Композитне геометричне моделювання для брахітерапії з анізотропним випромінюванням: оптимізаційний підхід до розміщення капсул

Abstract

У роботі представлено оптимізаційну модель планування брахітерапії з урахуванням анізотропного випромінювання, де джерело розташоване на торці капсули та має однобічний напрям дії. Запропоновано композитну геометричну модель капсули, що поєднує циліндричний імплант і сферичну зону дії джерела, а також формалізовано відповідні просторові обмеження за допомогою нормалізованих Ф-функцій. Розроблено гібридну стратегію оптимізації, яка поєднує онлайн- та офлайн-пакування для формування допустимих конфігурацій у цільовій області, поданій як опуклий поліедр. Обчислювальні експерименти підтвердили ефективність підходу щодо уникнення перетинів, дотримання мінімальних відстаней, контролю орієнтації капсул і забезпечення дозової відповідності навіть у складних просторових умовах. Запропонований метод демонструє масштабованість, гнучкість та потенціал для інтеграції з інтелектуальними та роботизованими системами планування брахітерапії.