專利名稱：用于分析生物系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有關(guān)生物系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的組織和整理(interpretation)。以下將依照病人的醫(yī)學(xué)研究/臨床管理，即使用醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述本發(fā)明，但可理解，本發(fā)明通常對(duì)生物系統(tǒng)有更廣的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在對(duì)病人行為的醫(yī)學(xué)研究和監(jiān)測(cè)中，目前有用的途徑是“匯集(pool)”數(shù)據(jù)，即基于對(duì)通過以適當(dāng)?shù)姆绞綇拇罅坎∪颂帿@得的特定數(shù)據(jù)求平均而得到的趨勢(shì)所進(jìn)行的分析。更普遍的是把每次對(duì)病人行為的評(píng)估限于一個(gè)變量，即隨時(shí)間的推移而跟蹤特定變量的發(fā)展，并使用例如示出此發(fā)展的圖表來(lái)幫助開業(yè)醫(yī)生評(píng)估病人的行為。這有幾個(gè)缺點(diǎn)。
例如，在評(píng)估病人行為時(shí)依靠平均數(shù)據(jù)在某種程度上限制了所進(jìn)行的評(píng)估的范圍，因?yàn)樵谠u(píng)估中實(shí)際上不考慮平均值另一側(cè)上的極值。另一個(gè)缺點(diǎn)在于，此“每次一個(gè)變量”的方案使得開業(yè)醫(yī)生更難于在評(píng)估病人行為時(shí)保持對(duì)可能與特定變量形成復(fù)雜的相互關(guān)系的各種其它變量的戒備。這并不是說(shuō)開業(yè)醫(yī)生通常都不能提防這個(gè)問題，而是說(shuō)不能顧及所有必要變量的可能性增大了。
在目前的醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，相對(duì)于時(shí)間來(lái)繪制每次的一個(gè)變量(例如，體溫)。時(shí)間通常表現(xiàn)為沿X軸的一個(gè)自變量和例如沿Y軸的溫度。使用許多這樣分開的兩維圖表來(lái)繪制諸如血壓對(duì)時(shí)間、尿量對(duì)時(shí)間、心率對(duì)時(shí)間等各種變量，在一分開的圖表上示出每個(gè)變量。迄今為止，把時(shí)間用作沿圖表的一根軸繪制的自變量在某種程度上指示在管理醫(yī)療數(shù)據(jù)時(shí)較佳地使用各種兩維圖表。
相反，眾所周知，物理學(xué)家利用一組變量來(lái)描述一特定系統(tǒng)在三維空間中的行為。作為科學(xué)方法范例的一個(gè)有名例子是通過理想氣體的性質(zhì)來(lái)提供的。在此情況下，變量是壓力、容積和溫度，它們一起限定了一個(gè)三維空間。這些變量通過眾所周知的“理想氣體的狀態(tài)公式”而聯(lián)系在一起PV=nRT。
在此公式中，n為系統(tǒng)中所存在的氣體的摩爾數(shù)，R為通用氣體常數(shù)。可把此公式表示為三維空間中的一個(gè)表面，此公式代表了理想氣體在這三維中的每個(gè)“可允許”的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
至少本發(fā)明的較佳實(shí)施例增強(qiáng)了對(duì)有關(guān)生物系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的管理和整理，從而提高了例如非專業(yè)醫(yī)生的評(píng)估能力。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種分析生物系統(tǒng)的演變的方法，此方法包括以下步驟確定生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量；把這些變量映射到一n維空間，其中利用從限定生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量中形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)該生物系統(tǒng)的演變，從而以使軌跡上的每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)時(shí)間值的方式把時(shí)間用作此n維空間中的一個(gè)參數(shù)。
這樣，把時(shí)間用作一個(gè)“隱含”的變量來(lái)分析生物系統(tǒng)的演變，這樣可促成一種使生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的變量之間的相互關(guān)系變得更加明顯的生物系統(tǒng)的演變的改進(jìn)分析方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，此方法還包括利用這些變量的多組預(yù)定值確定代表該生物系統(tǒng)在此n維空間內(nèi)的預(yù)定狀態(tài)，從而來(lái)評(píng)估該生物系統(tǒng)的演變的步驟。
最好，n為大于2的整數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施例中，評(píng)估生物系統(tǒng)的演變的步驟包括預(yù)測(cè)軌跡的進(jìn)展。
最好，根據(jù)該軌跡在n維空間中的以前進(jìn)展來(lái)預(yù)測(cè)其進(jìn)展。
在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)測(cè)軌跡的進(jìn)展基于在此n維空間中所確定的其它軌跡。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種表示生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的方法，該方法包括以下步驟確定生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量；把這些變量映射到一n維空間；以及利用這些變量的多組預(yù)定值，以在此n維空間內(nèi)確定描述此預(yù)定狀態(tài)的n維表面。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種配置成根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)分析生物系統(tǒng)的演變的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)配置成把這些變量映射到一n維空間，并根據(jù)從限定此生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)的演變。
