Determinação de conjunto de feixes para planejamento otimizado de radioterapia utilizando programação por metas

Abstract

Over the years the application of optimization methods in radiotherapy planning treatment is getting more usual, because it is possible to optimize the radiation dose in tumor region while saving adjacent tissues. It is well known that at the planning stage, the choice of radiation beam set is fundamental for the precise calculation of the dose distribution in target tissues. In this work, an Extended Goal Programming model was proposed in which a mateheuristic was used to solve the model. this mateheuristic is composed by the metaheuristic genetic algorithm to determine the radiation beam set, and the interior point method was employed for the dose fluency problem resolution. Computational results showed that the mathematical model and the mateheuristic are an effective tool for the help in the radiotherapy decision making.

O estudo de modelos de otimização aplicado ao planejamento da radioterapia vem crescendo ao longo dos últimos anos, pois através deles é possível otimizar as doses de radiação nas regiões tumoral e de órgãos de risco. Isto é, objetivando manter as doses de radiação dentro de limites estabelecidos. Sabe-se que na etapa do planejamento, a escolha correta do conjunto de feixes de radiação é determinante para o cálculo da distribuição ótima de dose no tecido alvo. Neste sentido, o foco deste trabalho é investigar um Modelo de Programação por Metas Estendido, em que é utilizada uma mateheurística para a resolução do modelo. Na composição desta mateheurística, a metaheurística algoritmo genético é utilizada para determinar o melhor conjunto de feixes e o método de pontos interiores para o problema de fluência de dose. Resultados computacionais mostram que o modelo de otimização e a mateheurística proposta são ferramentas eficientes para o auxílio na tomada de decisão no processo de planejamento da radioterapia.