第十六章 临床决策分析
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第十六章
临床决策分析
（Clinical Decision Analysis）
西安交通大学公共卫生学院 庄贵华
1
提要
• 临床决策分析是一门综合技术，它可以帮助临床 医生科学地选择最佳诊、治方案。
• 在充分收集和认识现有信息的基础上，临床决策 分析通过建立模型，将各备选方案的不确定性和 利弊有机地整合在一起加以比较，可以实现定量 决策。 • 临床决策分析是用来完善而不是取代仅凭经验做 出的临床决策。
25
QALY
面积为 QALYs
1 生活 质量 0 出生
生存 年数
死亡
26
第三节
决策树模型
27
决策树模型（decision tree model）
• 是决策分析最常采用的基本模型
• 是将决策问题按逻辑和时间顺序构建成由 “根”到“枝”、逐层分解延伸、形似树 状的决策流程图。 • 决策树模型可以系统且直观地模拟决策问 题，实现定量决策，是开展决策分析的关 键。
24
质量调整寿命年
（quality adjusted life year, QALY）
• QALY是一个适用于医学领域，易于理解的、 表达效用的指标。
• QALY将生命长短即期望寿命和生活质量有 机地整合在一起，能够全面反映诊、治方 案对患者的终身影响。 • 1个QALY表示一个身心完全健康的人生存一 年
20
效用（utility）
• 是决策者对具体事物的满意度或主观价值判断， 它是决策者对当前处境的体会、对未来的预期、 对风险所抱的态度、以及个人性格特征等多种因 素的综合反映。
• 效用虽然是主观的价值判断，但它来源于客观实 际，不是无中生有。
• 用效用作为评价指标，更符合决策本身的内在特 征，使决策分析结果更具说服力。
用数学语言描述问题，建立模型，并确定各有 关参数。 选择求解方法，求出最优解。
通过灵敏性分析，对求得的解进行分析和评价。
V
决 策
最后，确定最佳方案。
16
什么是好的决策？
• 是否同时考虑了现在和将来
• 是否包括了全部的重要方案和结局 • 是否注重了决策者的心理、感受和意愿
– 在临床决策中应特别注重患者的意见
• 为了延长患者寿命，面对这种情况，应选择哪一 个治疗方案？
29
构建决策树框架
死亡 手术治疗 手术还是 保守治疗？ 存活 治愈 无效 保守治疗 好转 无效
决策节点（decision node） ○ 机会节点（chance node） △ 结果节点（terminal node）
30
死亡 患病 1 手术治疗 死亡 不检查 治疗 未患病 2 患病 保守治疗 未患病 死亡 检查死亡 3 好转 健康受损 存活 无效 存活
手术治疗平均QALY ＝0×0.2+(1×0.5+6×0.5)×0.8 ＝2.8
死亡 手术治疗 0.2 无效
用QALY作为评价指标
期望寿命 生活质量 QALY （年） 指数 0 2 0 0.5 1 0 1 6
手术还是 保守治疗？
存活
0.8 无效 保守治疗 好转 0.5 0.5 治愈
0.5 0.5
6 2
10
临床决策分析
• 决策分析方法与临床实践相结合的具体应用
• 在临床诊断和治疗实践中，为实现预定目 标，在充分收集和认识现有信息的基础上， 通过建立模型，对各种备选方案及其可能 产生的各种结局做出定性的分析和定量的 计算，依此选择和决定最佳诊、治方案。
11
决策的基本要素
面对 方案A 方案B 方案C ┇ 选择 实现
2
第一节
概述
3
决策（decision making）？
目标
时间 风险 勇气 ……
4
决策（decision making）？
• 为实现预定目标，在现有条件（或环境） 下，从若干可选行动方案中选择最佳方案 的过程。 • 在临床实践中，医生随时会面对诊断和治 疗决策问题。
5
临床决策问题举例
• 是否需要使用昂贵的或对患者有损伤的诊断技术 以进一步明确诊断？
最佳 方案
目标
决策者
现有条件或环境
4个基本要素：
一个明确具体的目标（goal） 两个及以上可选方案（strategy） 由谁做出决策，即决策者（decision maker） 现有条件或环境（condition）
