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1、循证医学实践的决策分析,主讲老师：陈青山 医学院 流行病学教研室,决策分析是一种量化估计不同决策选项相对价值的方法，在循证医学实践中可以发挥重要的作用，尤其面对复杂或者不确定的临床问题时。,1 概 述,一、决策及分类决策的定义：指为实现一定目的而制定多个行动方案，并从中选择一个“最优的”或“最有利的”或“最满意的”或“最合理的”行动的过程。决策的本质：是利用知识预测行动的可能后果。,决策的分类：按来源分：经验决策，基于个人或群体的经验和直觉判断做出决策，相对比较主观；科学决策，强调在科学理论和知识的指导下，使用科学的方法或技术进行分析，从众多备选方案中选定最优方案的过程。,按照决策的确定性程度
2、分：1确定型决策 是指供决策者选择的各种备选方案所需的条件都已知并能准确地知道决策的必然结果。2风险型决策 是指对决策者期望达到的目标，存在着两个或两个以上的不以决策者的主观意志为转移的自然状态，但每种自然状态发生的可能性可以预先估计或可以利用文献资料得到，进行这类决策时要承担一定的风险。3不确定型决策 是指决策者对各种可能出现的结果的概率无法知道，只能凭决策者的主观倾向进行决策。,二、决策分析和临床决策分析决策分析定量比较各种决策选择可能产生的后果和效应，从而使决策更为科学和合理的过程。决策分析的三个基本要素：决策主体、决策目标和一系列备选方案。临床诊疗决策中，决策主体可以是患者，也可以是医
3、生，但循证医学提倡医患双方共同决策的模式；决策主体对于决策问题所希望实现的目标，可以是单个目标，也可以是多个目标；备选方案要基于已有的知识做到尽可能没有遗漏。,临床决策分析（CDA）采用定量分析方法在充分评价不同方案的风险和利益之后，选取最佳方案以减少临床不确定性和利用有限资源取得最大效益的一种思维方式。包括诊断决策、治疗（康复）决策等。,1959年，Ledley与Lusted提出将决策分析应用于医学1967年，第一篇应用决策分析的学术论文发表当时研究的内容是应用决策分析解决是否应对患有口腔癌而无明显颈部淋巴结转移的患者施行颈部根治术的问题。近些年来，决策分析在医学领域得到了越来越广泛的应用和
4、发展帮助临床医师选择针对单个病人的治疗措施针对群体的医疗政策的制定,三、决策分析的步骤和常用方法决策分析的步骤：形成决策问题，包括提出方案和确定目标及效果量度；用概率定量地描述每个方案所产生的各种结局的可能性；决策者对各种结局的价值定量化，一般用效用来表示。有了效用就能给出偏好；综合分析和评价各方面信息，以最后决定方案的取舍；有时还要对所取方案作敏感性分析。,决策分析的方法确定性情况：每一个方案引起一个，而且只有一个结局，这时使用确定型决策。当方案个数较少时可以用穷举法，当方案个数较多时可以用一般最优化方法。如果决策以收益为目的，那么取最大值的方案为最优方案；如果决策以减少损失为目的，那么取最
5、小值的方案为最优方案。,风险性情况由一个方案可能引起几个结局中的一个，但各种结局以一定的概率发生。通常在能用某种估算概率的方法时，就可使用风险型决策，例如决策树的方法。在风险型决策中，一般均按收益取最大值，损失取最小值的原则进行决策。,不确定性情况：一个方案可能引起几个结局中的某一个结局，但各种结局的发生概率未知。这时可使用不确定型决策，例如拉普拉斯准则、乐观准则、悲观准则、遗憾准则等来取舍方案。,2 决策分析的实施,决策分析的基本思想是将问题系统地分成几部分，确认各部分之中的不确定因素，然后通过回顾医学文献或者咨询专家意见得到各不确定因素的估计值，进而得到采取不同决策选项后，各种可能的结局出
