臨床思維的基本原理

2020-10-30 07:45:32王箏揚向陽

中國畢業后醫學教育 2020年2期

關鍵詞：思維

王箏揚,向陽

(1.浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院內科,浙江杭州310016;2.復旦大學醫學院附屬華山醫院普外科,上海200040)

成為一名合格醫生所須具備的諸多能力之中,臨床思維能力無疑是其中最重要的一種。幾乎所有的臨床工作內容都包含著對臨床思維的應用,例如醫生會通過詳細評估患者的癥狀與體征來診斷疾病,或者決定用某種有效的方式去篩查藏匿的惡性腫瘤,亦或權衡風險獲益為患者制定一套最合適治療(或手術)計劃與疾病預防的策略,臨床思維的作用都在其中得到了體現。然而,臨床思維和各類醫學專業知識、操作技能有所不同,后兩者的內涵比較具體,而前者則屬于較為抽象的方法論范疇。因此,即使多數臨床醫生已經掌握了較為高超的臨床思維能力,并能在“潛意識”的直覺水平上熟練地運用,但是對于它具體的概念、方法與原理卻知之甚少,他們甚至可能想不起自己是如何學會臨床思維的。這就給臨床思維的教學帶來了困境與挑戰,就如同對已經掌握某種計算方法的人來說,雖然答案是顯而易見的,但是要將思維過程向學生解釋清楚卻要費一些周折。最近40年間,隨著交叉性科學研究成果的進展,可以讓臨床教師從認知心理學、神經科學、教育學、邏輯學,甚至是數學的角度,來理解臨床思維的基本原理,認識其過程與意義,并且與循證醫學、誤診學研究等醫學分支相結合,開展有效臨床思維教學。

1 臨床思維的定義與相關概念

臨床思維英文原意是“臨床推理(clinical reasoning)”。臨床思維過程的本質屬于人類認知的心理過程。它的詳細學術定義是:“醫學專業人士為改善患者的健康狀況,采用有意識或潛意識(consciously and unconsciously)的推理思考方式,在各類患者個體與環境因素的影響下,收集并解讀病情信息的數據,關注患者個人偏好,權衡獲益與風險,來制定診斷與治療方案的一種認知的生理過程”[1]。這種定義方法凸顯了現代認知心理學中對人類個體認知過程的研究成果,并充分考慮了周圍環境因素的影響,更關注了不同患者因素與偏好在診斷與決策中的特殊作用,見圖1[2]。

圖1 情景學理論關注診斷決策過程是參與者與環境互動的結果Figure 1 Situativity theory:A perspective on how participants and the environment can interact.[Durning SJ,Artino AR,AMEE Guide no.52.Medical teacher,2011,33(3):188-199]

如果將定義中的主線進行梳理,發現臨床思維過程包含以下五個核心的步驟:“采集病史-體格檢查-使用與解讀診斷試驗-推理-(醫患)共同決策”,它符合人腦進行認知的流程。所謂認知,來自拉丁語詞根“cognscere(知道)”,是指“對于感覺信號輸入后加以轉換、簡化、細化、儲存、恢復和利用所依賴的所有加工過程”,即認知的信息加工模型(information-processing model),人腦具有自然地將接收到的信息吸收和處理,將它們轉換成知識與判斷的能力。學習、注意力、記憶、語言、推理與決策等都屬于認知過程,研究認知過程的科學就被稱為認知心理學(cognitive psychology),是心理學研究的重要分支。近20年來,認知心理學為揭示人類認知與思維的真相,提供了諸多研究技術與理論模型,將其納入了尚可接受的心理學理論框架之中[3]。因此,它也為臨床思維的教學提供了一個有價值的理論與研究的基本構架。

