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[临床医学] 医学上一种有用的数学评判方法

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发表于 2014-6-7 12:12:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
【摘要】  模糊数学中综合评判的方法在医学领域有着广泛的应用。它用确定的数字来表述不确定的现象,依据统计学的数据,运用模糊逻辑的思维方式,就可建立起模糊关系矩阵,再采用模糊数学的运算法则便可得到精确的结论。这就是模糊数学应用在医学领域方面的基本原理。

【关键词】  模糊数学; 中医学; 医学院校

 模糊数学方法有不要求病情相互独立的优点,因而其应用限制较少。而模糊综合评价应用模糊数学的理论,将模糊信息通过模糊判断的手段,从而求得明确评价结果。这种评价方法广泛应用于卫生事业管理工作中,如医院营理质量的好坏,疾病治疗质量的好坏等等。 现代医学的发展趋势,对医学人才的数学素养提出了更高的要求。数学思维及方法已经成为现代医学科研中不可缺少的工具[1]。

  1 模糊综合评判的模型

  1.1 确定评判对象因素集合。U={u1,u2,u3,…,un}U是被评判的模糊现象,ui(i=1,2,…,n)是影响对象U的n个因素。

  1.2 确定评语等级作为评语集合V={v1,v2,v3,…,vm}V是评语集,vj(j=1,2,…,m)是评语等级。

  1.3 建立从因素集U到评语集V的单因素模糊关系矩阵R~=r11r12r13…r1mr21r22r23…r2m…rn1rn2rn3…rnmrij∈[0,1],(i=1,2,…,n,j=1,2,…,m)是第i个因素ui对第j个评语等级vj的隶属度。

  1.4 确定各因素ui(i=1,2,…,n)的权重A~=(a1,a2,…,an), 其中ai≥0, ni=1ai=1

  1.5 对U进行综合评判B~=A~·R~=(a1,a2,…,an)r11r12…r1mr21r22…r2m…rn1rn2…rnm=(b1,b2,…,bm)bi=ni=1airij取max(b1,b2,…,bm)=bi(i=1或2或…或m)就是对U的评判结果。

  2 模糊数学在中医中的具体应用

  随着科学技术的迅猛发展,社会科学和自然科学结合,给中医的发展注入了勃勃生机。现代医学、药理学、化学等也正在向中医中药学渗透。从事中医研究、教学、临床的工作者,在继承传统中医的精华的同时,还不断运用现代医学的研究方法、现代的科学技术,促进中医的现代化。运用模糊数学已成为中医研究中不可缺少的方法和途径之一。

  2.1 诊断中的应用

  模糊数学应用于中医诊断系统,其诊断过程与中医专家的思考过程有着惊人的一致性。例如,脉诊是中医诊断系统中的重要组成部分,它在临床诊断中起着重要的作用。中医通常运用指感来判断人体的脉象,而在对于脉象的判断中,个人经验(专家经验)占了很大成分。其中,存在着大量的模糊性概念。而借助压力感受器构建的脉象图,可以使脉象分析更加客观化和具体化。并且通过模糊数学的运用,使脉象分析自动化。脉像图是用压力感受器在手部桡动脉部位于不同时间拾取的曲线,脉图的曲线由数波组成,各波的变化都代表了一定的生理和病理意义。利用该方法采集不同时间脉搏的振幅函数离散点F(t)的值,并分别求出各特征点的坐标,然后对脉图的不同波段进行等分,再利用线性插入的方法求出每个等份点的振幅值,并通过特定的公式求得各等分点的斜率Yi ,对于多个Yi ,借助向量余弦法计算出判别公式,再根据已经建立的脉象和疾病数据库就可以自动诊断疾病。

  在医学自动诊断或计量诊断中,模糊数学方法有不要求病情相互独立的优点,应用比较成功的有以模糊分类器代替贝叶斯分类器用于常见病——阑尾炎的鉴别诊断:提取阑尾炎分型鉴别的7项主要特征症状,每个特征又可分为几项次级特征,根据统计资料,建立症状疾病模糊关系,对于一个特定的病人可建立特定的症状疾病关系矩阵,如一患者开始上腹部疼痛,发病后呕吐、腹泻,全腹压痛,腹肌紧张,入院时体温37℃,白细胞总数19530个/ml,根据此症状,可从表中分离出这一特定病人的症状疾病关系矩阵R,按统计资料,在临床就诊病人中这3类病人的比例分别为:慢性阑尾炎35.33%,急性阑尾炎43.36%,阑尾穿孔21.51%,按文献计算机模拟结果,得到这3类病人的近似比例,构成如下模糊加权向量: A=(0.3333,0.3633,0.3033),按B=AˇR或bj=∑aj·rij(i,j=1,2,3)进行模糊矩阵合成,算得B=(0.4025/D1 ,0.8172/D2,0.9600/D3 )按最大隶属原则应分类为阑尾穿孔,故需要急诊手术[2]。  2.2 在中药学中的应用

