基于ADMM的脑肿瘤病例优化放射治疗计划(RTP)研究(Matlab代码实现)

简介: 基于ADMM的脑肿瘤病例优化放射治疗计划(RTP)研究(Matlab代码实现)

✅作者简介:热爱科研的Matlab仿真开发者,修心和技术同步精进,matlab项目合作可私信。

🍎个人主页:Matlab科研工作室

🍊个人信条:格物致知。

更多Matlab完整代码及仿真定制内容点击👇

智能优化算法       神经网络预测       雷达通信      无线传感器        电力系统

信号处理              图像处理               路径规划       元胞自动机        无人机

🔥 内容介绍

放射治疗是一种常见的脑肿瘤治疗方法,它利用高能射线来杀死癌细胞并减少肿瘤的体积。然而,制定一个合理且高效的放射治疗计划并不容易,因为这需要考虑到多个因素,如肿瘤的大小、位置、形状以及周围正常组织的保护等。为了解决这个问题,研究人员一直在寻找新的方法来优化放射治疗计划。

最近,一种基于交替方向乘子法(ADMM)的方法在脑肿瘤病例的放射治疗计划优化中引起了广泛关注。ADMM是一种用于解决约束优化问题的迭代算法,它通过将原问题分解为多个子问题来求解。在脑肿瘤放射治疗计划中,ADMM可以将优化问题分解为两个子问题:一个是用于确定剂量分布的子问题,另一个是用于确定辐射束形状的子问题。

在确定剂量分布的子问题中,ADMM使用了一个称为剂量矩阵的变量来表示剂量分布。通过最小化目标函数,该子问题可以找到最佳的剂量分布,从而最大限度地杀死癌细胞并减少对正常组织的损害。在确定辐射束形状的子问题中,ADMM使用了一个称为形状矩阵的变量来表示辐射束的形状。通过最小化目标函数,该子问题可以找到最佳的辐射束形状,从而更好地覆盖肿瘤并减少对正常组织的辐射。

通过交替求解这两个子问题,ADMM可以逐步优化放射治疗计划,最终得到一个合理且高效的解决方案。与传统的优化方法相比,基于ADMM的方法具有更快的收敛速度和更高的计算效率。此外,ADMM还可以灵活地处理各种约束条件,如剂量限制和器官保护要求,从而使得放射治疗计划更加个性化和精确。

然而,基于ADMM的脑肿瘤放射治疗计划优化仍然存在一些挑战和限制。首先,该方法需要合理的初始解,否则可能会陷入局部最优解。其次,由于放射治疗计划优化问题的复杂性,计算时间可能较长,尤其是对于大规模的病例。此外,该方法还需要进一步的实验验证和临床应用,以验证其在实际应用中的有效性和可行性。

总之,基于ADMM的脑肿瘤病例优化放射治疗计划研究为脑肿瘤患者提供了一种新的治疗方案。通过逐步优化剂量分布和辐射束形状,这种方法可以提供更好的治疗效果和更少的副作用。然而,该方法仍然需要进一步的研究和改进,以提高其在实际临床中的应用价值。相信随着技术的不断进步和研究的深入,基于ADMM的脑肿瘤放射治疗计划优化将为患者带来更好的治疗效果和生活质量。

