【word】 兔血液凝血功能诊断的改进Fisher判别法

【word】 兔血液凝血功能诊断的改进Fisher判别法 兔血液凝血功能诊断的改进Fisher判别法 重庆医学2012年2月第41卷第5期 ? 技术与方法? 兔血液凝血功能诊断的改进Fisher判别法 叶稳,马晨丰,程攀科,周倜 (第三军医大学学员旅十三队,重庆400038) 469 摘要:目的通过对经内毒素侵袭的实验对象凝血指标的检测,建立凝血指标与凝血类型之间较为准确的数学关系,从而 代替血栓弹力图(TEG)检测法.方法将实验对象的凝血指标(PT,APTT,TT和FIB)通过实码加速遗传算法的投影寻踪方法 赋予相应的判别权值,进而应用Fisher判别法建立指标与凝血类型间的判别关系函数,进行判别.最后通过指标筛选对判别函 数进行优化.结果选用全部4项指标的判别正确率为92.00.去除指标APTT后,判别正确率为94.8.优化后对于低凝 类型的评判准确率由最初的48.5上升至74.29.结论改进Fisher判别法对凝血的评判准确率高,方法简便,具有较高的应 用价值. 关键词:血液凝固;Fisher判别;投影寻踪 doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2012.05.020文献标识码:A文章编 号:1671-8348(20i2)05—0469—03 EvaluationofcoagulationfunctiondiagnosisbyimprovedFisherdiscriminantion YeWen,MaChenfeng,ChengPanke,ZhouTi (Company13,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400038,China) Abstract:ObjectiveTotestthecoagulationindicatorsintheexperimentalsubjectsinvadedbyendotoxintOestablishthe mathematicrelationshipbetweenthetypesofcoagulationandtheindicatorsofbloodcoagulationforreplacingthromboelastogram (TEG)assay.MethodsWegavetheindicatorsofbloodcoagulation(includingPT,APTT,TTandFIB)withthecorresponding discriminantweightsgotbytheprojectionpursuit(PP)methodoftherealcodingacceleratinggeneticalgorithm(RAGA)andestab— lishedtherelationshipbetweenthetypesofcoagulationandtheindicatorsofbloodcoagulationwiththetheFisherdiscriminant.Fi— nally,theindicatorsscreeningwasadoptedtOoptimizethediscriminantfunction.ResultsThecorrectidentificationratewas92. O0withallfourindicators.ExcludingtheindicatorAPTT,thecorrectidentificationratewas94.8.Afteroptimization,thecor— rectidentificationrateofthelow-coagulationtypewasincreasedfrominitial48.6tO74.3.ConclusionThemodifiedFisher discriminantmethodisprecisetOdiscriminatethetypeofbloodcoagulation, whichissimpleandconvinientwithhigherapplication value. Keywords:bloodcoagulation;Fisherdiscrimination;projectionpursuit 临床上多种疾病的症状均会出现凝血功能异常,如全身炎 症反应综合征,脓毒症,多器官功能障碍综合征等.