IMRT beam angle optimization using Tabu search - Cruz, António Manuel Costa (2017)
O número de pacientes com cancro continua a crescer no mundo e a Organização Mundial da Saúde considerou mesmo esta como uma das principais ameaças para a saúde e o desenvolvimento humano. Dependendo da localização e das especi cidades do tumor, existem muitos tratamentos que podem ser usados, incluindo cirurgia, quimioterapia, imunoterapia e radioterapia. A Radioterapia de Intensidade Modulada (IMRT | Intensity Modulated Radiation Therapy) é uma das modalidades mais avançadas de radioterapia, onde a otimização pode ter um papel importante no que diz respeito à qualidade do tratamento aplicado. Em IMRT, o feixe de radiação pode ser visto como se fosse constituído por vários pequenos feixes, pelo uso de um colimador multifolhas, que permite que a intensidade seja modulada. Este complexo problema de otimização pode ser dividido em três subproblemas, que estão relacionados entre si e que podem ser resolvidos sequencialmente. Para cada paciente, os ângulos de onde a radiação ir a ocorrer têm de ser determinados (problema geométrico | otimização angular). Depois, para cada um desses ângulos, o mapa de intensidades (ou fluências) tem de ser calculado (problema das intensidades | otimização das fluências). Finalmente, e necessário determinar o comportamento do colimador multifolhas, de forma a garantir que as intensidades são, de facto, atribuídas (problema de realiza ção). Em cada um destes problemas de otimização, a qualidade do tratamento atribuído depende dos modelos e algoritmos usados. Neste trabalho, a nossa atenção estará particularmente focada na otimização angular, um problema conhecido por ser altamente não-convexo, com muitos mínimos locais e com uma função objetivo que requer muito tempo de computação para ser calculada. Tal significa, respetivamente, que os algoritmos que sejam baseados no cálculo de gradientes ou que requeiram muitas avaliações da função objetivo podem não ser adequados. Assim, os procedimentos metaheurísticos podem ser uma boa alternativa para abordar este problema, visto que são capazes de escapar de mínimos locais e são conhecidos por conseguirem calcular boas soluções em problemas complexos. Neste trabalho ser a descrita uma aplicação para Pesquisa Tabu. Serão ainda apresentados os testes computacionais realizados, considerando dez casos clínicos de pacientes previamente tratados por radioterapia, pretendendo-se mostrar que a Pesquisa Tabu e capaz de melhorar os resultados obtidos através da solução equidistante, cujo uso e comum na prática clínica.