[医学]模糊数学在中医学的应用

lyhiving

：2005-5-17 21:04:01　
   


   
   
   
   
   


   
   
   
   




   模糊数学在中医学的应用

关键词　模糊数学、中医学、应用

　　1965年,美国学者查德提出了模糊数学的概念,揭开了数学史上令人瞩目的一页,在此后短短的几十年中,已在几乎所有科技领域(包括自然、技术、社会科学等)获得普遍的应用和发展,给许多学科研究带来了新的思路和发展契机。这使得利用现代数学所取得的成果促进中医学的发展已成为可能。

　　中医学虽然没有模糊概念、模糊集合、隶属度、权系数等词句,但却是在自觉的巧妙的运用了模糊数学[1]。而且,中医学要成为真正意义上的科学,而不是所谓的经验科学,就须有数学的参与。中医学里的模糊概念和模糊量词,如寒、热、温、凉,其中虽未精确量化,但已有程度上的不同。然而,模糊数学的出现使得这类概念的量化成为可能,也就使得用数学方法处理某些中医问题成为可能[2]。并且,当能够成功的运用数学语言来描述中医理论的时候,中医将成为一门严格科学化的、更完善的医学。

　　1　模糊数学

　　模糊数学是一门新兴学科,由美国控制论专家查德于1965年创立。它的创立完全突破了明晰数学的禁区,扩展了数学的研究领域和应用范围,使数学从清晰现象扩展到模糊现象,使本来排斥不确定性的数学转而高度关注不确定性事物[3]。

　　模糊数学主要是为处理自然界及人类思维中普遍存在的模糊性现象而提出和建立的,是用数学方法研究和处理具有模糊性现象的科学,它与经典数学和统计数学的区别主要在于它们处理的对象属性不同,如图所示:

　　客观事物确定性经典数学不确定性随机性统计数学模糊性模糊数学

　　模糊数学方法的基础是模糊集合、隶属度函数和模糊算子[4]。设给定论域Ｕ,Ｕ到[0,1]闭区间的任一映射ＵＡ:Ｕ→[0,1]|ｕ→ｕＡ(ｕ),都确定Ｕ的一个模糊子集Ａ,Ｕ称为模糊集合的隶属度函数,ＵＡ(Ｕ)称为Ｕ对于Ａ的隶属度,ＵＡ(Ｕ)的大小反映了模糊变量Ｕ对于模糊集合Ａ的从属程度。模糊算子主要是指建立在集合论基础上的模糊集合的运算方法,如集合的代数运算和逻辑运算,模糊推理主要是利用模糊集合的运算来完成的[5]。

　　所谓模糊,一般是指事物在质上没有确切的含义,在量上没有明确的界限。事物在中介过渡过程中对一定质的隶属程度不断变化,正是模糊概念存在的基础。模糊性、模糊现象是客观存在的,是客观事物的一种属性,它的根源在于事物(包括人类思维)的发展变化,即动态性。事物的变化遵循质量互变规律,在质量互变过程中,都存在中介过渡过程,即存在亦此亦彼的模糊性,这便是模糊数学成立的客观根据和哲学基础[6]。

　　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[7]。

　　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。陈氏等[8]利用该方法采集不同时间脉搏的振幅函数Ｆ(ｔ)离散点的值,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。刘氏等[9-10]以模糊数学为工具对温病学进行研究时指出:我们在研究“数脉”时,要先弄清什么是“数”这个概念,这是一个模糊概念,它的外延不明确,所以在鉴别这个模糊概念时,并不需要绝对的肯定和否定,所要求的只是脉对数这个概念符合到什么程度,因此可以利用隶属度和隶属函数对数脉的模糊特性进行适当的描述,由此便可以构成计算机处理的基本信息,从而在一定程度上揭示了数脉的本质。李氏等[11-13]以模糊数学的理论分析关幼波鉴别各种肝病特征症状的临床经验,利用计算机高级语言编成程序,成功的建立了一个肝炎病诊断的专家系统,取得了满意的效果,提高了诊断的效率和准确性。而且当该系统以病人主诉、体征和检验资料为诊断指标时,可推广应用于一般疾病的诊断;当以病人经过某种药物治疗后的主诉、体征和检验资料为诊断指标时又可推广应用于药物疗效的评价。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,用模糊分类器对急性梗阻型、化脓型胆管炎进行分型等[14]。

