臨床決支持理論與方法

1、臨床決策支持理論與方法中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所教學(xué)目標(biāo)21了 解什么是臨床決策？為什么需要cdss？cdss的發(fā)展歷程？如何評(píng)價(jià)cdss？cdss的法律與倫理問題？2掌 握臨床決策的依據(jù)？臨床決策支持模型？醫(yī)學(xué)知識(shí)獲取策略？醫(yī)學(xué)知識(shí)建模方式？3熟 悉什么是cdss？cdss的類型？3教學(xué)內(nèi)容臨床決策理論方法 臨床決策支持系統(tǒng)臨床決策理論方法4診斷決策理論方法1治療決策理論方法2什么是臨床決策？5v臨床決策臨床數(shù)據(jù)不完整治療結(jié)果不確定1岳超源.決策理論與方法m.北京:科學(xué)出版社,2003.2 shortliffe eh, cimino jj(著),羅述謙(主譯).

2、生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011.醫(yī)療衛(wèi)生人員常常面臨困難的選擇v決策進(jìn)行選擇的行動(dòng)或行動(dòng)的結(jié)果。作決策（decision making）即制定決策的過程?；厩闆r：李某，男，33歲病史：左腿血管中曾有過血栓主訴：近5天左腿疼痛并腫脹。體檢結(jié)果：左腿無力并腫脹至小腿一半處可能有深層靜脈血栓癥的跡象。b超檢查：血流異常，但無法判斷是否有新的血栓應(yīng)該按照血栓來治療李先生嗎？6 6信息診斷治療數(shù)據(jù)臨床醫(yī)生主要面臨哪些決策？診斷決策： 當(dāng)患者可能患有某病時(shí)，選擇什么檢驗(yàn)檢查來確診或排除該??？ 當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果呈陽性或陰性時(shí)，是否能確診或排除某疾??？治療決策： 當(dāng)治療結(jié)果不確定時(shí)，如何選

3、擇治療方案？觀察決策計(jì)劃病人擁有足夠的知識(shí)充分的病人資料7為什么需要計(jì)算機(jī)輔助？可作出正確的判斷不需要計(jì)算機(jī)輔助v需要計(jì)算機(jī)輔助的情況 人有時(shí)會(huì)犯錯(cuò)誤或失誤（復(fù)雜病例和常見病例都會(huì)出錯(cuò)） 臨床醫(yī)生的知識(shí)更新無法與急劇增長的醫(yī)學(xué)知識(shí)同步 對(duì)大批量的常規(guī)決策工作，自動(dòng)化決策效率更高（如心電圖分析） 醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)可能要求一些臨床項(xiàng)目既提高醫(yī)療質(zhì)量，又降低費(fèi)用8正向關(guān)系：疾病癥狀反向關(guān)系：癥狀疾病科學(xué)研究臨床觀察診斷決策機(jī)器學(xué)習(xí)決策模型機(jī)器推理特征選擇人類學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)特征：體征、癥狀、測量值和診斷檢驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)稱。分類：根據(jù)對(duì)象的特征，將對(duì)象歸為不同的類。 如把具有某些特征的患者歸為“患有某種疾病”。

4、分類v指導(dǎo)性學(xué)習(xí)9人類學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)病人1疾病a特征1特征2特征3特征4病人2疾病b特征4特征5特征6特征排序訓(xùn)練集或?qū)W習(xí)集疾病a特征1特征3特征2特征4疾病b特征5特征6特征4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等知道每個(gè)病人的疾病、健康狀態(tài)及特征選出各種疾病的最佳判別特征v非指導(dǎo)性學(xué)習(xí)10人類學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)病人1特征1特征2特征3特征4病人2特征4特征5特征6聚類訓(xùn)練集或?qū)W習(xí)集疾病a病人1,3特征1特征3特征2特征4疾病b病人2特征5特征6病人3特征1特征3特征4不知道什么疾病屬于什么病人發(fā)現(xiàn)哪些特征能最好地代表各種不同疾病11診斷檢驗(yàn)修正概率初步診斷診斷過程面診、體檢患某病的可能性有多大，即先驗(yàn)概率或驗(yàn)前概率？經(jīng)

5、驗(yàn)或文獻(xiàn)收集更多信息，降低不確定性。選擇哪種檢查，敏感度、特異度？患該病的可能性有多大，即后驗(yàn)概率或驗(yàn)后概率？檢查結(jié)果12決策支持模型決策模型定量模型（統(tǒng)計(jì)學(xué)模型）定性模型（啟發(fā)式模型）指導(dǎo)性模型非指導(dǎo)性模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)貝葉斯法回歸模型馬爾科夫模型決策樹邏輯推理真值表非參數(shù)劃分專家系統(tǒng)評(píng)論式系統(tǒng)1 j.h.van bemmel, m.a. musen(主編),包含飛,鄭學(xué)侃（主譯）.醫(yī)學(xué)信息學(xué)m.上海:上?？茖W(xué) 技術(shù)出版社,200213v診斷依據(jù)患某種疾病的可能性描述詞匯很可能醫(yī)生使用的描述詞匯與對(duì)應(yīng)的概率可能不太可能高概率低概率概率0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

