| Название базовой системы (платформы): | Искусственный интеллект (ИИ, Artificial intelligence, AI) |
| Разработчики: | Smart Engines (Смарт Энджинс) |
| Дата последнего релиза: | 2025/01/23 |
| Отрасли: | Фармацевтика, медицина, здравоохранение |
Основные статьи:
2025: Разработка сверхбыстрых алгоритмов для нового поколения компьютерных томографов под управлением ИИ
Специалисты Smart Engines разработали семейство высокопроизводительных алгоритмов компьютерной томографии. По сравнению с ранее известными, они существенно быстрее реконструируют трехмерные томографические изображения. Об этом компания сообщила 23 января 2025 года. Разработка ученых позволит создать томограф последнего поколения для медицины, высокотехнологичных производств и научных исследований. Бюро патентов и торговых марок США 17 декабря 2024 года выдало патент на общий метод построения таких алгоритмов.
Компьютерная томография (КТ) — распространенный метод медицинской диагностики и оценки качества на производстве. Сначала томограф получает рентгеновские снимки объекта под разными углами, а затем специальными алгоритмами преобразует их в цифровое 3D-изображение. После врач изучает сечения изображения, чтобы рассмотреть внутренний орган, не заслоненный окружающими тканями. В условиях промышленного производства специалист изучает визуализацию внутренней структуры объекта — например, двигателя или микросхемы, — для поиска возможных дефектов.Определены ключевые работодатели для специалистов по ИИ в России. Рейтинг TAdviser 
Между тем, традиционные способы реконструкции томографических изображений представляют собой сложный вычислительный процесс, а стремительное увеличение требований к разрешающей способности компьютерных томографов предполагает обработку внушительного объема данных. Решить проблему можно двумя способами: либо тратить больше денег на сверхмощные процессоры, либо оптимизировать процесс преобразования данных с томографа в изображение.
Группа наиболее быстрых из известных алгоритмов томографической реконструкции предполагает два этапа: так называемые фильтрацию и обратное проецирование. Обратное проецирование наиболее вычислительно затратно и может занимать до 99% времени реконструкции. Оптимизация, предложенная учеными Smart Engines, основана на идеях динамического программирования, и позволяет уменьшить необходимое количество операций для обратного проецирования в сотни раз. В результате "бутылочным горлышком" впервые стал этап фильтрации. Для его ускорения был использован метод Дериша, основанный на замене прямых сверток специальным образом оптимизированными рекуррентными фильтрами. В итоге ученым удалось существенно превзойти все ранее известные методы по производительности и повысить эффективность обработки больших объемов данных.
В медицине открытие значительно ускорит постановку диагноза с использованием КТ, что крайне важно в экстренных ситуациях, когда при борьбе за жизнь человека счет идет на минуты. Для достижения наибольшего эффекта новые ускоренные алгоритмы работают в комплексе с еще одной запатентованной разработкой Smart Engines — нейросетью, которая отслеживает качество анализируемого изображения непосредственно во время сбора проекций. После получения каждой частичной реконструкции ИИ анализирует качество 3D-изображения, и, если информации для постановки диагноза достаточно, процедура завершается досрочно.
Также данный способ значительно снижает требования к вычислительной мощности процессоров в томографах. Благодаря этому можно удешевить оборудование, а значит — обеспечить томографами как можно больше больниц, в том числе в регионах. На предприятиях же данный способ томографии будет особенно полезен для контроля качества. Изучение сканированных данных в промышленных масштабах при дефектоскопии деталей станет гораздо быстрее и дешевле.
 | Наша команда смогла разработать алгоритмы, который решает сразу несколько задач: повышение скорости, точности и эффективности томографической реконструкции. Технология имеет огромный потенциал для внедрения в различных отраслях экономики, а получение иностранного патента подтверждает ее мировую значимость. Это демонстрирует высокий уровень компетенций российских ученых в области обработки изображений, – сказал генеральный директор Smart Engines, доктор технических наук Владимир Арлазаров. |  |
2023: Получение патента США
6 июля 2023 года компания компания Smart Engines сообщила о том, что запатентовала в США экспериментальную технологию в компьютерной томографии. Разработка позволяет снизить дозу облучения при диагностике пациентов с COVID и другими заболеваниями. Smart Engines намерена интегрировать технологию в свои продукты и продвигать их как в России, так и за рубежом.
