Kardiale Bildgebung in 3D: kein Traum mehr

Um ein 3D-Bild eines schlagenden Herzens zu erstellen, ist High Performance Computing (HPC) erforderlich, um in den Minuten, die der Patient auf dem Tisch liegt, riesige Datenmengen zu erfassen, zu speichern und zu verarbeiten. Dank der in Zusammenarbeit mit HPE entwickelten Bildgebungsketten-Engine wird mit dem Revolution CT-Scanner von GE Healthcare diese hochmoderne Technik Wirklichkeit. Der Revolution CT-Scanner ist so schnell und leistungsstark, dass er ein erstaunlich detailliertes 3D-Bild eines schlagenden menschlichen Herzens einfrieren kann – und gleichzeitig die Strahlenbelastung für die Patienten um bis zu 82 % senkt. All dies ist Teil der digitalen Transformation im Bereich des Gesundheitswesens von GE, um die Patientenversorgung zu verbessern und Leben zu retten – und das zu tragbaren Kosten.

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GE Healthcare bietet fortschrittliche Lösungen für die bildgebende Diagnostik

Der Geschäftsbereich Healthcare Systems bietet Lösungen für die bildgebende Diagnostik, einschließlich einer niedrig dosierten Computertomographie.

Videowiedergabe
2:05

GE Healthcare bietet transformative Medizintechnologien und Services, um den weltweiten Anforderungen nach verbessertem Zugang, verbesserter Qualität und einer kostengünstigeren Gesundheitsversorgung nachzukommen. GE Healthcare ist Teil von General Electric Co. und in drei Geschäftsbereiche aufgeteilt: Healthcare Systems, Life Sciences und Healthcare Digital.

Der Geschäftsbereich GE Healthcare Systems bietet eine breite Palette an Technologien und Services, darunter bildgebende Diagnosesysteme wie Röntgen, digitale Mammographie, Magnetresonanz und eine niedrig dosierte Computertomographie (CT). Diese Systeme ermöglichen es Ärzten, das Innere des Menschen zu sehen, um so Auffälligkeiten zu erkennen, Krankheiten zu diagnostizieren und die Behandlung einschließlich minimalinvasiver Operationen zu planen.

Mehr als 140

Länder, in denen das Unternehmen tätig ist

54.000

Mitarbeiter

18,3 Mrd. USD

Umsatz im Jahr 2016
  • „Gesundheitsdienstleister setzen Daten und Analysen ein, um die klinischen Ergebnisse, operative Leistung und finanziellen Ergebnisse zu verbessern.“

    Dr. Jiang Hsieh, Chief Scientist, GE Healthcare

Wegweisende Fortschritte in der Computertomographie

GE Healthcare hat mit einer Initiative zur Einführung einer neuer Generation an niedrig dosierten, hochpräzisen CT-Scannern auf die wachsende weltweite Nachfrage reagiert.

Darstellung zu den Fortschritten in der Computertomographie von GE Healthcare

Um der weltweit steigenden Nachfrage nach mehr und besseren CT-Scannern gerecht zu werden, wollte GE Healthcare den Stand der Technik an mehreren Fronten vorantreiben.

Um die Patienten zu schützen und auf die Bedenken der Branche in puncto Strahlenbelastung für die Patienten einzugehen, wollte GE Healthcare die Strahlendosis des Scanners drastisch reduzieren. Dies ist für alle Patienten wichtig, besonders jedoch für Säuglinge und Kinder, deren lebenslange Strahlenbelastung minimiert werden muss.

Zudem hat sich GE Healthcare der größten Herausforderung im Bereich Kardio-CT gestellt: der Bildgebung des schlagenden Herzens. Herzkrankheiten zählen zu den Haupttodesursachen, und damit ist das Kardio-CT ein wichtiges Tool zur Feststellung von Herzfehlern und -krankheiten. Für die Bildgebung der Anatomie und Physiologie des Herzens sind jedoch eine höhere zeitliche und räumliche Auflösung und ein höherer Kontrast erforderlich als für andere Organsysteme. GE Healthcare hat sich der Lösung dieses Jahrzehnte alten Problems gestellt.

Da GE Healthcare erkannt hat, dass Kosten und Effizienz immer an erster Stelle stehen, wollte das Unternehmen eine Lösung entwickeln, die HPC-Geschwindigkeit, -Einfachheit und -Produktivität bietet.

