بهينه سازي زاويه و وزن بيم ها در طراحي درمان راديوتراپي با استفاده از الگوريتم ژنتيك - Artificial Intelligence

**Astaraki** · ۰۲-۱۹-۱۳۸۹, ۰۹:۱۳ قبل از ظهر

بهينه سازي زاويه و وزن بيم ها در طراحي درمان راديوتراپي با استفاده از الگوريتم ژنتيك

مقدمه: پرتودرماني يكي از راهكارهاي مهم در درمان تومورها و بافتهاي سرطاني مي باشد. اما ميزان كارآيي اين روش به ميزان زيادي وابسته به دقت و كيفيت طراحي درمان و چگونگي اجراي درمان مي باشد. در حال حاضر عموما انتخاب زاويه بيم مناسب در پرتو درماني خارجي بر اساس تجربيات طراح برنامه مي باشد. بنابراين نياز به برنامه اي جهت انتخاب زاويه بيم ها در پرتو درماني طراحي مستقيم مشاهده مي شود.
مواد و روش ها: در اين پژوهش، يك روش موثر براي بهبود بخشيدن توزيع دز با انتخاب زاويه هاي بيم هم صفحه و همچنين با انتخاب وزن مناسب براي هر بيم يا به عبارتي زمان مناسب تابش در هر زاويه در محيط برنامه نويسيmatlab ارايه شده است. در الگوريتم بهينه سازي زاويه ها و وزن آنها، مقادير محاسبه شده متناسب با حداقل مقدار تابع هدف بدست آمده از توزيع دز محاسبه شده بر اساس جمع توزيع دزهاي گروههاي بيم كانديد شده مي باشد. بهينه نمودن مقدار وزن ها و زاويه ها بر اساس فرايندهاي سعي و خطا تا رسيدن به يك تعادل بين هدفها ايجاد مي شود. در اين پژوهش از الگوريتم ژنتيك با كدبندي اعداد حقيقي براي نمايش زاويه و وزن بيم ها با تعداد تكرار مشخص (در صورت همگرا نشدن الگوريتم تا حد مورد نظر) استفاده شده است. براي تكامل اين الگوريتم دو روش تك فازي و دو فازي مورد استفاده قرار گرفته است. در تكامل تك فازي، كروموزوم حاوي زاويه و وزن در يك فاز تكامل مي يابد، در حاليكه در تكامل دو فازي، كروموزوم در فاز اول با ثابت نگه داشتن مقادير وزن و بهينه كردن زاويه ها و در فاز دوم با ثابت نگه داشتن زاويه هاي بهينه فاز اول و بهينه كردن وزن ها و تكرار ترتيبي اين دو فاز، تكامل مي يابد. محاسبات دز يا استفاده از تكنيك هاي «بر پايه تصحيح» انجام شده است.
نتايج: در نهايت، يك مورد ساده و يك مورد شبيه سازي كلينيكي براي نشان دادن كارايي اين دو الگوريتم ارايه شده است. طرح دو فازي نسبت به تك فازي به زمان محاسبات بيشتري نياز دارد (حدود 40 دقيقه در مقابل 20 دقيقه)، اما پاسخها بهينه تر مي باشند.
نتيجه گيري: نتايج بيانگر كارايي الگوريتم و زمان محاسباتي نسبتا قابل قبول آن مي باشد.

كليد واژه: الگوريتم ژنتيك، راديوتراپي، طراحي درمان مستقيم، توزيع دز، نرم افزار