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标题: 【全集】2003 MCM B Gamma刀治疗方案 特等奖论文 教程 [打印本页]

作者: huashi3483    时间: 2008-12-20 04:12
标题: 【全集】2003 MCM B Gamma刀治疗方案 特等奖论文 教程
问题B: Gamma刀治疗方案 立体定位放射外科, 用单一高剂量离子化射束在X光机精确界定下照射颅内的一个小的3D脑瘤, 与此同时, 并没有处方剂量的任何显著份额伤及周边的脑组织. 在这个领域中,一般有三种形式的射束可以采用,分别是Gamma刀单元, 带电重粒子射束, 以及来自直线加速器的外用高能光子束. Gamma刀单元具备的单一高剂量离子化射束, 是201个钴-60单位源通过厚重的盔状物发射出来的。所有的201条射束同时交会于一个等中心(最大放射剂量点),从而在有效剂量的水平上形成一个近似球形的剂量分布. 照射这个等中心来达到处方剂量称为一个“shot”. 5 e2 z; d( L; V% {4 B7 Y
多个shot可以表述为不同的球. 四个可以互换的外部校准的盔状物分别具有4,8,14和18mm的射束通道直径, 都可以用来照射不同尺寸的体积. 对于大于一个“shot”的目标体积,可以用多个shot来覆盖整个目标. 实际上, 大多数目标体积要用1到15个“shot”加以处理. 在这里,目标体积是一个有界的通常包含数百万个点的三维数字图象。 放射外科学的目的是消除肿瘤细胞同时保存正常的结构. 由于治疗过程中会涉及物理限制和生物不确定性,一个治疗方案就需要考虑到所有那些限制和不确定性。一般而言,一个最优的治疗方案需要符合如下的要求: ? 穿过目标体积的剂量梯度最小 - v4 g* D; Q" y4 L
? 为目标体积配置特异性的相同剂量轮廓线
5 g0 ?, ^) b$ z2 ?& l? 为目标和关键器官配置特异性的剂量-体积限制条件 " `- m/ c( e( F7 ]& R2 I( D% n
? 对正常组织或器官的整个体积照射要剂量总和最小
+ T1 [! _- t' B0 V3 S5 H  M? 对指定的正常组织点的剂量要限制在忍耐剂量以下 7 i3 r( s! g: g0 J+ v8 N" c1 ?
? 使关键体积所需的最大剂量达到最小 在Gamma单元治疗方案中,有以下限制: ? 禁止“shot”伸展到目标以外 3 y  w% e$ g7 r
? 禁止“shot”交迭(避免热点)
3 l7 w2 x7 ^  Y$ d1 W; S5 ^, e8 s; L? 用有效的剂量覆盖尽可能多的目标体积,但至少90%目标体积要被“shot”覆盖 ( V  r- ^( x& U9 A
? 用尽可能少的“shot” 你的任务是用球体填充问题模型来建立最优的Gamma刀治疗方案,并且提出一个求解的算法. 在设计算法时你要记住: 它必须是相当有效率的.
, U0 Y- U8 F7 u" o9 g( i% C  [size=+1]PROBLEM B: Gamma Knife Treatment Planning Stereotactic radiosurgery delivers a single high dose of ionizing radiation to a radiographically well-defined, small intracranial 3D brain tumor without delivering any significant fraction of the prescribed dose to the surrounding brain tissue. Three modalities are commonly used in this area; they are the gamma knife unit, heavy charged particle beams, and external high-energy photon beams from linear accelerators. The gamma knife unit delivers a single high dose of ionizing radiation emanating from 201 cobalt-60 unit sources through a heavy helmet. All 201 beams simultaneously intersect at the isocenter, resulting in a spherical (approximately) dose distribution at the effective dose levels. Irradiating the isocenter to deliver dose is termed a “shot.”Shots can be represented as different spheres. Four interchangeable outer collimator helmets with beam channel diameters of 4, 8, 14, and 18 mm are available for irradiating different size volumes. For a target volume larger than one shot, multiple shots can be used to cover the entire target. In practice, most target volumes are treated with 1 to 15 shots. The target volume is a bounded, three-dimensional digital image that usually consists of millions of points. The goal of radiosurgery is to deplete tumor cells while preserving normal structures. Since there are physical limitations and biological uncertainties involved in this therapy process, a treatment plan needs to account for all those limitations and uncertainties. In general, an optimal treatment plan is designed to meet the following requirements. ? Minimize the dose gradient across the target volume.
+ j2 x/ G3 C8 c? Match specified isodose contours to the target volumes.
1 W; V3 i/ L4 r! K$ ~% M9 j? Match specified dose-volume constraints of the target and critical organ.
% s/ [- T5 C/ X6 |( W? Minimize the integral dose to the entire volume of normal tissues or organs.
2 m$ ^" N8 _; z  F/ W5 @; F? Constrain dose to specified normal tissue points below tolerance doses. $ f6 L* H) Y2 D; E' Z% `
? Minimize the maximum dose to critical volumes. In gamma unit treatment planning, we have the following constraints: + X9 S, H" |; d7 ?. t
? Prohibit shots from protruding outside the target. 9 |1 A3 j2 K4 P; a  E
? Prohibit shots from overlapping (to avoid hot spots). ; Z8 i9 n* e; G# Q7 E7 r6 V8 L
? Cover the target volume with effective dosage as much as possible. But at least 90% of the target volume must be covered by shots.
$ Q/ x7 Y: v6 h& i+ R7 }6 ]? Use as few shots as possible. Your tasks are to formulate the optimal treatment planning for a gamma knife unit as a sphere-packing problem, and propose an algorithm to find a solution. While designing your algorithm, you must keep in mind that your algorithm must be reasonably efficient.
作者: huashi3483    时间: 2008-12-20 04:14
本题共评出5份特等奖(Outstanding Winners)获得者:( P: n) E8 V( n# {