2 研究臨床思維的理論與模型

對臨床思維的早期研究中,心理學家曾試圖發現一種解決臨床問題(general problem-solving)的通用能力,以找到在推理能力上醫學專家與新手的區別之處。這樣可以通過教會醫學生掌握某種通用的思維技巧,來幫助他們提高診斷水平。然而各類心理學或醫學教育研究最終證實了這樣的通用能力是不存在的! 舉例來說,實際情況下醫學專家與醫學生在診斷過程中采用的策略是十分相似的——他們都是先快速形成一個或多個診斷假設,并在此基礎上通過進一步收集信息來做出判斷。同時,醫學專家也與新手相似,并無法保證每次都能判斷準確,尤其是在信息與知識不充分的前提之下。實際觀察告訴我們,一個成功的呼吸科專家如果在診斷其他專科(如血液系統)的疾病時,可能與低年資醫學生的診斷水平相差無幾。Elstein 與Shulman 等[4]在研究臨床思維的過程后提出:臨床思維能力依賴于兩個最重要的決定因素是“信息和經驗”,如果沒有充足的事實依據,單一解決問題的技巧不足以形成敏銳的診斷能力。而醫學專家與新手間重要的區別之處在于,專家似乎能更有效地獲取信息,并能關注到更關鍵的信息。認知心理學家們意識到各類專家的能力可能來自于其知識組織(knowledge organization)形式與記憶編碼方式的不同,這個觀點在一項針對國際象棋手的著名心理學研究中被證實。研究發現,如果對多個棋盤上的棋子進行隨機排布的情況下,那么象棋大師并不會比新手記住更多的“棋局”,但如果換成真正的棋局,象棋大師對棋子布局的記憶力遠超過新手,這說明專家豐富的經驗使得記憶編碼能力更為高效。他們能照顧細節,但更有全局觀,換句話說專家們“既能看到樹木,又能看到森林”[5]。此外,臨床思維水平還可能受到臨床工作強度、醫生的生理或情緒狀態,以及患者的表達水平等因素的影響。此后,主流研究開始轉向利用認知心理學中信息加工模型及情景學(situativity)理論來解釋臨床思維的機制[2]。

2.1 認知心理學模型:知識組織方式與疾病腳本(illness scripts) 如前述,認知心理學是研究人腦獲取信息、處理信息、儲存信息、調取信息,以及進行推理、判斷、決策等認知過程的科學,醫生的臨床思維過程與認知信息加工模型相對應。具體來說,醫生首先通過詢問病史、完成體檢來獲取病情相關的初步信息;同時在腦中將信息抽象加工成對疾病特征的概括,并且調取以往腦中儲存的相關專業知識或對病例特征的記憶開展比對,形成診斷假設;如果病例典型或者正好有相關知識信息匹配,就可以形成初步診斷;否則就通過追問病史、反復查體或運用輔助檢查等方法進一步獲取病情信息,再次“優化(驗證或排除)”診斷假設,如此循環往復,最后形成診斷與決策,見圖2。

圖2 臨床思維過程的關鍵要素Figure 2 Key elements of the clinical diagnostic reasoning process

在這個過程中,第一個關鍵點是如何將從患者處獲得的繁雜信息,轉化成利于臨床判斷的疾病特征概括——又稱“臨床問題表述(clinical problem representation)”,它通常包含“患者的年齡性別、重點的相關既往病史、本次發病特點(常用急性、慢性、突發、反復性、持續性、進行性等詞語來描述)、時間與主要的疾病特征”,需要用一句完整的句子來表達,例如“一個中年男性在全髖關節置換術后突發胸痛、氣急與咯血1 h”[6]。其中,對發病特點描述的詞語被稱為語言限定詞(semantic qualifier),是指那些成對的、有助于概括或特征化疾病癥狀、體征、病理過程的抽象短語,幫助醫生對患者信息進行分塊整理[2],見圖3。提煉臨床問題表述的價值在于人腦存在認知負荷(cognitive load),即短期記憶的容量有限,只有當原始信息被歸類整合為概念,才能更好地用于推理過程中。同時也能更好地觸發存儲在長期記憶中的知識組織模塊(knowledge orgnization module) 或疾病腳本進行比對[7]。

所謂“疾病腳本”,是指醫生長期記憶中儲存與臨床案例相關的專業知識模塊,主要包含“疾病易感因素、病理生理損害機制以及臨床特征”三個方面。這樣對具體的知識“打包”有利于歸納整理并記憶,也有利于診斷過程中的快速調取并“解包”用于推理分析。隨著臨床經驗增加,記憶中疾病腳本數目會隨之擴展,不僅包含典型病例,也會有不典型病例。不同“疾病腳本”的豐富和完善被認為是醫學專家擁有高水平臨床思維能力的標志之一[8]。因此在臨床思維教學中,應有目的地培訓學生熟練運用各種語言限定詞概括與歸納臨床問題表述,匯報病例特點,是運用疾病腳本的第一步。此外,要盡可能讓學生接觸不同的臨床病例,目的之一也是為了構建更多的疾病腳本。

圖3 急性關節炎鑒別診斷中的語言限定詞與臨床問題表述Figure 3 Defining and discriminating clinical problem representation with semantic qualifiers in a set of diagnostic hypotheses for acute arthritis

