兔血液凝血功能診斷的改進(jìn)Fisher判別法

葉 穩(wěn)，馬晨豐，程攀科，周 倜

（第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)員旅十三隊(duì)，重慶 400038）

臨床上多種疾病的癥狀均會出現(xiàn)凝血功能異常，如全身炎癥反應(yīng)綜合征、膿毒癥、多器官功能障礙綜合征等。而且隨著疾病的不斷發(fā)展，患者往往會出現(xiàn)彌漫性血管內(nèi)凝血（發(fā)生率為30%～50%）。通常臨床中將凝血功能分為正常、低凝血和高凝血3種，因此判斷患者凝血功能狀況是治療前的第一要務(wù)。

臨床上常通過檢測“凝血四項(xiàng)”［PT、活化部分凝血活酶時間（APTT）、TT和FIB］來判斷凝血功能，此種方法操作簡便，檢測廉價，應(yīng)用廣泛，但其診斷的準(zhǔn)確性較差，通常約有30%的患者無法通過此方法準(zhǔn)確推斷其凝血類型。另一方面，凝血功能診斷的黃金標(biāo)準(zhǔn)是一種稱為血栓彈力圖（thrombelastograph，TEG）的檢測方法，但價格比較昂貴。本文通過判別分析，建立此2種方法的內(nèi)在聯(lián)系，并逐步通過分析以“凝血四項(xiàng)”法代替TEG法，實(shí)現(xiàn)簡單判別。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本文所采用數(shù)據(jù)均由本校數(shù)學(xué)教研室提供，樣本量為250。選取實(shí)驗(yàn)用家兔，水平式生物撞擊造成兔胸部創(chuàng)傷，繼而分別注入內(nèi)毒素，測量凝血4項(xiàng)指標(biāo)［1－4］。儀器采用C－2000高性能四通道血凝儀。

1.2 方法

1.2.1 改進(jìn)的Fisher判別原理 Fisher判別法，就是將多元的統(tǒng)計量經(jīng)過數(shù)學(xué)投影，變換為一元投影值，繼而進(jìn)行各類別間的判別分析［5－8］。本文在進(jìn)行Fisher判別前，對所有統(tǒng)計量進(jìn)行預(yù)處理。借助MATLAB 6.5中的遺傳優(yōu)化箱，通過實(shí)碼加速遺傳算法的投影尋蹤（projection pursuit，PP）［9－11］方法，得出每項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)值，進(jìn)而按照權(quán)值的差異，進(jìn)行判別分析。

1.2.2 PP模型 構(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù):設(shè)根據(jù)經(jīng)典凝血類型評判方法確定的凝血類型為f（i），評判指標(biāo)為x（n，m）（其中m為評判指標(biāo)數(shù)目，n為樣本數(shù)，且n＝1，2…，250；m＝1，2，3，4）。本文中將凝血類型f（i）分為3類，及1、2、3，其分別對應(yīng)正常、低凝血和高凝血。

由于凝血類型的評判指標(biāo)有多種，因此需要將此多指標(biāo)問題綜合成一個單一數(shù)值的形式進(jìn)行比較。本文采用金菊良等［9］PP模型，其方法是將多維的評判指標(biāo)x（n，m）轉(zhuǎn)化為以T＝｛t（1），t（2），t（3），t（4）｝為投影方向的一維投影值Y（n）。

上式中，T＝｛t（1），t（2），t（3），t（4）｝可認(rèn)為是各個評判指標(biāo)的權(quán)值，本文所做討論只是得出各個指標(biāo)的投影權(quán)值T，并不求出投影指標(biāo)函數(shù)。繼而，將各個指標(biāo)值按照得出的投影權(quán)值T進(jìn)行分配，求出新的指標(biāo)值，再按照Fisher判別法判別分析各樣本的凝血類型。

在進(jìn)行求解之前，為了消除量綱的影響，需對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)注化函數(shù)為:

按照PP模型理論，在進(jìn)行綜合投影時，求投影值Y（n）應(yīng)盡可能大地提取x（n，m）中的變異信息，即Y（n）的方差達(dá)到盡可能大。同時要求f（m）與Y（n）的相關(guān)系數(shù)r2盡可能大:

式中，V（m）為各指標(biāo)投影值的方差，r2為f（m）與Y（n）的相關(guān)系數(shù)。

求解投影權(quán)值T:由于投影指標(biāo)函數(shù)S（T）只隨投影方向T的變化而變化.可通過求解投影指標(biāo)函數(shù)最大化問題來估計最佳投影權(quán)值T，即