  中药理论中的四气五味、升降沉浮、寒热温凉、功能主治等均具有模糊性,不同药物在不同采摘时间、不同炮制方法、不同复方配伍中的性味归经、功用主治,往往是不同的,它们之间的过渡过程,具有复杂的动态性,其类属是不清晰、不确切的,即模糊的。而根据模糊数学的原理,采用综合评判的方法,对中药进行检验,方法科学、公正;对药材质量评价精细、合理,使产品的质量控制、成本核算、生产配料等有了可靠的依据。模糊数学运用于中药电离子导入筛选法,根据不同药物的性能与临床要求的隶属度的客观存在,克服了在同类抗癌药物之间的疗效难以用准确的语言来区别、难以用准确的数字来表达的困难,使决定抗癌治疗成败的关键——选方择药方法有理可循,有据可依,并且由于模糊数学的引入,使该种方法更加完善。而且本筛选方法在临床中尚可应用到其他疾病的药物筛选和选药配方。

  2.3 在方剂中的应用

  方剂是中医药物治疗的主要形式,是辨证论治中理法方药的具体实现者,当代医药的大格局和方剂学自身多方面的进展,已使方剂学的传统模式发生重大变化。而方剂学又是最宜于采用当代其他高新科技手段及方法进行深入量化研究的领域之一。医务工作者可以针对方剂研究中存在的问题以及模糊数学的特点,探索并设想了一种以方剂传统理论为基础和指导,从药性及功能和方证相关的本质上进行深入量化描述和研究的基本方法:①对方剂中有关模糊变量的定量描述的研究:以药物的性味归经、升降沉浮、君臣佐使、功能主治,乃至有关症与证为描述对象,以模糊数学中隶属函数为研究对象,通过有关类比分析和计算机仿真,对几种常用隶属函数(如三角形、梯形、正态分布函数等)的描述功能与性质进行研究,取得最确切的量化描述方法;②复方方解及组方规律研究:将重点以桂枝汤为研究对象,在模糊定量描述的基础上,综合运用模糊聚类分析和模糊模式认识等数学方法进行研究,为验证这些数学方法所得出的规律的有效性和普适性,有针对性的进行药味加减后的验证对比研究和统计分析;③方剂变化与功能主治关系的研究:重点采用模糊综合评判方法,对有关因素与功能主治变化的动态关系进行分类分析和判别,从而探索配伍与功效之间的规律性;④在上述研究的基础上,采用模糊优化设计方法对所需的功能主治、进行自主的新方设计和优化处理,形成以计算机为辅助手段的分析设计基本工具。正确的引入模糊数学方法并以计算机技术为工具将有助于从复方配伍的动态性、模糊性本质上去深入而确切的开展方剂配伍规律的量化研究,从而彻底改变中医与中药之间、中药性味与功能之间的分离状态,探索出复方配伍研究新的思路和技术途径[3,4]。

  3 结论

  科技的精进发展,促进了中医药与西医药的相互融合与新药的开发。新药开发着眼于药物分子的设计合成,需化学、生物化学与药理学的结合;制药工业需药学与化学工业、工业工程结合;生物药剂学是探讨药物在体内之动力学。以上这些都需要结合数学与生命科学的知识,以确立用药的模式及评价药物的疗效。病患用药知识及临床用药评估、药品的行销管理,则需结合决策学、经济学、管理学等人文科学与社会科学,而所有这些都离不开数学。我国正在积极推行中医药科学化研究,虽然这是生物药学和天然物化学之范畴,但它却根植于数学与其他学科的融合。由于近年来生命密码的破译,人类基因组织计划接近尾声,各项生物科技及遗传工程在医药学上已有所应用。如今,许多制药公司和生物技术公司正在后基因时代的药学研究中展开竞争。可以想像,在现代数学和其他学科的推动下,未来的药学将取得飞速发展,从而也促进人类进一步迈向对自身深入的了解。

【参考文献】
    1粟载福,谢正详,郭必贵,等.模糊数学与医学,重庆:科学技术文献出版社重庆分社,1989,295~297.

  2 杨华,等. 浅谈开展数学建模教育的作用. 中国轻工教育,2006,2:46~47.

  3 张继增. 模糊数学在中医学中的可能应用. 天津:中国中西医结合杂志,2002,22(2):148~149.

  4 马红,刘苏中,王咏梅 模糊数学方法在中药方剂
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