医学信息学决策方法课件.ppt

1、第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。一、对不确定前景进行比较一、对不确定前景进行比较 像很多生物学事件一样，某个病人疾病的后果是不可预测的，临床医生如何确定何种处理能获得最大成功机会？例如，对某种致命性疾病有两种治疗方法。治疗后病人的寿命不可预测，其频数分布见图9-6。每种治疗方案都与不确定相联系：不管病人接受哪种治疗，它都会在第四年末前死去，但无法知道病人在第一年到第四年中的哪一年死去。图中显示治疗方案B更有可能使病人一直存活到第四年，但用B方案病人也可能第一年就死去，或者用A方案病人也可能存活到第四年。第三节第三节

2、期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。图9-6病人经两种不同治疗方案治疗后的存活状况示意图根据图9-6计算出的方案A和方案B，在不同的年份中死亡概率分布表（见表9-5）第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。治疗后的存活年限治疗后的存活年限/年年死亡概率死亡概率/%治疗方案A治疗方案B10.200.0520.400.1530.300.4540.100.35表9-5图9-6中治疗方案A和B不同年份的死亡

3、概率分布第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。这说明一个重要事实：在各种治疗方案中选择，就是在各种不确定处境（gamble）中进行选择。治疗方案A和B就治疗后存活来讲都是不确定处境。在决策中，首先用一个数字描述每种不确定处境并用这些数字去比较各种不确定处境，从而决定倾向（偏好）于何种方案。在这里用治疗后的平均存活时间作为在各种治疗方案中进行选择的标准。因为不能确定某个具体病人的存活时间，所以要用大批的病人接受某种治疗后的平均寿命进行衡量。首先是将接受治疗的病人分为若干组，在同一组中的病人有

4、相似的存活率，然后用每组的存活时间乘以各组的病人数在总体中的分数，最后将各组值相加。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。这样，方案A的平均存活 =(0.2X1.0)+(0.4X2.0)+(0.3X3.0)+(0.1X4.0)=2.3年。方案B的平均存活=(0.05X1.0)+(0.15X2.0)+(0.45X3.0)+(0.35X4.0)=3.1年。方案A是用相当于平均存活2.3年所描绘的一种不确定处境，而方案B是用相当于平均存活3.1年所描绘的一种不确定处境，如果寿命是一种选择标准的话

5、，那就选方案B。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。二、用决策树表示选择 决策树是一种能有效表达医学决策问题的直观决策方法，该法能说明可以采取的诊疗方案的方向及实施结果，并以各种诊疗方案的疗效和概率为依据，进行数学计算，以便进行诊疗方案的决策。由于这种方法是用决策节点（decision node）、机会节点（chance node）和从机会节点发出的线条组成，形似树枝，故称决策树方法。该法用小方块表示决策节点，这是决策人可以控制的，以圆圈表示机会节点，这是决策人无法控制的。从机会节点发出

6、若干条线，每条线代表一种可能的结果。与每条线相关的是结果出现的概率。对某个病人而言，仅有一个结果出现。事实上常常使用经历相同事件的许多病人结果的频数，得出对单个病人可能发生什么情况的看法。从这些频数出发，可以对具体病人做出调整，并因此估计在某个机会节点上每一结果的概率。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。图9-7就是上例中两个治疗方案病人存活情况的机会节点的表述方法。概率乘以相应的存活年限得到总的期望存活年限。图9-7图示用决策树机会节点描述上述两种治疗方案中的病人存活情况第三节第三节

7、期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。三、进行决策分析 在期望值决策中通常分六步进行决策分析：明确决策问题，确定备选方案；生成决策树。要求对决策问题做简洁陈述；明确各种可能的概率；对最终结局赋予适宜的效用值；计算每一决策选项的预期值，选择有最高预期值的选项；用敏感性分析去检验决策分析的结论。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。现以某一病人为例加以说明：一位患肺气肿的66岁男子由于双膝关节炎而严重跛

8、行，须借助拐杖行走或使用轮椅。他想进行膝关节置换术。经治医生很熟悉决策分析，认为病人的问题充满了不确定性：病人能否经受住手术还是个问题，而且手术有时并不能将病人的活动能力恢复到他所要求的程度。另外，还有小部分的置换会引起感染。如出现这种情况，病人还须动第二次手术，将置换的关节取出。如果是那样的话，病人即使接触手杖也不能行走。膝关节置换术可能结果包括第一次手术引起的死亡，和置换发生感染后第二次被迫做手术引起的问题。手术后病人的功能可能全部恢复，也可能恢复极差，毫无改进。该病人是选择膝关节置换术，还是维持现状？第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方