6、0.8 0.9 1.01 shortliffe eh, cimino jj(著),羅述謙(主譯).生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011.定量決策方法臨床概率估計(jì)概率（p）：把醫(yī)生對(duì)某事件發(fā)生的可能性的意見表示為01的一個(gè)數(shù)字。pa：事件a發(fā)生的概率pa-或p-a ：事件a不發(fā)生的概率pa =1：事件a必然發(fā)生pa =0：事件a不可能發(fā)生pa+ pa-=1pa，b或pa&b ：事件a和b同時(shí)發(fā)生的概率a和b為獨(dú)立事件：一個(gè)事件出現(xiàn)的概率不影響另一個(gè)事件出現(xiàn)的概率，則pa，b= pa pbpa|b：已知事件b發(fā)生，事件a發(fā)生的概率，即b發(fā)生的條件下a的概率。14臨床概率估

7、計(jì)例：腿腫的患者中有30%有血栓，則 p血栓|腿腫=0.315v患病可能性定量指標(biāo)患病概率驗(yàn)前概率：又稱前驗(yàn)概率，是指經(jīng)過面診和體檢，在得到更多信息之前估計(jì)出的概率。驗(yàn)后概率：又稱后驗(yàn)概率，是指經(jīng)過檢驗(yàn)或其它方式獲取新的信息，對(duì)驗(yàn)前概率進(jìn)行修正而得到的概率。臨床概率估計(jì)v主觀概率估計(jì) 啟發(fā)式認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)法則16估計(jì)驗(yàn)前概率的方法可用性：我們對(duì)一個(gè)事件概率的估計(jì)依賴于我們記起相似事件的難易a能夠代表b或與b相似的程度例：腿腫的患者屬于患有血栓的患者的概率有多大？代表性：客體a屬于客體b的概率有多大？錨定和調(diào)整：醫(yī)生對(duì)概率作一個(gè)初步判斷（錨定），然后依據(jù)進(jìn)一步的信息調(diào)整這個(gè)估計(jì)。在估計(jì)驗(yàn)前概率時(shí)，啟發(fā)

8、式方法經(jīng)常引入誤差。v客觀概率估計(jì) 利用群體或群體的某一亞組中某疾病的患病率或臨床預(yù)測結(jié)果 臨床預(yù)測規(guī)則：對(duì)從對(duì)有某種特定診斷問題的患者的系統(tǒng)研究發(fā)展而來，定義了醫(yī)生如何綜合使用臨床現(xiàn)象來估計(jì)患病概率。17估計(jì)驗(yàn)前概率的方法例：56歲的troy女士，4個(gè)月前心臟病發(fā)作，心率異常，在很差的醫(yī)療條件下，正準(zhǔn)備做擇期手術(shù)。troy女士會(huì)得心臟病并發(fā)癥的概率是多少？v依據(jù)降低不確定性的程度18選擇檢驗(yàn)1 shortliffe eh, cimino jj.biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.v檢驗(yàn)結(jié)果異常的判定19檢驗(yàn)結(jié)果的22列聯(lián)表

9、健康人和患病個(gè)體檢驗(yàn)結(jié)果的分布多數(shù)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告一個(gè)“正常值上限”，通常被定義為均值以上2倍標(biāo)準(zhǔn)差。2.5%的健康個(gè)體會(huì)得到異常的檢驗(yàn)結(jié)果。真陽性（tp）：患有該疾病的患者得到陽性檢驗(yàn)結(jié)果真陰性（tn）：未患該疾病的患者得到陰性檢驗(yàn)結(jié)果假陽性（fp）：未患該疾病的患者得到陽性檢驗(yàn)結(jié)果假陰性（fn）：患有該疾病的患者得到陰性檢驗(yàn)結(jié)果選擇檢驗(yàn)20一致性不一致性選擇檢驗(yàn)v檢驗(yàn)性能的度量roc曲線21特異度 敏感度敏感度 特異度疾病不嚴(yán)重治療危險(xiǎn)疾病嚴(yán)重治療可行受試者工作特征（roc）曲線roc曲線越靠近左上方，檢驗(yàn)的分辨能力越好選擇檢驗(yàn)v22計(jì)算驗(yàn)后概率的定量方法v 陽性檢驗(yàn)的貝葉斯定理23計(jì)算驗(yàn)后概率

10、的定量方法v 陰性檢驗(yàn)的貝葉斯定理v貝葉斯定理的含義 疾病的驗(yàn)后概率隨驗(yàn)前概率的增加而增加 驗(yàn)前概率低，陽性檢驗(yàn)結(jié)果影響大，陰性檢驗(yàn)結(jié)果影響小 驗(yàn)前概率高，陽性檢驗(yàn)結(jié)果影響小，陰性檢驗(yàn)結(jié)果影響大24計(jì)算驗(yàn)后概率的定量方法驗(yàn)后概率與驗(yàn)前概率的關(guān)系假設(shè)：敏感度=0.90 特異度=0.90(a)：陽性檢驗(yàn)結(jié)果(b)：陰性檢驗(yàn)結(jié)果1 shortliffe eh, cimino jj.biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.25v貝葉斯定理的含義計(jì)算驗(yàn)后概率的定量方法檢驗(yàn)排除疾病陰性檢驗(yàn)的解釋陽性檢驗(yàn)的解釋敏感度特異度確診疾病主要影響適用

