ارائه يك مدل رياضي جديد براي تجزيه ماتريس شدت در پرتودرماني با شدت تعديليافته (IMRT)

كارشناسي ارشد

چكيده سرطان يكي از علل عمده مرگ و مير در تمام دنيا و بزرگترين علت مرگ و مير افراد سنين 45 تا 64 سال در اروپاست. امروزه، معادل دو سوم از بيماران سرطاني تازه تشخيص داده شده براي درمان، تحت پرتودرماني قرار مي‌گيرند. در ده سال اخير پرتودرماني با شدت تعديل يافته به موفق‌ترين روش پرتودرماني خارجي براي بسياري از انواع سرطان‌ها تبديل شده است. اين مسئله به خاطر توانايي اين روش در رساندن توزيع‌هاي پيچيده دز به بيماران سرطاني است كه منجر به از بين رفتن سلول‌هاي سرطاني در عين محافظت از اعضا و بافت‌هاي حياتي در مقابل آسيب‌هاي ناشي از پرتوها مي‌شود.حجم عظيم داده‌ها و محدوديت‌هاي محاسباتي، حل يك مسئله طراحي معكوس برنامه پرتودرماني با شدت تعديل يافته را به طور يكجا، غيرممكن ساخته است. لذا فرآيند طراحي چنين برنامه درماني در سه فاز جداگانه صورت مي‌گيرد؛ 1) انتخاب تعداد و زاويه پرتوها، 2) استخراج ماتريس شدت يا نقشه دز متناظر هر پرتو و 3) تحقق هر ماتريس شدت. در اين پژوهش، فاز سوم، يعني تجزيه بدون محدوديت ماتريس‌هاي شدت به دست آمده از فازهاي اول و دوم به ماتريس‌هاي شكل يا سگمنت‌هاي قابل تشكيل در دستگاه‌هاي پرتودرماني، با تكنيك ايست و شليك، مورد توجه قرار گرفته و يك مدل رياضي غير خطي منعطف، سازگار با دو نوع معمول آنها شامل كاليماتورهاي چندبرگ و گيره‌هاي سنتي و همين‌طور قابل تعميم به انواع توابع هدف توسعه داده شده است. مدل رياضي ارائه شده به دو روش خطي‌سازي شده و در ادامه، بر اساس آنها، الگوريتم‌هايي براي چهار حالت مختلف، شامل تجزيه ماتريس شدت با استفاده از كاليماتورهاي چند برگ و با دو تابع هدف كارديناليتي و زمان درمان و همين‌طور تجزيه ماتريس‌هاي شدت با استفاده از گيره‌هاي سنتي، با دو تابع هدف زمان روشن بودن پرتو و كارديناليتي، ارائه شده است. در نهايت، نتايج عددي حاصل از 15 داده بيمارستاني، در تمامي حالات، با آخرين مطالعه مشابه مورد مقايسه قرار گرفته است. علاوه بر اين، رفتار الگوريتم‌هاي ارائه شده در 150 داده تصادفي بررسي و تحليل شده است. واژه‌هاي كليدي:پرتودرماني با شدت تعديل يافته، تجزيه ماتريس شدت، كاليماتور چند برگ، حفره‌هاي مستطيلي، گيره‌هاي سنتي، تجزيه بندرز، مدل‌سازي عدد صحيح.

186227

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمدرضا غلاميان

صنايع - صنايع

دكتر احمد ماكويي