而且随着 疾病的不断发展,患者往往会出现弥漫性血管内凝血(发生率 为30,5O).通常临床中将凝血功能分为正常,低凝血和 高凝血3种,因此判断患者凝血功能状况是治疗前的第一 要务. 临床上常通过检测”凝血四项”[PT,活化部分凝血活酶时 间(APTT),TT和FIB]来判断凝血功能,此种方法操作简便, 检测廉价,应用广泛,但其诊断的准确性较差,通常约有3o 的患者无法通过此方法准确推断其凝血类型.另一方面,凝血 功能诊断的黄金是一种称为血栓弹力图(thrombelasto graph,TEG)的检测方法,但价格比较昂贵.本文通过判别分 析,建立此2种方法的内在联系,并逐步通过分析以”凝血四 项”法代替TEG法,实现简单判别. 1与方法 1.1一般资料本文所采用数据均由本校数学教研室提供, 样本量为250.选取实验用家兔,水平式生物撞击造成兔胸部 创伤,继而分别注入内毒素,测量凝血4项指标_】].仪器采用 C一2000高性能四通道血凝仪. 1.2方法 1.2.1改进的Fisher判别原理Fisher判别法,就是将多元 的统计量经过数学投影,变换为一元投影值,继而进行各类别 间的判别分析_5_8_.本文在进行Fisher判别前,对所有统计量 进行预处理.借助MATIAB6.5中的遗传优化箱,通过实码 加速遗传算法的投影寻踪(projectionpursuit,PP)E911]方法,得 出每项指标的权值,进而按照权值的差异,进行判别分析. 1.2.2PP模型构造投影指标函数:设根据经典凝血类型评 判方法确定的凝血类型为厂(),评判指标为z(n,m)(其中m 为评判指标数目,n为样本数,且n一1,2…,250;m=1,2,3, 4).本文中将凝血类型,()分为3类,及1,2,3,其分别对应 正常,低凝血和高凝血. 由于凝血类型的评判指标有多种,因此需要将此多指标问 综合成一个单一数值的形式进行比较.本文采用金菊良 等【9]PP模型,其方法是将多维的评判指标z(n,m)转化为以 T一{,(1),,(2),(3),f(4)}为投影方向的一维投影值y(). y()一三z(n,m)×T(m) 上式中,T一{(1),(2),t(3),(4)}可认为是各个评判指 标的权值,本文所做讨论只是得出各个指标的投影权值T,并 不求出投影指标函数.继而,将各个指标值按照得出的投影权 值T进行分配,求出新的指标值,再按照Fisher判别法判别分 析各样本的凝血类型. 在进行求解之前,为了消除量纲的影响,需对各指标进行 标准化,标注化函数为: (,)一丛 mJ 按照PP模型理论,在进行综合投影时,求投影值y(n)应 尽可能大地提取x(n,m)中的变异信息,即y()的方差达到尽 可能大.同时要求,(m)与y()的相关系数尽可能大: 47O S(T)一V(m)× 式中,y(m)为各指标投影值的方差,r上为_厂(m)与y()的 相关系数. 求解投影权值丁:由于投影指标函数S(T)只随投影方向 T的变化而变化.可通过求解投影指标函数最大化问题来估计 最佳投影权值T,即 ?Flast2S(T)一V(m)×r. 4 S.tT2(m)一1 卅一1 这是一个以丁一{f(1),t(2),t(3),t(4))为优化变量的非 线性优化问题,用常规方法处理较困难,故可采用运用基于实 数编码的加速遗传算法(RAGA)[12对各个指标的最优的权值 进行计算. 1.2.3各个指标的投影权值T )一0.4249……PT )一0.4335……APTT )一0.4899……TT )一0.O873……FfB 1.2.4Fisher判别函数 P(1)一PT×1.545+APTT×3.789+TT×4.293+ 45.41 F,B×82.082— P(2)一PT×1.286+APTT×3.396+TT×4.561+ FfB×93.881,48.477 P(3)一PT×2.516+APTT×4.902+TT×5.33+ FIB×80.517—68.2 上式中P(1),P(2),P(3)分别表示凝血类型1,2,3的判 别得分. 1.3求解运用MATLAB6.5中的遗传优化箱求解各个指 标的投影权值T.