這是一個以T＝｛t（1），t（2），t（3），t（4）｝為優(yōu)化變量的非線性優(yōu)化問題，用常規(guī)方法處理較困難，故可采用運(yùn)用基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法（RAGA）［12］對各個指標(biāo)的最優(yōu)的權(quán)值進(jìn)行計算。

1.2.3 各個指標(biāo)的投影權(quán)值T

1.2.4 Fisher判別函數(shù)

上式中P（1），P（2），P（3）分別表示凝血類型1，2，3的判別得分。

1.3 求解 運(yùn)用MATLAB 6.5中的遺傳優(yōu)化箱求解各個指標(biāo)的投影權(quán)值T。運(yùn)用SPSS10.0中的Fisher判別法求解各判別函數(shù)。

2 結(jié) 果

本次實(shí)驗(yàn)共采樣250份，其中正確判別樣本230份，判別正確率為92.00%。去除指標(biāo)APTT后，判別正確率為94.8%。優(yōu)化后對于低凝類型的評判準(zhǔn)確率由最初的48.5%上升至74.29%。具體各項(xiàng)判別情況見討論部分。

3 討 論

3.1 判別結(jié)果討論

表1 改進(jìn)Fisher法各凝血類型判別正確率

由表1可知，運(yùn)用本模型進(jìn)行評判時，正常凝血類型的評判較為準(zhǔn)確，而低凝血類型的評判結(jié)果準(zhǔn)確率較差。且總的評判正率為92.00%，評判結(jié)果較一般的Fisher評判結(jié)果的正確率顯著曾高。兩種方法差異對比，見表2、3。

表2 改進(jìn)Fisher法中各凝血類型判別情況（n）

由表2與表3對比可看出，改良后的方法比對于高凝血類型的評判上正確率有了明顯的提高，然而對于低凝血類型的判別并未凸顯出較強(qiáng)的優(yōu)勢。

3.2 低凝血類型的評判討論

3.2.1 相關(guān)誤差討論 欲討論各個評價指標(biāo)對于低凝血類型評判的干擾，則需得出各個評價指標(biāo)的正常值范圍。經(jīng)對樣本中所有正常凝血類型各指標(biāo)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)其均服從正態(tài)分布。當(dāng)置信水平為95%時，各個指標(biāo)的正常范圍為表4所示。

表3 原始Fisher法中各凝血類型判別情況（n）

表4 各個指標(biāo)的正常范圍

對照表4，分析低凝血類型誤判樣本中各指標(biāo)偏離情況如表5。

表5 低凝血中各指標(biāo)偏離情況（n）

由表5可看出，指標(biāo)APTT及FIB的偏差較大。先分析兩指標(biāo)的生理學(xué)意義，即FIB其本質(zhì)為一種糖蛋白，由肝臟合成，是評判凝血功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。導(dǎo)致FIB降低的主要原因是肝酶功能低下，合成減少，其本身的降低會延長凝血時間，即樣本表現(xiàn)為低凝。而在本文的所有樣本中，F(xiàn)IB并未表現(xiàn)出明顯降低，因此分析實(shí)驗(yàn)過程中可能是其他因素對FIB干擾。APTT是內(nèi)源性凝血系統(tǒng)的一個較為敏感的篩選試驗(yàn)，臨床中用來驗(yàn)證先天性或獲得性凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅺ缺陷。本文中所有低凝樣本中，該值均表現(xiàn)為延長，其與事實(shí)相符。但由于APTT的高度敏感性，因此其受外界干擾較大，可能存在較大誤差。

3.2.2 相關(guān)影響因素討論 選取15例血液標(biāo)本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)影響因數(shù)分析，結(jié)果見表6、7。

表6 血樣標(biāo)本對檢測的影響（，n＝15）

表6 血樣標(biāo)本對檢測的影響（，n＝15）

標(biāo)本 PT（s） FIB（g／L） APTT（s） TT（s）原始標(biāo)本9.17±0.532.52±0.3212.1±0.1420.4±3.05糾正后標(biāo)本10.5±0.452.76±0.2717.9±0.4222.5±2.43

表7 標(biāo)本及時測定與放置5h后測定值比較（，n＝15）

表7 標(biāo)本及時測定與放置5h后測定值比較（，n＝15）

時間 PT（s） FIB（g／L） APTT（s） TT（s）即時測定10.70±0.432.88±0.5314.76±0.1222.69±2.48放置5h測定12.34±0.152.73±0.1418.98±0.3724.53±1.56

