Файл: Кадыров, Х. К. Синтез математических моделей биологических и медицинских систем.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 72
Скачиваний: 0
где %(t), т]і (t), т|2 (f) — соответствующие случайные функции, описывающие эпидемию и факторы окружающей среды (случайные функции здесь характеризуют математические ожидания); ац (і =
= 1 , 3 , / = 1,3) — неизвестные коэффициенты, требующие опреде ления по результатам наблюдений случайных функций.
Система (7.4) интегрируется при начальных условиях
X ( t ) |і=/. = |
%о, |
X (0 I |
= |
Х0, |
тн (/) |/=£„ = |
і4оі, |
Лі (t) |,=,„ = |
1101, |
|
Т)2 (0 |,=,. = |
ТІ02, |
% (0 |
= |
^02- |
Определяя все неизвестные коэффициенты (7.4) а2;- (і = 1, 3; ==1,3) при помощи метода, изложенного в гл. 4, получим
аІІ)В = ba) |
(I = ТТЗ), |
|
'о/," |
|
^ll |
^12 |
^13 |
|
|
II |
fl/, |
t o II |
b21 |
b2ü |
b23 |
II |
|
|
|
_ ^31 |
^32 |
^33_ |
|
||
Отсюда находим |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
аи) = BrWK |
|
|
|
||
Результаты вычисления |
следующие: |
|
|
||||
|
|
464157,50 |
6134,00 |
2249,30' |
|
||
|
В = |
6134,00 |
8,82 |
|
36,17 |
, |
|
|
|
2249,30 |
36,17 |
|
25,28. |
|
0,00000 |
0,00015 |
— 0,00005' |
В~1= 0,00015 |
— 0,01331 |
0,00534 |
0,00005 |
0,00534 |
— 0,00424. |
'b i'
bu
.bl,.
a i i |
— |
’ |
0,00000 |
|
0,00015 |
— |
0,00005' |
|
— 70234,20" |
« 1 2 |
|
0,00015 |
— |
0,01331 |
|
0,00534 |
|
389,90 |
|
. “ и . |
|
|
— 0,00005 |
|
0,00534 |
— 0,00425. |
L |
653,60_ |
|
a 21 |
|
' |
0,00000 |
|
0,00015 |
— 0,00005' |
г |
— 922,90' |
|
a 22 |
3 = |
|
0,00015 |
— |
0,01331 |
|
0,00534 |
|
— 46,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- f l 2 3 _ |
|
. — 0,00005 |
|
0,00534 |
— |
0,00425. |
L |
87,40. |
|
a s i |
|
' |
0,00000 |
|
0,00015 |
— |
0,00005' |
- |
73,10" |
ö 3 2 |
= |
|
0,00015 |
— |
0,01331 |
|
0,00534 |
|
— 3,96 |
- ß 3 3 _ |
|
_— 0,00005 |
|
0,00534 |
— 0,00425. |
|
— 1,76 |
12 4-828 |
177 |
Умножив матрицы на векторы, получим все неизвестные коэффициенты:
ап = |
0,02581, |
а12= |
— 12,34125, |
%з = |
4,20090, |
ß21 = |
— 0,01034, |
а22 = |
0,94720, |
а2з = |
— 0,57274, |
ßgj = |
— 0,00068, |
а32 = |
0,07307, |
й33 = |
— 0,01734 . |
Подставляя все |
найденные значения |
коэффициентов в систему |
|||||||
уравнений (7.4), находим |
|
|
|
|
|
|
|||
dt = 0,02581 (xO — 12,34125% (7) — 4,20090% (7), |
|||||||||
4%dt(О |
= — 0,01034% (0 + |
0,9422% (7) — 0,57274% (7), |
|||||||
4% ( ) |
= _ |
0,00068% (0 + |
0,07307t]! (7) + |
0,01734% (0. |
|||||
dt |
|||||||||
|
|
|
|
|
Приведя |
эту |
систему к од |
||
|
|
|
|
ному уравнению третьего по |
|||||
|
|
|
|
рядка, получим характеристи |
|||||
|
|
|
|
ческое |
уравнение |
|
|||
|
|
|
|
Я3+ 0.99Ä,® — 0.265Л, — 0,008 =0. |
|||||
|
|
|
|
|
Решая это уравнение мето |
||||
|
|
|
|
дом, изложенным |
в гл. 4, на |
||||
|
|
|
|
ходим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я,! = |
— 1,224, |
|||
|
|
|
|
|
Х2 = |
0,117 + |
0,0927, |
||
|
|
|
|
|
К3 = |
0,117 — 0,092г. |
|||
|
|
|
|
|
Итак, общее решение системы |
||||
|
|
|
|
(7.4) относительно функции %,(7), |