1 L9 V1 n/ _. s# S8 r1、美国华盛顿大学MAA Prize RecipientINFORMS Prize Recipient8 t  `/ p% P; e! z. R

# X& g- s5 \7 @; q5 k[attach]7141[/attach]
& d0 w' y! w% K" j- F  V( ]' Q, @$ Y: j* v( q, a6 I7 I
2、美国科罗拉多大学SIAM Prize Recipient
$ y2 u" B1 D5 l9 T& ^0 ^9 x
2 n. y% G8 a3 i' n8 }; d7 s+ W

  q  }: [+ t6 R/ R* a[attach]7140[/attach]
& n8 I$ l  a1 h( p6 R
- R4 J  x/ d2 K+ E# Q9 b# ~( `
3、中国北京大学
0 p- W5 d: q( F& S+ l2 b
  • 参赛编号:Control No.169
  • 论文题目:A Sphere-Packing Model for the Optimal Treatment Plan
  • 论文作者:

* V5 a, H, @3 q: `' c$ M[attach]7139[/attach]
  y8 r+ s( x5 r
& W- j; ^8 ^4 s/ \5 s2 D
! o# G7 n' Z8 m3 b9 \
4、中国东华大学; H8 B: ?( l8 g% Z; d6 j) k" W  k' y

8 _8 n2 M# Y$ c[attach]7138[/attach]2 J- ]( C* R7 D# U7 }0 y
! z; T0 `/ A" P! k
" m9 t6 [1 S2 i# j' ~* v
5、美国扬斯敦州立大学MAA Prize Recipient, c3 h) l4 L: e) Z8 Q( d
& e6 I- u7 x7 K2 @( q

( `5 G- B2 K$ c3 U8 a6 B# M[attach]7142[/attach]

作者: huashi3483    时间: 2008-12-20 04:24
一等奖
7 [/ u) Z- v) ]% O' P8 Q* B. T" h# _2 `: [  }& ]; i1 n
[attach]7143[/attach]
' L5 A" h5 U1 U5 ^+ Y( H7 \5 U1 @3 f
成功参赛奖( q  m' N7 J3 L  C8 O