7,2 Mrd. USD

prognostizierter weltweiter CT-Scan-Markt bis 2021

4,5 %

prognostizierte durchschnittliche jährliche Wachstumsrate im globalen CT-Markt von 2016 bis 2021

16.000

Scans pro Minute mit Geräten von GE Healthcare
  • „Das Portfolio von Revolution CT-Scannern von GE Healthcare wurde mit dem leidenschaftlichen Engagement entwickelt, es Ärzten mit außergewöhnlichen Technologien zu ermöglichen, mühelos die richtige Diagnose stellen zu können.“

    Dr. Jiang Hsieh, Chief Scientist, GE Healthcare

Bildgebung des schlagenden menschlichen Herzens

Der Revolution CT-Scanner muss riesige Datenmengen schnell erfassen, speichern und in 3D-Bilder umwandeln.

 

Zur Erstellung eines CT-Bildes liegt der Patient auf einem CT-Tisch und wird durch einen ringförmigen Rahmen – Gantry genannt – transportiert, in dem die Röntgenröhre und Detektoren den Patienten umkreisen. Da ihre Öffnung während der Umdrehung offen bleibt, muss sich die mehr als 450 kg schwere Gantry schnell bewegen, um ein klares Bild zu erstellen.

Um bessere Ergebnisse für die Patienten zu erzielen, wollte GE Healthcare etwas vollkommen Neues wagen: die Bildgebung des schlagenden Herzens in nur einem Herzschlag und in einer herausragenden 3D-Qualität bei weniger Strahlenexposition für den Patienten. Frühere Scannergenerationen waren alle in einem gewissen Maße mit Kompromissen verbunden. Für eine gute Bildqualität müsste sich die Gantry über mehrere Herzzyklen hinweg mehrfach drehen – zu Lasten der zeitlichen Auflösung oder der Messgenauigkeit im Verhältnis zur Zeit. Weniger Umdrehungen würden die zeitliche Auflösung verbessern, jedoch die Bildqualität oder Anatomieabdeckung reduzieren.

GE Healthcare sah sich daher mit großen technischen Herausforderungen konfrontiert. Um das Bild eines schlagenden Herzens einzufrieren, muss die Gantry sich innerhalb von nur 0,28 Sekunden ein Mal komplett um den Patienten drehen. Und dabei das System mit Scan-Daten versorgen, die übertragen und gespeichert werden müssen, ohne dass ein Byte verloren geht. Auch die Umwandlung der Daten in 3D-Bilder würde intensive mathematische Berechnungen erfordern.

All dies muss sehr schnell geschehen, da der CT-Bediener sicherstellen muss, dass die CT-Scans abgeschlossen sind, bevor der Patient den Tisch verlässt.

  • „Die kardiale Bildgebung war ein Traum, da das Herz konstant in Bewegung ist. Wir wollten aus dem Traum Wirklichkeit werden lassen. Aber zuerst mussten wir die Rotation des Scanners beschleunigen, die Abdeckung des Scanners erhöhen und die Herausforderung bewältigen, große Mengen an Bilddaten sofort zugänglich zu machen.“

    Dr. Jiang Hsieh, Chief Scientist, GE Healthcare

Zusammenarbeit mit HPE für eine neue Generation Bildgebungsketten-Engines

Die integrierte Erfassung, Speicherung, Übertragung und Verarbeitung von Daten ermöglicht eine sehr schnelle Umwandlung in 3D-Bilder, sodass Diagnosen schneller und genauer erstellt und die Strahlenbelastung für die Patienten reduziert werden.

Darstellung zur CT-Scan-Bildgebungskette von GE Healthcare

GE Healthcare setzte auf Hewlett Packard Enterprise, um die Engine für die Bildgebungskette des Revolution CT zu entwickeln – den Vorzeige-Scanner des Unternehmens, der Knochen und Organe in eindrucksvollen 3D-Details zeigt und gleichzeitig die Strahlenexposition reduziert. Je schneller sich ein Scanner dreht, desto mehr Daten erfasst er.

Der Revolution CT-Scanner dreht sich innerhalb von 0,28 Sekunden, wobei 250.000 Detektorzellen jeweils mit einer Aufnahmefrequenz von sieben Kilohertz arbeiten – schnell genug, um die Bewegung eines schlagenden Herzens zu erfassen. Und sein 16 cm großer Detektor kann ein gesamtes Organ auf einmal abdecken, einschließlich der Aufnahme des gesamten Herzens in hoher Auflösung, mit bewegungsfreien Koronarbildern bei jeder Herzfrequenz.

