混合整数规划提高前列腺HDR近距离治疗逆优化的可理解性与计划质量
医学物理
2014-08-13 v1
摘要
当前在前列腺HDR近距离治疗中同时优化导管位置和驻留时间的逆治疗计划方法，使用替代线性或二次目标函数，这些函数无法直接解释为剂量体积直方图(DVH)标准，不能得到最优解或求解时间过长。我们通过使用混合整数规划，降低了现有基于剂量的线性规划(LP)和二次规划(QP)模型的求解时间，从而允许在潜在导管位置上进行优化。通过在早期阶段停止求解器，可以额外获得平均75%的加速，且不降低计划质量。对于固定的导管配置，驻留时间优化模型LP在15秒内达到最优，这证实了先前的结果。我们提出了一种QP的迭代过程，允许将靶区剂量规定为一个区间，同时保持求解时间与剂量计算点数量无关。该迭代过程在速度上与LP模型相当，并产生比非迭代QP更好的计划。我们建立了一个新的基于剂量体积的模型，在满足预设DVH标准的同时最大化。该模型根据前列腺体积和导管数量，在几分钟内优化导管位置和驻留时间，在35秒内优化驻留时间，并给出比基于剂量的模型更好的DVH统计量。结果表明，在现有基于剂量的模型中，目标值与临床计划质量之间的相关性较弱。
引用
@article{arxiv.1408.2746,
title = {Mixed integer programming improves comprehensibility and plan quality in inverse optimization of prostate HDR-brachytherapy},
author = {Bram L. Gorissen and Dick den Hertog and Aswin L. Hoffmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.2746},
year = {2014}
}