依據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種配置成根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)表示生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)配置成把這些變量映射到一n維空間，并根據(jù)這些變量的多組預(yù)定值在此n維空間內(nèi)確定描述此預(yù)定狀態(tài)的n維表面。
依據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，該媒體包括控制計(jì)算機(jī)根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量分析生物系統(tǒng)的演變的指令，這些指令包括控制計(jì)算機(jī)把這些變量映射到一n維空間的指令；以及根據(jù)從限定此生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)的演變的指令。
依據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，該媒體包括控制計(jì)算機(jī)根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)表示生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的指令，這些指令包括控制計(jì)算機(jī)把這些變量映射到一n維空間的指令；以及根據(jù)這些變量的多組預(yù)定值在此n維空間內(nèi)確定描述此預(yù)定狀態(tài)的n維表面的指令。
本發(fā)明可應(yīng)用于(但不限于)臨床醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療培訓(xùn)。醫(yī)療培訓(xùn)可包括對(duì)醫(yī)療職業(yè)人員的醫(yī)療培訓(xùn)以及培訓(xùn)/開發(fā)更好的病人理解力。
本發(fā)明的實(shí)施例可在幫助病人首先理解什么是錯(cuò)誤時(shí)起到重要的作用。例如，人們可沿很可能導(dǎo)致疾病狀態(tài)(諸如心血管疾病)的軌跡移動(dòng)。其次，它們可幫助病人意識(shí)到為保證保持或恢復(fù)健康狀態(tài)要做什么。這可能是促進(jìn)醫(yī)生病人關(guān)系并使病人更能遵守所提出的治療方案的有價(jià)值的工具。
可把本發(fā)明的實(shí)施例用作培訓(xùn)衛(wèi)生人員時(shí)的有價(jià)值的教育工具。狀態(tài)空間、在狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置以及離開各極限狀態(tài)(limit state)的距離的概念是用于表示正常和疾病的有價(jià)值的方法，它可有助于對(duì)醫(yī)務(wù)人員的教育。本發(fā)明的設(shè)想框架可用圖來(lái)表示。在對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述中可找到如何執(zhí)行此方法的細(xì)節(jié)?？砂阉械募膊顟B(tài)看作向某個(gè)狀態(tài)空間中的某一特定極限狀態(tài)表面的移動(dòng)?？砂鸭膊〉恼髡缀桶Y狀看作在狀態(tài)空間中相對(duì)適當(dāng)選中的極限狀態(tài)表面的特定位置。
醫(yī)療探詢(interview)的一個(gè)重要部分是病人的病史。在如這里所述的本發(fā)明的上下文中，可把此病史解釋為病人對(duì)其接近各極限狀態(tài)表面的感知?？梢园攵康姆绞桨汛诵畔⒔Y(jié)合到本發(fā)明的實(shí)施例中(即，通過利用某些適當(dāng)標(biāo)度的量值以及位于狀態(tài)空間中適當(dāng)位置處的極限狀態(tài)表面)。
在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)程序的幫助下，治療的醫(yī)生可在臨床環(huán)境中檢查各種治療方案的系統(tǒng)評(píng)估，這些系統(tǒng)評(píng)估還可以與教員使用飛行模擬器來(lái)培訓(xùn)飛行員相同的方式，用于使用模型的受控學(xué)習(xí)環(huán)境中。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可理解，在提高模擬的可靠性方面可利用諸如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等公知的技術(shù)。
在結(jié)合適當(dāng)?shù)某杀緮?shù)據(jù)庫(kù)使用時(shí)，本發(fā)明還可應(yīng)用于估算各種治療備選方案的成本。該模型可以是通過醫(yī)學(xué)管理來(lái)分配不足資源的非常有價(jià)值的工具。
在本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的數(shù)學(xué)模型可以是由該領(lǐng)域內(nèi)的專家所“定制”的，從而反映他們對(duì)對(duì)象的具體理解。
在某些情況下，以前的醫(yī)學(xué)條件可能導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)特定條件(例如，以前的懷孕或以前用于哮喘治療的住院治療)。也可把此病人的特定信息結(jié)合到此模型中，以提高此模型對(duì)該特定病人的預(yù)測(cè)能力。因此，病人的病史記錄的有價(jià)值部分可能是依據(jù)這里所述數(shù)學(xué)模型對(duì)其病歷的解釋。
附圖概述僅通過示例，從以下對(duì)較佳形式的描述并參考附圖將更完整地理解本發(fā)明。
在圖中，

圖1示出依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的帶有病人行為軌跡的狀態(tài)子空間。
圖2示出另一個(gè)狀態(tài)子空間，它帶有該狀態(tài)子空間中的病人行為軌跡。
圖3示出圖1的狀態(tài)子空間，它帶有描述該狀態(tài)子空間中某事件發(fā)生的試用極限狀態(tài)函數(shù)。
圖4示出圖3的狀態(tài)子空間，它帶有圖1的病人行為軌跡。
圖5示出與另一個(gè)狀態(tài)子空間中的多個(gè)事件函數(shù)表面相交的病人行為軌跡。