2.2 認知心理學模型:雙相推理過程原理(dual process theory) 當醫生完成了對臨床問題表述的提煉,隨即與記憶中的疾病腳本進行有意識或無意識地比對與推理,并作出診斷或決策——這個過程形成了臨床思維中第二個關鍵點。Croskerry 等[9]提出的雙相推理過程原理是解讀醫生臨床思維中推理與決策過程的主流理論。這個理論的基礎來自2002年諾貝爾經濟學獎獲得者、行為經濟學(behavioral economics)奠基人、美國心理學家丹尼爾·卡尼曼(Daniel Kahneman)關于人腦快、慢思維與認知過程的研究。

快思維系統又稱為系統1 或直覺思維(intuitive reasoning),思維運行過程是無意識且快速的,不花費注意力,沒有感覺,完全處于自控狀態;慢思維系統又稱為系統2、邏輯思維或分析思維(analytic reasoning),思考時需要將注意力集中到大腦活動中,常與推理、計算和分析等過程相關,見表1。兩者就像是人腦中的兩種“性格”,它們相互影響。其中系統1 直覺思維常在決策中處于支配地位(約占95%),無法被“關閉”,常會“不由自主”快速地產生對事物的初始印象和感覺,這種判斷被稱為模式識別(pattern recognition)——能得到快速而整體的結論(例如,你幾乎不用思考就知道如何區分貓與狗的照片)。這種模式識別的判斷過程依賴于頭腦中各種以往經驗、學習或決策積累形成的思維捷徑(mental shortcuts)——心理學術語稱為啟發式(heuristics),因此在具備充分經驗或處于熟悉情景中,判斷反應是快速而準確的,缺點是存在成見或思維定勢,容易產生認知偏差或錯誤(cognitive bias or error)。系統1 的判斷結論為系統2深思熟慮分析的過程提供依據,相反,系統2 會對系統1 的建議進行監督、調整或毫無保留地接受。系統2 的工作特點是按部就班地構建想法,雖然多數時間處于“放松偷懶”狀態,但當系統1 遇到決策困難(例如,需要邏輯分析復雜的問題或數學計算)時,它將被激活并提供支持[10]。

表1 直覺與分析型思維方法進行決策的區別[9]Table 1 Comparison of intuitive and analytical approaches to decision making

雙相推理過程理論認為,醫生的臨床思維也是由系統1 與系統2 思維各有側重、相互協作的結果。前者常體現在有臨床經驗的醫生或遇到典型病例時,他們能依據信息快速做出診斷,感覺診斷像“靈光一現”那樣“蹦入”腦中。例如當呼吸科醫生看到一位長期吸煙并伴有慢性進行性活動后呼吸困難的患者,就會考慮該患者存在“慢阻肺”。這種判斷方式尤其當患者存在典型體征的情況下(例如發現胸痛患者的肋間皮膚成簇皰疹,或年輕女性顏面部的蝶形紅斑等),就會運用得更加頻繁。正所謂的“一看便知”,就是系統1 思維通過模式識別進行快速判斷的表現。這個過程中醫生無意識地識別與比對了既往已經儲存在記憶中的臨床特征組合(疾病腳本),從而節省了有意識分析的過程,立刻得出了診斷或決策。然而當遇到臨床信息缺乏、醫生經驗不足或者不典型病例時(例如不明原因的長期發熱),系統2 思維就會開始執行一種有意識的、分析性的推理,整個過程包括激活相關知識儲備,有條理有目的地挖掘信息,提出可能的診斷假設,再通過檢查方法逐一對比、分析與驗證可能性大小,最后選擇最能解釋病因的判斷。系統2 的分析性推理作為一種能自控的思考過程,可以在一定程度上對思考過程進行自我評估與回溯,以發現診斷過程中的錯誤與偏差,并加以糾正。而系統1 的直覺思維卻是建立在各種啟動式或思維定勢基礎上,雖然在特定的前提下提高了判斷決策的效率,但卻很難發現潛意識思考過程中已存在的不足與差錯[7,9],見圖4。

