W poszukiwaniu najlepszego planu leczenia. Matematyczne podstawy optymalizacji wielokryterialnej i jej zastosowanie w radioterapii (Pareto-optymalność). Cz. 3, Zastosowanie teorii optymalizacji wielokryterialnej w planowaniu leczenia

• Autorzy: Baranowska I. , Kukołowicz P.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W dwóch poprzednich częściach artykułu przedstawione zostały matematyczne aspekty teorii optymalizacji wielokryterialnej (MCO) oraz teoretyczny model optymalizacji MCO, na którym opiera się planowanie leczenia w IMRT. Przyjrzyjmy się teraz próbom praktycznego wykorzystania osiągnięć tejże teorii na gruncie radioterapii, posługując się odpowiednią literaturą przedmiotu. Publikacje z tego zakresu koncentrują się wokół dwóch głównych aspektów praktycznego zastosowania MCO w radioterapii, a mianowicie: – złożoności (czyli stopnia skomplikowania) problemu optymalizacyjnego w planowaniu leczenia, a zatem próby praktycznego radzenia sobie z ogromną liczbą zmiennych, ograniczeń, kryteriów oraz ich postacią matematyczną, która pociąga za sobą sposób rozwiązywania danego problemu; – trudności w eksploracji wielowymiarowych przestrzeni rozwiązań, czyli nawigacji po powierzchni Pareto w czasie rzeczywistym. W każdym z tych obszarów tematycznych mieści się wiele kwestii szczegółowych. Ograniczone ramy tego artykułu pozwalają na omówienie tylko kilku z nich, ale niezwykle istotnych z punktu widzenia fizyka medycznego zajmującego się planowaniem leczenia w IMRT.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja wielokryterialna; radioterapia; MCO; hadronoterapia; Pareto-optymalizacja

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 7, nr 1
• Strony: 13--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Baranowska I.

• Zakład Fizyki Medycznej, Centrum Onkologii Ziemi Lubelskiej im. św. Jana z Dukli, ul. dr. K. Jaczewskiego 7, 20-090 Lublin

autor

Kukołowicz P.

• Zakład Fizyki Medycznej, Centrum Onkologii-Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, ul. Roentgena 5, 02-781 Warszawa

Bibliografia

• 1. D. Craft, T. Halabi, T. Bortfeld: Exploration of tradeoffs In intensity- -modulated radiotherapy, Phys. Med. Biol., 50, 2005, 5857-5868.
• 2. D. Craft, T. Halabi, H. Shih, T. Bortfeld: Approximating convex Pareto surfaces in multiobjective radiotherapy planning, Med. Phys., 33 (9), 2006, 3399-3407.
• 3. R. Bokrantz: Multicriteria optimization for managing tradeoffs in radiation therapy treatment planning, Doctoral Thesis, KTH Royal Institute of Technology, Department of Mathematics, Stockholm 2013.
• 4. D. Craft, T. Hong, H. Shih, T. Bortfeld: Improved planning time and plan quality through multicriteria optimization for intensity- -modulated radiotherapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 82(1), 2012, 83-90.
• 5. Ch. Thieke, K. Küfer, M. Monz, A. Scherrer, F. Alonso, U. Oelfke, P. Huber, J. Debus, T. Bortfeld: A new concept for interactive radiotherapy planning with multicriteria optimization: First clinical evaluation, Radiother. Oncol., 85(2), 2007, 292-298.
• 6. D. Craft, P. Süss, T. Bortfeld: The tradeoff between treatment plan quality and required number of monitor units in intensity- -modulated radiotherapy, Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., 67(5), 2007, 1596-1605.
• 7. D. Craft: Multi-criteria optimization methods in radiation therapy planning: a review of technologies and directions, preprint arXiv:1305.1546v1, 2013.
• 8. D. Craft, Ch. Richter: Deliverable navigation for multicriteria step and shoot IMRT treatment planning, Phys. Med. Biol., 58(1), 2013, 87-103.
• 9. R. Bokrantz, K. Miettinen: Projections onto the Pareto surface in multicriteria radiation therapy optimization, Med. Phys., 42(10), 2015, 5862-5870.
• 10. E. Schreibmann, M. Lahanas, L. Xing, D. Baltas: Multiobjective evolutionary optimization of number of beams, their orientations and weights for IMRT, Phys. Med. Biol., 49(5), 2004, 747-770.
• 11. U. Oelfke, S. Nill, J. Wilkens: Image-Guided IMRT, Springer-Verlag 2006.
• 12. J. Fiege, B. McCurdy, P. Potrebko, H. Champion, A. Cull: PARETO: A novel evolutionary optimization approach to multiobjective IMRT planning, Med. Phys., 38(9), 2011, 5217-5229.
• 13. S. Breedveld, P. Storchi, P. Voet, B. Heijmen: iCycle: Integrated, multicriterial beam angle, and profile optimization for generation of coplanar and noncoplanar IMRT plans, Med. Phys., 39(2), 2012, 951-963.
• 14. D. Craft, D. McQuaid, J. Wala, W. Chen, E. Salari, T. Bortfeld: Multicriteria VMAT optimization, Med. Phys., 39(2), 2012, 686-696.
• 15. B. Bąk, A. Adamska, J. Kaźmierska, T. Piotrowski: Nowoczesne metody radioterapii – tomoterapia, Inżynier i Fizyk Medyczny, 3, 2014, 333-338.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).