11、于檢驗(yàn)的敏感度和特異度對(duì)驗(yàn)后概率的影響(a)：敏感度=0.90，特異度分別取0.80，0.90，0.98(b)：特異度=0.90敏感度分別取0.80，0.90，0.981 shortliffe eh, cimino jj.biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.v 為什么需要鑒別診斷？同一特征可能屬于不同的疾病，即不同疾病都具有該特征26單一特征的鑒別診斷所有相關(guān)疾病發(fā)生的概率之和為1特征r出現(xiàn)的概率等于其在不同疾病條件下出現(xiàn)的概率之和v模式識(shí)別 把一個(gè)對(duì)象集合分成許多不同類的應(yīng)用技術(shù) 利用同類事物的相似性和異類事物的差異性27

12、多特征診斷決策方法學(xué) 科對(duì) 象目 的細(xì)胞學(xué)遺傳學(xué)心臟病學(xué)神經(jīng)病學(xué)藥理學(xué)診斷學(xué)細(xì)胞染色體心電圖腦電圖藥物疾病識(shí)別癌細(xì)胞核型分析診斷心電圖神經(jīng)疾病識(shí)別藥物治療監(jiān)測計(jì)算機(jī)輔助決策模式識(shí)別技術(shù)在醫(yī)學(xué)各學(xué)科中的應(yīng)用v句法模式識(shí)別v統(tǒng)計(jì)學(xué)模式識(shí)別28多特征診斷決策方法已知：類別與特征任務(wù)：將新對(duì)象歸類指導(dǎo)性模式識(shí)別對(duì)象-聚群距離聚群-聚群距離非指導(dǎo)性模式識(shí)別（聚類）已知：特征不知：類別任務(wù)：將對(duì)象分類v指導(dǎo)性模式識(shí)別 通過特征在不同類之間的統(tǒng)計(jì)分布差異來識(shí)別類 理想的（不交疊的）特征分布往往并不存在 利用多維的非理想特征提高總判別力 特征向量：對(duì)象的特征集合，如對(duì)象a具有特征a，b，c，則對(duì)象a的特征向量

13、為 a=a,b,c, a，b，c， 為該特征向量的分量 類的識(shí)別：基于類的向量分量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差及分量之間的相關(guān)性29多特征診斷決策方法學(xué)習(xí)階段：測試階段：特征抽取再分類已知類別的對(duì)象集建立分類規(guī)則與已知類別比較v指導(dǎo)性模式識(shí)別 最近相鄰法則不估計(jì)類的條件概率，直接得到驗(yàn)后概率沒有真正的學(xué)習(xí)階段，學(xué)習(xí)集的所有對(duì)象均與其類成員關(guān)一起保存缺點(diǎn)：需要極大的數(shù)據(jù)集，長時(shí)間的運(yùn)算，且與特征值大小有關(guān)30多特征診斷決策方法 1-最近相鄰法則：找出一個(gè)最近相鄰的對(duì)象，新對(duì)象歸到該最近相鄰對(duì)象所在類 q-最近相鄰法則：找出q個(gè)最近相鄰的對(duì)象，這q個(gè)最近相鄰對(duì)象中大多數(shù)屬于哪一類，新對(duì)象就歸入該類二維的最近相鄰

14、法則圖示v非指導(dǎo)性模式識(shí)別31多特征診斷決策方法311 shortliffe eh, cimino jj(著),羅述謙(主譯).生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011. 對(duì)象-聚群距離：基于點(diǎn)與聚群之間距離的測量 k-means聚類：k-means聚類算法圖示確定分幾類k=?重新計(jì)算每個(gè)聚群的中心隨機(jī)選k個(gè)種子點(diǎn)（初始聚群的中心）計(jì)算每個(gè)對(duì)象到聚群中心的距離將每個(gè)對(duì)象歸到離它最近的聚群32v非指導(dǎo)性模式識(shí)別 聚群-聚群距離：基于聚群與聚群之間距離的測量 假設(shè)有n個(gè)對(duì)象，難點(diǎn)是選擇聚群數(shù)量c（1cn） 聚集式開始：每一個(gè)對(duì)象為一個(gè)聚群最相近的兩個(gè)聚群合并為一個(gè)新聚群 分裂式開始：

15、所有對(duì)象屬于同一個(gè)聚群一個(gè)聚群分裂成兩個(gè)聚集式聚類結(jié)果可用系統(tǒng)樹圖表示聚類過程聚類過程的系統(tǒng)樹圖多特征診斷決策方法33定性診斷決策方法三種策略同時(shí)應(yīng)用所有微決策順序應(yīng)用微決策以條件行動(dòng)規(guī)則運(yùn)用微決策決策表（真值表）流程圖（決策樹）規(guī)則推理法定性方法：一般缺乏形式化的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，可能是受人類推理的啟發(fā)，也可能是人類推理的感知。啟發(fā)式方法：借助于符號(hào)模型進(jìn)行邏輯推理而解決問題的辦法。v34定性診斷決策方法邏輯變量所代表的含義e1所有rr間期均規(guī)則e2所有qrs波形相同e3qrs時(shí)間120mse4心率100次/mine5出現(xiàn)p波e6心率40次/mine7導(dǎo)聯(lián)p波陰性，avr導(dǎo)聯(lián)p波陽性e8p波數(shù)/qr