Darüber hinaus hat GE auch leistungsstarke Algorithmen entwickelt, um die unformatierten Daten vom Scanner zu verarbeiten und menschenlesbare 3D-Bilder zu erstellen. GE hat den Scanner mit einer individuellen und von HPE entwickelten IT-Lösung verknüpft. Bei der HPE-Lösung handelt es sich um eine On-Premises-HPC-Plattform (High Performance Computing), die am Netzwerkrand implementiert wird und so Latenzprobleme vermeidet, die auftreten würden, wenn die Daten über ein Netzwerk übertragen würden. Und sie verfügt über die Leistung und Kapazität, um die vom Revolution CT-Scanner gesendete große Datenmenge zu erfassen, zu speichern und zu verarbeiten, ohne ein einziges Byte zu verlieren.

Das System kann auf 12 miteinander verbundene GPUs skaliert werden, um 3D-Bilder für eine Schnellansicht zu rekonstruieren. Nachdem der CT-Prozess abgeschlossen ist, werden die Bilder im Picture Archiving and Communications System (PACs) des Krankhauses für zukünftige Referenzzwecke gespeichert – die Edge-to-Core-Schleife ist damit geschlossen.

  • „Das Tolle an der HPC-Lösung von HPE ist, dass sie für eine extrem schnelle Übertragung, Berechnung und Speicherung großer Datenmengen integriert werden kann und vollständig erweiterbar ist.“

    Dr. Jiang Hsieh, Chief Scientist, GE Healthcare

Leben retten durch digitale Transformation im Bereich des Gesundheitswesens

Der Revolution CT-Scanner findet in auch medizinischen Spezialgebieten Anwendung, um hochwertige 3D-Bilder mit deutlich reduzierter Strahlenbelastung zu liefern.

 

Ein fünf Sekunden langer Ganzkörper-Scan mit dem Vorzeige-Scanner Revolution CT von GE Healthcare kann dabei helfen, das Leben eines Autounfallopfers zu retten. Eine 3D-gedruckte Replik aus Scan-Daten hilft Ärzten, die Operation an einem winzigen Säuglingsherz zu planen. Die Scans eines Krebspatienten liefern lebenswichtige Informationen zur Planung der Behandlung.

Durch die Konvergenz von Abdeckung, räumlicher und zeitlicher Auflösung und spektraler Bildgebung in einem System bietet die integrierte Lösung sowohl eine kompromisslose Bildqualität als auch viele klinische Einsatzmöglichkeiten. Und der Revolution CT-Scanner reduziert die Strahlenbelastung für Patienten um bis zu 82 %.

Die klinischen Anwendungen des Revolution CT reichen über alle medizinischen Fachgebiete hinweg, erhöhen die Diagnosesicherheit der Ärzte und tragen zu einer besseren Patientenversorgung bei. Zudem trägt sein intelligentes Design mit einer höheren Effizienz auch zu einer besseren Finanzleistung von Krankenhäusern bei.

GE Healthcare sieht den Revolution CT-Scanner als Teil einer digitalen Transformation im Gesundheitswesen. Das Unternehmen arbeitet auch mit HPE zusammen, um Patientenüberwachungsgeräte und -netzwerke, mobile Diagnosetechnologien und sofort nutzbare PACs-Lösungen zu entwickeln – einschließlich Installations- und Wartungsservices. Und all dies mit dem Ziel einer besseren Patientenversorgung zu tragbaren Kosten.

> 2.500

aufgenommene hoch auflösende Patientenbilder bei jeder CT-Umdrehung

Bis zu 82 %

weniger Strahlenbelastung für Patienten

Niedrigere

Gesamtkosten bei der Versorgung von Notfallpatienten mit Brustschmerzen
  • „Die Digitalisierung hat das Potenzial, das Gesundheitswesen zu revolutionieren. Wir befassen uns mit Cloud Computing, Big Data, künstlicher Intelligenz und Deep Learning – und HPE ist an unserer Seite, um diese aufregende Zukunft zu erkunden.“

    Dr. Jiang Hsieh, Chief Scientist, GE Healthcare

Die Lösung

HPE ProLiant Server liefern die HPC-Leistung.

 

HPE ProLiant ML350 Server liefern die Daten vom Revolution CT-Scanner an die leistungsstarken HPE ProLiant SL270 Server, um diese Daten in 3D-Patientenbilder umzuwandeln. Die HPE SL270 Server wurden von HPE individuell zugeschnitten und mit branchenführenden GPUs ausgestattet. Zudem wurde die HPE ML350-Lösung mit einer spezialisierten Festplatten-Firmware für Leistung und Erweiterbarkeit optimiert.

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