Как сообщалось, томографическое исследование при помощи технологии контролируемой томографической реконструкции, описанной в патенте №US 11,663,757 от 30 мая 2023 года, принципиально отличается стандартных КТ-процедур. Если в классическом протоколе количество снимков и время их регистрации четко регламентировано и не может быть изменено после начала измерения, то ученые Smart Engines предлагают рассматривать томографическую реконструкцию как процесс с отслеживаемым результатом.
Искусственный интеллект в режиме реального времени анализирует результаты реконструкции после получения очередной серии проекций и, когда достигается необходимое качество результата реконструкции, принимает решение об остановке сканирования. Изображение иллюстрирует зависимость качества КТ-снимка легких от количества проекций: чем больше проекций – тем лучше изображение.
| | Представим, что с помощью стандартного протокола в ходе томографического измерения от объекта регистрируются 360 проекций. Мы же предлагаем регистрировать сначала пять проекций, потом, если качество изображения недостаточно хорошее, еще пять и так далее. Возникает вопрос: зачем регистрировать дополнительные проекции и тратить на это время, если качество изображение уже является достаточным. рассказал Константин Булатов, один из авторов изобретения, старший научный сотрудник-программист Smart Engines кандидат технических наук | |
Технология Smart Engines решает сразу несколько задач. С одной стороны, она позволяет снизить дозовую нагрузку – это важно в контексте медицины.
Технология может быть применена в любой области медицины, где используются томографы. Например, для построения модели при протезировании, для определения новообразований мозга или травм, для томографирования легких. Особенно такая технология перспективна в процессе наблюдения за динамикой лечения, когда пациенту назначают подряд несколько процедур КТ – при COVID-19 или при срастании кости после перелома.
| | Проблема оптимизации дозы при наблюдении за динамикой протекания коронавируса у пациента или за динамикой восстановления после перенесенной болезни стоит крайне остро. Так как КТ-обследование в этом случае проводится неоднократно и дозовая нагрузка суммируется, то, конечно, хотелось бы, чтобы во
время каждого измерения из цепочки измерений пациент получал меньшую дозу. поведала Марина Чукалина, начальник отдела томографии Smart Engines кандидат физико-математических наук | |
Технология Smart Engines решает еще одну важную задачу – заметно сокращает время томографического эксперимента. Это важно для промышленной томографии, поскольку, к примеру, в нанотомографии время эксперимента – изучения одного промышленного объекта – на июль 2023 года может продолжаться десятки часов.
| | Если одно измерение длится так долго – следовательно, стоит дорого и проводить его не всегда целесообразно, ведь можно найти более дешевый способ анализа внутренней структуры. Применение
нашей технологии позволяет экономить время и, следовательно, снижает себестоимость одного нанотомографического измерения. пояснила Марина Чукалина | |
Запатентованный в США метод контролируемой томографической реконструкции был разработан учеными кандидатом технических наук Константином Булатовым, генеральным директором Smart Engines кандидатом технических наук Владимиром Арлазаровым, начальником отдела томографии Smart Engines кандидатом физико-математических наук Мариной Чукалиной, техническим директором кандидатом физико-математических наук Дмитрием Николаевым и кандидатом технических наук Алексеем Бузмаковым еще в 2020 году во время работы над первой версией программного продукта Smart Tomo Engine.
SDK может быть установлен на эксплуатируемые лабораторные томографы для замены штатного ПО или в другие аппаратно-программные томографические комплексы.
| | На июль 2023 года Smart Tomo Engine включает три компонента – сборник проекций и передачи их в реконструктор, собственно реконструктор и технология анализа результатов. Мы работаем над тем, чтобы включить в Smart Tomo Engine блок управления. Он необходим для проведения классических экспериментов в томографии с использованием запатентованной технологии. добавил Владимир Арлазаров | |
Smart Engines, вот уже более четырех лет занимающаяся разработкой ПО для томографов и проинвестировавшая в это направление свыше 200 млн рублей, в дальнейшем намерена интегрировать технологию в свои продукты и продвигать их как в России, так и за рубежом.
По данным на июль 2023 года рынок компьютерных томографов в мире растет: ежегодно он увеличивается в среднем на 7,10%. В 2021 году он был оценен в 41,7 млрд долларов США и, как ожидается, достигнет 77,3 млрд долларов США к 2030 году. Лидером среди регионов является Северная Америка, на которую приходится свыше 30% глобальной выручки.
| | Рынок КТ ждет бурный рост благодаря увеличению количества проектов в медицине и развитию нового рыночного сегмента – промышленной томографии. сообщил Владимир Арлазаров, генеральный директор Smart Engines к.т.н. | |
Этот патент США стал первым изобретением в области КТ, полученным учеными Smart Engines в Штатах.
