丹参、三七不同配比的多目标模糊优化研究.docVIP

丹参、三七不同配比的多目标模糊优化研究* 商洪才?1 李梢?2 高秀梅1 指导：张伯礼1 王永炎3 1 天津中医学院中医药研究中心，天津，300193； 2 清华大学生物信息学教育部重点实验室，北京，100084； 3 中国中医研究院，北京，100700 摘要：目的：针对方剂配伍研究中最优剂量配比的分析和预测，对丹参、三七7种不同剂量组合治疗实验性急性心肌缺血犬的数据进行处理，从而建立了一种适用于方剂最优剂量配比分析的综合评价方法。方法：采用多目标优化、模糊综合评判方法 关键词：丹参，三七，多目标优化，模糊综合评判 中图分类号： 实验中，通过小样本随机化分组、动态观测多种效应指标得到一系列真实信息，未做剔除和筛选，称之为小样本高维数多效应复杂信息[1]。利用常规统计方法处理这些信息，由于分组多、样本小，结果反映更多的是趋势和朝向，而统计学上没有显著意义。既不可能依靠无限制的增加样本例数以求得统计学上的显著差异；同时利用专业知识进行综合分析的能力相对不足，可能会造成信息丢失。因此更多地寄希望于新的思维和方法出现。 近十多年来，研究者们注意到将模糊数学应用于多目标综合评价之中，以解决评价问题中存在的模糊性，特别是对于定性信息较多的问题。模糊综合评判(Fuzzy Comprehensive Assessment)是其中的一种重要方法[2]。它首先建立问题的目标集和评定集，分别确定它们的隶属度向量，然后在各个单目标评判的基础上，通过模糊映射得出多目标综合评价结果。不少决策问题也采用了结合模糊数学的评价方法，另外，在前面所提到的评价方法中，多数方法不仅指标的权重一般都要由专家给定，而且定性信息也多是通过人的主观判断予以量化 。而人的判断偏好固有的模糊性以及定性信息的模糊性，也要求人们用模糊数学的方法来处理上述问题，以得到更符合实际的客观结果。 在中药配比优选研究的多目标系统中，由于不同的药物组合对指标的影响往往不是一致的，不同的组合会对不同的指标产生相反的影响，因此，在中药配方研究中，就是寻找在对某些关键的指标不能太坏的约束下使得目标更优的可行解。并且根据不同的组合的药效综合评价对药物的不同的组合进行比较，选出最优的药物组合，并且可预测可能的药物组合范围。 1研究目的 根据所有相关指标的综合考虑，寻找7个不同比例给药组在治疗心血管病上的最优[1]。 2研究对象 2.1数据来源：国家重点基础研究发展规划项目（973）项目：“方剂关键科学问题的基础研究”丹参、三七对实验性急性心肌缺血犬影响的实验研究结果[1，3，4]。 2.2数据分组：分为10组，包括假手术组、模型组、消心痛治疗对照组，丹参、三七10/0，10/1，10/3，10/6，10/10，1/10，0/10七种不同配比治疗组。每组5只犬。 2.3检测指标：（1）反映心肌缺血的直观指标：心外膜心电图ΣST，心外膜心电图N-ST，缺血范围（缺血区/左室），缺血范围(缺血区/全心)，磷酸肌酸激酶同工酶(CKMB)，心肌钙蛋白(cTnI)。（2）反映心脏状态的金指标，通过超声流量计测量得到：血流动力学—冠脉流量(ml/min)，心肌耗氧量。（3）血流动力学：心率（次/分），平均动脉压（mmHg），左室内压峰值(mmHg)，左室内压上升最大速率，左室舒张末期压(mmHg)，左室内压下降最大速率，心输出量(ml/min)，心脏指数，总外周血管阻力，左室做功指数。（4）辅助指标1、2：一氧化氮(NO)，内皮素(ET)；超氧化物歧化酶(SOD)，丙二醛(MDA)。 2.4数据类型：依据采样时间的不同，分为5类数据：（1）7个时间点采样数据：分别在结扎前、结扎后、给药后30min、60min、90min、120min、180min；（2）6个时间点采样数据：分别在结扎后、给药后30min、60min、90min、120min、180min；（3）4个时间点采样数据：结扎前、结扎后、给药后30min、90min；（4）2个时间点采样数据：治疗前，治疗后；（5）1个时间点采样数据：治疗后。 3研究方法 3.1多目标优化的数学表示： 对多目标系统，优化问题一般可以表述为如下形式： st. (k=1，2，…，p) (i=1，2，…，n) X为决策变量，表示建立的m个与X有关的目标函数；是p个约束条件；是对向量形式的m个目标优化，可以求最大值，也可以求最小值。 3.2多目标优化中的权系数确定： 这是多目标优化的问题转化为单目标优化的关键问题，权系数的确定对于评判结果的正误优劣有着极为重要的影响，通常确定权系数的方法如下： 1）神经网络方法。根据实际情况确定训练样本，利用神经网络的自学习功能，逐渐使输出结果收敛至满意