We present an optimization-based approach to radiation treatment planning over time. Our approach formulates treatment planning as an optimal control problem with nonlinear patient health dynamics derived from the standard linear-quadratic cell survival model. As the formulation is nonconvex, we propose a method for obtaining an approximate solution by solving a sequence of convex optimization problems. This method is fast, efficient, and robust to model error, adapting readily to changes in the patient's health between treatment sessions. Moreover, we show that it can be combined with the operator splitting method ADMM to produce an algorithm that is highly scalable and can handle large clinical cases. We introduce an open-source Python implementation of our algorithm, AdaRad, and demonstrate its performance on several examples.


翻译:我们提出一个长期辐射治疗规划的优化方法。 我们的方法将治疗规划作为来自标准的线性赤道细胞生存模型的非线性病人健康动态的最佳控制问题。 由于这种配方是非曲线式的, 我们提出一种通过解决一系列曲线优化问题获得近似解决方案的方法。 这个方法快速、高效、稳健地模拟错误, 随时适应病人健康在治疗过程中的变化。 此外, 我们表明它可以与操作者分解ADMM方法相结合, 产生一种高度可伸缩和能够处理大临床病例的算法。 我们引入了一种开源Python的算法AdaRad, 并在几个例子中展示其表现。

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