12
最佳诊、治方案？（目标）
• • • • • 准确的诊断 好的治疗效果 时间短 花费低 患者痛苦少
• 是否充分利用了现有可靠的信息
• 是否考虑了证据不确定性的影响
– 好的决策应该是在进行了广泛的灵敏性分析的基础上 做出的
17
第二节
评价指标——效用
18
评价指标
• 临床上评价诊断、治疗效果的指标很多，如阳 （阴）预测值、好转、有效、治愈、死亡、存活、 期望寿命等等。
• 这些指标均是从某一个侧面评价诊、疗效果的客 观指标，可以用在临床决策分析中。具体选用哪 个，取决于确定的决策目标。
– 因诊断技术并非百分之百准确，会产生假阳性 和假阴性，使用一项诊断技术可以帮助医生进 一步明确诊断，也可能导致错误诊断。
• 各方案均会既有利、也有弊，需要权衡、 折中利弊方可做出优劣判断。
7
临床医生决策的依据
基于 医生 备选方案 书本知识 自己的经验 同事的意见 决策
直觉的（intuitive） 经验的（empirical） 定性的（qualitative）
0.2
0
0 最坏结局（死亡）
23
效用的测量方法
• 调查患者、专业人员、一般人群（依据不同目的） • 直接测量
– 尺度评分法（rating scale） – 标准赌博法（standard gamble） – 时间权衡法（time trade-off）
• 间接测量：多维度健康状态分类系统（Multi-attribute Health Status Classification System）
手术死亡 无效 治愈 手术死亡 健康受损 因病死亡 好转 因病死亡 治愈
真阳性 是否 检查治疗？ 手术治疗 检查 阳性 真阳性 保守治疗 存活 阴性 不治疗 假阴性 真阴性 不检查 不治疗 患病 未患病 因病自然死亡 健康 假阳性 检查后因病死亡 健康受损 假阳性
同1 同2 同3 健康受损
疑 似 多癌 极症 决患 策者 树诊 框治 架方 案
• 准确的诊断最终还是为了获得好的治疗效果；而 治疗效果既包含对寿命的影响，也包含对生活质 量的影响，决策目标应考虑全面和长远。
13
决策的基本特征
• 由于方案实施后其结局存在不确定性，不论实施 哪一种方案均要承担一定的风险。
• 受决策者的影响。在临床决策中，诊治方案的好 坏应取得患者的认同，患者是重要的决策者。 • 受现有条件或环境的影响 • 决策分析是基于已知进行的理论推断，而非真实 的实验研究。
5
0.5
0.8
1
4
保守治疗平均QALY ＝1×0.5+4×0.5 ＝2.5
手术治疗平均QALY大于保守 治疗平均QALY，手术治疗方 案为优。
37
第四节 Markov模型
– – – – 健康质量量表（Quality of Well-Being，QWB） 健康效用指数量表（Health Utilities Index，HUI） 欧洲5维度生活质量量表（Euroqol EQ-5D） 简明健康调查问卷（SF-36 Health Survey）和6维度健康状况简表 （SF-6D）
9
决策分析（decision analysis）
• 充分利用收集到的各种信息或证据，通过 建立决策模型（decision model），将各备 选方案的不确定性和利弊有机地整合在一 起加以比较，定量地确定优劣，以实现科 学决策。
• 决策分析是一门综合技术 • 20世纪70年代决策分析技术被引入医学领域
21
效用（utility）
• 效用是一个无计量单位的指标，习惯上给各种结 局中最好的一个赋效用值为1，最坏的一个赋效用 值为0，居于中间的按其好坏依次赋予1到0之间的 值。
• 在医学领域，身心完全健康和死亡常被看作最好 和最坏的结局，分别取效用值为1和0。形成参照 “完全健康效用1－死亡效用0”的效用值。
14
决策分析的基本方法
• 对现有信息的充分收集和认识是基础
• 运筹学和概率论是基本理论
– 决策分析是运筹学决策论的延伸
• 建立模型是核心 • 相关计算机软件应用是手段 • 卫生经济学评价是重要内容
15
决策分析的基本步骤
I II III IV 提出问题 建立模型 最优化 解的评价 提出需要解决的问题，确定目标，并分析问题 所处的环境和约束条件。