圖6是示出用于依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中的因變量和自變量的圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式將參考許多初始的例子來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明的范圍不限于這些例子。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的更廣泛的應(yīng)用，以下引入其中以受孕這一意思來(lái)定義術(shù)語(yǔ)的特定術(shù)語(yǔ)學(xué)，然后給出其中這些受孕術(shù)語(yǔ)與特定系統(tǒng)相關(guān)的特定例子。
本發(fā)明的受孕基礎(chǔ)是在多維狀態(tài)空間中對(duì)生物系統(tǒng)的分析，例如人體的生理學(xué)狀態(tài)。把狀態(tài)空間的量綱與影響生物系統(tǒng)(即，影響生物系統(tǒng)相對(duì)于狀態(tài)空間的狀態(tài))的參數(shù)/變量相關(guān)。因而，可把生物系統(tǒng)的行為描述成為系統(tǒng)隨時(shí)間推移在狀態(tài)空間內(nèi)的狀態(tài)的演變，即監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)的軌跡并可從中知道該系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。重要的是，如果能正確地選擇狀態(tài)空間，則生物系統(tǒng)在此狀態(tài)空間內(nèi)的某些狀態(tài)將可歸因于某些生物事件，即系統(tǒng)的生物狀態(tài)已達(dá)到一特定極限狀態(tài)。如下給出極限狀態(tài)的特定例子。一般而言，極限狀態(tài)是以生物學(xué)或醫(yī)學(xué)方式定義的系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，它們是正常和異常狀態(tài)。由于不同參數(shù)的各種組合可導(dǎo)致特定極限狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，所以可把極限狀態(tài)描述成為狀態(tài)空間內(nèi)的一個(gè)函數(shù)。生物系統(tǒng)的軌跡與極限狀態(tài)表面在狀態(tài)空間中的相對(duì)定位可成為用于區(qū)別診斷和病人管理的系統(tǒng)方法開發(fā)的基礎(chǔ)。使用用于區(qū)別診斷的方法可成為以區(qū)別醫(yī)學(xué)診斷為目的的‘專家系統(tǒng)’中的信息結(jié)構(gòu)化的基礎(chǔ)。
可通過各種方法對(duì)狀態(tài)空間變量進(jìn)行歸一化(非尺寸化)，每種歸一化方法都導(dǎo)致軌跡和有限表面在歸一化狀態(tài)空間中的不同表述。
一種歸一化方法可把一條軌跡簡(jiǎn)化到經(jīng)歸一化的狀態(tài)空間中的一個(gè)點(diǎn)。如果被簡(jiǎn)化到歸一化狀態(tài)空間中的一個(gè)點(diǎn)的這條軌跡是一條平均(或中間或模式)軌跡，則此歸一化狀態(tài)空間中的諸軌跡將表示與此平均(或中間或模式)軌跡的偏離。
以下，將參考人體的生物學(xué)狀態(tài)來(lái)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例的例子。
例Ⅰ懷孕的生理學(xué)分析第一個(gè)例子涉及對(duì)婦女懷孕的分析。懷孕可用一個(gè)非常明顯的事件區(qū)分，即生小孩。實(shí)際上在懷孕過程中對(duì)婦女進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，從而有助于監(jiān)測(cè)該周期內(nèi)的幾個(gè)參數(shù)。
仔細(xì)的考慮導(dǎo)致最初為評(píng)估懷孕而提出的以下的‘簡(jiǎn)單’狀態(tài)空間。為繪制軌跡而選擇的狀態(tài)空間變量為子宮(S)內(nèi)的促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素濃度(CRH)、催產(chǎn)素濃度(OT)、孕酮濃度(P)、雌二醇濃度(E)、皮質(zhì)醇濃度(C)、子宮頸硬度(stiffness)和平滑肌纖維的伸縮性(stretch)。S可以是包括諸如羊水容量和胎兒重量等量的自變量中的因變量。CRH可以是包括諸如胎盤重量、母親的血液容量和母親的CRH結(jié)合蛋白質(zhì)濃度等量的自變量中的因變量。還可依次對(duì)于剩下的五個(gè)狀態(tài)變量中的每一個(gè)指定其它自變量。
可以有其它已知的狀態(tài)變量(例如，松弛肽、前列腺素)或還未知的重要狀態(tài)變量。進(jìn)一步觀察到，模型不能實(shí)現(xiàn)期望的可靠性可能暗示存在其它未知因子。
懷孕分析可能感興趣的極限狀態(tài)包括‘導(dǎo)致生產(chǎn)(birth)的宮縮’、‘子宮頸感受態(tài)(competence)’和‘胎兒肺部成熟’。這里將只把‘導(dǎo)致生產(chǎn)的宮縮’作為一個(gè)例子。除了CS以外，將把所有的狀態(tài)變量用作分析此極限狀態(tài)的狀態(tài)變量。
這里，在考慮‘導(dǎo)致生產(chǎn)的宮縮’極限狀態(tài)分析時(shí)利用六個(gè)狀態(tài)變量。可把這些變量組成兩個(gè)狀態(tài)子空間，每個(gè)狀態(tài)子空間涉及三個(gè)狀態(tài)變量(見圖1和2)。
在圖1中略述了第一狀態(tài)子空間12中的第一軌跡10，在圖2中略述了狀態(tài)子空間16中的第二軌跡14。雖然狀態(tài)變量的分組可以是任意的，但也可存在選擇一個(gè)變量分組而跳過另一個(gè)的理由。例如，可依據(jù)臨床的重要性對(duì)狀態(tài)變量進(jìn)行分組。
可看到，由于催產(chǎn)素濃度的每日波動(dòng)使得第一狀態(tài)子空間12中的第一軌跡10(圖1)在整個(gè)懷孕期間振蕩。在此狀態(tài)子空間中可存在正?；虍惓?即，病態(tài))軌跡。Mark McLean、Andrew Bisets、Joanne Davies、Russe Woods、Philip Lowry和Roger Smith(1995年5月)在自然醫(yī)學(xué)第1卷第5期的460-463頁(yè)上‘控制婦女懷孕期長(zhǎng)度的胎盤時(shí)鐘’的調(diào)查研究已識(shí)別了導(dǎo)致預(yù)產(chǎn)期前、預(yù)產(chǎn)期中和預(yù)產(chǎn)期后分娩的沿CRH軸的正常和異常行為。