16、s復(fù)合波數(shù)1.1e9p波數(shù)/qrs復(fù)合波數(shù)1.1e10pr間期規(guī)則e11pr間期200mse12導(dǎo)聯(lián)和avr導(dǎo)聯(lián)外的導(dǎo)聯(lián)現(xiàn)p波診斷d所代表的含義vt室性心動(dòng)過速ivr特發(fā)性心室律nr結(jié)性心律av1一度房室傳導(dǎo)阻滯wb起搏點(diǎn)飄逸或wenckebach或房室律分離av2二度房室傳導(dǎo)阻滯av3三度房室傳導(dǎo)阻滯sa竇性心律35規(guī)則e1e2e3e4e5e6e7e8e9e10e11e12診斷d1ttttfdddddddvt2tttfdtddddddivr3ttfdfddddddfnr4ttfdtdtdddddnr5ttfdtdftddddav16ttfdtdftdfddwb7ttfdtdfftdddav2

17、8ttfdtdfffdddav39ttddtfftftfdsa定性診斷決策方法v 心律失常診斷的真值表t：真（true） f：假（false） d：無關(guān)v流程圖 用結(jié)構(gòu)的方法顯示每一條規(guī)則按順序過程作估計(jì)36定性診斷決策方法菱形：基本決策單元，上方為輸入，下方為輸出輸入：與前一個(gè)基本決策單元相連接輸出：只能為真或假優(yōu)點(diǎn)：不需要處理所有輸入的組合，比真值表效率高缺點(diǎn)：決策過程刻板，難以回頭；模型訓(xùn)練難 非參數(shù)分區(qū)算法（nppa）：類似于按照特征的判別力對(duì)特征進(jìn)行排序，有助于借助學(xué)習(xí)集構(gòu)建流程圖v37定性診斷決策方法38v治療方案選擇依據(jù)患者的理想健康狀態(tài) 臨床治療決策健康效用（health ut

18、ility）定量度量 生命的長度：生存時(shí)間 生命的質(zhì)量：良好健康狀態(tài) 要冒的風(fēng)險(xiǎn)：手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、藥物副作用等 質(zhì)量修正生命年（qaly）：良好健康狀態(tài)的存活時(shí)間。在醫(yī)學(xué)決策分析和衛(wèi)生政策的制定中被普遍用作健康效用（價(jià)值）的度量。39v期望值決策創(chuàng)建決策樹設(shè)計(jì)決策問題、分配概率、度量結(jié)果計(jì)算每種備選決策的期望值選擇期望值最高的備選決策用敏感度分析檢驗(yàn)分析的結(jié)論臨床治療決策4個(gè)步驟患者dandy先生是一位66歲的老年男性，雙膝患有嚴(yán)重的關(guān)節(jié)炎，以致他必須借助拐杖或輪椅行走。他同時(shí)患有肺氣腫，這是一種肺失去了在血液及空氣中交換氧氣和二氧化碳的疾病，因此會(huì)導(dǎo)致氣短（呼吸困難）。他坐輪椅時(shí)可以舒服地呼吸，但

19、是拄拐杖行走所耗費(fèi)的氣力使他劇烈喘氣并且很不舒服。幾年前，他認(rèn)真考慮了膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，但是決定不做，主要因?yàn)樗膬?nèi)科醫(yī)生說風(fēng)險(xiǎn)很大，他的肺病可能會(huì)使他下不了手術(shù)臺(tái)。然而，最近dandy先生的妻子中風(fēng)而且部分癱瘓，她需要的幫助是dandy先生目前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所無法提供的。因此，dandy告訴他的醫(yī)生他重新考慮做手術(shù)。案例40臨床治療決策治療結(jié)果的不確定性dandy的肺病可能使他下不了手術(shù)臺(tái)手術(shù)不一定能把運(yùn)動(dòng)能力恢復(fù)到dandy所需要的程度患者的手術(shù)承受能力手術(shù)不一定能實(shí)現(xiàn)患者的需求假體可能發(fā)生感染若發(fā)生感染，dandy會(huì)有經(jīng)歷第2次手術(shù)來摘除假體的風(fēng)險(xiǎn)二次手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致死亡；即使存活，也將只能

20、依靠輪椅行走存活時(shí)間（年）功能狀態(tài)qaly1010100充分運(yùn)動(dòng)能力（手術(shù)成功）不良運(yùn)動(dòng)能力（現(xiàn)狀或手術(shù)失敗）被禁錮于輪椅（需二次手術(shù)的結(jié)果）死亡10630選擇相似患者中平均結(jié)果最佳的那個(gè)選擇期望值決策的核心41臨床治療決策dbac不良運(yùn)動(dòng)能力死亡死亡被禁錮于輪椅充分運(yùn)動(dòng)能力不良運(yùn)動(dòng)能力不良運(yùn)動(dòng)能力手術(shù)未手術(shù)手術(shù)死亡存活感染未感染手術(shù)死亡存活充分運(yùn)動(dòng)能力結(jié)果功能狀態(tài)qaly0301066期望值：把每種可能結(jié)果相關(guān)聯(lián)的生存時(shí)間（或qaly）的值乘以這種結(jié)果出現(xiàn)的概率，然后把所有生存時(shí)間（或qaly）和概率的乘積加和。手術(shù)的期望值e(d)=7.7qaly v.s. 未手術(shù)的期望值=6qalyv 膝

