Hacimsel yoğunluk ayarlı ark sağaltımı planlarının belirlenmesi

Hacimsel yoğunluk ayarlı ark sağaltımı, doğrusal hızlandırıcı kızağı hasta etrafında dönerken ışının kesintisiz olarak gönderilebildiği dışsal radyasyon terapisinde yakın zamanda geliştirilen bir tekniktir. Bu özellik bu tekniği kısa sağaltım sürelerine gereksinim duyan yüksek uygunlukta planların elde edilmesinde güçlü kılmaktadır. Fakat, çok yapraklı yönlendirici radyasyon ışınını kesintisiz olarak biçimlendirir, bu nedenle elde edilen açıklıklar yaprak hareket kısıtlamaları nedeniyle birbirine bağımlıdır ve sağaltım planlaması zorlaşır. Bu tezde, ilk olarak geometrik kısıtlamaları ve sağaltıma ilişkin gereksinimleri sağlayarak hastaya iletilen toplam radyasyon miktarını en aza indiren iki karışık-tamsayılı doğrusal programlama gösterimi önerilmiştir. Daha sonra Benders ayrıştırma yönteminin belirli hızlandırma yaklaşımlarıyla birleştirildiği ve ederlendirme probleminin ayrıştırılarak en kısa yol problemi olarak çözüldüğü dal-eder algoritmaları geliştirilmiştir. Bu algoritmaların başarımları anonim bir prostat verisinden türetilmiş çok sayıda örnek üzerinde değerlendirildi. Bilgisayısal deneylerin sonuçları yaygın olarak kullanılan ticari bir eniyileme çözücüsünden daha iyi sonuçlar veren etkin algoritmalar olduklarını ortaya koymaktadır. Özellikle, dal-eder uygulaması daha büyük boyutlu problemler için eniyi çözümler elde edebilmektedir. Yine de klinik boyuttaki problemler için kabul edilebilir sağaltım planları elde etmek olanaklı değildir. Bu nedenle, doz-hacim gereksinimlerine ilişkin parametreleri ayarlayabilen ve karışma gerektirmeyen bir otomatik sağaltım ortamı sunan iki aşamalı sütun türetme temelli sezgisel bir algoritma geliştirilmiştir. Gerçek prostat verileri kullanılarak bu algoritma ile elde edilen planların kalitesi yaygın olarak kullanılan bir ticari sağaltım planlama dizgesince elde edilenlerle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları sezgisel kullanıldığında daha az radyasyona gereksinim duyan, klinik olarak kabul edilebilir planlar elde edilebildiğini göstermektedir.