بهينه‌سازي مكان چشمه‌هاي براكي تراپي در دو و سه بعد با كاربست الگوريتم ژنتيك

Position optimization of brachytherapy sources at 2D and 3D using genetic algorithm

بهينه‌سازی در روش پرتودرمانی براكی تراپی، يكی از موضوعات مهم و جذاب فيزيك پزشكی است. در اين تحقيق، يك كُد كامپيوتری برای الگوريتم ژنتيك به‌كمك نرم‌افزار متلب برای بهينه‌سازی نوشته‌ شده است كه مناسب‌ترين مكان‌های چشمۀ براكی تراپی به‌همراه بهينۀ مقدار يك پارامتر وزنی را تعيين می‌كند. اين پارامتر وزنی مربوط به فعاليت چشمه‌های براكی تراپی كاشتنی مثل يد-125 است يا مدت زمان تابش‌دهی چشمه در هر مكان، برای چشمه‌های براكی تراپی پس- بارگذاری مثل ايريديم- 192 است. كد را برای چند شكل اختياری تومور در فضاهای دو بعدی و سه بعدی به‌كار برده‌ و مناسب‌ترين مكان‌های قرار گرفتن دانۀ چشمه‌های براكی تراپی و فعاليت هر يك پيدا شده است. برای هر تومور مورد نظر، بهينه‌سازی به‌گونه‌ای انجام شده كه نقاط واقع بر لبۀ مرز، درحالت دو بعدی يا نقاط روی سطح در حالت سه بعدی، دز معين را داشته و همۀ نقاط درون تومور، دزی بيشتر يا برابر با دز تعيين شده روی سطح يا نقاط واقع در مرز را داشته باشند. نتايج منحنی‌های هم‌دز نشان می‌دهد كه بهينه‌سازی در حد بسيار مطلوبی انجام شده است.

Optimization in radiotherapy is one of an important and attractive topic in Medical Physics. In this study, we have written a computer code base on genetic algorithm using MATLAB software, to optimize the best places of brachytherapy sources with optimal value of a parameter which is determined by weight. The weight parameter is related to the activity of each seed implant brachytherapy sources, such as iodine -125, or the irradiation time in each place after loading brachytherapy source like Iridium-192. We have run the code for some arbitrary tumor’s shapes in two and three dimensions spaces and the optimized places for seeds of Ioine-125 brachytherapy source and their activities are founded. For each tumor, the optimization is done so that the points on the boundary edge of two-dimensional or three-dimensional object, points on the surface and all points within a given dose greater or equal to the dose on the surface or in the border areas have. The Isodose curves show the result of dose optimization is done at the desirable level.