📣 部分代码

function [holeDetected,Circmcenter,circumradius,F3,F4]= holeDetection(TRI,nodes,...                                                    F1,F2,Trange,area,figureno,flag)%%%flag= whether to plot or not; 1 to plot, 0 not to plot%%TR = triangulation(TRI,nodes.pos(:,1),nodes.pos(:,2));[Circmcenter,circumradius] = circumcenter(TR);   % calculate the circumcenter of each triangle% remove the circumcenter outside the area% ind=Circmcenter(:,1)>area(1);% Circmcenter(ind,:)=[];% circumradius(ind,:)=[];% ind1=Circmcenter(:,2)>area(2);% Circmcenter(ind1,:)=[];% circumradius(ind1,:)=[];% TR.ConnectivityList(ind,:)=[];% TR.ConnectivityList(ind1,:)=[];% TRI(ind,:)=[];% TRI(ind1,:)=[];% calculate the adjacent traingle common side distance and detect holesholeDetected=zeros(size(TRI,1),1);for ii=1:size(TRI,1)    % condition to check if circulcenter is  not outside the area    if 0<Circmcenter(ii,1)&&Circmcenter(ii,1)<area(1)&&0<Circmcenter(ii,2)...                                                     &&Circmcenter(ii,2)<area(2)        ID = edgeAttachments(TR,TRI(ii,1),TRI(ii,end)); % neighboring traingle ID        neighboringID=cell2mat(ID);        if numel(neighboringID)~=1 % on condition if no adjacent traingle exist                        commonsideIndex=ismember(TRI(ii,:),TRI(neighboringID(2),:));            commonside=TRI(ii,commonsideIndex);            if ~isempty(commonside) % check if both traingles sides are common                if flag==1                    figure(figureno)                    F3=line([TR.Points(commonside(1),1),TR.Points(commonside(2),1)],...                        [TR.Points(commonside(1),2),TR.Points(commonside(2),2)],...                        'Color','black','LineStyle','--');                end                                commomnside_dist=pdist([TR.Points(commonside(1),:);TR.Points(commonside(2),:)]);                                %check if distance is greater than twice of sensor radius(paper[24])                if commomnside_dist>2*Trange                    holeDetected(ii,1)=1;                    triangleNodes=TRI(ii,:);                    if flag==1                        for kk=1:3                            x(kk)=TR.Points(triangleNodes(kk),1);                            y(kk)=TR.Points(triangleNodes(kk),2);                        end                                                F4=fill(x,y,'c');                        alpha 0.1                    end                else                    holeDetected(ii,1)=0;                end            end        end    endend% plot the hole circleif flag==1    holeTriangleIndex=find(holeDetected);    for ii=1:numel(holeTriangleIndex)        [x,y]=circle(Circmcenter(holeTriangleIndex(ii),1),...            Circmcenter(holeTriangleIndex(ii),2),abs(Trange-circumradius(holeTriangleIndex(ii))));        F5=plot(x,y,'.g');        clear x y        hold on    endendylim([-area(2)/6,area(2)+area(2)/6])xlim([-area(2)/6,area(1)+area(2)/6])if flag==1    if exist('F4','var')&& exist('F5','var')%         legend([F1,F2,F3,F4,F5],{'nodes','covered Area','common side','holes','IESC'},'Location',...%             'north','Orientation','Horizontal')    else%         legend([F1,F2,F3],{'nodes','covered Area','common side'},'Location',...%             'north','Orientation','Horizontal')        F4=[]; F5=[];    endend

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献


🎈 部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除
🎁  关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料

👇  私信完整代码和数据获取及论文数模仿真定制

1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合


相关文章
|
3月前
|
安全
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
本文介绍了2023年高教社杯数学建模竞赛D题的圈养湖羊空间利用率问题,包括问题分析、数学模型建立和MATLAB代码实现,旨在优化养殖场的生产计划和空间利用效率。
199 6
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
|
3月前
|
存储 算法 搜索推荐
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
本文提供了2022年华为杯数学建模竞赛B题的详细方案和MATLAB代码实现,包括方形件组批优化问题和排样优化问题,以及相关数学模型的建立和求解方法。
128 3
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
|
3月前
|
数据采集 存储 移动开发
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
本文介绍了2023年五一杯数学建模竞赛B题的解题方法,详细阐述了如何通过数学建模和MATLAB编程来分析快递需求、预测运输数量、优化运输成本,并估计固定和非固定需求,提供了完整的建模方案和代码实现。
90 0
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
|
6月前
|
数据安全/隐私保护
耐震时程曲线,matlab代码,自定义反应谱与地震波,优化源代码,地震波耐震时程曲线
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)
|
6月前
|
数据安全/隐私保护
地震波功率谱密度函数、功率谱密度曲线,反应谱转功率谱,matlab代码
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度
|
6月前
|
算法 调度
面向配电网韧性提升的移动储能预布局与动态调度策略(matlab代码)
面向配电网韧性提升的移动储能预布局与动态调度策略(matlab代码)
|
6月前
|
算法 调度
含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度(含matlab代码)
含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度(含matlab代码)
|
6月前
|
Serverless
基于Logistic函数的负荷需求响应(matlab代码)
基于Logistic函数的负荷需求响应(matlab代码)
|
6月前
|
供应链 算法
基于分布式优化的多产消者非合作博弈能量共享(Matlab代码)
基于分布式优化的多产消者非合作博弈能量共享(Matlab代码)