Planejamento de Radioterapia com Intensidade Modulada via Programação Linear: uma abordagem fuzzy

O câncer é o principal problema de saúde pública mundial e já está entre as quatro principais causas de morte precoce no mundo, entre as idades de 30 a 69 anos. Conforme as estimativas da Organização Mundial da Saúde, tanto a incidência quanto a mortalidade por câncer têm tido aumento significativo devido a diversas condições como estilo de vida, situação financeira, sistema de saúde, diagnóstico precoce e acesso a tratamentos. Atualmente, as opções de tratamento são cirurgia, quimioterapia, transplante de medula óssea ou radioterapia, a depender do tipo de estágio do tumor, localização, estado de saúde geral do paciente e dos possíveis efeitos colaterais. Cerca de 50% dos pacientes recém-diagnosticados são tratados com radioterapia, cujo tratamento consiste no uso de uma fonte de radiação que destrói o tumor. Quando não é possível obter a cura, a radioterapia pode contribuir para a melhoria da qualidade de vida, uma vez que as aplicações diminuem o tamanho do tumor, reduzem hemorragias e dores, proporcionando alívio aos pacientes. Em termos de tratamentos mais modernos de radioterapia, há a possibilidade de variar a intensidade da fluência de radiação, alcançando uma distribuição de dose com conformidade superior. Isto é, o feixe de radiação pode ser conformado de maneira a irradiar apenas o perímetro tumoral ou em volumes-alvo, evitando deposição excessiva de dose nos tecidos saudáveis adjacentes. Esse tratamento é denominado de Radioterapia com Intensidade Modulada, a qual também viabiliza irradiação concomitante de diferentes alvos e dosagens. Como cada paciente é anatomicamente único, é preciso elaborar um plano de tratamento individualizado. Este plano compreende a informação de como a dose e a probabilidade de dano físico da irradiação é distribuída dentro do paciente. Para definir os volumes-alvos e os órgãos de risco do paciente, são realizadas Tomografias Computadorizadas que possibilitam a prescrição de doses por parte do médico oncologista, com base em restrições de probabilidade de complicações. O objetivo principal é depositar dose suficiente no tumor para cura, minimizando ao mesmo tempo a dose, inevitável, para os órgãos saudáveis e outros tecidos. Entretanto, a prescrição pode ser imprecisa com base na experiência do médico, posicionamento do paciente, movimento interno de órgãos, probabilidade de controle tumoral e de complicações em tecidos normais. Diante disto, o problema de distribuição de doses no Planejamento Ótimo de Radioterapia traduz-se em otimizar a dosagem total de radiação aplicada ao paciente, sendo modelado utilizando técnicas de Programação Linear. Para tal objetivo, utiliza-se a Otimização Fuzzy, devido às incertezas de dosagem, com a abordagem de Funções Surpresas para aplicar o Método Primal-Dual de Pontos Interiores, a fim de determinar o parâmetro ótimo de radiação.