可看到，由于E和P濃度的每日波動(dòng)，使得圖2中第二軌跡14也在懷孕后期發(fā)生振蕩。(注意，這里，E/P比可能是一個(gè)更適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)子空間變量，而不是分開的E和P)。此外，在此狀態(tài)子空間中也可存在正常和/或異常(即，病態(tài))軌跡。
這兩個(gè)狀態(tài)子空間中的極限狀態(tài)表面(未示出)可隨時(shí)間的推移而演變(改變位置)。這是由于極限狀態(tài)表面同本身與時(shí)間相關(guān)的變量有關(guān)。在圖3中示出，在一特定時(shí)間處，一狀態(tài)子空間21(CRH、OT和S)中的第三極限狀態(tài)表面20。
眾所周知，導(dǎo)致懷孕的過程包含冗余。這意味著，某些狀態(tài)變量可能不是正常生產(chǎn)所必要的。換句話說(shuō)，所存在的一個(gè)冗余狀態(tài)變量可能是重要的，但它對(duì)于正常生產(chǎn)是不必要的。注意，通過這里所提出的橢圓形極限狀態(tài)表面，將使懷孕期間所觀察到的狀態(tài)變量的所述冗余在視覺上變得清楚起來(lái)。例如，如果不存在CRH(或存在的濃度異常低)，則把圖3的狀態(tài)子空間簡(jiǎn)化到兩維，把該狀態(tài)子空間中婦女的軌跡限制于該狀態(tài)子空間中的一個(gè)‘平面’。在視覺上將變得明顯起來(lái)的是，限制于該平面內(nèi)的軌跡可能仍舊與此極限狀態(tài)表面相交。軌跡與極限狀態(tài)表面的相交表示進(jìn)展到生產(chǎn)仍舊是可能的。
為了更好地從視覺上理解懷孕婦女在此狀態(tài)空間中的軌跡，有利的是在計(jì)算機(jī)屏幕上同時(shí)描繪這兩個(gè)狀態(tài)子空間。也可通過‘小點(diǎn)(tick)’記號(hào)沿每條軌跡來(lái)示出時(shí)間。可通過厚度或色彩變化的線來(lái)示出沿軌跡的速度。順便注意，可使用超聲波技術(shù)準(zhǔn)確地測(cè)量自受孕以來(lái)所經(jīng)過的時(shí)間。
在懷孕早期每個(gè)狀態(tài)子空間中的極限狀態(tài)表面很可能擴(kuò)展(遠(yuǎn)離原點(diǎn)移動(dòng))(這是由于它與狀態(tài)變量有關(guān))，并可能在懷孕后期縮小然后振蕩，從而加速分娩。相信軌跡和極限狀態(tài)子空間表面的振蕩是‘鎖相’的(即，在極限狀態(tài)表面向原點(diǎn)移動(dòng)的同時(shí)，狀態(tài)子空間中的軌跡可能遠(yuǎn)離原點(diǎn)移動(dòng))。可使用這里所述的方法容易地從視覺上理解此簡(jiǎn)單的觀察結(jié)果，它可說(shuō)明在晚上開始生產(chǎn)的理由是由于極限狀態(tài)表面在晚上周期性地縮小。
既然知道極限狀態(tài)表面是重要的，就可通過在整個(gè)懷孕期內(nèi)有選擇地跟蹤各個(gè)婦女來(lái)積極地‘探測(cè)’狀態(tài)子空間中的狀態(tài)表面的‘形狀’。由于該數(shù)據(jù)變得可以得到，所以有希望修改圖3所示的試用極限狀態(tài)表面20。該方法將把正常和異常軌跡限制在此狀態(tài)空間中以及限制極限狀態(tài)表面的形狀?？赡艿脑?，可用詳細(xì)的生理學(xué)和生物學(xué)模型補(bǔ)充在狀態(tài)空間中限定極限狀態(tài)表面和軌跡的這一經(jīng)驗(yàn)方案。這種調(diào)查懷孕的方法是如何在醫(yī)學(xué)研究中利用這里所述的數(shù)學(xué)方法的一個(gè)例子。
當(dāng)‘狀態(tài)空間’21中的軌跡22與極限狀態(tài)表面20交叉時(shí)，開始發(fā)生導(dǎo)致生產(chǎn)的宮縮。這如圖4所示。很清楚，為了限制極限狀態(tài)表面，有利的是監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確接近于生產(chǎn)時(shí)間的軌跡，且最好獲得生產(chǎn)時(shí)狀態(tài)空間中的某一點(diǎn)(即，在極限狀態(tài)表面上)。然而，如果這是不可能的，則在給出先前有關(guān)狀態(tài)空間中該軌跡的足夠知識(shí)以及基礎(chǔ)的生理和生化過程的知識(shí)后，相信能可靠地把此狀態(tài)空間中的軌跡外推到生產(chǎn)時(shí)間。
例Ⅱ預(yù)測(cè)分析以確定的形式描述了上述實(shí)施例。然而，可容易地把相對(duì)于極限狀態(tài)表面的一狀態(tài)子空間中的當(dāng)前位置的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)合到另一個(gè)實(shí)施例中。這可以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，Monte-Carlo模擬是諸多可應(yīng)用的普通方法中的一種。本實(shí)施例可用于進(jìn)行‘將會(huì)發(fā)生預(yù)產(chǎn)期前分娩的概率為90％’這種類型的預(yù)測(cè)。
注意，可通過所述實(shí)施例定量地評(píng)估所提出的醫(yī)學(xué)干預(yù)(intervention)過程的效果。例如，在狀態(tài)空間中示出臨床醫(yī)生使用CRH拮抗物所進(jìn)行的干預(yù)的可能效果。由于可能有許多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)想要的結(jié)果(即，實(shí)現(xiàn)極限狀態(tài)事件，或遠(yuǎn)離極限狀態(tài)事件而移動(dòng))，所以可在臨床醫(yī)生實(shí)現(xiàn)備選治療方法前評(píng)估這些方法。與幾率密度函數(shù)相結(jié)合，當(dāng)前狀態(tài)與極限狀態(tài)表面之間的距離將定量測(cè)量出所提出的干預(yù)成功與否的可能性。
注意，感興趣的距離可能不是狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置與極限狀態(tài)表面之間的‘最短距離’，而可能與各人在狀態(tài)空間中的軌跡有關(guān)。如果軌跡被適當(dāng)限制(即，其方向和速度是已知的或可評(píng)估出來(lái))，則能可靠地從狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置外推到該狀態(tài)空間中的某一未來(lái)的位置。如果沿軌跡的速度是已知的或能根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)而可靠地評(píng)估出來(lái)，則能可靠地評(píng)估實(shí)現(xiàn)此極限狀態(tài)事件的時(shí)間。換句話說(shuō)，能可靠地預(yù)測(cè)生產(chǎn)的時(shí)間。