31
确定参数
• 构建完决策树框架后，就要对其进行“量 化”，即确定决策树中涉及到的各种参数， 以实现决策树的定量决策功能。 • 决策树中包含有两类参数：
– 概率（probability）参数，反映方案实施后各结 局发生的可能性。 – 结果（payoff）参数，反映方案最终结局的价 值。
32
确定参数
定量的（quantitative）
决策分析
8
循证与决策
• 面对复杂的决策问题，通过查阅文献、收 集证据，医生可以提高决策水平。
• 但是，多数情况下难以找到与决策问题正 好吻合即直接的临床试验证据，多是些 “支离破碎”不完整的信息。即使找到了 直接的证据，也因条件（或环境）不同， 患者特点不同，往往不能照搬采用。
28
举例
• 一个65岁经检查已确诊患某癌症的患者，现在需 要得到治疗。
• 目前有两种方案可供选择：一是手术治疗，二是 保守治疗。
– 考虑到患者的年龄和健康状况，手术治疗需要承担很 大的因手术立即死亡的风险，但可能彻底治愈，也可 能无效。
– 保守治疗不能彻底治愈，但可能使病情得到控制并好 转，也可能无效。
• 手术摘除，放射疗法，还是保守的药物治疗？
• 立即手术，还是进一步观察，待疾病发展到一定 程度、有关情况明了后再安排治疗？
• 哪一种诊断或治疗方案更符合成本效益（效果） 原则？ • 是否需要增大投入以获得更好的治疗效果？
6
决策问题的复杂性
• 实施某方案后其结局往往是不确定的
– 手术治疗可能彻底治愈疾患，也可能手术失败 病情无改变、病情加重、甚至导致死亡。
• 主要是通过广泛查阅资料、开展必要的调查、专 家咨询、以及凭个人经验判断。
• 要尽量采用可靠的方法和技术，比如利用Meta分 析。 • 不论是哪种方法确定的参数都存在着不确定性问 题。在确定参数时既要确定每个参数最可能出现 的那个值即基线值（baseline value），也要确定 每个参数可接受的即合理的波动范围，以便进行 灵敏性分析，观察决策分析结果的稳定性。
35
手术治疗平均期望寿命 ＝0×0.2+(2×0.5+6×0.5)×0.8 ＝3.2（年）
手术治疗
手术还是 保守治疗？
死亡
0.2
期望寿命 （年） 0
无效
存活 0.8 无效 治愈 0.5 0.5
2 6 2
保守治疗 好转
0.5 0.5
5
保守治疗平均期望寿命 ＝2×0.5+5×0.5 ＝3.5（年）
保守治疗平均期望寿命大于手术治疗平均期望寿命， 保守治疗方案为优。 36
• 决策目标应考虑全面和长远，治疗效果既应包含 对寿命的影响，也应包含对生活质量的影响，故 应注意选用与之相适应的综合评价指标，特别是 希望决策分析结果具有普遍指导意义时更应如此。
19
效用（utility）
• 问题：
– 有一种治疗方案若成功可以避免截肢手术造成 残疾，但该方案有一定风险，若失败会导致死 亡。该方案成功的可能性是多大时你愿意接受？ 70%？80%？还是其他？ – 你愿意用多少年完全健康的生命换取20年需半 卧床处于患病状态的生命？10年？12年？还是 其他？
22
感染乙型肝炎病毒后慢性化转归 各种结局的效用（模拟）
效用 1 结局 1 最好结局（完全健康） 0.98（无症状病毒携带） 0.90 （慢性肝炎） 最好结局 （无症状一过性感 0.8 最好结局 （无症状一过性感 染） 0.75（肝炎肝硬化） 染） 最好结局 （无症状一过性感 0.6 染） 0.52（肝癌） 最好结局 （无症状一过性感 0.4 染）
33
癌症患者治疗方案决策树
死亡 手术治疗 手术还是 保守治疗？ 存活 0.8 无效 保守治疗 好转 0.5 0.5 治愈 0.5 0.2 无效 0.5Biblioteka Baidu期望寿命 （年） 0
2
6 2 5
34
计算期望值比较各方案优劣
• 期望值（expected value）就是方案的预期 平均结果。
• 它是从决策树的结果节点开始，利用结果 参数和概率参数逐层反向逆推计算，直至 聚焦到决策分支，获得备选方案的均值。
临床决策分析
（Clinical Decision Analysis）
西安交通大学公共卫生学院 庄贵华
1
提要