　　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[15]。

　　庞氏[16]等将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。

　　王氏等[17]针对方剂配伍和复方分解中大量存在的模糊性概念和现象,借助模糊数学方法,以桂枝汤等中医名方为研究对象,从复方配伍的动态性、模糊性本质上进行了方剂配伍规律的模糊性量化研究,研究表明,通过运用模糊数学方法,借助计算机辅助分析手段,同时引入常用中药药对数据库,可将处方中诸药分成几个药群(如君臣佐使),量化分析出诸药间的相互作用。其结果符合传统中医药理论,还可推广应用于中医临床处方分析以及中成药组方规律的研究和优化设计。

　　马氏等[6,18]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　小结与展望在科学技术迅猛发展的今天,在中医中药现代化的过程中,引入模糊数学方法,用数学[6]语言的结构描述中医学的理论内容,用数学方法探讨和处理中医诊断方法中所具有的广泛的模糊现象,用数学方法对药物及方剂中的模糊现象、模糊概念进行量化描述,使中医学的研究数学化、定量化,从而促进中医学客观化、现代化是非常重要的。语言的结构描述中医学的理论内容,用数学方法探讨和处理中医诊断方法中所具有的广泛的模糊现象,用数学方法对药物及方剂中的模糊现象、模糊概念进行量化描述,使中医学的研究数学化、定量化,从而促进中医学客观化、现代化是非常重要的。

　　模糊数学在中医理论和中医临床中的应用既可突出中医特色,又实现了与现代科学技术相结合,从而促进了中医的发展[1]。勿庸质疑,中医临床是有优势的,原因很多,除了独具特色的中医理论和久经考验的临床经验所升华的思维优势这一重要原因,模糊数学将为之锦上添花。同时,我们也应该注意,模糊数学在中医中的运用更需要科学思维,要警惕思维偏见,要克服思维惰性。因为科学思维在促进中医与现代科学技术相结合上,比仪器更重要。

　　在中西医结合发展日益蓬勃的今天,模糊数学方法更为中西医结合的发展提供了一条更为广阔的途径。例如,在规范中医胃癌辨证分型的基础上,借助模糊数学,可以使对胃癌的转移、复发概率判断更加精确化,从而可以得出胃癌中医证型与转移复发概率之间的相关性,以利于临床医生根据辨证的结果对病人的预后做出及时、准确的判断,并指导临床治疗个体化的具体实施,推动中西结合的进一步发展。

　　参考文献：

[1]　刘亚娴 论模糊数学在中医临床的应用[Ｊ] 陕西中医学院学报,2000,23(6):5-6

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

[3]　ＬＡｚａｄｅｈ Ｆｕｚｚｙｓｅｔｓ[Ｊ] ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ,1965,8:338-353

[4]　[日]四野寿郎,浅居喜代治,营野道夫,等 刘维仲译 模糊系统理论及应用[Ｍ] 天津:天津大学出版社,1991 1-125

[5]　孔凡让,周红平,严如强 模糊数学及其在中医药学中的应用[Ｊ] 山东生物医药工程,2001,20(4):11-14

[6]　马　红,刘苏中,王咏梅 模糊数学方法在中药方剂研究中的应用[Ｊ] 中国实验方剂学杂志,2000,6(2):56-58

[7]　魏　威,魏欣甫 模糊数学与中医辨证论治[Ｊ] 中医教育,1999,18(4):54-55

[8]　陈荣山,陈东汉 模糊数学在中医脉象模式识别中应用[Ｊ] 医学信息,1998,11(3):20-21

[9]　刘兰林,张　辉 论瘟病学的研究借助模糊数学的可行性[Ｊ] 中医教育,2001,20(6):7-8

[10]　孙益鑫 论模糊数学与中医学[Ｊ] 中国医药学报,1996,11(1):19-20

[11]　李　波,钟　智 肝炎病诊断的模糊数学模型[Ｊ] 广西医科大学学报,1998,15(1):52-54

[12]　李　波 模糊数学理论在预防医学中应用初探[Ｊ] 广西医学,1998,20(6):1193-1195

[13]　汪培庄 模糊集合论及其应用[Ｍ] 上海:上海科学技术出版社,1983 30

[14]　张玉明,聂艳华 模糊数学和灰色数学及其在医学领域中的应用[Ｊ] 锦州医学院学报,1996,17(6):48-50

[15]　于莲波 用模糊数学原理评估中药材质量等级[Ｊ] 烟台师范学院学报,1997,13(3):9-11

[16]　庞士统,庞怡然 用模糊数学筛选抗癌中药方法的探讨 中国药房,1998,9(5):210-211

[17]　王咏梅,马　红,刘苏中 方剂配伍的模糊数学特性研究[Ｊ] 中国实验方剂学杂志,2000,6(6):59-61

[18]　谢　鸣 方剂学科发展与思考[Ｊ] 北京中医药大学学报,1996,19(2):2-7
  


   
   
   
   
   


   
    　

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