|||||
|
|
|
4Годы |
|
|
|
|
|
|
Рис. 7. Наблюдаемые (1) и расчетные (2) |
описывающей ход эпидемическо- |
||||||||
го процесса, можно записать в |
|||||||||
значения хода эпидемии. |
|
виде |
|
|
|
|
|||
%і(7) = С.гГ1’224' + і л т {С2cos 0,0927 + |
С3 sin 0,0927). |
||||||||
И, наконец, используя начальные условия, определяем произ |
|||||||||
вольные постоянные интегрирования Сг, С2, |
С3 и находим решение |
||||||||
системы (7.4) относительно функции эпидемии X (7): |
|
||||||||
Xj(0 = |
2543,567е-1’224' + |
|
1155,134 cos 0,0927 + |
||||||
|
|
+ |
7472,537 sin 0,0927). |
|
|
|
|||
Значения |
%г (7) |
для |
различных 7 приведены на рис. 7. Видно, |
что результаты теоретического подсчета достаточно хорошо согла суются с результатами наблюдений.
178
2.Моделирование женской стопы
Впоследнее время в научно-исследовательских работах в области антропологии выводы и заключения делаются на основе ре зультатов статистической обработки данных. При помощи основных вариационных показателей делаются заключения о существенных различиях между возрастными группами и антропологическими
признаками людей, живущих в различных географических районах
СССР. В связи с этим важное значение имеет изучение и установле ние закономерностей, связывающих между собой признаки стопы. Такие закономерности могут использоваться при разработке формы
иразмеров обуви массового производства.
Вработах многих исследователей определяются типичные признаки стопы и корреляционная связь между различными при
знаками. Кроме того, |
для построения внутренних |
размеров и фор |
|
мы |
обуви находятся |
уравнения регрессии с одним переменным. |
|
На |
основании этого |
получены закономерности, |
положенные в |
основу рекомендаций по массовому выпуску обуви. Исследователям, однако, известно, что на изменение отдельных
признаков стопы влияет не один какой-либо признак, а несколько, т. е. при изменении некоторых признаков изменяются и другие признаки. Следовательно, найденная связь по парной регрессии не дает возможности сделать вывод о существовании закономерно стей, которым подчинено изменение размеров по отдельным призна кам стопы, она фиксирует факт существования связей между от дельными признаками и выражает их в виде уравнений. Для по строения колодок обуви этого еще не достаточно. Если строить серию обуви по изменениям только двух признаков, то остальные, быть может существенные, признаки остаются без взаимосвязи. Следовательно, необходимо построить формы и размеры обуви с учетом наибольшего числа существенных признаков.
Решение изложенной выше задачи требует глубокого обследова ния населения. Сотрудниками Узбекского научно-исследователь ского института травматологии и ортопедии проведено обследование стоп 5868 женщин-хлопкоробов и для получения сравнительных данных—■стоп 1196 женщин-текстильщиц. В обоих группах обсле дование проводилось с применением методик и аппаратуры, рекомен дованных отделом стопы и рациональной обуви ЦИТО. При по мощи методов, изложенных в гл. 3, мы провели анализ результатов обследования женской стопы.