• 临床决策分析是一门综合技术，它可以帮助临床 医生科学地选择最佳诊、治方案。
• 在充分收集和认识现有信息的基础上，临床决策 分析通过建立模型，将各备选方案的不确定性和 利弊有机地整合在一起加以比较，可以实现定量 决策。 • 临床决策分析是用来完善而不是取代仅凭经验做 出的临床决策。
25
QALY
面积为 QALYs
1 生活 质量 0 出生
生存 年数
死亡
26
第三节
决策树模型
27
决策树模型（decision tree model）
• 是决策分析最常采用的基本模型
• 是将决策问题按逻辑和时间顺序构建成由 “根”到“枝”、逐层分解延伸、形似树 状的决策流程图。 • 决策树模型可以系统且直观地模拟决策问 题，实现定量决策，是开展决策分析的关 键。
24
质量调整寿命年
（quality adjusted life year, QALY）
• QALY是一个适用于医学领域，易于理解的、 表达效用的指标。
• QALY将生命长短即期望寿命和生活质量有 机地整合在一起，能够全面反映诊、治方 案对患者的终身影响。 • 1个QALY表示一个身心完全健康的人生存一 年
20
效用（utility）
• 是决策者对具体事物的满意度或主观价值判断， 它是决策者对当前处境的体会、对未来的预期、 对风险所抱的态度、以及个人性格特征等多种因 素的综合反映。
• 效用虽然是主观的价值判断，但它来源于客观实 际，不是无中生有。
• 用效用作为评价指标，更符合决策本身的内在特 征，使决策分析结果更具说服力。
用数学语言描述问题，建立模型，并确定各有 关参数。 选择求解方法，求出最优解。
通过灵敏性分析，对求得的解进行分析和评价。
V
决 策
最后，确定最佳方案。
16
什么是好的决策？
• 是否同时考虑了现在和将来
• 是否包括了全部的重要方案和结局 • 是否注重了决策者的心理、感受和意愿
– 在临床决策中应特别注重患者的意见
• 为了延长患者寿命，面对这种情况，应选择哪一 个治疗方案？
29
构建决策树框架
死亡 手术治疗 手术还是 保守治疗？ 存活 治愈 无效 保守治疗 好转 无效
决策节点（decision node） ○ 机会节点（chance node） △ 结果节点（terminal node）
30
死亡 患病 1 手术治疗 死亡 不检查 治疗 未患病 2 患病 保守治疗 未患病 死亡 检查死亡 3 好转 健康受损 存活 无效 存活
手术治疗平均QALY ＝0×0.2+(1×0.5+6×0.5)×0.8 ＝2.8
死亡 手术治疗 0.2 无效
用QALY作为评价指标
期望寿命 生活质量 QALY （年） 指数 0 2 0 0.5 1 0 1 6
手术还是 保守治疗？
存活
0.8 无效 保守治疗 好转 0.5 0.5 治愈
0.5 0.5
6 2
10
临床决策分析
• 决策分析方法与临床实践相结合的具体应用
• 在临床诊断和治疗实践中，为实现预定目 标，在充分收集和认识现有信息的基础上， 通过建立模型，对各种备选方案及其可能 产生的各种结局做出定性的分析和定量的 计算，依此选择和决定最佳诊、治方案。
11
决策的基本要素
面对 方案A 方案B 方案C ┇ 选择 实现
2
第一节
概述
3
决策（decision making）？
目标
时间 风险 勇气 ……
4
决策（decision making）？
• 为实现预定目标，在现有条件（或环境） 下，从若干可选行动方案中选择最佳方案 的过程。 • 在临床实践中，医生随时会面对诊断和治 疗决策问题。
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临床决策问题举例
• 是否需要使用昂贵的或对患者有损伤的诊断技术 以进一步明确诊断？
最佳 方案
目标
决策者
现有条件或环境
4个基本要素：
一个明确具体的目标（goal） 两个及以上可选方案（strategy） 由谁做出决策，即决策者（decision maker） 现有条件或环境（condition）
12
最佳诊、治方案？（目标）
• • • • • 准确的诊断 好的治疗效果 时间短 花费低 患者痛苦少
• 是否充分利用了现有可靠的信息