可把上述實(shí)施例表現(xiàn)成為一種計(jì)算機(jī)程序，把此程序用作臨床醫(yī)生管理其病人的輔助手段?？梢圆煌纳蕘?lái)顯示每個(gè)狀態(tài)子空間中的正常和異常軌跡。然后，可把此方法用作一種有價(jià)值的異常懷孕狀態(tài)預(yù)測(cè)器。還可以不同的濃淡(shading)來(lái)顯示正常和異常極限狀態(tài)表面?？梢圆煌纳蕘?lái)描繪多個(gè)極限狀態(tài)表面，并用在戰(zhàn)略上相對(duì)于觀察者定位的‘光源’來(lái)突出。在描繪多個(gè)極限狀態(tài)表面時(shí)，可只顯示相對(duì)于當(dāng)前位置‘最靠近’的極限狀態(tài)表面，從而有助于使該問題在視覺上變得清楚。可在極限狀態(tài)表面上標(biāo)上最佳或‘目標(biāo)’位置。
可對(duì)狀態(tài)子空間中的軌跡和極限狀態(tài)表面的時(shí)間演變進(jìn)行動(dòng)畫制作，以增強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)本質(zhì)的理解?！s放’和‘旋轉(zhuǎn)’計(jì)算機(jī)圖象以把觀察者的有利點(diǎn)定位成與軌跡成直角，可有助于理解該狀態(tài)。在其它情況下，旋轉(zhuǎn)觀察者的有利點(diǎn)使之與位于軌跡與極限狀態(tài)表面的預(yù)期交點(diǎn)處的極限狀態(tài)表面成直角，這可有助于解釋該數(shù)學(xué)模型的結(jié)果(例如，觀察邊界幾率分布)。
可在一分割的計(jì)算機(jī)屏幕上同時(shí)觀察幾個(gè)狀態(tài)子空間。可通過‘點(diǎn)擊’狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置并‘拖動(dòng)’至狀態(tài)空間中的一個(gè)新的位置來(lái)研究臨床醫(yī)生的治療備選方案，此新的位置表示干預(yù)的效果。然后，可通過計(jì)算這些極限狀態(tài)表面在多維空間中的更新位置來(lái)評(píng)估此‘虛擬’干預(yù)的效果。如果以圖表表示，分析人員可把此看作在狀態(tài)空間中‘來(lái)回旋轉(zhuǎn)’的一個(gè)極限狀態(tài)表面。可給臨床醫(yī)生提醒軌跡與極限狀態(tài)表面的任何交叉。臨床醫(yī)生可選擇實(shí)現(xiàn)一極限狀態(tài)的幾率程度，通過出現(xiàn)在屏幕上的警告，使臨床醫(yī)生只注意那些發(fā)生的幾率較大的極限狀態(tài)。
通常的情況是，極限狀態(tài)表面為狀態(tài)空間中平滑的連續(xù)可微分函數(shù)。此外，通常的情況是，由于狀態(tài)變量的生物學(xué)可實(shí)現(xiàn)的值的范圍是有限的，所以極限狀態(tài)表面可能是狀態(tài)子空間中有限的‘一小塊’(具有有限的‘高度’和‘長(zhǎng)度’)。
狀態(tài)空間可能具有相交的多維極限狀態(tài)表面。極限狀態(tài)表面的相交歸因于同時(shí)滿足幾個(gè)極限狀態(tài)。見圖5，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)極限狀態(tài)，狀態(tài)空間中的軌跡必須與這些極限狀態(tài)表面在某一點(diǎn)相交。
見圖5，通過一組與軌跡依次相交的極限狀態(tài)表面來(lái)表示在時(shí)間上連續(xù)的處理。
從極限狀態(tài)表面的依次相交(而不是極限狀態(tài)表面的同時(shí)相交)將使懷孕的異常情況在視覺上變得明顯起來(lái)。例如，如果‘子宮頸感受態(tài)’極限狀態(tài)表面在‘宮縮’極限狀態(tài)表面前相交，則這表示自發(fā)性流產(chǎn)。另一方面，‘宮縮’極限狀態(tài)表面的交叉在‘子宮頸感受態(tài)’極限狀態(tài)表面的相交之前，則可表示子宮破裂。
也可在狀態(tài)空間中以幾何的形式來(lái)表現(xiàn)涉及多個(gè)連續(xù)和平行過程的更復(fù)雜的過程控制，此幾何形狀是該過程的特性。此外，由于每種疾病具有一組特有的臨床特征，建議每種疾病過程將在選中的狀態(tài)空間中具有‘特有幾何形狀(或布局)的極限狀態(tài)表面’以及在狀態(tài)空間中具有‘特有軌跡’。
由此，可把巨大的疾病狀態(tài)特征(signature)庫(kù)，即所限定的狀態(tài)空間中多組軌跡和有限狀態(tài)表面的布局(它們是特定疾病狀態(tài)的特征)編程到該模型中。在給定適當(dāng)輸入的情況下，可搜索該疾病狀態(tài)庫(kù)，并把與被調(diào)查的病人的己知軌跡最接近的匹配顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。此外，使用統(tǒng)計(jì)方法，不僅可對(duì)給定的一組輸入數(shù)據(jù)識(shí)別可能的疾病狀態(tài)，而且還可從最可能到最不可能的疾病按幾率的順序進(jìn)行排列。這可能是對(duì)疾病狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別診斷的有價(jià)值的臨床工具。
可以想象，至計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入可至少是部分自動(dòng)的。例如，可沿著化驗(yàn)報(bào)告一側(cè)把生化數(shù)據(jù)編碼成條形碼，同時(shí)可從電子監(jiān)測(cè)裝置輸入生理學(xué)數(shù)據(jù)。此外，可在醫(yī)院的物理結(jié)構(gòu)中建立特定的電子系統(tǒng)，以有助于使用這里所述的方法來(lái)管理其病人。
假定一個(gè)特定疾病過程可能有大量的極限狀態(tài)，則以某種方式確定極限狀態(tài)表面優(yōu)先級(jí)或進(jìn)行分組是有利的。例如，可按照臨床醫(yī)生通常所利用的疾病的征兆和癥狀對(duì)極限狀態(tài)表面進(jìn)行分組，同時(shí)另一組極限狀態(tài)表面可更方便地利用生化數(shù)據(jù)。
本發(fā)明可容易地適用于包括藥品對(duì)預(yù)期的治療結(jié)果的影響。可把此影響反映為狀態(tài)空間內(nèi)的極限狀態(tài)表面的形狀和/或位置的變化。注意，如果給出足夠的數(shù)據(jù)，則可以在計(jì)算機(jī)程序中限定人口中亞組(subgroup)的極限狀態(tài)表面的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。例如，在其整個(gè)懷孕期內(nèi)進(jìn)行特定治療的婦女。