6、现的概率。,具体实施步骤问题的确认和界定范围；问题的结构化，通常采用决策树的方法；搜集相关信息，明确各种事件出现的概率；对最终结局用适宜的效用值赋值；决策树分析，计算每种备选方案的期望值；对结论进行敏感性分析。,一、问题的确认对所研究的问题给出精确的定义根据问题的定义将其分解第一部分通常是不同的决策选项，随之是不同选项之后所有可能发生的事件，最后一部分则是决策所关心的结局。,例8-1 男性患者，50岁，体检发现左颈动脉硬化，但目前没有任何临床症状。现有证据表明，颈动脉硬化者发生脑卒中的危险性升高。临床上可以有两种选择一是暂时临床观察二是行颈动脉内膜切除术,结合临床实际考虑，有如下可能临床观察，
7、避免了手术相关的短期危险因素（围术期死亡，手术中发生脑卒中），可以维持无症状性颈动脉硬化状态（在一段特定时间内未发生脑卒中），但是不可避免面临将来更高的脑卒中的风险。选择手术，有益于解决问题，减少发生脑卒中的可能性，但是却有围手术期间发生脑卒中和死亡的风险。,二、问题的结构化绝大多数决策分析都采用决策树(decision tree)的方法对问题进行结构化。决策树是一种能够有效地表达复杂决策问题的数学模型，按逻辑、时序把决策问题中的备选方案及结局有机组合并用图标罗列出来，犹如一棵从左到右不断分支的树，包括一系列节点与分支。,节点可分为决策节点，以小方框“口”表示，分成可为决策者所控制的几个决策选
8、项；机会节点，以圆圈“”表示，分成决策者所不能控制的一个或几个相应事件。结局节点，在决策树末梢，为各方案的最后结局(outcome)，各种结局必须定量描述。,在每一个机会节点，其后相应事件的概率之和必须为1。也就是说，每个机会节点之后的事件必须涵盖所有可能的情况，只有这样才能保证分析的有效性。对于结局而言，结局可以是生或死，也可以是其他治疗可能带来的任何收益或风险。,例8-1的决策树，如图8-1。,图 动脉硬化处理的决策树,三、搜集相关信息（一）通过文献估计概率应用文献估计概率时，首先应当评估所用文献的有效性是否大样本抽样误差的大小某概率的可信区间资料来源,信息单一来源大致有如下几种情况：所应
9、用的文献是该方面唯一可以获得的数据资料；该文献是权威性的结果；研究的质量较高或者样本量很大或者该文献所代表的人群即为此次决策分析结果所要应用的人群。把单一文献估计的概率用于决策时，如果文献与决策问题的处理背景、病人情况有差异等，要尽量引用文献中分层分析提供的结果，再根据经验或专家意见，参考其他资料，修改概率。,有多篇文献的数据结果，可以根据情况对文献结果进行综合。推荐使用Meta分析纳入分析的文献必须真实、可靠。,（二）咨询专家意见制定政策时，通过专家和专家小组可以获取所需的信息。只可以在其他获取信息的方法都不可行时使用，任何通过这种方法获得的决策分析的结果都必须进行敏感性分析。,（三）概率估
10、计中不确定性的估算大多数决策分析都需要估计很多事件发生的概率，当决策模型很复杂时，某个估计中很小的偏差都有可能引起最后结果很大的改变因此，估算概率估计中的不确定性对分析结果的影响是很重要的。,敏感性分析是估计这种不确定性最常用的方法，它可以评价概率估计的不确定性对分析结果的影响。同时进行多个变量的不确定性估计很困难，结果也难以理解。完全贝叶斯分析归因分析,上述方法中，文献估计概率最为常用。相关的文献中无法得到概率，这时常依赖专家的概率估计。通过调查研究直接获得相关问题的原始资料，结果较准确，但人力物力花费较大。另外，也有学者提出在临床应用中，可以根据个人经验“猜测”有关的概率。,估计决策分析概
11、率的要求：首先，用于估计概率的信息来源应该有详细的记录，估算概率的方法要有详尽的描述；其次，对于任何一个需要估计的概率，都要求尽可能采用最可靠的概率估计值；最后，在有多种途径获得所需信息时，需要在不同来源之间做出合理的选择。,例8-1的决策相关信息的基线：选择临床观察的患者有11%可能会发生脑卒中，而选择做手术会有1%的患者死亡；术后存活的患者中有2%会在围手术期间发生脑卒中，术后“未发生脑卒中”者在以后会有5%的患者再次发生脑卒中的可能。,图 手术与临床观察的决策树,四、确定最终结局的效用值决策过程中结局的量化较为复杂简单的二分类结局，如生存与死亡；单一属性的多项结局，如完全缓解、部分缓解、