• 是否考虑了证据不确定性的影响
– 好的决策应该是在进行了广泛的灵敏性分析的基础上 做出的
17
第二节
评价指标——效用
18
评价指标
• 临床上评价诊断、治疗效果的指标很多，如阳 （阴）预测值、好转、有效、治愈、死亡、存活、 期望寿命等等。
• 这些指标均是从某一个侧面评价诊、疗效果的客 观指标，可以用在临床决策分析中。具体选用哪 个，取决于确定的决策目标。
– 因诊断技术并非百分之百准确，会产生假阳性 和假阴性，使用一项诊断技术可以帮助医生进 一步明确诊断，也可能导致错误诊断。
• 各方案均会既有利、也有弊，需要权衡、 折中利弊方可做出优劣判断。
7
临床医生决策的依据
基于 医生 备选方案 书本知识 自己的经验 同事的意见 决策
直觉的（intuitive） 经验的（empirical） 定性的（qualitative）
0.2
0
0 最坏结局（死亡）
23
效用的测量方法
• 调查患者、专业人员、一般人群（依据不同目的） • 直接测量
– 尺度评分法（rating scale） – 标准赌博法（standard gamble） – 时间权衡法（time trade-off）
• 间接测量：多维度健康状态分类系统（Multi-attribute Health Status Classification System）
手术死亡 无效 治愈 手术死亡 健康受损 因病死亡 好转 因病死亡 治愈
真阳性 是否 检查治疗？ 手术治疗 检查 阳性 真阳性 保守治疗 存活 阴性 不治疗 假阴性 真阴性 不检查 不治疗 患病 未患病 因病自然死亡 健康 假阳性 检查后因病死亡 健康受损 假阳性
同1 同2 同3 健康受损
疑 似 多癌 极症 决患 策者 树诊 框治 架方 案
• 准确的诊断最终还是为了获得好的治疗效果；而 治疗效果既包含对寿命的影响，也包含对生活质 量的影响，决策目标应考虑全面和长远。
13
决策的基本特征
• 由于方案实施后其结局存在不确定性，不论实施 哪一种方案均要承担一定的风险。
• 受决策者的影响。在临床决策中，诊治方案的好 坏应取得患者的认同，患者是重要的决策者。 • 受现有条件或环境的影响 • 决策分析是基于已知进行的理论推断，而非真实 的实验研究。
5
0.5
0.8
1
4
保守治疗平均QALY ＝1×0.5+4×0.5 ＝2.5
手术治疗平均QALY大于保守 治疗平均QALY，手术治疗方 案为优。
37
第四节 Markov模型
– – – – 健康质量量表（Quality of Well-Being，QWB） 健康效用指数量表（Health Utilities Index，HUI） 欧洲5维度生活质量量表（Euroqol EQ-5D） 简明健康调查问卷（SF-36 Health Survey）和6维度健康状况简表 （SF-6D）
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决策分析（decision analysis）
• 充分利用收集到的各种信息或证据，通过 建立决策模型（decision model），将各备 选方案的不确定性和利弊有机地整合在一 起加以比较，定量地确定优劣，以实现科 学决策。
• 决策分析是一门综合技术 • 20世纪70年代决策分析技术被引入医学领域
21
效用（utility）
• 效用是一个无计量单位的指标，习惯上给各种结 局中最好的一个赋效用值为1，最坏的一个赋效用 值为0，居于中间的按其好坏依次赋予1到0之间的 值。
• 在医学领域，身心完全健康和死亡常被看作最好 和最坏的结局，分别取效用值为1和0。形成参照 “完全健康效用1－死亡效用0”的效用值。
14
决策分析的基本方法
• 对现有信息的充分收集和认识是基础
• 运筹学和概率论是基本理论
– 决策分析是运筹学决策论的延伸
• 建立模型是核心 • 相关计算机软件应用是手段 • 卫生经济学评价是重要内容
15
决策分析的基本步骤
I II III IV 提出问题 建立模型 最优化 解的评价 提出需要解决的问题，确定目标，并分析问题 所处的环境和约束条件。
31
确定参数
