GRASP-VNS baseado em modelos e indicadores para dois problemas no planejamento de radioterapia de intensidade modulada
dc.contributor.advisor | Goldbarg, Elizabeth Ferreira Gouvea | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2888641121265608 | pt_BR |
dc.contributor.author | Marques, Thiago Soares | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4141868906729982 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Medeiros, Hudson Geovane de | |
dc.contributor.referees2 | Menezes, Matheus da Silva | |
dc.contributor.referees3 | Silva, Paulo Henrique Asconavieta da | |
dc.contributor.referees4 | Maia, Silvia Maria Diniz Monteiro | |
dc.date.accessioned | 2024-08-22T20:38:38Z | |
dc.date.available | 2024-08-22T20:38:38Z | |
dc.date.issued | 2024-04-26 | |
dc.description.abstract | Intensity-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.resumo | A 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.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | MARQUES, 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.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59799 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Computação | pt_BR |
dc.subject | Câncer | pt_BR |
dc.subject | Radioterapia | pt_BR |
dc.subject | GRASP | pt_BR |
dc.subject | Busca em vizinhança variável | pt_BR |
dc.subject | Programação matemática | pt_BR |
dc.subject | Aprendizado de autômatos | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO | pt_BR |
dc.title | GRASP-VNS baseado em modelos e indicadores para dois problemas no planejamento de radioterapia de intensidade modulada | pt_BR |
dc.title.alternative | Model-and-indicator-based GRASP-VNS for two problems concerning intensity modulated radiotherapy planning | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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