21、關(guān)節(jié)置換手術(shù)的決策樹v 決策分析結(jié)果的可靠性分析 需回答的問題：當(dāng)概率和結(jié)果估計(jì)被賦予合理范圍內(nèi)的其他值時(shí)，關(guān)于優(yōu)先選擇的結(jié)論會(huì)發(fā)生變化嗎？ 敏感度分析：在一個(gè)寬泛的概率和效用（或價(jià)值）的假設(shè)范圍內(nèi)，對(duì)結(jié)論的可靠性的檢驗(yàn)。42臨床治療決策手術(shù)死亡率對(duì)期望qaly的影響的敏感度分析充分運(yùn)動(dòng)能力的概率對(duì)期望qaly的影響的敏感度分析如果概率和結(jié)果度量的假設(shè)值在廣泛的范圍內(nèi)取值，分析的結(jié)論保持不變，那么決策分析的結(jié)果是值得信賴的。v長期健康結(jié)果決策馬爾科夫模型43臨床治療決策1 shortliffe eh, cimino jj.biomedical informatics(third edition

22、)m.springer,2006.指定患者可能會(huì)經(jīng)歷的健康狀態(tài)組指定轉(zhuǎn)移概率，即一個(gè)人在特定的時(shí)間段后從一種健康狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種健康狀態(tài)的概率計(jì)算一個(gè)人在未來的任何時(shí)間 處于每一種健康狀態(tài)的概率圓圈：可能經(jīng)歷的健康狀態(tài)箭頭：健康狀態(tài)間允許的轉(zhuǎn)移與決策樹聯(lián)合使用，把干預(yù)的作用當(dāng)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移v 分析患者癥狀后懷疑其患有某種疾病的醫(yī)生有三個(gè)選擇：44關(guān)于治療、檢驗(yàn)或不做處理的決策三個(gè)選擇 不做進(jìn)一步處理（即不做進(jìn)一步檢驗(yàn)、也不治療） 在選擇治療還是不做處理之前，獲得更進(jìn)一步的信息（做檢驗(yàn)） 不再收集信息，進(jìn)行治療。 確定治療閾值概率，即治療或不治療期望結(jié)果毫無差別的患病概率 確定疾病的驗(yàn)前概率 若：驗(yàn)

23、前概率治療閾值概率，做檢驗(yàn)并在結(jié)果陽性時(shí)治療 否則考慮第三步 確定檢驗(yàn)結(jié)果能否影響治療決策 若：驗(yàn)后概率治療閾值概率，做檢驗(yàn)并在結(jié)果陽性時(shí)治療 否則不做檢驗(yàn)、也不治療三個(gè)步驟v治療閾值概率計(jì)算 決策樹假設(shè)治療和不治療的期望效用相等，計(jì)算出治療閾值概率45關(guān)于治療、檢驗(yàn)或不做處理的決策 閾值概率方程治療害處大益處小，閾值概率高益處大害處小，閾值概率低關(guān)于治療、檢驗(yàn)或不做處理的決策461 shortliffe eh, cimino jj. biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.v hiv感染的檢驗(yàn)或治療決策 hiv+：實(shí)際感染了h

24、iv hiv-：實(shí)際未感染hiv“hiv+”：檢驗(yàn)結(jié)果陽性“hiv-”：檢驗(yàn)結(jié)果陰性 qale：期望質(zhì)量修正生命年 pcr：聚合酶鏈反應(yīng)檢驗(yàn)臨床決策支持系統(tǒng)47臨床決策支持系統(tǒng)的概念1臨床決策支持系統(tǒng)的發(fā)展歷程2臨床決策支持系統(tǒng)的種類3臨床決策支持系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)45臨床決策支持系統(tǒng)的未來發(fā)展6典型臨床決策支持系統(tǒng)介紹v what is clinical decision support system （cdss）？48臨床決策支持系統(tǒng)幫助醫(yī)療衛(wèi)生專業(yè)人員進(jìn)行臨床決策的任何計(jì)算機(jī)程序。包括儲(chǔ)存、提取或輸出醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)或知識(shí)的所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。廣義1 shortliffe eh, cimino jj

25、(著),羅述謙(主譯).生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011.根據(jù)兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上病人數(shù)據(jù)，主動(dòng)生成針對(duì)具體病例的建議的知識(shí)系統(tǒng)。臨床決策支持系統(tǒng)（cdss）的主要成分：醫(yī)學(xué)知識(shí)、病人數(shù)據(jù)、對(duì)具體病例的建議狹義2 j.h.van bemmel, m.a. musen(主編),包含飛,鄭學(xué)侃（主譯）.醫(yī)學(xué)信息學(xué)m.上海:上?？茖W(xué) 技術(shù)出版社,2002v信息管理工具 提供數(shù)據(jù)和臨床醫(yī)生所需要的知識(shí)，但一般不幫其應(yīng)用某特定的信息以完成決策任務(wù)。 如：臨床信息系統(tǒng)、信息檢索系統(tǒng)、專業(yè)知識(shí)管理工作站等v引起關(guān)注工具 提醒用戶可能被忽略的診斷、藥物配伍禁忌等問題 如：標(biāo)志異常值的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)

26、、警示配伍禁忌的藥房系統(tǒng)v提供針對(duì)患者建議的工具 基于針對(duì)患者的數(shù)據(jù)集合，提供專門為用戶設(shè)計(jì)的評(píng)估或建議49計(jì)算機(jī)在臨床決策支持中的作用50臨床決策支持系統(tǒng)的發(fā)展歷程phase 1:stand-alonesystemphase 2:integratedsystemphase 3:standards-based systemphase 4:service models1959ledley & lusted1961warner1967help1969bleich1971leeds1975mycin1982internistqmr1983attending1986dxplain2003isa

