Algoritmo transgenético para os problemas da geometria e da intensidade em IMRT

dc.contributor.advisorMaia, Silvia Maria Diniz Monteiro
dc.contributor.advisor-co1Goldbarg, Elizabeth Ferreira Gouvea
dc.contributor.advisor-co1IDpt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2888641121265608pt_BR
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1498104590221901pt_BR
dc.contributor.authorCunha Neto, Luís Tertulino da
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3959054100222020pt_BR
dc.contributor.referees1Goldbarg, Marco César
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1371199678541174pt_BR
dc.contributor.referees2Souza, Thatiana Cunha Navarro de
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.date.accessioned2021-06-09T17:27:25Z
dc.date.available2021-06-09T17:27:25Z
dc.date.issued2021-02-08
dc.description.abstractIntensity Modulated Radiotherapy (IMRT) is a form of treatment of cancerous diseases in which the patient is irradiated with radiation beams, aiming to eliminate tumor cells while sparing healthy organs and tissues as much as possible. Each beam is divided into beamlets that may emit different radiation doses. A treatment plan is composed of: (a) a set of beam directions (angles); (b) the amount of radiation emitted by the beamlets of each beam; and (c), a radiation delivery sequence. The elaboration of a plan can be modeled by optimization problems, usually NP-hard, where steps (a), (b) and (c) are called Geometry, Intensity (or Fluence Map) and Realization problems, respectively. This work addresses the first two. An evolutionary algorithm is proposed for the joint solution of these two problems; namely: an hybrid Transgenetic Algorithm. It uses an adaptation of the -constraint method to compute the fluence map of a set of beams. Linear and quadratic approximation functions are proposed for a particular type of (non-convex) function present in radiotherapy optimization: the dose-volume function. Two groups of computational experiments are carried out, using real cases of liver cancer, to ascertain the algorithm effectiveness: the first one with the tumor’s dose as constraint, and the second one with the tumor’s dose as objective function. The results of the objective functions show that the second technique is more appropriate to achieve better doses in the tumor. Other results regarding the effectiveness of the approximation functions and the components of the Transgenetic Algorithm are also discussed.pt_BR
dc.description.resumoRadioterapia de Intensidade Modulada (IMRT) é uma forma de tratamento de doenças cancerígenas em que o paciente é irradiado com feixes de radiação, com o objetivo de eliminar as células tumorais ao mesmo tempo em que órgãos e tecidos sadios são preservados o máximo possível. Cada feixe é dividido em sub-feixes, que podem emitir diferentes doses de radiação. Um plano de tratamento é composto de: (a) um conjunto de direções feixes (ângulos); (b) quantidade de radiação emitida pelos sub-feixes de cada feixe; e (c), uma sequência de entrega da radiação. A elaboração de um plano pode ser modelada por problemas de otimização, em geral NP-difíceis, onde as etapas (a), (b) e (c) são denominadas de problemas da Geometria, Intensidade (ou Mapa de Fluências) e Realização, respectivamente. Este trabalho aborda as duas primeiras num cenário multiobjetivo. É proposto um algoritmo evolucionário para a solução conjunta desses dois problemas; a saber: Algoritmo Transgenético híbrido. Este usa uma adaptação do método -restrito para calcular o mapa de fluências de um conjunto de feixes. São propostas funções aproximadoras lineares e quadráticas para um tipo particular de função (não-convexa) presente na otimização em radioterapia: a função de dose-volume. São realizados dois grupos de experimentos, utilizando casos reais de câncer de fígado, para averiguar a eficácia do algoritmo: um com a dose no tumor como restrição, e outro com ela como função objetivo. Os resultados das funções objetivo mostram que a segunda técnica é mais apropriada para alcançar melhores doses no tumor. Outros resultados referentes à eficácia das funções de aproximação e dos componentes do Algoritmo Transgenético também são discutidos.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationCUNHA NETO, Luís Tertulino da. Algoritmo transgenético para os problemas da geometria e da intensidade em IMRT. 2021. 91f. Dissertação (Mestrado em Sistemas e Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32619
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.subjectRadioterapiapt_BR
dc.subjectIMRTpt_BR
dc.subjectProblema da Geometriapt_BR
dc.subjectProblema da intensidadept_BR
dc.subjectAlgoritmo transgenéticopt_BR
dc.subjectÉpsilon-restritopt_BR
dc.subjectFunções de dose-volumept_BR
dc.titleAlgoritmo transgenético para os problemas da geometria e da intensidade em IMRTpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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