知网论文--基于神经网络的医疗诊断专家系统.pdf

1、文章编号!#$%$&()#)*#$%#)+$%#)中图分类号!,&文献标识码!-基于神经网络的医疗诊断专家系统蔡航(青岛大学医学院青岛).#)*摘要!以肺癌诊断专家系统为例/阐述了基于神经网络的医疗诊断专家系统的原理0应用及特点1关键词!神经网络2权值2专家系统3原理神经网络(45 6 7 8 9 45:;/)/?为输入神经元/A/A)/?AB为中间神经元/C/C)/?CD为输出神经元1每一连接弧连接着两个神经元/并附有一数值EF G作为权值/作为F对AF或AF对CF的影响1正权值表示影响的增加/负权值表示权值的减弱1每一神经元的输出是下一神经元的输入/其数学表达为!HIJF IEFFKL(*

2、也可把阀值L视做神经元的第#个输入1神经网络通过对权值的不断调整以输出正确结果1专家系统是人工智能理论应用获得成功的重要研究领域/根据已知的知识推出未知问题的答案1但由于人工智能的传统理论是以符号操作为基础/以冯M诺依曼计算机作为实现工具/所以专家系统在实现类似人脑的学习0联想等方面遇到了如下困难!N知识获取的瓶颈问题1一般专家系统知识获取是把知识以规则的形式存入计算机/但某些知识很难用一些规则来描述/这种方法费时还常常因系统知识库的不良结构造成知识组合爆炸2 O缺少深层的理性知识和强有力的推理能力1一般专家系统获取的是浅层的0表面的知识/系统不具备联想记忆和自学习功能/对相近领域的边缘性问题

3、求解能力很差/不能随环境更新知识2 P推理速度慢1一般专家系统知识表达与知识存储一一对应/即信息的处理和存储是分开的/信息的提取和处理过程是串行的/知识越多/推理速度越慢1神经网络的发展为专家系统的研究开辟了一条新的有效途径1构造基于神经网络的专家系统既能保持专家系统原有特点又兼有神经网络特点!N知识的获取不是人工加工移植/而是由专家提供范例及相应的解/通过特定的学习算法对样本学习并不断修改网络各神经元之间的连接权而获得2 O知识表达不是由产生式规则0谓词逻辑表示/而是把知识经验分布到网络的连接权上/在这里知识规则变为数字形式/便于知识库的组织和管理2 P知识推理变为网络中隐含模式对输入的竞争

4、/是并行的1Q$+)QR 6 7 S 8 9 T U8:V 5 W8:X Y 8 9 U5 Z X Y X S 5 9 4$)#)万方数据!举例选取某医院住院病人#例$其中%&例经病理学(细胞学诊断为肺癌)每一病例用于诊断的数据有年龄(性别(家族史(既往史(吸烟史(*线检查(+,检查(纤维支气管镜检查(术后病理等&项$均可作为神经网络的输入$输出为是否患肺癌的诊断)对一个新的候诊病人来说$只要将他的数据输入到训练好的神经网络中去就可诊断是否已患肺癌)见图-)图-神经网络模型数据处理框图本例神经网络模型使用了反向传播算法./0 1 2 3 4 5 6 7 0 8 0 39:6;?$训练步骤如下A

5、#从训练范例中取一训练对.一个输入矢量与相应的输出目标矢量配对$把输入矢量用做网络的输入B-计算网络输入矢量BC计算网络输出矢量与训练对中目标矢量的差错B%从输出层反向计算到第一中间层$向减少差错方向调整权值B对训练范例集中每一范例重复上述#D%步$直至整个训练集的差错最小.当病人确实患肺癌时$网络输出结果为肺癌)第C(%步使用迭代方法$反向计算到第一中间层$其计算按E F=9 0规则变形的权值调整方程进行)GH I.J K#LGH I.J KM NIO PI.-GH I为神经元H至神经元I的第J次变更的权值B O PI为神经元H的输出BM为学习率常数B NI为神经元I的差值)NIL.QRNR

6、GI R S P.TI.C 可用式.-首先调整输出层连接弧权值$然后再用此权值与连接输出层神经元的N值向下传播回去$用式.C 计算每一层N值)逐次用式.-调整中间层数值$直至输入层)U讨论经过充分学习的网络系统取得了成功诊断的知识和经验$并将这些经验和知识以数字的形式分布在网络的连接权中构成系统的知识库$并可通过以后的学习不断调整权值提高准确率)医生在诊断时也能靠自己积累的大量临床经验$运用理论知识及经验由相似性原理进行模糊推论得出结果)显然这种基于神经网络的医疗诊断专家系统要比严格按知识库中存储的知识规则进行诊断的专家系统优越的多)当运行已学习过的样本时得到正确的结果$而把未经学习的病历数据

7、提供给网络时$诊断正确率仍可达到V W X)提供的学习样本越多越全面$利用神经网络取得的函数关系越具普遍性$结果越准确)由于某些原因有些病人的病历数据不完整$若按传统的方法是不好处理的$但神经网络具有较强的容错性使其对最终结果影响不大)基于神经网络的医疗诊断专家系统通过病历学习获取诊断知识并按自然联想推理产生诊断结果$这是一般医疗诊断专家系统做不到的)参考文献#王伟Y人工神经网络原理Y北京航空航天大学出版社$#V V$%D&Z-武波$马玉祥Z专家系统Y北京理工大学出版社$-W W#$#&D#V&Z收稿日期A-W W-W-W-V-数理医药学杂志-W W-年第#卷第%期 万方数据基于神经网络的医疗

8、诊断专家系统基于神经网络的医疗诊断专家系统作者：蔡航作者单位：青岛大学医学院,青岛,266021刊名：数理医药学杂志英文刊名：JOURNAL OF MATHEMATICAL MEDICINE年，卷(期)：2002,15(4)被引用次数：11次 参考文献(2条)参考文献(2条)1.王伟 人工神经网络原理 19952.武波;马玉祥 专家系统 2001 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.白春清 中医专家系统三十年期刊论文-医学信息（上旬刊）2011,24(2)2.陈斌才.赵洁.蒋世忠.CHEN Bin-cai.ZHAO Jie.JIANG Shi-zhong 基于BP神经网络的医疗

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