27、bel1973rmrs1989arden1998glif2003gello1998cprs1994wizorder2005sagesebastian2007sands1 李包羅,傅征.醫(yī)院管理學(xué)信息管理分冊m.北京:人民衛(wèi)生出版社.2011.1993eonv 按應(yīng)用模式 提示提醒型 評(píng)判型 建議型 自主型51臨床決策支持系統(tǒng)的種類v 按知識(shí)表達(dá)方式 基于決策樹 基于貝葉斯規(guī)則 基于產(chǎn)生式規(guī)則 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)v 按醫(yī)學(xué)領(lǐng)域或疾病 普通內(nèi)科決策支持 外科決策支持 腹痛決策：leeds系統(tǒng) 感染決策：mycin系統(tǒng)v決策類型 用于診斷決策 用于治療決策v提示提醒 集成到臨床信息系統(tǒng)（或電子病歷系統(tǒng)

28、）的臨床決策支持系統(tǒng) 基于簡單的邏輯判斷，對(duì)臨床信息進(jìn)行主動(dòng)的提示和提醒52臨床決策支持系統(tǒng)的種類疾病感染監(jiān)測系統(tǒng)抗生素治療監(jiān)測系統(tǒng)術(shù)前抗生素監(jiān)測系統(tǒng)抗生素使用時(shí)間監(jiān)測系統(tǒng)藥物副作用事件監(jiān)測系統(tǒng)藥物劑量監(jiān)測系統(tǒng)化驗(yàn)報(bào)警系統(tǒng)主要應(yīng)用系統(tǒng)典型代表：help系統(tǒng) 1967年問世，第一個(gè)提供由數(shù)據(jù)控制的提示提醒功能 監(jiān)測模塊、邏輯決策機(jī)制 呼吸系統(tǒng)疾病治療合理性檢查報(bào)警系統(tǒng) 臨床實(shí)驗(yàn)室異常檢查判斷處理系統(tǒng) 用藥合理性檢查報(bào)警系統(tǒng) 傳染病監(jiān)控系統(tǒng) v評(píng)判型 事先根據(jù)相關(guān)信息生成一個(gè)決策建議，如果醫(yī)生的決策與之不符，則給出決策建議。 適于醫(yī)生愿意自己決策，并需要系統(tǒng)確認(rèn)或評(píng)價(jià)，以輔助其修正決策 與提示提醒

29、系統(tǒng)的不同之處：提供和用戶的對(duì)話交互。53臨床決策支持系統(tǒng)的種類輸血醫(yī)囑下達(dá)系統(tǒng)合理用藥系統(tǒng)典型代表：attending系統(tǒng) 1983年問世，美國 獨(dú)立程序 評(píng)價(jià)麻醉師對(duì)具體病例的麻醉劑選擇、吸入和給藥計(jì)劃主要應(yīng)用系統(tǒng)v建議型 基于決策模型對(duì)患者狀況進(jìn)行推理，給出建議，供醫(yī)生參考 系統(tǒng)獨(dú)立、被動(dòng) 醫(yī)生需知道何時(shí)需要建議，并主動(dòng)訪問系統(tǒng) 醫(yī)生需輸入數(shù)據(jù)描述案例，并請求建議 允許醫(yī)生控制系統(tǒng)的推理54臨床決策支持系統(tǒng)的種類典型代表：基于貝葉斯原理的leeds腹痛診斷決策支持系統(tǒng)基于規(guī)則的mycin感染管理系統(tǒng)基于貝葉斯原理的快速醫(yī)學(xué)查詢系統(tǒng)（qmr）v自主型 與提示提醒、評(píng)判、建議系統(tǒng)的區(qū)別由系統(tǒng)

30、直接采用建議 應(yīng)用領(lǐng)域麻醉、呼吸機(jī)控制、給藥系統(tǒng)等 主要功能定時(shí)測定某些參數(shù)，決定是否實(shí)施當(dāng)前治療。一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)改變，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)輸液泵或呼吸機(jī)的設(shè)置，將監(jiān)測的參數(shù)控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。 主要危險(xiǎn)設(shè)備或傳感器失常也可能導(dǎo)致監(jiān)測的參數(shù)異常55臨床決策支持系統(tǒng)的種類56臨床決策支持系統(tǒng)的通用架構(gòu)數(shù)據(jù)中心data center知識(shí)庫knowledge base用戶界面user interface推理引擎inference engine解釋器explanation module知識(shí)獲取系統(tǒng)knowledge acquiring system用戶user知識(shí)工程師knowledgeengineer1 李包羅

