立体定向放射外科治疗计划中扇区时长优化的多目标方法
最优化与控制
2022-05-24 v3
摘要
扇区时长优化（SDO）是伽玛刀立体定向放射外科治疗计划中出现的一个问题。给定一组等中心点位置，SDO 旨在选择准直器尺寸配置及其照射时间，使得目标组织在合理的施治时间内接收到处方剂量，同时邻近健康组织得以保护。我们提出一个用于 SDO 的多目标线性规划模型，以生成多样化的解集合，供临床医生选择最合适的治疗方案。我们基于 epsilon-约束方法开发了一种通用的两阶段求解策略用于求解多目标优化模型，旨在系统性地增加所获得的高质量解的数量，而非进行传统的均匀搜索。为了进一步提升解的质量并加速过程，我们融入了一些通用及问题特定的增强措施。此外，我们提出了两阶段策略的一个替代版本，其利用机器学习工具来减少计算开销。在八个既往治疗的真实病例的计算研究中，获得的解中有显著部分优于临床结果及文献中某单目标模型的结果。除算法增强带来的显著益处外，我们的实验还说明了机器学习策略在保持或超越临床实践的同时将总运行时间减少近一半的效用。
引用
@article{arxiv.2104.13878,
title = {A Multiobjective Approach for Sector Duration Optimization in Stereotactic Radiosurgery Treatment Planning},
author = {Oylum Şeker and Mucahit Cevik and Merve Bodur and Young Lee-Bartlett and Mark Ruschin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.13878},
year = {2022}
}