Ввод исходных данных в ЭЦВМ. Вследствие того, что информа ционный массив очень велик, воспользуемся комбинированным методом. Вначале рассмотрим, какую часть данного материала будет охватывать наш метод обработки. Выше показано, что для ввода исходного материала в МОЗУ ЭЦВМ были использованы три разно разрядных восьмеричных кода. Данным анкетной части присво или одноразрядный код, возрастным группам — двухразрядный,
12 |
179 |
числовым данным — трехразрядный. Далее для каждого кода при меним наш метод. Одноразрядный восьмеричный код был присвоен данным анкетной части всего по 19 признакам. Итак, в одну ячейку можно разместить (/гкод = 1)
к |
|
45 |
15 |
|
3k код J |
3 • 1 |
|||
|
|
признаков. Следовательно, для 19 признаков анкетной части меди
цинской карты требуется |
|
|
|
п |
19 = 1 |
4 |
(7.5) |
а |
15 |
15 |
|
_ З^код |
min |
|
|
ячеек. Для всех медицинских |
карт (всего их 7064) необходимо |
||
N2= т2 ■7064 = 8947 |
|
|
ячеек. Это означает, что если бы обрабатывали только анкетную часть без возрастных признаков,то вместо 134 216 воспользовались
к |
т |
|
|
бы лишь N2 = |
8947 ячейками. |
гра |
|
12 |
|
в |
Проиллюстрируем |
сказанное |
|||
|
|
фически. Для |
этого |
равенство |
(7.5) |
||
|
А |
|
Г |
перепишем в виде |
|
|
|
ß |
|
|
' |
п ' |
п ' |
|
|
|
|
|
1 |
т2= |
|
U |
|
|
|
л |
L |
|
3k„ |
|
|
4 |
|
// |
|
или с использованием обозначений |
|||
|
|
|
|
||||
|
4 |
В |
12 НК0з |
|
k = - K - , |
|
|
|
тогда |
|
|
|
|||
Рис. 8. Область применимости |
|
|
|
||||
комбинированного |
метода. |
k = |
3k„ |
min |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Для нашего статистического материала /г может изменяться в преде лах I •< k <С 1,5. На рис. 8 изображена графическая зависимость k от переменного &код (AFBCD означает область применимости ме тода для анкетных данных, кроме признака возраста).
Двухразрядный код был присвоен данным из анкетной части только возрастной группе. По указанной методике в одну ячейку можно разместить (£код = 2)
45
3 • 2 min = 7
кодовых чисел. А для 7064 анкетных данных медицинской карты необходимо
N2 = 7064 = 1009-^-: 1010
ячеек. Областью применимости данного метода для ввода призна ков возраста является область FBCE.
180
Трехразрядный код был присвоен числовым данным медицин ских карт. Следовательно, для записи их в одну ячейку ЭЦВМ мож но ввести
45 |
' 45 |
3 • 3 min |
9 |
числовых данных в кодовом обозначении. Всего для 7064 анкет
медицинских карт |
необходимо |
|
|
|
|
N2 |
7064-23 |
162 472 |
оосес |
|
= ------2----- = |
— g— |
= 32 555 |
|
ячеек. На рис. |
8 область BCL означает область применимости дан |
|||
ного метода. |
результаты, полученные |
при исследовании слу |
||
Рассмотрим |
чайных величин, описывающих некоторые измерения женской сто пы. В качестве случайных величин примем 23 различных измерения стопы для различных возрастных групп, а также подробно проана лизируем этот показатель для следующих возрастных групп: 25—29 лет, 40—44 лет, 70 лет и выше. Для возрастной группы 25—29 лет объем выборки больше (п = 808), чем для возрастных групп 40—44 лет и 70 лет и выше. Поэтому значение параметра нормального закона распределения в первой возрастной группе ближе к истинному значению нормального закона, чем во второй и третьей группах.
Величины асимметрии и эксцесса в первой возрастной группе очень незначительны (кроме 30, 36, 40 признаков) и составляют значение меньше 0,1. Эти показатели еще не определяют точного различия между теоретическими и эмпирическими кривыми. Поэто му были исследованы численные значения и вероятность согла сованности эмпирического закона распределения этих случайных величин с законом нормального распределения. Численные значе ния вероятности согласованности по всем признакам стопы близки к единице (р = 0,9) г. При помощи описанного алгоритма определе ны коэффициенты корреляции со стандартными ошибками и пока зателями достоверности, значения силы корреляции, параметры па рных уравнений регрессии со стандартными ошибками и их досто верностями. С целью уточнения зависимости между сегментами стопы нами вычислены параметры для 23 различных сегментов по всем возрастным группам. Таким образом, количество результатов по 12 возрастным группам следующее:
|
N =-■3 - |
12С|з + |
4 • 12CL |
|
где |
3 - 12СІз— количество |
значений |
коэффициентов корреляции |
|
со стандартными ошибками |
и показателями |
достоверности; 4 х |
||
X |
12СІз — параметры уравнений парной регрессии со стандартными |
|||
ошибками; С\з — количество значений силы корреляции. |
||||
|
1 Вследствие большого объема материалов |
анализа |
генеральных совокупнос |
|
тей |
по всем сегментам стопы и возрастным группам мы не имеем возможности при |
|||
вести его полностью. |
|
|
|
181