9、法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（一）生成决策树 按决策分析的做法，该病人的经治医生勾画了如下的决策树。图9-8中方框表示决策节点，由决策节点发出的每条线代表了可采取的行动；圆圈代表机会节点。根据期望值决策方法，经治医生首先必须赋予每个机会节点的每个分支一个概率。为完成这项任务，经治医生询问若干矫形外科医生，问他们多手术后功能完全恢复的机会（p完全恢复=0.6），和置换关节时发生感染的机会（p感染=0.05），并作出手术中或手术后病人马上死亡概率的主观估计（p手术死亡=0.05）。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法

10、和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（二）计算每一决策选项的预期值 接下来，经治医生必须对每个结果分配一个值。其方法是要求病人说明，比起重大残疾下较长的寿命，他能接受的良好健康状况下最短的存活期限。因为根据常识，良好健康状态下的5年，要远胜过健康极差的10年。病人要回答认为正常功能下活多少年相当于现在这种残疾状况的10年（见表9-6）。病人认定，活动受限制10年相当于正常功能6年，而被限制在轮椅上10年相当于功能完全恢复3年。第三节第

11、三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。表表9-6 依据病人的回答计算出每一次决策选项的预期值依据病人的回答计算出每一次决策选项的预期值存活年限/年功能状态同结果相当的功能完全恢复的年限10功能完全恢复（手术成功）1010功能很差（维持现状或手术不成功）610限制在轮椅上（假如第二次手术必须进行的结果）30死亡0第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。为将寿命和生活质量统一起来考虑，需要有一种单一

12、度量，即良好健康状态下的存活年限。这个度量通常称为质量调整寿命（quality-adjusted life year,QALY）。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（三）选择有最高预期值的选项 经治医生的第二个任务就是计算手术或不手术情况下能健康存活的期望值（从右到左即从树梢到树根计算每个机会节点的期望值，见图9-9）。现以机会节点A为例，考虑一下摘除感染人工关节手术结果在该节点的预期值。共分三步计算：（1）计算去除感染假体手术死亡的预期值。用结果的QALY（死亡，0年）去乘手术死亡概

13、率（0.05）：0.05X0=0QALY。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（2）计算手术后存活的预期值。用相当于限制在轮椅上生活10年的完全健康的年限（3年）去乘存活概率（0.95）：0.95X3=2.85QALYs。（3）将第一步和第二步的计算结果相加，得到置入人工关节后感染的预期值：0+2.85+2.85QALY。同理，机会节点B的预期值为:（0.6X10）+（0.4X6）=8.4QALYs。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方

14、法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。图9-9图示由右向左可计算每个机会节点的预期值第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。关节置换术后（机会节点C）存活的预期值可按如下步骤计算：（1）用置入人工关节后感染的预期值（已计算为2.85QALYs）乘以人工关节将会被感染的概率（0.05）：2.85X0.05=0.143QALYs。（2）人工关节绝不会被感染的预期值（已计算为8.4QALYs）乘以人工关节将不会被感染的概率（0.95）：8.4X0.95=7.98QALYs。（3）

15、将第一步和第二步的计算结果相加，得到置入人工关节后存活的预期值0.143+7.98=8.123QALYs。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。为计算机会节点D的预期值，可从树梢往回计算到树根，直到外科手术的预期值被计算出。分析结果是以病人具有完全正常功能的年限来衡量，该病人的平均寿命为7.7年。这个数值不以为着病人如接受手术，就保证可自如活动地存活7.7年。看一下决策树就知道，某些病人死于手术，某些病人接受手术后发生了感染，某些人手术后活动能力没有任何改进。因此，任何单个病人的结果都是无

16、法保证的。该值的意义在于，如果医生有100个相似的病人接受这种外科手术，他们的平均能活动的年限为7.7年。所以从病人的角度看，这个数值仅仅是用来帮他检验选择方案：他不想手术。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。如不手术，以正常活动年限来衡量，平均寿命是6年。该病人认为它相当于持续活动能力很差的10年。当然，不是所有的病人都会经历这种结果，有些活动能力很差的病人活的时间会比这更长些，而另一些要不10年还短。然而，以正常活动年限计算，不手术的平均寿命是6年。一般来讲，手术的结果会为该病人提供