12、稳定、恶化；多种属性的多种结局，如一方面是生存时间的不同，另一方面生存质量也各异。,为了达到比较目的，需要预先将各种结局转换成同一单位的变量，这个变量就是效用。效用值是一种表述结局相对优劣的数量化指标，效用值的表示：通常用0l的数值来，1代表完全健康，0代表死亡。也可以为负数，表示比死亡更糟糕的疾病状态，如无意识或长期卧床伴严重疼痛等。,（一）效用值的直接测量方法1等级尺度法(rating scale)由一段直线构成，两端分别标注0和l，并有简短的描述性短语，0表示最差的健康状态比如死亡，1表示完全健康，线段上标有等间距的刻度。患者在线段上最能说明自己健康状态的地方做一标记，测量标记处距0端的
13、长短，由此获得的数值即是。,例如多发性硬化是一种渐进性进展性疾病，日常生活和行为处于较差的状况，被测试者在接近0端的0.4处做标记，则该健康状况的效用值为0.4。等级尺度法测量效用值直观，易操作，应用广泛，但该方法重测信度不高。,2标准博弈法(standard gamble)基于效用理论的基本原理，即面对疾病被调查者有两种选择：一种是选择治疗，但治疗的结局有两种可能性：病人完全康复，再健康生存t年（概率为p）；当即死亡（概率为l-p）；另一种选择是某种慢性疾病状态i，生存x年(xt)后死亡。通过对比提问法，来确定p值。,例如，某种疾病手术的最好结果是手术成功再生存10年(t)，最坏结果是手术失
14、败立即死亡，如果不手术则可以维持目前的疾病状态生存5年(x)。当手术成功概率为30%(p)时，患者宁愿选择不手术而生存5年，当成功的概率升至50%时，患者仍然不愿意冒险选择手术，随着手术成功概率逐步上升，假设当成功的概率为75%时，患者愿意改变主意选择手术，此时患者就在手术和不手术两种选择中保持中立该疾病状态的效用值即为0.75。,概率轮(chance board)法：这是一种由两个可以调节的部分组成的盘，采用两种不同的颜色区分，两部分的相对大小可以改变，两种颜色的比例和相应结局的概率相当。先将各种选择结果写在卡片上告诉调查对象，然后转动概率轮，两种不同颜色的比例随之改变，对应各种结局的概率也
15、相应变化，借此可以帮助调查对象理解概率的变化并选择所偏好的结局。,3时间权衡法（time trade-off）是直接对两种不同的状态作等量估计，让病人在“好的健康状态但活的时间短些”与“目前的疾病状态但活的时间长些”间作出选择，其要点在于患者愿意出让多少时间的寿命以换取更好的健康状态。,比如一种是在慢性疾病状态i下生存t年（t为慢性疾病的期望寿命）之后死亡，另一种是接受某种治疗从而健康生存x年(xt)之后死亡，时间x是变化的，直至患者在两种选择中保持中立，此时i状态的效用值即为xt。,例如，心绞痛患者如果不治疗可在疾病的状况下生存25年(t)，有一种治疗方法可使心绞痛完全缓解但要减少生存年数，
16、当生存年数缩短到14年(x)时患者选择不治疗，但如果缩短到15年患者就愿意治疗，此时没有心绞痛的15年就相当于有心绞痛的25年，心绞痛的效用值计算为15/25（x/t）=0.6。,（二）效用值的间接测量方法通过填写生存质量量表，如SF36量表等，计算量表得分，再将量表得分转换为效用值。效用值=（量表实际得分一量表的最低得分值）量表的得分范围。此外，计算质量调整寿命年(quality-adjusted life years，QALYs)，用QALYs来测量各种各样结局，使之有通约性，简化复杂的临床决策问题。,五、决策树的分析又称为决策树的折叠与平均即指通过以上步骤所形成的决策树，计算每一种决策选