圖4 臨床思維雙相推理過程模型Figure 4 Croskerry’s dual-process model

在一般情況下,醫生們都喜歡在自己熟悉的領域,運用較多模式識別主導的臨床思維做判斷。只有在遇到臨床信息不足、相關知識不全,或者需要重新審視之前判斷的偏差時,運用邏輯分析的思維。同時,模式識別的快速判斷也在局部為邏輯分析推理提供了很多線索與依據。例如上文考慮“慢阻肺”的那位呼吸困難的患者,如果經過進一步問診、查體與診斷檢查發現了許多典型的“心力衰竭”特征,那么醫生就可能會意識到要調整之前的診斷了。雖然人腦認知的機制決定了醫生都傾向于首先運用直覺判斷,但成熟的臨床專家會懂得如何恰如其分地在直覺判斷與分析判斷之間切換[11]。而初學者常由于相關醫學知識與疾病腳本的不足,對疾病的整體特征把握不全,更傾向于運用解剖、病理生理等基礎知識構架,開展緩慢而刻意的推理分析[12]。當然,學生也會一有機會就嘗試使用模式識別快速完成信息收集與判斷,但其診斷的實際準確率可能都不高,甚至“漏洞百出”。因此,臨床教師需要關注當學生過慢與過快地完成問診與查體時,都可能存在臨床思維的缺陷[7]。

2.3 認知原理在教學中的應用綜上所述,在臨床思維的教學中,臨床教師首先要了解這些認知與思維的規律,多鼓勵學生通過學習各種典型或不典型病例的臨床特征(尤其是容易被忽視的流行病學與易感因素特征),來擴充自己頭腦中的“疾病腳本”庫。其次,教師要側重于引領他們按部就班地利用分析性臨床思維,開展推理與量化分析,例如在肺栓塞的診斷中,先利用Wells 評分系統來量化估計驗前概率,然后依據CT 肺動脈造影的陽性似然比來評估診斷的驗后概率,逐漸將兩種臨床思維方式結合起來應用。認知神經科學研究提示,人類大腦是經過進化并擅長運用模式識別(系統1)判斷,因此無論是否進行指導,學生都將隨著經驗地增長自發形成各種模式識別能力。然而負責分析推理、分配注意力與理性思考(系統2)的前額葉皮質等結構,卻隨年齡增長較晚才成熟,如不經過有針對性的思維培訓,可能無法輕易獲得[13-14]。此外,還需要認識到,通過對學生不熟悉或復雜的臨床病例反復地進行分析性思維訓練,會使他們再次遇到類似問題時,思維變得像模式識別那樣“自動化”[9]。

2.4 情景因素對臨床思維過程的影響通過對醫生運用臨床思維的過程進行研究,發現除了上述關于醫生個人的認知能力、知識儲備、臨床經驗等有重要影響以外,醫生的情緒與身體狀態、工作強度、環境條件與干擾、同事的協作度及患者理解與表達能力等情景因素也會一同產生影響。一個完整與合理的臨床診斷與決策是否能夠達成,是醫生、患者、同事以及環境因素相互作用的結果。這就是運用社會學中的情景學理論的視角來觀察情景特異性因素(context specificity)對臨床思維能力的影響[2]。這樣的例子在臨床工作中隨處可見,例如醫生在有限的門診時間內需要接診大量的患者,就無法詳細獲得診斷與決策的信息;遭遇不太熟悉的電子病例系統,也就無法找到想要的資料;團隊成員在查房前準備不足,會缺乏臨床判斷所需的數據;患者的方言口音較重,可能出現交流障礙;醫生因工作勞累、睡眠不足或情感問題,無法在臨床診斷與決策時集中注意力思考等。這些因素都會削弱分析思維(系統2)的能力,并影響其對直覺思維(系統1)的監視與反思作用,導致診斷錯誤成倍的發生[9]。總之,情景學理論更關注醫生個人認知能力以外因素的相互作用對臨床思維過程產生的影響。因此在教學過程中,需要幫助學生準確地分析與認識這些因素,揚長避短,提升臨床思維教學的整體視野與格局。

3 臨床思維與診斷差錯

我們研究與培訓規范的臨床思維,還有一個十分重要的意義,就是為了減少各類臨床診斷與決策中的差錯。美國醫學科學院與醫療診斷差錯委員會等研究機構,在2016年聯合發布的研究報告——《改進醫療過程中的診斷質量(improving diagnosis in health care)》,其中將診斷差錯(diagnostic error)定義為:“未能對患者的健康問題作出準確和及時的解釋,也未能將該解釋傳達給患者”[15],其中包含了診斷錯誤、診斷遺漏與診斷延誤三個方面的含義。報告指出診斷差錯是最常見、最昂貴和最危險的醫療錯誤,幾乎每位患者在一生中都會經歷至少一次診斷錯誤。Makary和Daniel[16]在一篇關于醫療錯誤的研究綜述中得出結論,醫療錯誤可能是美國第三大死亡原因,其中診斷差錯占了很大比例。一項通過尸檢來驗證診斷差錯的報道提示,大約10%的診斷是錯誤的[17]。臨床思維缺陷仍然是導致診斷錯誤的主要因素。2005年,Graber 等[18]研究了100 例診斷差錯案例,發現其中有90 例涉及患者傷害,包括33 例死亡。每個案例平均存在6 個根本性的診斷差錯原因,其中系統1 的認知錯誤又是導致診斷差錯的最常見因素(74 個案例中包含320 項認知錯誤)。我們可以這么理解認知錯誤——醫生雖然掌握了所有可用于做出正確診斷的信息,但思考過程本身卻導致錯誤診斷的產生。認知錯誤或偏差是一種潛意識中判斷的失誤,而不是單純的醫學知識或技能不足。為了減少診斷差錯,并預防對患者的傷害,醫學教育者須認識到培訓與研究臨床思維的重要性。如前所述,系統1 直覺思維中的啟發式或思維定勢是產生認知偏差的主要原因,目前有超過100 種的認知偏差與思維定勢被發現[19],表2列舉了診斷中常見的認知偏差[20]。