17、更好的生存价值。因此，经治医生建议进行手术。这样例子告诉人们，期望值决策的关键思想是，在某个病人身上存在难以预测的结果时，要为他选择能给他带来（较之在类似病人中）最好的方法。决策分析方法在讲效用功能和概率估计两方面适应具体病人时能做到量体裁衣。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。（四）进行敏感性分析 敏感性分析的目的测试决策分析结论的真实性。敏感性分析要回答的问题是，当概率和结局效用值（utility）等在一个合理范围内变动时，决策分析的结论会不会变。图9-10（a）、（b）显示，在手术

18、死亡和获得理想功能概率的各种假设下，手术和非手术下健康期望存活时间。这些线段上的每一点（期望值）代表按“（一）生成决策树”节中的决策树图9-8计算的期望存活时间。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。手术不手术手术死亡概率（a）手术不手术功能完全恢复概率（b）图9-10图示手术死亡率（a）和成功手术（b）对健康存活影响的敏感性分析第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。图9-10（a）显

19、示，在各种不同手术死亡率情况下手术的期望存活较高。而当手术死亡率超过25%时，手术的期望存活较低。图9-10(b)显示，手术导致功能完全恢复的各种概率的影响。只要功能完全恢复的概率超过20%，手术所带来的健康存活预期年限就较长，这个数字比“（一）生成决策树”节中矩形外科医生的估计（60%）要低得多。这样，经治医生就有充分信心建议手术，而病人虽然不能肯定一定会有好的结果，但同样有理由相信，做手术的结果可能比不做手术的结果要好得多。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。陈述敏感性分析结论的另一

20、种办法，是指结论应用的概率范围。图9-10(a)中两条虚线交叉的点是手术死亡概率，在此外两种治疗方案有着相同的预期存活时间。如果期望存活是选择治疗方案的基础，当手术死亡概率在25%时，经医生和病人对手术还是不手术应该不太在意。当死亡概率较低时，他们应该选择手术，而当死亡概率较高时，他们应选择非手术。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。需要强调的是，决策树表述的是短期内可能出现的结果。有一些疾病病程较长，比如HIV感染的病人在感染1015年后才发病，那么某种预防或推迟艾滋病发生的方案可能影

21、响到1015年后的各种事件。对较长时间以后可能发生的结果进行决策分析，则需要构建Markov Model来进行。在构建模型时，首先要详细列出某个人可能经历的健康状态(比如健康,发病,死亡等),然后列出某人在某特定时间段内从这些健康状态中的某一种转换到另一种的概率(transitiong probabilities),这一特定时间段就是Markov周期的长度。通过运用Markov model，能计算出某人在未来的任何时间，处于每种健康状态的概率，并能确定某人处于每种健康状态的期望时间。此外，通过运用Markov model，同样能确定对由模型表示的任何健康状态下的期望寿命和质量调整期望寿命。当然

22、，这些计算需通过计算机软件来完成。第三节第三节 期望值决策期望值决策第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。当医生对病人的症状进行了初步了解，并得出病人患某病的初步印象后，通常要在下列三项行动中进行选择：采取行动前获得进一步的诊断信息；立即着手治疗；或什么也不做。为此，要掌握以下原则：确定疾病的治疗阈值概率（treatment-threshold probability of disease），确定疾病的先验概率，确定某项试验结果是否影响治疗的决策。所谓治疗阈值概率就是治疗和不治疗结果都差不多的疾病的概率。如疾病的概率在治疗

23、阈值概率之下，就不用进行治疗。如在治疗阈值概率之上，就应进行治疗。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。确定治疗阈概率的一种方法是运用方程式式中，P*是治疗阀值概率，H是与治疗没病的人有关的害处，B是与治疗有病的人有关的好处。将B界定为对有病的人进行治疗的效用（utility）与对有病的人不进行治疗的效用之差(UD,治疗UD，不治疗)。对有病的人进行治疗的效用应大于对有病的人不进行治疗的效用之差(UD,治疗UD，不治疗)，对没有病的人不进行治疗的效用应大于对没有病的人进行治疗的效用，因

