Tractografia em tempo real através de unidades de processamento gráfico

Abstract

A tractografia por propagação de linhas é um método que, com base na ressonância magnética de tensores de difusão (DT-MRI), revela in vivo a disposição dos tratos neurais no cérebro humano. O alto custo computacional da tractografia, porém, implica um tempo de espera significativamente longo para o cálculo e exibição dos resultados. Esse tempo pode ser reduzido executando-se a tractografia de forma paralela, já que as trajetórias encontradas pelo método de propagação de linhas são independentes umas das outras. Uma plataforma atrativa para a execução paralela de programas é oferecida pelas unidades de processamento gráfico (GPUs) das placas de vídeo atuais. Desse modo, este trabalho propõe a execução paralela da tractografia por propagação de linhas em GPUs através da tecnologia CUDA. Experimentos foram conduzidos para avaliar o desempenho da tractografia em um processador central (CPU) e quatro GPUs distintas. Os resultados mostram que as GPUs são, no melhor caso, até 38 vezes mais velozes que a CPU na execução da tractografia, e até 8 vezes mais rápidas no pior caso. A velocidade obtida através das GPUs permite que os resultados tractográficos sejam calculados e exibidos em tempo real para um número de trajetórias superior a 3.000.