表2 常見的認知偏差與糾正策略Table 2 Selected cognitive bias leading to diagnostic errors and corrective strategies

減少臨床思維中的認知偏差應指導臨床醫生和學生了解臨床思維中認知心理學的原理(例如,雙相推理過程原理),培養他們習慣運用系統2 分析思維進行“假設-演繹推理”的診斷方法,并學會反思自己的診斷思路,才有機會在診斷差錯對患者造成傷害之前,察覺到認知偏差或思維定勢的影響。2016年的一項關于認知干預方法的報道[21]表明,基于認知心理學原理的教學方法,可以改善臨床醫生在模擬環境下的診斷推理能力。此外,美國內科醫師學院近期還發表了“減少診斷過程中的產生認知錯誤”的系列方法指出:(1)比較病例特征與教科書疾病特征之間的相似性,以辨別是否存在過度或忽視診斷的可能;(2)利用當地流行病學和其他信息資源,根據不同疾病的發病率差異情況,來編排鑒別診斷順序;(3)如果對癥狀、檢查結果或癥候群的診斷方法存在不確定性時,建議采用診斷思維導圖或診斷核對表;(4)在得出最終診斷前,有意識地進行停頓,并尋找可以反駁結論的證據;(5)與臨床團隊其他成員或同事對病例的診斷進行討論,以減少結論偏倚的風險;(6)當診斷建立、治療開始后,還應繼續評估患者對治療的反應,以獲取診斷是否準確的進一步證據[19]。

4 運用邏輯分析的模式進行臨床思維

在臨床思維中,當病例信息資料不足或不夠典型,不足以得出診斷,或者希望對原先的判斷進行審核或糾正時,醫生就需要運用系統2 的分析性思維來改變單純系統1 模式識別的快速判斷方式[14]。這個臨床思維過程相對緩慢,需要醫生更多地觀察、思考與分析,才能通過捕捉一些疾病的“蛛絲馬跡”,最終發現病因。例如,原先考慮為感染性發熱的患者對抗生素的治療效果不佳時,就需要重新梳理病史信息,在此基礎上列出一些非感染性因素的可能診斷,再通過詳細查體,獲得并分析一些有針對性的輔助檢查數據,來進一步明確診斷。有幾種常用的基于邏輯分析的臨床思維模式被廣泛運用。

4.1 假設-演繹推理為核心的臨床思維邏輯學中的演繹推理(deductive reasoning)是從更為一般的原理中獲得特殊結論的方法,例如在數學中以公理為前提獲得特殊定理的過程。演繹過程無論其前提如何,其內部的邏輯推理十分可靠[3]。但是臨床思維中的演繹和經典自然科學中的演繹有一定區別,那就是醫學常缺乏確定性的大前提,往往只是一種趨勢,并不如物理定律那樣確定的。例如,臨床思維過程的“三段論”為:(1)(大前提)中性粒細胞比例升高是細菌感染的表現;(2)(小前提)患者的中性粒細胞比例升高;從而演繹出:(3)(結論)患者體內有細菌感染。其中,“患者的中性粒細胞比例升高”是特殊事實,演繹出的“患者體內有細菌感染”是結論。

假設-驗證思維是先通過在特殊事實中假設出結論,再利用結論的其他特殊屬性,進行驗證的思維過程,目的是獲得更確定的結論。例如:已獲得患者的信息:咳嗽、中性粒細胞比例升高;假設:患者有肺部感染;推理:肺部感染可以通過肺部聽診發現濕啰音來驗證;驗證過程:肺部聽診聞及右下肺中濕啰音;結論:患者存在右下肺感染(可能)。此時“右下肺感染”的結論通過演繹推理獲得:(1)(大前提)肺部濕啰音是肺部感染的常見表現;(2)(小前提)患者的右下肺有濕啰音;從而演繹出;(3)(結論)患者右下肺有感染。同前,“右下肺濕啰音”是特殊事實,演繹出的“右下肺感染”是結論。

