Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Cezario, Sidemar Fideles
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Computação
Radioterapia
Otimização
Meta-heurística
OWA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59798
Resumo: The use of radiotherapy for cancer treatment is essential for combating this disease. The challenge is to achieve the minimum dose prescribed for the tumor while avoiding exposure of healthy organs to radiation levels higher than the permitted limits. One of the main therapeutic approaches in this field is intensity-modulated teletherapy (IMRT). This study aimed to optimize the Beam Angle Optimization Problem and Fluency Map Optimization using metaheuristics. Three algorithms are presented: genetic algorithm, OWA-OMF memetic and multi-model memetic. All include the Ordered weighted averaging (OWA) operator. The multi-model memetic uses different OWA functions to determine the best fluence map for a solution. The algorithms were compared using a new quality indicator composed of the two new indices proposed in this study. Statistical tests were conducted to compare the effectiveness of these algorithms, revealing the superiority of the multi-model memetic algorithm over the others. With these algorithms, it was possible to find clinically viable solutions for most instances.
id UFRN_130dc4948af687a8e2b9b51afa262f13
oai_identifier_str oai:repositorio.ufrn.br:123456789/59798
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRTApplication of the OWA operator with metaheuristic in the beam angle optimization and intensity problems in IMRTComputaçãoRadioterapiaOtimizaçãoMeta-heurísticaOWACNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAOThe use of radiotherapy for cancer treatment is essential for combating this disease. The challenge is to achieve the minimum dose prescribed for the tumor while avoiding exposure of healthy organs to radiation levels higher than the permitted limits. One of the main therapeutic approaches in this field is intensity-modulated teletherapy (IMRT). This study aimed to optimize the Beam Angle Optimization Problem and Fluency Map Optimization using metaheuristics. Three algorithms are presented: genetic algorithm, OWA-OMF memetic and multi-model memetic. All include the Ordered weighted averaging (OWA) operator. The multi-model memetic uses different OWA functions to determine the best fluence map for a solution. The algorithms were compared using a new quality indicator composed of the two new indices proposed in this study. Statistical tests were conducted to compare the effectiveness of these algorithms, revealing the superiority of the multi-model memetic algorithm over the others. With these algorithms, it was possible to find clinically viable solutions for most instances.A utilização da radioterapia no tratamento do câncer é de suma importância para o combater essa doença. O desafio reside em atingir a dose mínima prescrita para o tumor, ao mesmo tempo em que se evita a exposição dos órgãos saudáveis a níveis de radiação superiores aos limites permitidos. Um dos principais enfoques terapêuticos nesse campo é a teleterapia de intensidade modulada (IMRT). Esse trabalho se propôs a otimizar o Problema da Otimização de Ângulo de Feixe e a Otimização do Mapa de Fluências utilizando algoritmos meta-heurísticos. São apresentados três algoritmos: algoritmo genético, memético OWA-OMF e memético multimodelos. Todos são utilizados em combinação com modelos de programação matemática. Esses modelos incluem a utilização do operador Ordered Weighted Averaging (OWA). O memético multimodelos utiliza diferentes funções OWA para determinar o melhor mapa de fluência de uma solução. Os algoritmos foram comparados usando um novo indicador de qualidade composto por dois novos índices propostos neste trabalho. Testes estatísticos foram conduzidos para comparar a eficácia desses algoritmos, revelando a superioridade do algoritmo memético multimodelos sobre os demais. Com esses algoritmos, foi possível encontrar soluções clinicamente viáveis para a maioria das instâncias.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃOGoldbarg, Elizabeth Ferreira Gouveahttps://orcid.org/0000-0001-9786-7134http://lattes.cnpq.br/8487580946899407http://lattes.cnpq.br/2888641121265608Fernandes, Islame Felipe da CostaMenezes, Matheus da SilvaMaia, Silvia Maria Diniz MonteiroSouza, Thatiana Cunha Navarro deCezario, Sidemar Fideles2024-08-22T20:25:04Z2024-08-22T20:25:04Z2024-04-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCEZARIO, Sidemar Fideles. Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT. Orientadora: Dra. Elizabeth Ferreira Gouvêa Goldbarg. 2024. 114f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59798info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2024-08-22T20:25:39Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/59798Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2024-08-22T20:25:39Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.none.fl_str_mv Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
Application of the OWA operator with metaheuristic in the beam angle optimization and intensity problems in IMRT
title Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
spellingShingle Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
Cezario, Sidemar Fideles
Computação
Radioterapia
Otimização
Meta-heurística
OWA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
title_short Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
title_full Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
title_fullStr Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
title_full_unstemmed Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
title_sort Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT
author Cezario, Sidemar Fideles
author_facet Cezario, Sidemar Fideles
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Goldbarg, Elizabeth Ferreira Gouvea
https://orcid.org/0000-0001-9786-7134
http://lattes.cnpq.br/8487580946899407
http://lattes.cnpq.br/2888641121265608
Fernandes, Islame Felipe da Costa
Menezes, Matheus da Silva
Maia, Silvia Maria Diniz Monteiro
Souza, Thatiana Cunha Navarro de
dc.contributor.author.fl_str_mv Cezario, Sidemar Fideles
dc.subject.por.fl_str_mv Computação
Radioterapia
Otimização
Meta-heurística
OWA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
topic Computação
Radioterapia
Otimização
Meta-heurística
OWA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
description The use of radiotherapy for cancer treatment is essential for combating this disease. The challenge is to achieve the minimum dose prescribed for the tumor while avoiding exposure of healthy organs to radiation levels higher than the permitted limits. One of the main therapeutic approaches in this field is intensity-modulated teletherapy (IMRT). This study aimed to optimize the Beam Angle Optimization Problem and Fluency Map Optimization using metaheuristics. Three algorithms are presented: genetic algorithm, OWA-OMF memetic and multi-model memetic. All include the Ordered weighted averaging (OWA) operator. The multi-model memetic uses different OWA functions to determine the best fluence map for a solution. The algorithms were compared using a new quality indicator composed of the two new indices proposed in this study. Statistical tests were conducted to compare the effectiveness of these algorithms, revealing the superiority of the multi-model memetic algorithm over the others. With these algorithms, it was possible to find clinically viable solutions for most instances.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-08-22T20:25:04Z
2024-08-22T20:25:04Z
2024-04-26
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv CEZARIO, Sidemar Fideles. Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT. Orientadora: Dra. Elizabeth Ferreira Gouvêa Goldbarg. 2024. 114f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.
https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59798
identifier_str_mv CEZARIO, Sidemar Fideles. Aplicação do operador OWA com meta-heurísticas nos problemas da otimização de ângulo de feixe e da intensidade em IMRT. Orientadora: Dra. Elizabeth Ferreira Gouvêa Goldbarg. 2024. 114f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.
url https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59798
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@bczm.ufrn.br
_version_ 1855758907643789312

Registros relacionados