GRASP-VNS baseado em modelos e indicadores para dois problemas no planejamento de radioterapia de intensidade modulada

dc.contributor.advisorGoldbarg, Elizabeth Ferreira Gouvea
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2888641121265608pt_BR
dc.contributor.authorMarques, Thiago Soares
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4141868906729982pt_BR
dc.contributor.referees1Medeiros, Hudson Geovane de
dc.contributor.referees2Menezes, Matheus da Silva
dc.contributor.referees3Silva, Paulo Henrique Asconavieta da
dc.contributor.referees4Maia, Silvia Maria Diniz Monteiro
dc.date.accessioned2024-08-22T20:38:38Z
dc.date.available2024-08-22T20:38:38Z
dc.date.issued2024-04-26
dc.description.abstractIntensity-modulated radiotherapy (IMRT) is a widely used cancer treatment. Planning this type of treatment involves two complex computational problems related to the choice of beam angles to irradiate the patient and the intensity that each beam must have so that cancer cells are killed, and at the same time avoid reaching regions with healthy tissue. Metaheuristics have been widely used to address complex problems. Hybridization of metaheuristics often results in methods that are even more effective than metaheuristics used alone. In the context of hybridization, there are also matheuristics, which are unions of metaheuristics with mathematical programming. In this context, the research reported in this work has been added. An algorithm is proposed that hybridizes the GRASP (Greedy Random Adaptive Search Procedure) and VNS (Variable Neighborhood Search) meta-heuristics with mathematical programming models to address the two problems mentioned above. A third approach based on Automata Learning, called GRASP-VNS-IA, was also explored to determine the execution order of VNS neighborhoods. Of the four models used, two were proposed in this study. The solutions produced by the algorithm are evaluated using an indicator that combines four indicators, three of which are proposed in this study. GRASP-VNS was compared with GRASP and GRASP-VNS-IA. The algorithms were tested on a set of ten liver cancer instances that are known to be challenging. The results produced by the algorithms were evaluated using quality indicators and histograms. Statistical tests were used to support the conclusions regarding the behavior of the algorithms.pt_BR
dc.description.resumoA radioterapia de intensidade modulada é um tipo de tratamento contra o câncer amplamente utilizado. O planejamento deste tipo de tratamento envolve dois problemas computacionais complexos relacionados à escolha dos ângulos dos feixes para irradiar o paciente e a intensidade que cada feixe deve possuir de modo que as células cancerígenas sejam mortas e, ao mesmo tempo, evitar atingir regiões com tecidos saudáveis. Meta-heurísticas são amplamente utilizadas para lidar com problemas complexos. Muitas vezes, a hibridização de meta-heurísticas resulta em métodos ainda mais eficazes do que as meta-heurísticas usadas isoladamente. No contexto da hibridização, existem ainda as matheurísticas, que são uniões de meta-heurísticas com programação matemática. É neste contexto que a pesquisa relatada neste trabalho está inserida. É proposto um algoritmo que hibridiza as metaheurísticas GRASP (Greedy Random Adaptive Search Procedure) e VNS (Variable Neighborhood Search) com modelos de programação matemática para lidar com os dois problemas citados. Uma terceira abordagem baseada em aprendizado de autômatos também foi explorada para determinar a ordem de execução das vizinhanças do VNS, denominada GRASP-VNS-IA. Dentre os quatro modelos utilizados, dois são propostos neste trabalho. A avaliação das soluções produzidas pelo algoritmo é realizada através de um indicador que agrega quatro indicadores, três deles propostos neste trabalho. O GRASPVNS é comparado ao GRASP e ao GRASP-VNS-IA. Os algoritmos foram testados em um conjunto de dez instâncias de câncer de fígado conhecidas por serem desafiadoras. A avaliação dos resultados produzidos pelos algoritmos é feita por indicadores de qualidade e histogramas. Testes estatísticos foram utilizados para suportar as conclusões sobre o comportamento dos algoritmos.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationMARQUES, Thiago Soares. GRASP-VNS baseado em modelos e indicadores para dois problemas no planejamento de radioterapia de intensidade modulada. Orientadora: Dra. Elizabeth Ferreira Gouvêa Goldbarg. 2024. 130f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59799
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectComputaçãopt_BR
dc.subjectCâncerpt_BR
dc.subjectRadioterapiapt_BR
dc.subjectGRASPpt_BR
dc.subjectBusca em vizinhança variávelpt_BR
dc.subjectProgramação matemáticapt_BR
dc.subjectAprendizado de autômatospt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOpt_BR
dc.titleGRASP-VNS baseado em modelos e indicadores para dois problemas no planejamento de radioterapia de intensidade moduladapt_BR
dc.title.alternativeModel-and-indicator-based GRASP-VNS for two problems concerning intensity modulated radiotherapy planningpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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