31、,傅征.醫(yī)院管理學(xué)信息管理分冊m.北京:人民衛(wèi)生出版社.2011.v患者數(shù)據(jù)獲取與驗(yàn)證v醫(yī)學(xué)知識(shí)獲取與驗(yàn)證v醫(yī)學(xué)知識(shí)表示與推理v與臨床工作流程結(jié)合v系統(tǒng)性能評(píng)估57臨床決策支持系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)v 所有這些方法都具有局限性v 開發(fā)有效技術(shù)以準(zhǔn)確、完整、有效地獲取患者數(shù)據(jù)非常具有挑戰(zhàn)性v 超越數(shù)據(jù)錄入的主要障礙 缺乏標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)可理解的表達(dá)大多數(shù)臨床情況的方法 電子病歷是不完整的信息來源，可能未包括具體患者的某些必要數(shù)據(jù)58患者數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)錄入技術(shù) 鍵盤輸入 語音輸入 將臨床醫(yī)師與計(jì)算機(jī)分開可掃描的表格實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測等v不同來源知識(shí)的獲取59醫(yī)學(xué)知識(shí)獲取臨床專家（經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)）通過傳統(tǒng)的系統(tǒng)分析專家和臨

32、床專家的交流獲取由臨床專家應(yīng)用知識(shí)編輯程序直接在知識(shí)庫中創(chuàng)建知識(shí)醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)（科學(xué)知識(shí)）專業(yè)人員根據(jù)對(duì)某一專題發(fā)表的材料進(jìn)行廣發(fā)查閱如：meta-分析、臨床指南rrs定制：預(yù)存檢索式，訂閱（自動(dòng)獲取）相關(guān)的文獻(xiàn)自然語言處理：自動(dòng)定位提取相關(guān)信息、智能檢索、文本生成、機(jī)器翻譯等60醫(yī)學(xué)知識(shí)表示與推理v 知識(shí)表示 運(yùn)用一系列的符號(hào)將知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)可理解的形式v 知識(shí)表示方法 if-then規(guī)則（rule）：編碼醫(yī)學(xué)邏輯模塊的arden語法 框架（frames）：a data structure that served as a template to describing a recurring p

33、attern in the word. 超越規(guī)則的抽象：啟發(fā)式分類（特征抽象啟發(fā)式配對(duì)決策方案細(xì)化） 知識(shí)獲取和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（knowledge acquisition and design structure，kads）：將知識(shí)的概念化和工作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分離 問題解決方法（problem-solving methods）：與專業(yè)無關(guān)的解題策略 本體（ontology）、語義網(wǎng)絡(luò)（semantic network）61與臨床工作流結(jié)合接診中接診后接診前 回顧患者的健康指標(biāo)概要 詢問病人相關(guān)信息 回顧相關(guān)疾病知識(shí) 提醒患者（例如，保持健康） 幫助患者完成相關(guān)信息和決策 疾病評(píng)估：收集信息（病歷或病人）

34、、檢驗(yàn)、診斷咨詢、診斷和鑒別診斷 安排和執(zhí)行治療計(jì)劃：藥物選擇、非藥物治療干預(yù)、跟蹤結(jié)果、調(diào)整計(jì)劃 患者教育：病情與治療決策交流、患者自我照料、執(zhí)行說明 藥物分發(fā) 藥物管理（配伍禁忌、存放條件等） 告知患者檢驗(yàn)結(jié)果與治療計(jì)劃 告知患者注意事項(xiàng) 系統(tǒng)發(fā)送臨床數(shù)據(jù)報(bào)告給醫(yī)生1 osheroff j, etl. improving outcomes with clinical decision support: an implementers guidem. productivity press, 2005. 字段不一 單位不一 格式不一 術(shù)語不一 不完整v隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（randomized con

35、trolled trial，rct）62決策支持系統(tǒng)性能評(píng)估 要評(píng)價(jià)的干預(yù)措施是什么？ 與什么對(duì)比？ 如何隨機(jī)？ 怎么比較？核心問題隨機(jī)選取病例專家制定診療金標(biāo)準(zhǔn)專家制定評(píng)估答卷評(píng)估者與病例交叉分組臨床人員人工診療決策支持系統(tǒng)診療統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)比分析結(jié)果專家打分根據(jù)金標(biāo)準(zhǔn)基本原理：將滿足條件的研究對(duì)象隨機(jī)分配到試驗(yàn)組和對(duì)照組，使非研究因素在試驗(yàn)組與對(duì)照組中達(dá)到均衡，則試驗(yàn)結(jié)果差異可歸結(jié)于干預(yù)措施。v診斷：基于貝葉斯原理的internist-1/qmr系統(tǒng)v患者管理（治療）：基于指南的eon系統(tǒng)63典型臨床決策支持系統(tǒng)介紹 匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院1970s開發(fā)，后發(fā)展為快速醫(yī)學(xué)參考（qmr） 最初目標(biāo)：對(duì)一

36、般內(nèi)科診斷建模 包含知識(shí)：近600種疾病、約4500種相關(guān)臨床發(fā)現(xiàn)或疾病表現(xiàn)，平均每種疾病與85種臨床發(fā)現(xiàn)相關(guān) 知識(shí)庫創(chuàng)建與維護(hù)：創(chuàng)建每個(gè)疾病需1020天64診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)選擇新的疾病廣泛檢索文獻(xiàn)列出臨床表現(xiàn)咨詢專家與診療人員補(bǔ)充信息特征普草稿（臨床表現(xiàn)與關(guān)聯(lián)診斷）高級(jí)醫(yī)師審核草稿特診普添加到知識(shí)庫復(fù)雜病例系統(tǒng)測試典型病例系統(tǒng)測試每23年重復(fù)一次v特別的計(jì)分方法反映具體癥狀和疾病之間的關(guān)系強(qiáng)度65診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)fw含 義1很少在該病中發(fā)生2較少在該病中發(fā)生3約在1/2的病例中發(fā)生4在絕大多數(shù)病例發(fā)生5在幾乎所有比例中發(fā)生，即這是診斷的一個(gè)先決

