浅谈数学建模与医学的关系论文

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1、浅谈数学建模与医学的关系论文【摘要】论述医学应用数学的必要性及数学在医学上的广泛应用。【关键词】数学建模；医学众所周知，数学是一门以高度的抽象性、严谨性为特点的学科，但同时数学在其他各门学科也有广泛的应用性，而且随着大型计算机的飞速发展，数学也越来越多的渗透到各个领域中。数学建模可以说是用数学方法解决实际问题的一个重要手段。简单的说，用数学语言来描述实际问题，将它变成一个数学问题，然后用数学工具加以解决.freele，俗称非典型肺炎）是21世纪第一个在世界范围内传播的传染病。SARS的爆发和蔓延给我国的经济发展和人民生活带来了很大影响，我们从中得到了许多重要的经验和教训，认识

2、到定量地研究传染病的传播规律，为预测和控制传染病蔓延创造条件的重要性。②数学与计算机的结合在生物技术和生物医学工程方面的应用。自从科马克应用数学中的拉东变换创造了CT理论并于1979年获得诺贝尔医学和生物学奖后,又有多人因应用数学的原理和方法解决了生命科学领域中的重大课题而获得诺贝尔奖，如HerbertHauptman应用傅立叶积分方法研究的X射线晶体照相术（领取了1985的诺贝尔化学奖）；Jeme应用数学原理研究的免疫网络理论（同年的诺贝尔医学和生理学奖）；Hodgkin和huxley应用微分方程组描述神经纤维、研究神经冲动的传导等（1963年获得诺贝尔医学与生物学奖）［4

3、］。③数学是现代化医疗器械及医疗诊断方法的催化剂。如医学超声，它始于数学等众学科。由于超声诊断具有性价比高和无破坏性的特点，当前超声技术已经成为医学发展的一个重要方面［5］。磁共振成像是医学临床诊断的有效手段，它的主要技术原理也是基于傅立叶变换的［6］。又如对病人监护的医学仪器中，已经大量采用了现代微电子技术，具有自动分析显示、智能化等特点，极大地提高了医疗水平，挽救了许多患者的生命。以上这些技术都是建立在数学理论的基础上的。④数学模型在药物动力学上的应用。药物动力学(pharmacokiics)是定量研究药物在生物体内吸收、分布、排泄和代谢随时间变化的过程的一门学科，它的发

4、展对药物评价，新药设计，药物剂型改进，临床指导合理用药，以及优化给药方案等具有重大的实用价值［7］。药物动力学模型是为了定量研究药物体内过程的速度规律而建立的模拟数学模型，常用的有房室模型和生理药动学模型。通过房室模型可以分析药物在人身体的运行情况，得到药物在血液中的浓度变化（即血药浓度），从而给出最佳给药方式及血药浓度的峰值时间。这样就可以选择最佳治疗方案。而生理药动学模型则主要用于预测药物在器官组织中药物浓度及代谢产物的经时过程和药物处置在动物间的外推。⑤数学在心血管生理病理方面的应用。通过对血管分支建立数学模型，为求出血管的条数和分支数，讨论血管的总长度提供了理论依据，

5、从而可计算出药物流遍全身、药物发生作用的时间，为药理学上提供较高的参考价值［8］。而血液粘度测量数学模型的建立能够准确地反映体内新鲜血液的力学特征血液粘度是表征人体血液流变特性的重要参数之一，许多疾病如高血压、脑中风、心肌梗塞等都表现为血液粘度值的改变，因此测量血液粘度对研究这些疾病的形成、发展及预防有着极其重要的生理和病理意义［9］。此外血管中的血液流动问题是心血管系统中极为重要的研究课题，血管的血流有障碍则会造成心血管系统生理异常，严重的话会导致生命危险。目前我们已经建立了入口效应问题、锥角度效应问题和留固耦合效应问题的数学模型，这有助于深化人们对心血管系统的运动规律、正

6、常的生理功能、异常的疾病机理等的认识［10］。此外可以运用数理统计方法研究了高血压、糖尿病等一些疾病的血液流变特性，从而为疾病的诊断提供新的依据［11］。⑥模糊数学在医学领域的应用。模糊数学用确定的数字来表述不确定的现象，依据统计学的数据，运用模糊逻辑的思维方式，就可建立起模糊关系矩阵，再采用模糊数学的运算法则便可得到精确的结论。这就是模糊数学应用在医学领域方面的基本原理［12］。模糊数学方法有不要求病情相互独立的优点，因而其应用限制较少。如模糊综合评价应用模糊数学的理论，将模糊信息通过模糊判断的手段，从而求得明确评价结果。这种评价方法广泛应用于卫生事业管理工作中，如医院营理

7、质量的好坏，疾病治疗质量的好坏等等。由此可以看到，数学在医学领域的应用是十分广泛的，这引起了医学的革命性变化，而这些应用基本上都是通过建模的方法得以实现的。同时蓬勃发展的医学也为数学提供了更大的发展空间，给这个古老的学科注入了新的活力，我们应该对这两门学科的相互渗透引起重视，力争用数学方法解决更多的医学问题。【