• 构建完决策树框架后，就要对其进行“量 化”，即确定决策树中涉及到的各种参数， 以实现决策树的定量决策功能。 • 决策树中包含有两类参数：
– 概率（probability）参数，反映方案实施后各结 局发生的可能性。 – 结果（payoff）参数，反映方案最终结局的价 值。
32
确定参数
定量的（quantitative）
决策分析
8
循证与决策
• 面对复杂的决策问题，通过查阅文献、收 集证据，医生可以提高决策水平。
• 但是，多数情况下难以找到与决策问题正 好吻合即直接的临床试验证据，多是些 “支离破碎”不完整的信息。即使找到了 直接的证据，也因条件（或环境）不同， 患者特点不同，往往不能照搬采用。
28
举例
• 一个65岁经检查已确诊患某癌症的患者，现在需 要得到治疗。
• 目前有两种方案可供选择：一是手术治疗，二是 保守治疗。
– 考虑到患者的年龄和健康状况，手术治疗需要承担很 大的因手术立即死亡的风险，但可能彻底治愈，也可 能无效。
– 保守治疗不能彻底治愈，但可能使病情得到控制并好 转，也可能无效。
• 手术摘除，放射疗法，还是保守的药物治疗？
• 立即手术，还是进一步观察，待疾病发展到一定 程度、有关情况明了后再安排治疗？
• 哪一种诊断或治疗方案更符合成本效益（效果） 原则？ • 是否需要增大投入以获得更好的治疗效果？
6
决策问题的复杂性
• 实施某方案后其结局往往是不确定的
– 手术治疗可能彻底治愈疾患，也可能手术失败 病情无改变、病情加重、甚至导致死亡。
• 主要是通过广泛查阅资料、开展必要的调查、专 家咨询、以及凭个人经验判断。
• 要尽量采用可靠的方法和技术，比如利用Meta分 析。 • 不论是哪种方法确定的参数都存在着不确定性问 题。在确定参数时既要确定每个参数最可能出现 的那个值即基线值（baseline value），也要确定 每个参数可接受的即合理的波动范围，以便进行 灵敏性分析，观察决策分析结果的稳定性。
35
手术治疗平均期望寿命 ＝0×0.2+(2×0.5+6×0.5)×0.8 ＝3.2（年）
手术治疗
手术还是 保守治疗？
死亡
0.2
期望寿命 （年） 0
无效
存活 0.8 无效 治愈 0.5 0.5
2 6 2
保守治疗 好转
0.5 0.5
5
保守治疗平均期望寿命 ＝2×0.5+5×0.5 ＝3.5（年）
保守治疗平均期望寿命大于手术治疗平均期望寿命， 保守治疗方案为优。 36
• 决策目标应考虑全面和长远，治疗效果既应包含 对寿命的影响，也应包含对生活质量的影响，故 应注意选用与之相适应的综合评价指标，特别是 希望决策分析结果具有普遍指导意义时更应如此。
19
效用（utility）
• 问题：
– 有一种治疗方案若成功可以避免截肢手术造成 残疾，但该方案有一定风险，若失败会导致死 亡。该方案成功的可能性是多大时你愿意接受？ 70%？80%？还是其他？ – 你愿意用多少年完全健康的生命换取20年需半 卧床处于患病状态的生命？10年？12年？还是 其他？
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感染乙型肝炎病毒后慢性化转归 各种结局的效用（模拟）
效用 1 结局 1 最好结局（完全健康） 0.98（无症状病毒携带） 0.90 （慢性肝炎） 最好结局 （无症状一过性感 0.8 最好结局 （无症状一过性感 染） 0.75（肝炎肝硬化） 染） 最好结局 （无症状一过性感 0.6 染） 0.52（肝癌） 最好结局 （无症状一过性感 0.4 染）
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癌症患者治疗方案决策树
死亡 手术治疗 手术还是 保守治疗？ 存活 0.8 无效 保守治疗 好转 0.5 0.5 治愈 0.5 0.2 无效 0.5Biblioteka Baidu期望寿命 （年） 0
2
6 2 5
34
计算期望值比较各方案优劣
• 期望值（expected value）就是方案的预期 平均结果。
• 它是从决策树的结果节点开始，利用结果 参数和概率参数逐层反向逆推计算，直至 聚焦到决策分支，获得备选方案的均值。