17、项所对应的不同结局出现的情况。,例8-1计算各机遇节点和各种方案的期望值各机遇结点的期望值为该结点各分支概率与结局QALYs值的乘积之和。计算临床观察枝的期望值和手术枝的期望值：临床观察的期望值：EVc=(1510.89)+(150.50.11)=14.18QALYs手术的期望值：EVs=(1510.950.980.99)+(150.50.050.980.99)+(150.50.020.99)+(O00.01)=14.34QALYs,比较两者的期望值，手术治疗的期望值稍高，提示应该选择手术治疗。但是应该看到，两个方案的期望值相差不大，而手术治疗还有致死的可能性，虽然死亡的概率很低，但是在生与死
18、的可能选择的情况下，医生或患者难以仅凭14.34QALYs14.18QALYs的结果，承担那1%的死亡风险！因此与患者及时沟通，在知情的情况下做出决策是十分必要的。,六、敏感性分析判断模型是否实用，模型的结论是否可靠。例8-1中，如果认为选择做手术的病死率(l%)太高或是太低：或者1%这个概率是大概估计的，不够准确；抑或是一个区间值，不能肯定就是1%因此，手术病死率不同，将影响到最终的决策。此时就需要进行敏感性分析。,敏感性分析通过观察假设变化时，决策分析的结果是否具有良好的稳定性，对其结论加以评估。当研究的结论具有较好的稳定性时，说明研究结论的可靠性较好。可以通过观察哪些假设对结果影响最大而
19、发现对于该分析最重要的假设，从而为问题的深入研究和进一步解决提供线索。如果一个变量在合理的范围内变动对结论无明显影响，我们就说结论对这个变量“不敏感”，反之，我们就说结论对此变量“敏感”。,这里就对例8-1进行敏感性分析当取不同的手术病死率时，可分别计算出不同的手术治疗方案的期望值（下图）。图中可见，当手术病死率为2.1%时，两种方案的期望值相当，此时的2.1%叫阈值，表明这一数值是两种方案选择的分界点。当手术病死率在小于2.1%的区间内，选择手术这一方案是合适的。,图 对手术死亡率的敏感性分析,如果对伴有脑卒中生存状态的效用值也存在疑惑，同样可以对其进行阈值分析和敏感性分析（图）。,图 对伴
20、脑卒中生存的效用值的敏感性分析,3 复杂决策问题和MARKOV模型,一、复杂决策问题在医疗决策中，可供选择的决策选项可能很多，同时可能会出现多种结局，而且从干预措施到结局出现可能会经过许多过程，这些过程又有可能受很多因素的影响。,在例8-1中，如果要考虑事件发生的时间因素，比如各种干预措施的远期效果，就成了复杂的决策问题。如手术存活的患者在接下来的生命过程中，不可避免的会有部分患者会再次发生脑卒中、死亡；存活的患者仍然有再次发生脑卒中、死亡的可能；对于临床观察方案同样存在类似的问题；相关概率也随着研究人群年龄的改变发生了改变如50岁年龄段人群与60岁年龄段人群的死亡率就不一样，那么如何评价这两
21、种策略的远期效果呢？,二、Markov模型疾病的预后可以描述为一系列变化的事件，病人在这一系列的事件中具有不同的危险度。例如，无症状胆结石患者可能会在任何时间急性胆囊炎发作，如果胆囊炎发作时病人需要进行手术，那么手术的风险随病人年龄的增加而增加。,如果要对无症状胆结石患者是否立即进行胆囊切除术进行决策分析。对于不进行胆囊手术的选项，按照前述建立决策树的原则，建立一系列选择节点分析患者的可能情况（正常、发生急性胆囊炎、手术死亡以及死于其他原因），即使仅仅分析患者从当前至以后30年的情况（这是一个合理的时间区间），需要建立非常庞大的决策树，对这样的决策树几乎不可能进行分析。,可以想象，这种树形结构
22、的很大一部分都是重复的。在这种问题的决策分析中，人们越来越倾向于使用Markov模型。Markov模型能够更精确而且非常简洁的表示在不同健康状态间多次的或者时间不确定的转换，从而使对这种事件的决策分析能够进行。,应用Markov模型需要四个步骤：第一步：定义不同的健康状态，描述在不同的健康状态之间转换的方式。例如，对上述无症状胆结石的例子，可以认为有四种状态：无症状胆结石、急性胆囊炎、急性胆囊炎术后和死亡。这几种状态之间的转换可以用图8-5来表示。图中用椭圆或圆形表示不同的状态，用箭头表示不同状态之间的转换。,图 对无症状胆结石患者不进行胆囊手术的Markov模型,第二步：选择适宜的周期长度选