醫生通過“假設”明確診斷的每一步應該從哪些方向去收集信息,而“演繹推理”則是幫助醫生處理所得信息的主要思維,將患者的臨床表現(特殊事實)通過推理逐步明確為疾病的診斷/機制(結論)。因此,在臨床思維的過程中,醫生往往融合“假設-驗證與演繹推理”的思維方式,并不斷轉換,形成最重要的臨床思維模式——假設-演繹推理思維(hypothetical-deductive reasoning)。

在臨床信息不充分的前提下,診斷假設可以同時產生多個,需要通過獲取更多信息進行相互鑒別。例如,某腫瘤患者突發呼吸困難與胸痛,醫生懷疑導致病因的可能診斷假設依次為“肺栓塞、胸腔積液以及肺炎”,然后采用相應診斷試驗去驗證或排除這些診斷假設。醫生先會通過胸部體檢發現“不存在叩診濁音和呼吸音消失”,排除了胸腔積液;同時通過測量體溫發現“無發熱”,聽診“無肺部濕啰音”以及“沒有血白細胞增高”等證據,排除了肺炎;最后醫生運用CT肺動脈造影,證實了患者存在“肺動脈血栓”,確立診斷。

因此,在假設-演繹推理中,醫生首先歸納患者性別、年齡、既往病史、發病表現、疾病特征等臨床問題表述,與記憶中各類疾病腳本進行比較,然后結合發病率高低,形成診斷假設(鑒別診斷)的部分,隨后評估每個診斷假設的可能性,并依照可能性大小排序;在此基礎上再選擇各類診斷試驗進行驗證或排除(也形成新的診斷假設),反復上述過程,逐步縮小鑒別診斷范圍,直到確定最可能的診斷(圖2)。在教學中,臨床教師要主動示范如何形成診斷假設并進行驗證的推理過程,鼓勵與引導學生也按照同樣步驟,對病例的診斷可能性進行分析。久而久之,診斷過程會隨著積累病例經驗的增加,逐漸產生臨床專家那樣高水平的直覺判斷與模式識別能力,并能隨時根據需要轉換成邏輯分析。

4.2 用貝葉斯定理量化臨床思維的推理過程雖然假設-演繹的邏輯推理是一種規范的臨床思維方法,但是形成假設診斷以及選擇診斷試驗的過程,對學生來說還是顯得比較“主觀與模糊”。例如以上呼吸困難的案例中,“為什么鑒別診斷中肺栓塞的可能性要大于肺炎? 不同的體格檢查手法對診斷幫助有多大?選擇不同輔助檢查的區別是什么?”等。學習和運用數學概率論中的“貝葉斯定理(Bayes’ Theroem)”,可以幫助臨床醫生與學生們厘清思路,這也是臨床思維與循證醫學的一個結合點。

4.2.1 貝葉斯定理貝葉斯定理是由英國業余數學家托馬斯·貝葉斯(Thomas Bayes,1701—1761年)于18世紀中期提出,目的是為了理解實際生活中,多個事件發生率之間相互影響的關系,因此也被稱為條件概率論。生活中事件的發生并不是孤立的,常常相互影響,例如吸煙的人易患呼吸系統或心血管疾病;預測明天的天氣需要參考過去幾天的天氣狀況;特定主題的文章中就會較多出現與主題相關的關鍵詞等。貝葉斯定理在如今的醫學、通信、軍事、科技、人工智能等諸多領域被廣泛應用。貝葉斯定理的數學表達是求“在事件B 已經發生的條件下,事件A發生的概率”的問題[22],見表3,是將事件的驗前概率(pre-test probability)通過似然比(likelihood ratio,LR)轉化為驗后概率(post-test probability)的定量計算過程。它可以將之前假設-演繹推理過程引起的診斷概率變化進行直觀地量化,使得抽象的臨床思維過程轉變成基于客觀數據與邏輯計算的數學過程而一目了然。例如,請問“某40 歲女性經過某種檢查方法發現乳腺結節后,她真正患有乳腺癌的可能是多少”? 根據貝葉斯定理,其中P(A)=驗前概率,即本地40 歲年齡段女性的乳腺癌患病率,可以通過檢索流行病學資料獲得;P(B|A)=已經明確患有乳腺癌的患者中通過這種檢測呈陽性的比率,即這種檢測方法本身的敏感性;P(B)=這種檢測方法呈陽性結果的全部比率(注意,此時包括真陽性與假陽性結果的總和,但如果患病率很低的情況下,則約等于假陽性率,可通過檢測方法的特異性數值推算出),而這種檢測方法的敏感性與特異性數據均可通過檢索文獻獲得。因此將以上數據分別代入公式,就可以估算出上述臨床問題中“P(A|B)”的概率了。