运用SPSS10.0中的Fisher判别法求解各 判别函数. 2结果 本次实验共采样250份,其中正确判别样本230份,判别 正确率为92.OO.去除指标APTT后,判别正确率为 94.8.优化后对于低凝类型的评判准确率由最初的48.5 上升至74.29.具体各项判别情况见讨论部分. 3讨论 3.1判别结果讨论 表1改进Fisher法各凝血类型判别正确率 由表1可知,运用本模型进行评判时,正常凝血类型的评 判较为准确,而低凝血类型的评判结果准确率较差.且总的评 判正率为92.(】(】%,评判结果较一般的Fisher评判结果的正确 率显着曾高.两种方法差异对比,见表2,3. 表2改进Fisher法中各凝血类型判别情况() 由表2与表3对比可看出,改良后的方法比对于高凝血类 型的评判上正确率有了明显的提高,然而对于低凝血类型的判 别并未凸显出较强的优势. 重庆医学2012年2月第41卷第5期 3.2低凝血类型的评判讨论 3.2.1相关误差讨论欲讨论各个评价指标对于低凝血类型 评判的干扰,则需得出各个评价指标的正常值范围.经对样本 中所有正常凝血类型各指标数据分析,发现其均服从正态分 布.当置信水平为95时,各个指标的正常范围为表4所示. 表3原始Fisher法中各凝血类型判别情况() 对照表4,分析低凝血类型误判样本中各指标偏离情况如 表5. 表5低凝血中各指标偏离情况() 由表5可看出,指标APTT及FIB的偏差较大.先分析 两指标的生理学意义,即FIB其本质为一种糖蛋白,由肝脏合 成,是评判凝血功能的一项重要指标.导致FIB降低的主要原 因是肝酶功能低下,合成减少,其本身的降低会延长凝血时间, 即样本表现为低凝.而在本文的所有样本中,FIB并未表现出 明显降低,因此分析实验过程中可能是其他因素对FIB干扰. APTT是内源性凝血系统的一个较为敏感的筛选试验,I临床中 用来验证先天性或获得性凝血因子?,?,?缺陷.本文中所 有低凝样本中,该值均表现为延长,其与事实相符.但由于 APTT的高度敏感性,因此其受外界干扰较大,可能存在较大 误差. 3.2.2相关影响因素讨论选取15例血液标本进行实验影 响因数分析,结果见表6,7. 表6血样标本对检测的影响(j士5,一15) 表7标本及时测定与放置5h后测定值比较(士s,一15) 由以上实验可看出,APTT受外界因素影响较大,在血样 标本不纯,标本放置时间较长,标本中出现凝血块等情况 下_1,APTT的波动性均显着高于其他因素.而因素FIB的 变化较小,稳定性好,对实验的干扰小故认为评价指标 APTT稳定性较差,从评判体系中去除.因此,在满足条件P (1)一P(3)?2.0(即1型与3型判别函数值的相差小于2)时, 重庆医学2012年2月第41卷第5期 可去除APTT此项检验. 去除APTT检验项后的评判函数为: P(1)一PT×2.794+TT×2.578+FIB×2.465—45.869 45.898 P(3)PT×3.088+TT×2.5l9+F,B×1.977— 将评价指标APTT从评判体系中去除后对于低凝类型的 评判准确率结果见表8. 表8两种方法对低凝类型的评判准确率比较 方法正确率() 未改进法 改进法 48.57 74.29 此结果与罗万春等l1的判别结果出入较大,而且在之前 投影寻踪法所给出的指标权重中,APTT明显大于FIB,然而 再去除指标权重较大的APTT后,评判准确率有了明显的提 高.其原因可能是:APTT是内源性凝血系统的一个较为敏感 的筛选试验.当血液表现为低凝时,其会表现为延长,例如内 源系统因子先天性缺乏的血友病等.本文中所检测的样本,其 低凝时APTT均表现为延长,但可能由于实验过程中的误差 等因素,使其波动性较大,从而加大了实验产生的不确定 性.其具体原因仍待进一步探究. 随着数学中判别分析方法的不断发展,其判别的准确性不 断提高.但须引起注意的是,在应用数学方法进行评价时,不 能单一的只相信纯数学评价结果,而应结合其相应的实际临床 意义,以此作为评判分析的根本出发点,才能收到满意的结果. 参考文献: [1]林英辉.血凝指标的自动检测方法及其临床应用[J].医 学文选,2002,10(5):725727. 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