マルチガントリー重イオンセラピーの治療スケジュールのシミュレーションと最適化

科学分野:

• 医学物理 医学物理学
• 事業 事業研究 事業研究
• 放射線療法による放射線治療です.

背景:

• 炭素イオン放射線療法 (CIRT) 施設は,シンクロトロンなどの共有リソースのためにスケジューリングの非効率に直面しています.
• これにより,患者の待機時間が長くなり,運用効率が低下します.

研究 の 目的:

• マルチガントリーCIRT施設における患者スケジュールの最適化ツールの開発と評価.
• 目標は,室内の患者の待ち時間を最小限に抑え,患者のスループットを最大限にすることです.

主な方法:

• 一つの固定ビームと3つのゲントリー室を持つ施設のためにシミュレーション・最適化モデルが作成されました.
• 遺伝子アルゴリズム (GA) とベイジアン最適化 (BO) を開発し,ベースラインスケジューリングと比較した.
• 性能は,室内の平均待ち時間,アルゴリズムの実行速度,およびさまざまなシナリオにおける堅実性を用いて評価されました.

主要な成果:

• ベイジアン最適化 (BO) は,遺伝子アルゴリズム (GA) の17%と比較して,患者の平均待ち時間を92%削減しました.
• BOは患者の最大待ち時間を3.52分から1.33分 (p < 0.001) に大幅に短縮しました.
• BOは,テストシナリオの100%で待ち時間を短縮し,堅実なパフォーマンスを示したが,GAはわずか19%で成功した.

結論:

• スケジューリング最適化,特にベイジアン最適化を使用すると,CIRT施設の効率を改善する大きな可能性を示しています.
• BOアルゴリズムは,患者の待ち時間を効果的に最小限に抑え,日々のスケジュールの最適化のための強力なツールを提供します.
• 運用中のCIRTセンターからの実証データによるさらなる検証も計画されている.