表3 貝葉斯定理的數學表達Table 3 Mathematical formula of Bayes’theorem

4.2.2 貝葉斯定理中的兩個變量貝葉斯定理中一個重要的變量是“P(B|A)/P(B)”,又被稱為“似然比”,是指“一個診斷試驗結果在患者中出現的概率與非患者中出現的概率之比”[23],可分為“陽性似然比=真陽性率/假陽性率=敏感性/(1-特異性)”,用于證實(rule in)診斷假設;“陰性似然比=假陰性率/真陰性率=(1-敏感性)/特異性”,用于排除(rule out)診斷假設。當似然比=1 時,表明驗前概率與驗后概率相等;似然比大于1 則確診疾病的可能性增加;小于1則患病可能性減小;當似然比大于10 或小于0.1 時,驗前概率向驗后概率的轉化將發生巨大的、決定性的改變[23-24]。似然比是對某項診斷試驗效能的客觀量化評價指標,它綜合考慮試驗的敏感性與特異性數據,并且不受患病率的影響[2,14,23]。例如,一項研究擬通過不同的體檢結果來判斷一個腹部膨隆患者是否存在腹水,這些體征包括“移動性濁音、液波震顫、蛙腹、側腹壁叩診濁音、水腫”等,分別計算相應的似然比就可以知道“液波震顫”有較高的陽性似然比,其次是“水腫”。而用于排除的陰性似然比以“水腫”為最低(佳)[25],見表4。因此,數據提示平時常用的“移動性濁音”在腹水診斷中價值居中。

表4 循證腹水體征似然比對照表Table 4 Likelihood ratios of ascites in evidence-based physical exam

貝葉斯定理中另一個變量就是對驗前概率的估計。這個過程通常要由臨床醫生盡可能通過獲取患者的病情信息、并結合自身的臨床經驗、閱歷與知識面等來估計得到主觀概率[22]。在列出所有可能的診斷假設后,應先依據病例的臨床特點與疾病腳本匹配度,再參考患病率高低、漏診風險大小以及對治療反應速度等因素對鑒別診斷進行優先排序,分別賦予不同的概率,但要注意所有診斷假設概率之和應等于1。例如上述腫瘤患者突發呼吸困難的案例中預先估計驗前概率分別為“肺栓塞60%、胸腔積液25%、肺炎15%”。在循證醫學的范式下,醫生也可以通過檢索臨床研究統計數據、證據或運用臨床決策(預測)準則(clinical decision/prediction rules)來相對客觀地估計驗前概率[23]。例如在肺栓塞診斷中應用Well’s 評分對驗前概率進行估計;通過查詢文獻了解40 歲年齡段女性乳腺癌的發病率等。

下面介紹一種臨床常用的簡化計算方法,使用“驗前比(pre-test odds)× LR=驗后比(post-test odds)”的來獲得驗后概率[24]。例如“經過臨床評估認為只有60%可能性的闌尾炎患者,如果進行右下腹部超聲檢查提示“闌尾增粗”等陽性結果時,請問這時有多少把握診斷急性闌尾炎?”演算過程見表5,查資料得知超聲檢測陽性似然比是4.5,答案是87%。然而,更簡化的方法是采用列線圖(nomogram)來完成所有驗前概率到驗后概率的轉換[26],見圖5。

4.2.3 運用貝葉斯定理對教學的意義通過將臨床思維的假設-演繹推理與應用貝葉斯定理的定量計算相結合,就可以清晰地理解如何提高驗后概率(診斷水平)的方法。因為該數學公式中只包含“驗前概率與診斷試驗的似然比”兩個變量。這就意味著,醫生同時重視提高驗前概率,與選對診斷試驗,才能提高診斷能力。在臨床思維的教學中,臨床教師可以通過介紹貝葉斯推理的計算過程,讓學生從數學的角度來理解,為什么必須通過認真地問診、查體并與患者交流,重視疾病流行病學信息,學會思考分析的診斷方法,才能在撲朔迷離的臨床場景中,獲得充分的信息來形成驗前概率的實際意義。其次,在挑選診斷試驗時,須充分了解診斷試驗的特性與價值,有針對性地進行選擇,避免漫無目的地篩查以及盲目的“碰運氣”式的檢測,才能避免陷入各種試驗的假陽性或假陰性結果構成的迷局[26]。

表5 簡化的貝葉斯計算Table 5 Asimplified Bayesian calculation

圖5 使用列線圖估計診斷的驗后概率Figure 5 Nomogram for estimating posttest probability.