24、此H为正数。该方程与这样的直觉是符合的：治疗的好处小而害处大，治疗阈值概率必然大，反之，治疗阈值概率就小。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。如果实验结果能够引起疾病概率跨越治疗阈值，就应安排这种试验。这样，如果先验概率高于治疗阈值，则阴性试验结果必定使后验概率低于治疗阈值；相反，如先验概率低于治疗阈值，则阳生试验结果必定使后验概率高于治疗阈值。在这两种情况下，试验结果都会改变是否治疗病人的决策。决定一种试验是否能改变对病人的处理，只需简单运用贝叶斯定理。在得到能使疾病概率移动治疗阈

25、值的试验结果后计算后概率。如果先验概率在治疗阈值之上，试验结果是阴性就计算后验概率，而如果先验概率在治疗阈值之下，试验结果是阳性就计算后验概率。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。举例举例：某病人被怀疑有肺栓子，为确诊可作肺部放射线核素扫描。所谓放射线核素扫描就是从静脉将放射性活性颗粒注射到体内，这些微小颗粒就随血流流进肺脏的小血管里。然后用扫描仪检测由这些颗粒发出的放射性。这些微小颗粒达不到由被血凝块堵塞的血管供应的肺组织。但扫描时仍然存在由于其他原因造成的空白区，所以不能肯定出现

26、空白区的地方就是有血凝块出现。因此如果扫描发现不正常（显示了空白区），就必须再进行明确的试验，以证实诊断。这个试验就是肺部动脉造影照片检查（又叫做动脉搏描记图检查）。就是用不透X线的染料注射到肺动脉里，然后获得X线图像。该操作会有进一步的风险，病人觉得不速度，而且费用也不小。如果扫描是阴性，就不需要做进一步的试验，当然也不需要治疗病人。为确定以上策略是否正确，需要采取下列步骤。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第一步，确定肺栓子的治疗阀值第一步，确定肺栓子的治疗阀值 假设确定这个病

27、人的治疗阀值应为0.10。治疗阀值的概率相当于0.10意味着，如得不到进一步的信息，在先验概率大于0.10的情况下，会怀疑有肺栓子的病人进行治疗（也就是说，相信病人有肺栓子的机会大于十分之一）；而在先验概率小于0.10的情况下，则不会对怀疑有肺栓子的病人进行治疗。当先验概率处于治疗阀值处时，做出治疗的决定意味着，在有把握治疗一个肺栓塞病人的情况下，愿意治疗九个没有肺栓子的病人。相对低的治疗阀值是无可厚非的，因为用溶栓剂治疗肺栓塞，会大大降低肺栓塞的高死亡率，同时在治疗某些没有肺栓子的病人时，仅有相对小的危险性（死亡率低于1%）。因为治疗的益处较高，而害处较低，如前面所讨论的，治疗阀值的概率将会

28、比较低。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第二步，估计肺栓子的先验概率第二步，估计肺栓子的先验概率 如估计肺栓子的先验概率是0.05，这相当于0.053的先验比值。因为先验概率低于治疗阀值，这时什么也别做，除非阳性肺扫描结果能够将肺栓子的概率提高0.10以上。这样就完成了。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。第三步，决定动脉搏描记图检查是否影响对肺栓子的治疗决策第三步，决

29、定动脉搏描记图检查是否影响对肺栓子的治疗决策 为确定是否某个试验结果会影响对肺栓子治疗的决定，必须确定是否阳性肺扫描结果会将肺栓子的概率提高到0.10也即治疗阀值以上。肺扫描常常报告是阴性结果，其概率也许很低或很高，文献报道高概率扫描的LR是7.0到8.0，一般选择用中间点7.5。阴性肺扫描结果将把疾病概率从治疗阀值移开，对决定做什么毫无帮助。阳性肺扫描结果将会把疾病概率移向治疗阀值，而且如果后验概率在治疗阀值之上，阳性肺扫描结果将会改变对病人的处理决定。因此，如果肺扫描结果报告是高概率，就可用贝叶斯定理的比值比形式计算疾病的后验概率。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动第九章第九章 医学决策方法和临床决策支持系统医学决策方法和临床决策支持系统资料仅供参考,不当之处，请联系改正。后验比值=先验比值XLR=0.053X7.5=0.40 0.4的后验比值相当于0.29的疾病概率。因为肺栓子的后验概率比治疗阀值要高，阳性肺扫描结果将会改变对病人的处理，因此应安排肺扫描。第四节第四节 决策后的行动决策后的行动