基于人工神经网络的肺癌诊断研究论文

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1、基于人工神经网络的肺癌诊断研究论文肺癌的诊断问题各国医学界已作了一些研究，并取得了某些实际的成果。但是，由于肺癌的多种类型以及多种相关因素，使得现有的诊断在准确性和实用性方面都存在着相当的局限性，如建模复杂困难。由于对影响罹病与否的各种因子的作用机制了解得不是很清楚，如何建立诊断模型，以及如何确定新建立的模型在何种程度上与实际情况相吻合还是一个问题；容错能力不强，适用范围不广；依赖于某个病例库新建立起来的医学模型往往具有很强的局限性.freeloid函数，设神经网络输入层的p个节点，输出层有q个节点，k-1层的任意节点用l表示，k层的任意节点用j表示，k+1层的任意节点用l表示。ax=max｛

2、xi∶xi∈X｝，Min=min｛xi∶xi∈X｝。这里X为原始数据集。经过(7)式变换后，yi将在(0，1)区间。因此，可作为神经网络的输入输出。3.应用神经网络进行肺癌诊断将描述病人各种情况的数据作为前向网络的输入数据加到其输入端，并按(1)～(6)式计算各神经元的输入和输出，同时调整神经元之间的连接权值以使网络的输出和实际的病例情况相符。即当病人确实患肺癌时网络的输出结果也恰好指示为肺癌，反之亦然。如果对所有的训练样本集网络的输出基本上(95%或更高)能保证与实际结果一致，则训练过程结束。我们认为神经网络已建立起病人的各种因素与他是否是肺癌患者之间的函数映射关系。对于一个新的候诊病人来说

3、，只要将他的情况输入到训练好的神经网络中去，根据网络的输出结果就可以知道他是否已患肺癌。表1基于不同发病因素的诊断网络模型类型训练集精度测试集精度基于遗传因素的诊断网53.8%46.3%基于个人生活习惯的诊断网57.1%44.9%基于病症的诊断网89.4%83.3%基于医学检查结果的诊断网98.5%92.6%上述结果表明不同类型的因素应分开来考虑。于是我们将58项输入数据分成四类，这四类有各自的BP诊断网，依次称为诊断一、诊断二、诊断三、诊断四。它们先单独测定，然后再将它们各自的结果综合起来得出最后的判断。上述四种诊断网络所得结果的可靠性各不相同。其中，根据医学检查结果所作的诊断准确性最高，因

4、此在最后的综合分析中要重点考虑它的诊断结果，我们给它设一个相对最高的权值。其次，根据病人的症状所作的诊断往往也具有较高的准确性，因此给它的权值也较高，但比医学检查结果的稍低。其他两类因素在有关肺癌的诊断中仅具参考作用，因而所设的权值相对较小。最后的结果O为：O=a1.O1+a2.O2+a3.O3+a4.O4a1+a2+a3+a4=1其中Oi，ai,i=1,2,3,4分别为各诊断网的输出及其对应的权值。当O＞0.5时最后的诊断结果为患肺癌，反之则正常。对所有的病例数据经上述方法的诊断结果见表2。表2神经网络对肺癌诊断结果分析神经网络诊断结果训练数据测试数据肺癌患者非肺癌患者肺癌患者非肺癌患者+4

5、602253-038122其中对于训练集，肺癌病人的正确检出率为100%，非肺癌病人误诊率为5%。对于测试集，肺癌病人的正确检出率为96.2%；非肺癌患者正确检出率为88%，误诊率为12%。讨论1.本研究所采用的人工神经网络的肺癌诊断方法的结果较好地符合了已知数据，具有较高的准确性，特别是对于肺癌患者一般都能准确地做出诊断，有利于肺癌的早期发现和治疗。2.要想进一步提高该方法的准确性，应该注意收集更多更全面的病例数据。人工神经网络主要是利用它能自动从数据集中抽取函数的关系的功能。如果我们所使用的数据越多越全面，则其中所蕴含的事物本身的规律性就越强，利用人工神经网络从中所抽取的函数关系就越具有普

6、遍性，因而就更准确。3.实现对肺癌的诊断的关键在于准确找到罹患肺癌的判定函数，可利用前向网络的函数逼近功能来实现。但是这里涉及到两个问题。首先，由于差别函数和预测率函数都是利用人工神经网络从已知的病例数据集中抽取出来的，它实际反映的是这些数据集中输入输出对的映射关系。因此要想保证诊断具有较高的准确性，就应该使用来建立函数关系的这些数据集(称训练集)具有充分的代表性，即这些数据应基本蕴含肺癌诊断的医学原理。这就涉及到如何选择网络合理的训练集及关键的输入项。另一个问题涉及到神经网络本身的要求，即网络的输入输出数据值都应在区间(0，1)中。这可以通过数据的编码和归一化来实现。4.由于某些原因有些病人

7、的病例数据不完整，约占总病例数据的10%左右。显然，如果按照传统的方法来建立肺癌病人的诊断模型〔4〕，这些有缺项的数据是不太好处理的，但是由于人工神经网络有较强的容错性，输入数据在某些项上的错误对网络最终结果的正确性影响不大。