模糊数学模型在颈椎病诊断中的应用研究.doc

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1、模糊数学模型在颈椎病诊断中的应用研究作者：高国栋张晓刚宋敏杨国栋蒋宜伟徐斌【摘要】目的：探讨模糊数学模型在颈椎病类型诊断中的应用。方法：将诊断颈椎病的相关因素归纳为6个因素5个水平，对某院近5年的318例临床病例进行模糊统计，采用L.A.Zadeh所提出的模糊蕴含最小运算(Mamdani)进行基于模糊规则库的模糊推理并利用专用数学分析软件MATLAB对该方法进行仿真实验。结果：研究所提出的分析方法是基于多位中医专家的辨证水平从而在诊断上避免了单一医生的主观因素而更趋客观。结论：将模糊数学方法运用于颈椎病的诊断，为模糊数学在骨科疾病诊疗中的应

2、用提供了算法支持，也为下一步的研究工作提供了理论依据。【关键词】颈椎病;模糊数学;模糊推理;模型　1引言　　颈椎病是以颈椎间盘慢性退行为主的病变。由于颈椎间盘的退变，导致颈部关节失稳、而引起颈椎骨、关节与颈部软组织一系列的病理变化，从而刺激压迫脊神经根、脊髓、交感神经、椎动脉和周围软组织，出现颈臂麻木、疼痛、头晕、头疼、心悸甚至大小便失禁等相应临床症状，而这些症状又极易与内科、神经科疾病如脑供血不足、内分泌失调、耳源性眩晕等疾病相混淆，所以颈椎病的分型诊断至关重要[1]。　　模糊性是指存在于现实中的不分明现象。如“疼痛”与“不疼痛”、“眩晕

3、”与“不眩晕”之间找不到一个明确的边界。从差异的一方到另一方之间经历了一个从量变到质变的连续过渡过程，这是排中律的破坏而造成的不确定性。于是作为研究模糊现象的定量处理方法——模糊数学便出现了[2～3]。中医的诊治是以望、闻、问、切四诊方法获取病人的症状与体征的。这些症状与体征来自两个方面：一是病人的自我感觉(问诊获取)，二是医生的感知(望、问、切获取)。然而纵观医生诊治的全过程，不难发现无论是症状还是体征均无法精确量化，模糊集刚好反映了这类“亦此亦彼”的特性。现代数学的特点就是清晰性与准确性，这正好弥补中医学描述的模糊性，以及主观性较强、不

4、易把握等问题。针对中医学中许多的模糊问题，模糊数学正在逐渐受到重视[4～6]，探索研究数学语言描述的中医诊疗过程意义重大。　　2颈椎病分类及其特点5　　颈椎病是严重的颈椎退变性疾病。它是指因颈椎间盘退变本身及其继发性改变压迫或刺激了邻近组织而引起的临床征候群。各种不同类型颈椎病早期表现都以局部症状为主。如颈酸痛、乏力、头昏或上肢和手指麻木等、行走困难或步态不稳。颈项局部疼痛是较常见的症状，上肢和手指一过性麻木、乏力、手部精细动作偶有一过性障碍是常见的表现[7～9]。　　颈椎病的诊断必须结合临床症状、体征和影像学检查等因素，通常根据表1所归纳

5、的方法来确定颈椎病的类型。　　流行病学调查发现50岁左右人群发病率为25%，60岁左右人群发病率为50%，70岁左右人群发病率为100%，故研究颈椎病的模糊辨识方法有一定的现实意义。现根据我院2003年8月～2008年8月所收治的500余例中典型的颈椎病318例进行模糊推理分析。　　3模糊数学　　3.1模糊子集的定义及数学表示　　设给定论域U，U到[0，1]闭区间的任一映射μA　　μA：U→[0，1]　　u→μA(u)(1)　　定义U得到一个模糊子集A，μA称为模糊子集的隶属函数，μA(u)称为u对于A的隶属度。μA(u)取值范围为闭区间[

6、0,1]，μA(u)的大小反映了u对于模糊子集的从属程度。μA(u)的值接近1表示u从属于A的程度很高;μA(u)的值接近0表示u从属于A的程度很低，所以模糊子集完全由隶属函数来描述。　　3.2隶属度函数确定方法　　隶属函数是对模糊概念的定量描述，它的确定过程本质上说是客观的，但由于每个人对同一个模糊概念的认识理解存在偏差。因此，隶属函数的确定又带有主观性。通常可以通过以下几种方式来构造：　　①模糊统计法：通过模糊统计实验的方法来确定但工作量过大;　　②例证法：从已知有限个μA的值，来估计论域U上的模糊子集A的隶属函数;　　③专家经验法：根

7、据专家的实际经验，来确定隶属函数。　　3.3模糊逻辑　　1966年P.N.Marinos首次发表了模糊逻辑的研究报告，1974年Z5adeh提出了模糊语言变量的重要概念，模糊逻辑使灰色的真值进入了形式化推理的复杂结构系统，它是机器智能的一个新分枝，并试图使计算机用我们的灰色常识去进行推理。模糊判断句同模糊推理句一样，不能给出绝对的真与不真，只能给出真的程度。因此，在应用模糊集合论对模糊命题进行模糊推理时，应用模糊关系表示模糊条件句，这样就将推理的判断过程转化为对隶属度的合成及演算过程。中医诊疗的过程也可以归结为判断、推理和推断。所以应用模糊

8、推理进行颈椎病的诊断就是用数学语言描述中医诊疗的方法之一[10,11]。　　依据大量病历运用L.A.Zadeh所定义的五元素语言变量规则，确定“极”、“相当”、“比较”、“略微”