Algoritmo evolucionário para otimização do plano de tratamento em radioterapia conformal 3D

Abstract

O planejamento do tratamento por radioterapia tem por objetivo atingir um volume alvo com altas doses de radiação tomando cuidado para não expor órgãos sadios a doses elevadas. É, portanto, muito importante que se encontre um balanço ideal entre esses objetivos conflitantes. O presente trabalho relata um modelo de programação matemática multiobjetivo e introduz um Algoritmo Transgenético para o problema de seleção do direcionamento dos feixes de radiação no planejamento em radioterapia conformal 3D. A seleção das direções dos feixes é feita através de uma técnica denominada de isocentros variáveis. Com a finalidade de testar o potencial do algoritmo desenvolvido, realiza-se um experimento comparativo com um Algoritmo Genético Multiobjetivo. O experimento computacional obtém dados quantitativos e qualitativos que são analisados no trabalho.<br>The radiotherapy treatment planning aims to achieve a target volume with high doses of radiation taking care not to expose healthy organs to high doses. It is therefore very important to find an optimal balance between these conflicting goals. This paper reports a mathematical model of multiobjective programming and presents a Transgenetic Algorithm for the problem of selecting the direction of radiation beams in 3D conformal radiotherapy planning. The selection of beams directions is done with a technique called variable isocenters. In order to test the potential of the developed algorithm, a comparative experiment with a multiobjective genetic algorithm was done. The computational experiment obtains quantitative and qualitative data that are analyzed in this paper