Modelo de Otimização de Dose em Radioterapia com Penalização Robusta

O planejamento em radioterapia para câncer de cabeça e pescoço envolve a determinação de distribuições de dose capazes de irradiar adequadamente o volume tumoral, preservando simultaneamente órgãos de risco adjacentes. Esse processo pode ser formulado como um problema de otimização da fluência de dose, no qual a função objetivo global é definida pela soma ponderada de múltiplos termos associados às estruturas anatômicas consideradas no planejamento. No entanto, a penalização quadrática usualmente empregada para medir desvios entre a dose prescrita e a dose calculada pode apresentar elevada sensibilidade a valores extremos decorrentes de incertezas geométricas, erros de posicionamento ou efeitos de discretização. Neste trabalho, foi incorporado a função de Huber Loss como alternativa robusta para a penalização dos resíduos de dose no processo de otimização. Essa função apresenta comportamento híbrido quadrático-linear, penalizando os desvios menores de forma quadrática e os desvios maiores de maneira linear, reduzindo assim a influência de outliers. A abordagem foi implementada no ambiente do software de planejamento radioterápico matRad, permitindo sua utilização como função objetivo no modelo de otimização da fluência de dose. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles gerados pelo modelo baseado em penalização quadrática. As análises indicam que a utilização da função Huber Loss apresenta desempenho promissor, com redução no número de iterações necessárias para a convergência do algoritmo e diminuição do valor da função objetivo global, sem comprometer a qualidade clínica da distribuição de dose. Esses resultados sugerem que a penalização baseada na função Huber pode constituir uma alternativa robusta para problemas de otimização em planejamento radioterápico.