Штучний інтелект

Анотація: Лікування ракових пухлин радіацією є важливим методом онкологічної терапії. Однак, ефективність цього лікування залежить від точності та оптимізації розподілу дози опромінення всередині пухлини. У нашому дослідженні ми пропонуємо новий метод, який зосереджується на управлінні перекриттями між радіаційними зондами, щоб досягти оптимальної дози опромінення. Наш метод ґрунтується на сферичному розміщенні радіаційних зондів усередині пухлини. Ми починаємо з визначених розмірів сфер і систематично розміщуємо їх усередині пухлини. Особливість нашого підходу полягає в управлінні перекриттями між сферами, що дозволяє максимально використовувати доступний простір в пухлини. Цей процес відбувається ітеративно і завершується, коли не можна розмістити нові сфери без порушення допустимих перекриттів. Наш метод має кілька переваг. По-перше, він сприяє більш рівномірному та щільному розподілу дози опромінення всередині пухлини, що може підвищити ефективність лікування. По-друге, ми мінімізуємо незакриті області, що означає, що більше тканин пухлини отримує необхідну дозу опромінення. Це особливо важливо для пухлин з нерівномірною формою або близько розташованими органами-ризиками. Наш метод можна успішно застосовувати у клінічній практиці. Ми надаємо практичний приклад, що демонструє його ефективність та застосовність до реальних випадків. Це дослідження має потенціал покращити результати лікування ракових пухлин та зменшити побічні ефекти на оточуючі здорові тканини. Наш метод сферичного розміщення з контрольованими перекриттями є інноваційним підходом до оптимізації дози опромінення при лікуванні пухлин. Він враховує специфіку кожного випадку та може покращити результати радіаційної терапії, що робить його перспективним напрямом досліджень у галузі онкології.

Ключові слова: sphere, polyhedron, radio-surgical treatment, non-linear programming

Посилання:

1. Wang, J. (1999) Packing of Unequal Spheres and Automated Radiosurgical Treatment Planning. Journal of Combinatorial Optimization, 3, 453-463. doi: 10.1023/A:1009831621621.
2. Mizuno, H., Saitoh, K., Silbert, L.E. (2020) Structural and mechanical characteristics of sphere packings near the jamming transition: From fully amorphous to quasiordered structures. Phys. Rev. Mater., 4(11), 115602. doi: 10.1103/ PhysRevMaterials.4.115602.
3. Liberti, L., Maculan, N., Zhang, Y. (2009) Optimal configuration of gamma ray machine radiosurgery units: the sphere covering subproblem. Optim Lett 3, 109-121. doi: 10.1007/s11590-008-0095-4.
4. Alhazmi, A., Semwal, S. (2019) ESP: euclidean spheres packing implementation for volume data using slicer3D. In: International Conference on Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing 2019. IADIS Press. doi: 10.33965/cgv2019_201906c060.
5. Sutou, A., Dai, Y. (2002) Global Optimization Approach to Unequal Global Optimization Approach to Unequal Sphere Packing Problems in 3D. Journal of Optimization Theory and Applications, 114, 671-694. doi: 10.1023/A: 1016083231326.
6. Iglesias-Ham, M., Kerber, M., Uhler, C. (2014) Sphere Packing with Limited Overlap. ArXiv, 1401.0468. doi: 10.48550/arXiv.1401.0468.