23、择计算的周期长度要根据实际情况决定。从计算上讲，周期较长者，计算的负荷较小。,第三步：估计转换的概率。估计转换概率的大多数信息来源于文献。文献中的信息大多是用转换的率(r)而不是用概率（p）表示。率通常是用人时为单位的，可以用率来计算在所确定的时间长度内的转换发生的概率，计算公式为：,第四步：估算结局。Markov模型的结局通常使用预期寿命表示。估计Markov模型预期寿命的方法有三种：Monte Carlo模拟法(Monte Carlo simulation)、Markov队列模拟法(Markov cohort simulation)矩阵代数法(matrix algebra)。其中Marko
24、v队列模拟法比较简单，它建立一定数目的虚拟队列人群，根据转换的概率，估算在每个周期内发生转换的人数，直至整个队列的所有人“死亡”，进而通过寿命表的方法估计其预期寿命。,表 用Markov队列模拟法估算预期寿命,整个队列的人年数为：3788787+13571+380022=4182383人年。故平均预期寿命为41.82年。其他两种方法比较复杂，在此不作过多介绍。感兴趣的读者可以阅读Beck和Pauker以及Sonnenberg与Beck的专著。,三、左颈动脉硬化手术治疗远期效果评价的Markov模型观察或手术治疗后患者出现的三种Markov结局：维持无症状性颈动脉硬化状态发生脑卒中死亡那么随着时
25、间的推移，无症状性颈动脉硬化状态的患者在接下来的时间里，会有一部分人死亡，一部分人生存生存的人中间不可避免的会有人发生脑卒中，随着时间的进行部分人会死亡而部分人仍生存，生存的人继续这种循环，直至所有人群都到达一种结局：死亡。余下的人维持无症状性颈动脉硬化状态；,图 颈动脉硬化患者的Markov模型示意图(Markov树),三个Markov状态：无症状性颈动脉硬化（状态1）伴有脑卒中生存（状态2）死亡（状态3）状态1到状态3之病死率(5%)并不完全表示为颈动脉硬化这疾病所致。其转换关系及转移概率见表8-2和图8-7。,图 颈动脉硬化患者各状态间的转移关系,Markov循环周期1年，“无症状性颈动
26、脉硬化状态”为1个QALYs，伴脑卒中生存则为0.5个QALYs，死亡为0。选择手术治疗的相关数据为维持无症状性颈动脉硬化状态占97%，伴脑卒中生存的占2%，死亡为1%。转移概率见表8-2。,表 手术治疗后3种自然状态每年的转移概率,计算原理同上，可以借助相关软件进行，如decision maker，treeage，比较简单的则可以运用Excel计算。以选择手术治疗为例，假设10万病例纳入分析，其结果是人均获得16个QALYs。用同样的方法可以计算选择“临床观察”方案的人均QALYs，然后可以比较两个方案的QALYs。,表 10万例无症状性颈动脉硬化手术治疗的Markov模型分析结果,3 决策
27、分析质量评估,评估决策分析的质量实质上是评估决策分析中所使用的各种原始参数的准确性和可靠性，主要标准如下：1决策树各分支所用的参数是否来源于高质量的科学研究？2如果使用了效用指标，效用的赋值是基于相关病人群体的调查、健康人群的调查，还是研究者个人的粗略估计？,3是否进行了敏感度分析，即通过改变以下四个方面的估计值，评估最终结论的稳定性？(1)各种干预的效果；(2)不良反应发生率；(3)估计的费用；(4)效用的赋值。4是否考虑了所有可能涉及的花费？,决策分析作为循证临床决策的辅助技术。但临床决策是复杂的过程，有些问题很难结构化成决策树；获取真实可用的临床信息也不容易；简便直观的效用值估计方法也有待改进；决策分析理论和方法学研究的进步，计算机辅助决策系统的开发和利用，决策分析必将发挥更大的作用。,The end,
