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精确放射治疗中逆向计划的多目标优化研究

曹瑞芬  宋钢  程梦云  吴宜灿  FDS团队  
【摘要】:精确放射治疗的目标是最大限度的杀灭肿瘤细胞并有效保护周围正常组织和重要器官,因此,放疗前需要进行“最优”的治疗计划设计。治疗计划设计的真实过程是一个逆向设计的过程(逆向计划),它由预期的治疗结果来决定应使用的治疗方案,不断的寻找最好的布野方式,包括射线能量、射野方向、射野形状、剂量权重以及每个射野的强度分布等。而逆向计划优化实际上是一个多目标优化问题(靶区、正常组织、危及器官有各自的目标函数及约束限制)。目前大部分逆向计划系统都是采用常规数学优化方法,将多目标优化问题由权重因子的形式变为单目标优化问题来解决,但这种方法只适合凸多目标优化问题,而逆向计划优化常常是非凸多目标优化问题,因此不能保证得到解是最优的,不符合精确放射治疗的要求。

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