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Erschienen in: The Journal of Supercomputing 11/2020

18.01.2020

Acceleration of MRI analysis using multicore and manycore paradigms

verfasst von: Maria Pantoja, Maxence Weyrich, Gerardo Fernández-Escribano

Erschienen in: The Journal of Supercomputing | Ausgabe 11/2020

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Abstract

Magnetic resonance imaging (MRI) of the brain is a safe and painless test that uses a magnetic field and radio waves to produce detailed images of the brain. FreeSurfer is a tool neuroscientists use to create models of structures in the brain. An average MRI analysis using FreeSurfer takes around 7 h on a central processing unit with 4 cores. Since execution time is so high, researchers are working on different ways to parallelize the software. Most efforts are concentrated on parallelization using multicore, specifically with OpenMP (an implementation of multithreading) reducing execution time around 20%. In this paper, we further accelerate the analysis time for FreeSurfer using the manycore processors, special multicore processors containing from dozens to thousands simpler independent cores. Specifically, we will use graphics processing unit (GPU) a manycore with thousands of simpler cores. Multicore and manycore using GPU acceleration are not mutually exclusive (we will call it GPU acceleration from now on), and we present an implementation that uses both types of accelerations (multicore and GPU). Results show that execution times using both accelerations reduce the analysis time by 70%. Manycore processors are specialist multicore processors designed for a high degree of parallel processing, containing numerous simpler, independent processor cores (from a few tens of cores to thousands or more). Manycore processors are used extensively in embedded computers and high-performance computing.

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Fußnoten
1
Results obtained by upgrading GPU code from CUDA 5.0 to CUDA 9.0.
 
Literatur
7.
Zurück zum Zitat Fischl B, Salat DH, Busa E, Albert M, Dieterich M, Haselgrove C, van der Kouwe A, Killiany R, Kennedy D, Klaveness S, Montillo A, Makris N, Rosen B, Dale AM (2002) Whole brain segmentation: automated labeling of neuroanatomical structures in the human brain. Neuron 33(3):341–355. https://doi.org/10.1016/S0896-6273(02)00569-XCrossRef Fischl B, Salat DH, Busa E, Albert M, Dieterich M, Haselgrove C, van der Kouwe A, Killiany R, Kennedy D, Klaveness S, Montillo A, Makris N, Rosen B, Dale AM (2002) Whole brain segmentation: automated labeling of neuroanatomical structures in the human brain. Neuron 33(3):341–355. https://​doi.​org/​10.​1016/​S0896-6273(02)00569-XCrossRef
8.
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Zurück zum Zitat Gorgolewski KJ, Auer T, Calhoun VD, Cameron Craddock R, Das S, Duff EP, Flandin G, Ghosh SS, Glatard T, Halchenko YO, Handwerker DA, Hanke M, Keator D, Li X, Michael Z, Maumet C, Nichols BN, Nichols TE, Pellman J, Poline JB, Rokem A, Schaefer G, Sochat V, Triplett W, Turner JA, Varoquaux G, Poldrack RA (2016) The brain imaging data structure, a format for organizing and describing outputs of neuroimaging experiments. Sci Data. https://doi.org/10.1038/sdata.2016.44CrossRef Gorgolewski KJ, Auer T, Calhoun VD, Cameron Craddock R, Das S, Duff EP, Flandin G, Ghosh SS, Glatard T, Halchenko YO, Handwerker DA, Hanke M, Keator D, Li X, Michael Z, Maumet C, Nichols BN, Nichols TE, Pellman J, Poline JB, Rokem A, Schaefer G, Sochat V, Triplett W, Turner JA, Varoquaux G, Poldrack RA (2016) The brain imaging data structure, a format for organizing and describing outputs of neuroimaging experiments. Sci Data. https://​doi.​org/​10.​1038/​sdata.​2016.​44CrossRef
16.
22.
Metadaten
Titel
Acceleration of MRI analysis using multicore and manycore paradigms
verfasst von
Maria Pantoja
Maxence Weyrich
Gerardo Fernández-Escribano
Publikationsdatum
18.01.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
The Journal of Supercomputing / Ausgabe 11/2020
Print ISSN: 0920-8542
Elektronische ISSN: 1573-0484
DOI
https://doi.org/10.1007/s11227-020-03154-9

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