37、條件臨床表現(xiàn)的頻率權(quán)重（fw）es含 義0非特異性，該表現(xiàn)經(jīng)常用于鑒別診斷1該疾病是罕見或不尋常的原因2一小部分由該疾病引起3該疾病是最常見但并非壓倒性原因4該疾病是主要原因5是該疾病的特異性表現(xiàn)，有該癥狀的患者都患有該病臨床表現(xiàn)的激發(fā)強(qiáng)度（es）1 shortliffe eh, cimino jj(著),羅述謙(主譯).生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011.661 shortliffe eh, cimino jj(著),羅述謙(主譯).生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)（第3版）m.北京:科學(xué)出版社,2011.診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)v特別的計(jì)分方法臨床表現(xiàn)的重要性（fw）一些

38、臨床表現(xiàn)有一定的含義，需要解釋；而另一些則可以忽略。fw含 義1通常是不重要的，常發(fā)生在正常的人，且很容易被忽略2也許重要，但往往被忽視，其出現(xiàn)的情景很重要3中等重要，但對(duì)任何具體的疾病可能是不可靠的指標(biāo)4很重要，只能偶爾被忽略（如假陽性結(jié)果）5表現(xiàn)必須由最后的診斷解釋v診斷實(shí)例（包含飛，書上表）67診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)v復(fù)雜病例系統(tǒng)測試測試集來自主要臨床雜志的19例診斷困難的病例，共有43個(gè)診斷。68診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)診斷者正確識(shí)別診斷數(shù)internist-125教學(xué)醫(yī)院的醫(yī)生28專家討論組35診斷者及結(jié)果對(duì)比盡管判錯(cuò)了幾個(gè)較難的病例，但這19個(gè)病例

39、幾乎涵蓋了普通內(nèi)科的所有臨床問題，其他的診斷程序都只能處理其中的一小部分。所以使用簡單知識(shí)結(jié)構(gòu)和權(quán)重方案的internist-1的診斷性能是令人印象深刻的。vinternist-1向qmr的轉(zhuǎn)變（1980s）69診斷：internist-1/qmr系統(tǒng)internist-1qmr應(yīng)用條件只能在大型主機(jī)式計(jì)算機(jī)上使用可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用功能專家咨詢系統(tǒng)只提供對(duì)具體病例的診斷建議專家咨詢系統(tǒng)提供對(duì)具體病例的診斷建議可作為電子教科書列出所指定疾病的患者特征可作為醫(yī)療電子表格結(jié)合一些臨床特征或疾病，并確定其關(guān)系vclinical practice guidelines 系統(tǒng)性制定的診療說明，以幫助醫(yī)生

40、和患者對(duì)具體臨床情況做出合適的醫(yī)療保健決定 通常代表醫(yī)學(xué)專家關(guān)于在有限或較長時(shí)間內(nèi)，對(duì)具有特定臨床問題、需要或病情的患者進(jìn)行篩查、診斷或管理的一種共識(shí)v 應(yīng)用適當(dāng)?shù)呐R床實(shí)踐指南是改進(jìn)醫(yī)療質(zhì)量的最好方法v 基于指南的臨床實(shí)踐涉及 長期收集和解釋大量數(shù)據(jù)，階段式應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的治療或診斷計(jì)劃，并在必要時(shí)調(diào)整計(jì)劃70患者管理：基于指南的eon系統(tǒng)1 shortliffe eh, cimino jj. biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.v自動(dòng)化有助于： 編寫與維護(hù)指南 檢索適于每個(gè)患者的指南v臨床指南知識(shí)表示方法（李包羅，書上圖）71患

41、者管理：基于指南的eon系統(tǒng) 實(shí)時(shí)應(yīng)用指南 回顧性評(píng)價(jià)指南應(yīng)用的質(zhì)量1 shortliffe eh, cimino jj. biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.v 斯坦福大學(xué)于1990s初開始研發(fā)，旨在幫助醫(yī)護(hù)人員根據(jù)協(xié)議或臨床實(shí)踐指南照顧正在接受治療的患者v 第二代基于知識(shí)的系統(tǒng)，本身不能運(yùn)行，需嵌入臨床信息系統(tǒng)72患者管理：基于指南的eon系統(tǒng)eon的體系結(jié)構(gòu)治療計(jì)劃組件合適協(xié)議確定組件數(shù)據(jù)庫中介患者數(shù)據(jù)庫協(xié)議知識(shí)庫領(lǐng)域模型臨床信息系統(tǒng)1 shortliffe eh, cimino jj. biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.veon應(yīng)用：通過組件的組合與匹配以創(chuàng)造不同的決策支持功能73患者管理：基于指南的eon系統(tǒng)1 shortliffe eh, cimino jj. biomedical informatics(third edition)m.springer,2006.治療計(jì)劃組件合適協(xié)議確定組件乳腺癌協(xié)議知識(shí)庫+艾滋治療幫助系統(tǒng)therapyhelper的決策支持模塊功能根據(jù)電子病歷中患者信息，確定合適的醫(yī)療協(xié)議，或按事先確定的協(xié)議顯示應(yīng)給予的治療基于協(xié)議的aids和hiv醫(yī)療保健知識(shí)庫基