運用假設-演繹的臨床思維方法結合貝葉斯定理的定量分析,還能夠幫助學生反思診斷錯誤的具體原因:是錯誤地估計了驗前概率? 還是對于診斷試驗選擇存在誤判? 這也是循證醫學范式在臨床思維培訓中的具體體現。在此基礎上形成的循證物理診斷(evidence-based physical diagnosis)[25],背后的數學本質都是貝葉斯定理,診斷的過程不過是根據采集到的不同診斷信息,通過各種似然比的累加,促使驗前概率向驗后概率不斷改變的過程。理論上這些過程都是可以被準確的量化和評估。這讓原本主觀而模糊的診斷推理過程,建立在了嚴密的數學公理基礎上,是思維方法科學化的過程。

4.3 其他常用的臨床思維推理模式除了假設-演繹推理的臨床思維模式以外,常用的分析性思維還有方案歸納模式(scheme induction)、因果推理模式(casual reasoning)以及逆因推理模式(abductive reasoning)等。方案歸納模式是指系統地采用一定步驟逐步增加癥狀、體征或測試的信息來縮小鑒別診斷范圍的歸納過程,例如“低鈉血癥”的診斷流程就是一個典型的例子,從先評估容量再到評估尿鈉水平,最后像“篩漏”一樣將“低鈉”的原因進行歸類分診。這種診斷推理方法有助于初學者學習規范的診斷過程,當達到一定階段,就自然地會內化成醫生診斷的直覺思維。

因果推理模式是指通過構建疾病的臨床特征變化與潛在病理生理機制的關聯,來進行推理的方法。例如發現高濃度吸氧并不能改善某患者呼吸衰竭的低氧情況,則需要考慮是否存在某種“右向左分流”的機制,遵循這一思路,最后發現患者存在多個“肺動靜脈畸形”。這種整合病理生理機制的分析模式,非常有利于臨床思維的教學,從知識組織與存儲的角度看,也更有助于幫助學生記憶疾病的臨床特征,用于今后的診斷[2]。

逆因推理模式本質上屬于歸納推理(inductive reasoning)的一種,在日常工作中,醫生會嘗試使用最可能的診斷假設逆向地來解釋當前的病情特征[27]。例如患者存在發熱、咳嗽以及肺部濕啰音,因此肺炎的可能性較大,但是如果有新的信息補充進來,也許診斷又會發生改變。從邏輯學的角度來看,通過歸納推理得出的結論并不確定。因為永遠不知道是否已經收集到了所有的證據,是否還會出現新的證據來推翻結論。

5 總結

本文通過對臨床思維基本原理的回顧,目的是讓廣大臨床醫生、臨床教師、住院醫師與醫學生們能夠更深入認識這項每天都會被反復應用于診斷與決策中的核心能力。臨床思維的本質是人類認知能力在特殊的醫學診斷決策場景下的一種應用。許多臨床教師曾將其與“偵探推理”相提并論,雖然他們從形式上模糊地感受到了兩者的相似性,但卻很難再對其內在的共性做更多的剖析,也因此無法將診斷效率與教學效果做到更深入。認知心理學的研究提供了關于雙相推理過程、知識組織、認知負荷以及情景學理論等系列的理論范式,為臨床醫生與教師認識與培訓臨床思維提供了模型[9]。

我們也認識到,臨床思維并不完全是只有少數醫學大師才可以掌握的一種高深莫測的、思辨式的經驗哲學,而是一種建立在認知科學、神經科學、邏輯學以及數學等學科基礎之上,與許多現代醫學分支(誤診學、流行病學、循證醫學)有著充分的交叉,自身又有科學規律可循,可量化評估,并能被分步驟教授的臨床診斷與決策方法。

臨床思維的教學構架常遵循以下七個步驟。第一步:詳細收集疾病資料;第二步:精確表述臨床問題;第三步:依據結構式架構組織鑒別診斷;第四步:按照可能性大小對鑒別診斷排序;第五步:驗證診斷假設;第六步:調整并重排鑒別診斷,重復上述幾步;第七步:獲得診斷并且做出治療決策[28]。