由以上實(shí)驗(yàn)可看出，APTT受外界因素影響較大，在血樣標(biāo)本不純，標(biāo)本放置時間較長，標(biāo)本中出現(xiàn)凝血塊等情況下［13］，APTT的波動性均顯著高于其他因素。而因素FIB的變化較小，穩(wěn)定性好，對實(shí)驗(yàn)的干擾小。故認(rèn)為評價指標(biāo)APTT穩(wěn)定性較差，從評判體系中去除。因此，在滿足條件P（1）－P（3）≤2.0（即1型與3型判別函數(shù)值的相差小于2）時，可去除APTT此項(xiàng)檢驗(yàn)。

去除APTT檢驗(yàn)項(xiàng)后的評判函數(shù)為:

將評價指標(biāo)APTT從評判體系中去除后對于低凝類型的評判準(zhǔn)確率結(jié)果見表8。

表8 兩種方法對低凝類型的評判準(zhǔn)確率比較

此結(jié)果與羅萬春等［14］的判別結(jié)果出入較大，而且在之前投影尋蹤法所給出的指標(biāo)權(quán)重中，APTT明顯大于FIB，然而再去除指標(biāo)權(quán)重較大的APTT后，評判準(zhǔn)確率有了明顯的提高。其原因可能是:APTT是內(nèi)源性凝血系統(tǒng)的一個較為敏感的篩選試驗(yàn)。當(dāng)血液表現(xiàn)為低凝時，其會表現(xiàn)為延長，例如內(nèi)源系統(tǒng)因子先天性缺乏的血友病等。本文中所檢測的樣本，其低凝時APTT均表現(xiàn)為延長，但可能由于實(shí)驗(yàn)過程中的誤差等因素，使其波動性較大，從而加大了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的不確定性［15］。其具體原因仍待進(jìn)一步探究。

隨著數(shù)學(xué)中判別分析方法的不斷發(fā)展，其判別的準(zhǔn)確性不斷提高。但須引起注意的是，在應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行評價時，不能單一的只相信純數(shù)學(xué)評價結(jié)果，而應(yīng)結(jié)合其相應(yīng)的實(shí)際臨床意義，以此作為評判分析的根本出發(fā)點(diǎn)，才能收到滿意的結(jié)果。

［1］林英輝.血凝指標(biāo)的自動檢測方法及其臨床應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)文選，2002，10（5）:725－727.

［2］王潤琴，李美英，楊海青.25℃室溫下不同保存時間對凝血功能的影響［J］.山西職工醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2011，21（1）:13－14.

［3］薛宇紅.避免標(biāo)本采集不當(dāng)給血常規(guī)檢驗(yàn)結(jié)果造成的影響［J］.中國實(shí)用醫(yī)藥，2011，6（17）:224－225.

［4］蘇偉雄.淺析凝血實(shí)驗(yàn)檢測的影響因素［J］.中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2011，8（6）:40－41.

［5］趙龍蓮，張錄達(dá)，李軍會等.小波包熵和Fisher判別在近紅外光譜法鑒別中藥大黃真?zhèn)沃械膽?yīng)用［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2008，4（4）:817－820.

［6］唐勤，李星，張弘揚(yáng)，等.核Fisher判別分析在助學(xué)貸款違約判別中的應(yīng)用［J］.工程地球物理學(xué)報，2011，8（3）:374－376.

［7］程正東，章毓晉，樊祥.常用Fisher判別函數(shù)的判別矩陣研究［J］.自動化學(xué)報，2011（10）:1361－1370.

［8］田艷，孫建孟，王鑫.利用逐步法和Fisher判別法識別儲層巖性［J］.勘探地球物理進(jìn)展，2011，33（2）:126－129.

［9］金菊良，魏一鳴，丁晶.水質(zhì)綜合評價的投影尋蹤模型［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2001，7（21）:431－434.

［10］李為相，張廣明，李幫義.基于投影尋蹤模型的區(qū)間數(shù)群決策權(quán)重確定［J］.工業(yè)工程，2011，14（2）:16－20.

［11］徐釤，周四清，溫生貴.孤立性肺結(jié)節(jié)CT形態(tài)學(xué)征象的Fisher判別［J］.放射學(xué)實(shí)踐，2011（2）:180－182.

［12］金菊良，楊曉華，丁晶.基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法［J］.四川大學(xué)學(xué)報:工程科學(xué)版，2000，7（4）:20－24.

［13］陳淑貞.靜脈采血影響凝血4項(xiàng)結(jié)果的探討［J］.中國當(dāng)代醫(yī)藥，2009，11（16）:59－60.

［14］羅萬春，劉宿，易東.兔血液凝血功能診斷的逐步判別與分析［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2008，9（30）:1638－1640.

［15］吳慧玲.凝血4項(xiàng)檢驗(yàn)的臨床意義［J］.菏澤醫(yī)學(xué)專科學(xué)校學(xué)報，2008，3（20）:47－48.