對(duì)于其它應(yīng)用，對(duì)特護(hù)病人的管理可能是本發(fā)明的應(yīng)用例子。即使在培訓(xùn)和實(shí)踐了許多年后，仍舊非常難于在管理垂危病人時(shí)考慮許多可能的暗示。在此情況下，使用這里所述的本發(fā)明的方法來(lái)‘測(cè)試’所提出的干預(yù)是非常有利的。不難想象，可在計(jì)算機(jī)上試驗(yàn)給病人用藥的效果，這可通過把光標(biāo)置于狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置上、‘點(diǎn)擊’該位置然后把狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置‘拖動(dòng)’到一個(gè)新的位置這一簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。即使在計(jì)算機(jī)屏幕上僅示出一個(gè)或兩個(gè)子空間，也可通過計(jì)算非常快速地檢查在‘m’個(gè)狀態(tài)子空間中以及在‘n’個(gè)極限狀態(tài)表面上的效果。如果找到任何極限狀態(tài)表面與一狀態(tài)子空間中的軌跡相交，則可通過計(jì)算機(jī)屏幕上的信息來(lái)提醒醫(yī)生。然后，可在屏幕上看到有關(guān)的狀態(tài)子空間。與目前簡(jiǎn)單地給病人試藥(可能實(shí)現(xiàn)得太晚而發(fā)生了某些不希望有的事件)相比，此方法有極大的進(jìn)步。
例Ⅲ定義較差的系統(tǒng)行為即使在系統(tǒng)行為的定義較差時(shí)，本發(fā)明也可具有一些益處?？砂褷顟B(tài)變量識(shí)別為‘風(fēng)險(xiǎn)因素’，因?yàn)樗鼈兪瞧毡楣?。以心血管疾病?lái)給出一個(gè)例子?？砂阎T如高血壓、超重、家族心臟病史、吸煙以及高膽固醇等公知的風(fēng)險(xiǎn)因素取作狀態(tài)變量。對(duì)于本例，極限狀態(tài)可能是‘心臟局部缺血’或‘中風(fēng)(stroke)’。此模型的預(yù)測(cè)能力可能是差的，但這僅反映了對(duì)醫(yī)學(xué)過程的理解不充分，且表示附加的因素是重要的。為了促進(jìn)心血管疾病的例子，近來(lái)已確定高半胱氨酸是一個(gè)重要的風(fēng)險(xiǎn)因素。運(yùn)用此包括狀態(tài)空間的附加變量，有希望提高模型的預(yù)測(cè)能力。由此簡(jiǎn)單的例子可證明如何把最新的研究數(shù)據(jù)結(jié)合到依據(jù)本發(fā)明的模型中，因此，隨著醫(yī)學(xué)研究的進(jìn)步，本發(fā)明可提高其作為臨床工具的作用。
可把一些疾病狀態(tài)直接結(jié)合到這里所述的實(shí)施例中，而其它疾病狀態(tài)需要更多的研究數(shù)據(jù)。可立即受益于這里所述的方案的疾病狀態(tài)的例子包括內(nèi)分泌疾病、哮喘、艾滋病和對(duì)特護(hù)病人的管理。
例Ⅳ多維極限狀態(tài)表面的表象Rene Decartes提出了‘笛卡爾平面’內(nèi)的一個(gè)函數(shù)。這只是簡(jiǎn)單的視覺要求，由此，每個(gè)人都可清楚地理解術(shù)語(yǔ)‘函數(shù)’意味著什么。一個(gè)函數(shù)具有與自變量‘x’的一個(gè)值有關(guān)的因變量‘y’的一個(gè)且唯一一個(gè)值。這可簡(jiǎn)單地利用‘笛卡爾圖’來(lái)表示，沿水平軸來(lái)繪制‘x’，而沿豎軸來(lái)繪制‘y’。
不難把此結(jié)果歸納為兩個(gè)自變量和一個(gè)因變量。在此情況下，變量‘x’和‘y’都是水平平面內(nèi)的自變量，而‘z’為沿豎直方向的因變量。在此情況下，此三維‘笛卡爾’軸足以代表兩個(gè)自變量和一個(gè)因變量。可把結(jié)果繪制為一個(gè)兩維‘表面’，‘xy’平面以上的高度代表因變量的量值或結(jié)果。連接平面以上相等高度的線代表‘水平面’。
或者，‘xy’平面內(nèi)的每個(gè)位置可與某一數(shù)字相關(guān)，連接‘xy’平面中量值相等的點(diǎn)來(lái)畫線。這樣的映射叫做‘輪廓’映射，其優(yōu)點(diǎn)在于可僅以兩維(即，‘xy’平面)來(lái)表示三維的表面?？捎奢喞成渖系妮喞獊?lái)表示一極限狀態(tài)表面。
可把此歸納為四維，其中三根軸代表自變量，而把極限狀態(tài)表示為此三維狀態(tài)空間中的‘水平面’。
假設(shè)有一個(gè)描述n維空間中一個(gè)極限狀態(tài)表面的函數(shù)，即，f=f(X,..,Xn)然后，可保持自變量中的幾乎三個(gè)自變量恒定。然后，把此函數(shù)簡(jiǎn)化到四維。這四維是，三根笛卡爾軸(形成一狀態(tài)子空間)以及一個(gè)與此狀態(tài)子空間中的每一位置有關(guān)的值(注意，使不位于此狀態(tài)子空間中的所有自變量都保持恒定)。既然維數(shù)減少了，就可方便地在計(jì)算機(jī)屏幕上描繪函數(shù)f的一個(gè)水平面。通過按照此四維中的變化(即，由對(duì)此表象保持恒定的自變量的值的變化而產(chǎn)生)所進(jìn)行的改變而在此三維狀態(tài)子空間中重新繪制函數(shù)f，可示出這些變化。注意，可在一個(gè)圖表內(nèi)繪制不止一個(gè)代表函數(shù)f的表面，以示出函數(shù)f與狀態(tài)子空間中的變量的相關(guān)性。通過狀態(tài)子空間中的色彩濃淡或極限表面本身的紋理特征，可使函數(shù)f與狀態(tài)子空間變量的這種相關(guān)性在視覺上變得明顯起來(lái)。
如果有十二個(gè)狀態(tài)自變量，則可把計(jì)算機(jī)屏幕平鋪顯示成四個(gè)象限，在每個(gè)象限中采用前幾節(jié)所述的方法。即，每個(gè)象限中所示的每個(gè)3-D狀態(tài)子空間將表示保持恒定的幾乎三個(gè)因變量的極限狀態(tài)表面。如果此極限狀態(tài)表面涉及每個(gè)子空間中的這些變量，則將在該子空間中表示此極限狀態(tài)表面。可與此極限狀態(tài)表面一起，在每個(gè)狀態(tài)子空間中描繪這些狀態(tài)變量的軌跡。然后，可把一狀態(tài)子空間中的軌跡和/或極限狀態(tài)表面的變化自動(dòng)地‘變換’到其它狀態(tài)子空間上。
在某些情況下，可通過把一新的狀態(tài)變量Yk定義為狀態(tài)變量Xi的函數(shù)來(lái)方便地減少此問題的維數(shù)，即，Yk=h(X1,...,Xi,...,X1)此方法提供了系統(tǒng)地構(gòu)造醫(yī)學(xué)信息的手段(進(jìn)一步細(xì)節(jié)見例Ⅴ)。
