Otimização multicritério dos problemas de ângulos de feixe e mapa de fluência para tratamentos radioterápicos IMRT

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marques, Thiago Soares
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27974
Resumo: O câncer é uma doença que acomete milhares de pessoas no mundo inteiro, e a cada ano o número de pessoas diagnosticadas com algum tipo de câncer cresce, vários tratamentos foram desenvolvidos para os mais diversos tipos de câncer, desde cirurgias, tratamentos com quimioterapia e radioterapia, sendo este último o objeto de estudo deste trabalho. A utilização de radioterapia em tratamentos de pessoas com câncer vem sendo aplicada com sucesso, e de forma crescente, uma vez que ela possibilita uma abordagem menos invasiva e com as tecnologias atuais, mais precisa. Na modalidade de radioterapia que utiliza fontes de radiação externa, também conhecida como teleterapia, existem fatores que podem se beneficiar de tecnologias computacionais para gerar uma melhoria na qualidade do tratamento realizado. Em especial, três problemas computacionais podem ser resolvidos na etapa de planejamento dos tratamentos radioterápicos: a seleção dos ângulos dos feixes de radiação, a determinação da quantidade de radiação que cada feixe deverá emitir, e o sequenciamento da radiação que deve ser administrada no paciente. Os dois primeiros problemas, também conhecidos como Otimização do Ângulo de Feixe e Otimização do Mapa de Fluências, serão estudados neste trabalho. Algoritmos mono-objetivo e multiobjetivo com modelos de programação linear e quadrática foram desenvolvidos para resolução dos problemas já mencionados. Os algoritmos implementados foram testados em com conjunto de casos reais de câncer de fígado e próstata e seus desempenhos são reportados no que diz respeito ao tempo computacional dispendido e qualidade das soluções encontradas.
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A utilização de radioterapia em tratamentos de pessoas com câncer vem sendo aplicada com sucesso, e de forma crescente, uma vez que ela possibilita uma abordagem menos invasiva e com as tecnologias atuais, mais precisa. Na modalidade de radioterapia que utiliza fontes de radiação externa, também conhecida como teleterapia, existem fatores que podem se beneficiar de tecnologias computacionais para gerar uma melhoria na qualidade do tratamento realizado. Em especial, três problemas computacionais podem ser resolvidos na etapa de planejamento dos tratamentos radioterápicos: a seleção dos ângulos dos feixes de radiação, a determinação da quantidade de radiação que cada feixe deverá emitir, e o sequenciamento da radiação que deve ser administrada no paciente. Os dois primeiros problemas, também conhecidos como Otimização do Ângulo de Feixe e Otimização do Mapa de Fluências, serão estudados neste trabalho. Algoritmos mono-objetivo e multiobjetivo com modelos de programação linear e quadrática foram desenvolvidos para resolução dos problemas já mencionados. Os algoritmos implementados foram testados em com conjunto de casos reais de câncer de fígado e próstata e seus desempenhos são reportados no que diz respeito ao tempo computacional dispendido e qualidade das soluções encontradas.Cancer is a disease that affects thousands of people in the whole world, and every year the number of people diagnosed with some form of cancer grows. Several treatments have been developed for the most diverse types of cancer, from surgeries, treatments with chemotherapy and radiotherapy, the latter being the object of study of this work. The use of radiotherapy in treatments for people with cancer has been growing and successfully applied since it allows less invasive approach and more accurate due to current technologies. The radiotherapy modality that uses external radiation sources, also known as teletherapy, there are factors that can benefit from computational technologies to generate an improvement in the quality of the treatment performed. In particular, three computational problems can be solved in the planning stage of the teletherapy treatments: the selection of the angles of the radiation beams, the determination of the amount of radiation that each beam should emit, and the sequencing of the radiation that must be administered to the patient. The first two problems, also known as Beam Angle Optimization and Fluency Map Optimization, are studied in this paper. Algorithms, mono-objective and multiobjective, besides linear and quadratic programming models were developed to solve the problems already mentioned. The algorithms were tested in a set of real cases of liver and prostate cancer and their performances are reported with respect to the computational time spent and the quality of the solutions found.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOOtimizaçãoMultiobjetivoRadioterapiaOtimização multicritério dos problemas de ângulos de feixe e mapa de fluência para tratamentos radioterápicos IMRTMulti-criteria optimization of beam angle and fluence map for radiotherapy treatments IMRTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALOtimizaçãomulticritérioproblemas_Marques_2019.pdfapplication/pdf4044511https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27974/1/Otimiza%c3%a7%c3%a3omulticrit%c3%a9rioproblemas_Marques_2019.pdf2fe7f1fcb12abd809af6d67e524cdc11MD51TEXTOtimizaçãomulticritérioproblemas_Marques_2019.pdf.txtOtimizaçãomulticritérioproblemas_Marques_2019.pdf.txtExtracted texttext/plain198998https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27974/2/Otimiza%c3%a7%c3%a3omulticrit%c3%a9rioproblemas_Marques_2019.pdf.txt33aa67ac9d3d277f1ae9d26308150ac5MD52THUMBNAILOtimizaçãomulticritérioproblemas_Marques_2019.pdf.jpgOtimizaçãomulticritérioproblemas_Marques_2019.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1311https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/27974/3/Otimiza%c3%a7%c3%a3omulticrit%c3%a9rioproblemas_Marques_2019.pdf.jpg928a0561351730140c2138c4e8058044MD53123456789/279742019-11-24 02:18:46.569oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/27974Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2019-11-24T05:18:46Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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