 CUDA 規模的平行運算能力用在(醫療產業),不必得有一座國家級的實驗室,有部夠水準的筆記型電腦,就能做出有意義的事情。」Storti 說。

5 月 8-11 日於矽谷舉行的 GPU 科技大會上,將宣布 NVIDIA 2017年全球影響力大獎得主。請至 GTC 報名網頁便可報名參加今年的大會。

其他 2017 年全球影響力大獎決賽的入圍者有:

印度理工學院(IIT)瓜哈提校區

馬里蘭大學高級計算機研究所

梅奧醫院

牛津大學

請見去年全球影響力大獎得主的作品。