對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，使用‘矢量幾何’這一術(shù)語(yǔ)，對(duì)n維狀態(tài)空間所選中的‘基本’矢量可能不正交，而對(duì)這些變量進(jìn)行適當(dāng)分組可提高選中的基本矢量的正交性。還要注意，對(duì)于定義較差的系統(tǒng)，可通過諸如因子分析等標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)來(lái)指示對(duì)變量的適當(dāng)分組。然而，如果已用研究數(shù)據(jù)充分地表征了該系統(tǒng)，則基本矢量的正交性不是實(shí)現(xiàn)這里所述的方法所必要的。
例Ⅴ狀態(tài)變量的選擇‘因果關(guān)系(causation)樹’30(見圖6)可對(duì)識(shí)別和排列狀態(tài)變量提供一種系統(tǒng)方法，從而提供構(gòu)造系統(tǒng)信息的手段。
如果已選中適用于被研究極限狀態(tài)的因變量，則可構(gòu)成因果關(guān)系樹30，示出對(duì)因變量35的值有貢獻(xiàn)的所有‘獨(dú)立’的狀態(tài)變量32、33、34?？梢来伟衙總€(gè)‘獨(dú)立’的狀態(tài)變量看作一個(gè)因變量，每個(gè)因變量具有它自己的一組狀態(tài)變量，例如36、37、38。因而，每個(gè)支點(diǎn)(例如40)是另一組狀態(tài)變量的起始點(diǎn)?？稍趲缀紊习汛诉^程表示為‘因果關(guān)系樹’30(見圖6)。注意，由每一級(jí)處的分支數(shù)來(lái)定性地傳達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，注意，在‘因果關(guān)系樹’中，可用出現(xiàn)不止一次的變量(因而狀態(tài)變量可能不是獨(dú)立的)來(lái)系統(tǒng)地表示變量之間的交互作用。
使用‘因果關(guān)系樹’來(lái)構(gòu)造這種信息提供了用于識(shí)別在數(shù)學(xué)模型中所利用的狀態(tài)變量的系統(tǒng)手段。
可按照已知的變量來(lái)描述容易理解的系統(tǒng)?？砂凑毡硎咀兞康姆纸M的新變量來(lái)定義不容易理解的系統(tǒng)或部分限定的系統(tǒng)。所建立的統(tǒng)計(jì)方法可用于建立大多數(shù)適當(dāng)?shù)淖兞糠纸M(例如，因子分析)。
這里所述的為在模型中表示而選中的變量可能與過程演變的時(shí)標(biāo)有關(guān)。例如，‘葡萄糖耐量測(cè)試’可以幾小時(shí)的周期演變，而對(duì)糖尿病的調(diào)查可以幾年或幾十年的周期演變。可依據(jù)所涉及的時(shí)標(biāo)，對(duì)于同一系統(tǒng)的分析選擇不同的狀態(tài)變量，從而提供系統(tǒng)地構(gòu)造系統(tǒng)/醫(yī)學(xué)信息的進(jìn)一步手段。
前幾節(jié)已說(shuō)明，為分析所選擇的狀態(tài)變量在某種程度上是任意的，因?yàn)樗玫臓顟B(tài)變量必須僅沿‘因果關(guān)系樹’而進(jìn)一步展開。因此，為測(cè)量而選擇的實(shí)際變量將與許多因素有關(guān)，諸如了解的狀態(tài)、數(shù)據(jù)收集的便利、所建立的醫(yī)療實(shí)踐、成本和與收集數(shù)據(jù)有關(guān)的其它實(shí)際約束。
例Ⅵ對(duì)‘正?！癄顟B(tài)的可應(yīng)用性本發(fā)明還可應(yīng)用于針對(duì)正常狀態(tài)監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)的演變。例如，可利用本發(fā)明來(lái)提高運(yùn)動(dòng)員作特定短期或長(zhǎng)期目標(biāo)訓(xùn)練的適宜水平。在該實(shí)施例中，極限狀態(tài)表面將在多維空間內(nèi)限定一預(yù)定適宜水平。此多維空間中的變量可包括休息(resting)心率、‘應(yīng)激(stressed)’心率、休息呼吸率、‘應(yīng)激呼吸率’、等張與等長(zhǎng)肌肉強(qiáng)度、血液中的血紅蛋白濃度。然后，可利用有關(guān)多維空間內(nèi)的一條軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)員的進(jìn)步。對(duì)此軌跡和極限狀態(tài)表面的分析和顯示基本上與前幾個(gè)例子中所述的相同。在運(yùn)動(dòng)員為短期或長(zhǎng)期目標(biāo)而準(zhǔn)備的這一特殊例子中，可使用以前在其準(zhǔn)備/訓(xùn)練期間獲得‘成功’的運(yùn)動(dòng)員的軌跡來(lái)指導(dǎo)/評(píng)估目前所監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)員的發(fā)展。
權(quán)利要求
1．一種用于分析生物系統(tǒng)的演變的方法，包括以下步驟-確定此生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量；-把這些變量映射到一n維空間；以及其中利用由限定該生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)該生物系統(tǒng)的演變，從而以使該軌跡上的每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)時(shí)間值的方式把時(shí)間用作該n維空間中的一個(gè)參數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以下步驟，即利用這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定代表該生物系統(tǒng)在此n維空間內(nèi)的預(yù)定狀態(tài)的n維表面，從而評(píng)估該生物系統(tǒng)的演變。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于評(píng)估生物系統(tǒng)的演變的步驟包括預(yù)測(cè)所述軌跡的進(jìn)展。
4．如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于n為大于2的整數(shù)。
5．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以在此n維空間中所確定的其它軌跡為基礎(chǔ)。
6．如權(quán)利要求3或5所述的方法，其特征在于對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以在此n維空間中所確定的其它軌跡為基礎(chǔ)。