' b8 f5 P" W1 U# ?4 I& C[attach]7144[/attach]
作者: wanxuantony    时间: 2008-12-27 12:17
好东西,值得大家来看看哦
作者: antony_y    时间: 2008-12-27 22:46
看到两个中国的
作者: antony_y    时间: 2008-12-27 22:48
现在想下东西都得先发言
作者: zhangyimou5    时间: 2009-1-1 00:03
可以收藏,医学的
作者: wzz0922    时间: 2009-1-2 10:09
好文章啊~顶!
作者: wzz0922    时间: 2009-1-2 10:09
好文章啊~顶!
作者: L.T    时间: 2009-1-2 15:40
再顶一下啦
作者: xieling990208    时间: 2009-1-7 15:42
感谢数学中国对参加modeler的支持
作者: yangfeiairplane    时间: 2009-1-13 21:05
顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:04
好东西,太感谢了!
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:04
实在是好东西,再次感谢!
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:04
以后能不能多发一些这样的东西 哟?/
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:05
我很想知道这些论文是哪里来的哟??
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:05
希望以后有越来越多的中国学生也能取得这样的好成绩.!
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:09
真是好东西呀,非常感谢
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:10
希望有一天我也能写出这样的论文来,呵可
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:10
觉得这个论坛真的相当不错哟
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:11
我要加油我要努力
作者: 飞来跑去    时间: 2009-1-15 21:12
你好呀,我今天把它们全部下载下来了,感觉收获很多哟
作者: scycn    时间: 2009-1-16 18:29
有两个中国的啊 不错、不错
作者: 三年十班    时间: 2009-1-16 22:30
好东西....
作者: xudaoyuan    时间: 2009-1-17 00:17
支持支持版主 1# huashi3483
作者: xudaoyuan    时间: 2009-1-17 00:20
在支持一下~~ 1# huashi3483
作者: xudaoyuan    时间: 2009-1-17 00:31
1# huashi3483
作者: xudaoyuan    时间: 2009-1-17 00:32
减我币,打倒资本家 1# huashi3483
作者: xudaoyuan    时间: 2009-1-17 00:45
再来一次 1# huashi3483
作者: zzp    时间: 2009-1-17 09:58
好东西。支持!!!!!
作者: Madiocn    时间: 2009-1-18 13:34
中国在这一年这么猛?
作者: Madiocn    时间: 2009-1-18 13:34
觉得真是不可思议啊
作者: yin0883    时间: 2009-1-18 15:51
刷分 的 !
作者: yin0883    时间: 2009-1-18 15:51
天哪 怨气阿
作者: yanzhouguang    时间: 2009-1-19 11:44
谢谢分享,第一篇还是双冠王啊!. A% f" l, P0 X2 X$ @
太强了
作者: beautiful    时间: 2009-1-19 13:26
顶一个
作者: yanzhouguang    时间: 2009-1-19 15:18
感谢分享~~~
作者: syf    时间: 2009-1-20 09:26
好吧!!!!
作者: bluekui    时间: 2009-1-22 17:45
谢谢LZ~~~~~~~~~~~~~
作者: chenlichen    时间: 2009-2-3 11:55
谢谢谢谢。
3 }0 ^3 z. C5 z. ?3 Y) d真是太感谢了
作者: naughty610    时间: 2009-2-4 11:37
看看,谢谢
作者: orchidmg    时间: 2009-2-5 19:28
好文章啊!!
作者: orchidmg    时间: 2009-2-5 19:33
很好的文章啊~
作者: orchidmg    时间: 2009-2-5 20:44
很好的文章啊~
作者: orchidmg    时间: 2009-2-5 20:54
再顶一下啦
作者: toredu87    时间: 2009-2-7 19:54
此题好,可借鉴此题的优秀论文,写这次MCM论文的框架了
作者: liruiyiersan    时间: 2009-4-5 14:57
顶顶顶顶顶顶
作者: liruiyiersan    时间: 2009-4-5 15:27
好了,非常感谢
作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:03
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:03
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:32
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:33
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:42
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:44
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:45
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:46
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:47
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:47
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作者: cailincheng    时间: 2009-4-6 19:48
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作者: 羽仙    时间: 2009-5-9 23:23
楼主辛苦了2 {  D0 f  p) ]* q1 H3 G
谢谢分享
作者: 羽仙    时间: 2009-5-9 23:24
楼主辛苦了+ `. P: W/ ^$ p( s, E
谢谢分享
作者: 羽仙    时间: 2009-5-10 09:57
楼主辛苦了
5 P# p  c! ^# k9 a谢谢分享
作者: tianyi    时间: 2009-6-3 13:53
haowenzhang
作者: tianyi    时间: 2009-6-3 13:54
我没有币了,没有办法
作者: 未名湖    时间: 2009-7-6 19:08
2# huashi3483
5 E; m+ E- L- C: a& h2 K# B" G
$ q, n. K9 R& f7 i
1 V2 ~* T* y" W' u/ b我现在思考这个问题 准备报告中
作者: 未名湖    时间: 2009-7-6 19:12
很好的帖子 顶
作者: 未名湖    时间: 2009-7-6 19:13
请问高手,怎样能获得矩阵币呢?
作者: 未名湖    时间: 2009-7-8 21:01
1# huashi3483
1 |; \" _, z# }, F2 g0 i( g* n4 Y" f% N4 G4 g+ h
0 l; c8 o& d+ h9 z" p- e
好帖 顶
作者: Pyramis    时间: 2009-8-21 19:32
顶。。。。。。。。。。。
作者: 麦克斯坤    时间: 2009-10-18 12:05
论文不错,认真研究写作的方法,对参赛很有帮助
作者: 麦克斯坤    时间: 2009-10-18 12:06
论文写的很好,认真研究,可以有很大的提高,最主要的方法就是看论文
作者: stragon    时间: 2009-11-16 13:36
hui fu                                                                  ,
作者: stragon    时间: 2009-11-16 13:37
ti                                                                       li
作者: aifenglin    时间: 2009-11-30 22:30
怎么没有论文下载呢?~~~~~~~~~~~~~~~~~~···




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