7．一種表示生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的方法，包括以下步驟-確定生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量；-把這些變量映射到到一n維空間；以及-利用這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定描述此n維空間中的預(yù)定狀態(tài)的n維表面。
8．一種配置成根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)分析該生物系統(tǒng)的演變的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)配置成-把這些變量映射到一n維空間；以及-根據(jù)由限定該生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)該生物系統(tǒng)的演變。
9．如權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于該計(jì)算機(jī)還配置成利用這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定代表該生物系統(tǒng)在此n維空間內(nèi)的預(yù)定狀態(tài)的n維表面，從而評(píng)估該生物系統(tǒng)的演變。
10．如權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于評(píng)估包括預(yù)測(cè)所述軌跡的進(jìn)展。
11．如以上權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于n為大于2的整數(shù)。
12．如權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于計(jì)算機(jī)配置成使對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以所述軌跡在此n維空間中的以前進(jìn)展為基礎(chǔ)。
13．如權(quán)利要求10或12所述的計(jì)算機(jī)，其特征在于計(jì)算機(jī)配置成使對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以在此n維空間中所確定的其它軌跡為基礎(chǔ)。
14．一種配置成根據(jù)生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)表示該生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)配置成-把這些變量映射到一n維空間；以及-根據(jù)這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定描述此n維空間中的預(yù)定狀態(tài)的n維表面。
15．一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，包括控制計(jì)算機(jī)根據(jù)生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)分析該生物系統(tǒng)的演變的指令，這些指令包括控制計(jì)算機(jī)如下操作的指令-把這些變量映射到一n維空間；以及-根據(jù)由限定該生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)該生物系統(tǒng)的演變。
16．如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其特征在于這些指令還包括控制計(jì)算機(jī)利用這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定代表該生物系統(tǒng)在此n維空間內(nèi)的預(yù)定狀態(tài)的n維表面，從而評(píng)估該生物系統(tǒng)的演變的指令。
17．如權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其特征在于評(píng)估包括預(yù)測(cè)所述軌跡的進(jìn)展。
18．如以上權(quán)利要求15或17所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其特征在于n為大于2的整數(shù)。
19．如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其特征在于這些指令還包括控制計(jì)算機(jī)使對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以該軌跡在此n維空間中以前的進(jìn)展為基礎(chǔ)的指令。
20．如權(quán)利要求17或19所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，其特征在于這些指令還包括控制計(jì)算機(jī)使對(duì)軌跡的進(jìn)展的預(yù)測(cè)以在此n維空間中所確定的其它軌跡為基礎(chǔ)的指令。
21．一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體，包括控制計(jì)算機(jī)根據(jù)生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量來(lái)表示該生物系統(tǒng)的預(yù)定狀態(tài)的指令，這些指令包括控制計(jì)算機(jī)如下操作的指令-把這些變量映射到到一n維空間；以及-根據(jù)這些變量的多組預(yù)定值來(lái)確定描述此n維空間中的預(yù)定狀態(tài)的n維表面。
全文摘要
一種分析生物系統(tǒng)的演變的方法包括以下步驟確定此生物系統(tǒng)的狀態(tài)所依據(jù)的一系列變量;把這些變量映射到一n維空間;以及其中利用由限定該生物系統(tǒng)在不同時(shí)間的狀態(tài)的多組變量而形成的軌跡來(lái)監(jiān)測(cè)該生物系統(tǒng)的演變,從而以使該軌跡上的每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)時(shí)間值的方式把時(shí)間用作該n維空間中的一個(gè)參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK1316079SQ99810261
公開日2001年10月3日 申請(qǐng)日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月23日
發(fā)明者戴維·史密斯, 羅杰·史密斯 申請(qǐng)人:戴維·史密斯, 羅杰·史密斯