以智能化谵妄护理临床决策辅助支持系统为例探讨规则驱动的临床护理决策支持系统的基本组成

张 山，崔 薇，吴 瑛

首都医科大学护理学院，北京 100069

谵妄发生不仅会增加病人院内并发症的发生率，延长住院时间，还会增加住院费用及院内死亡率，尤其是重症监护病房（intensive care unit，ICU）病人发生谵妄，带来的危害更加严重[1]。为了减少谵妄发生带来的不良临床结局，谵妄相关指南建议早期应用ICU 意识模糊评估法（Confusion Assessment Method for the Intensive Care Unit，CAM-ICU）对病人进行早期评估，以做到早发现、早预防、早干预[2]。但在实际临床工作中，由于谵妄评估工具判断规则较为复杂，使得护士并未常规评估和监测谵妄[3]。由于谵妄评估工具各个特征评估结果需要护士记忆、计算，与既往评估结果进行比较等，容易出现各种错误，使得评估的准确率较低，导致谵妄评估依从性较低[4]。随着信息技术的快速发展，我国大多数医院已经使用护理信息系统进行疾病风险评估与记录，并且逐渐向无纸化发展[5]。临床护理决策支持系统是以护理程序为核心，以临床指南、专家经验等知识库为基础，利用人工智能技术和计算机的信息存储、提取以及精准的逻辑推理运算功能模拟临床护士的护理思维，利用软件算法推算病人个性化的护理方案[6]。临床护理决策支持系统不仅能记录每例病人的护理信息，还可以有效地辅助护士进行科学的护理决策，提高临床护理质量[6-7]。规则驱动的临床护理决策支持系统是将传统临床护理决策支持系统与事先制定的规则进行融合，通过规则分析将临床数据转化为知识或直接进行决策，辅助护士作出临床护理决策，降低护理差错发生率，进而提高护理效果和护理质量[8]。规则驱动的临床护理决策支持系统由知识库、推理机和人机交互3 个方面构成，三者之间相互支持，共同完成规则驱动的临床护理决策支持过程[9]。因此，如果将谵妄评估作为系统的知识库，并将本系统与医院信息系统和护理信息系统进行整合，进而自动获取谵妄评估信息，根据规则自动计算谵妄评估结果，可能会减少护士的认知负荷，进而提升护士进行谵妄评估的依从性。既往有研究表明，在临床实践工作中，相比于纸质化护理程序，利用信息化手段能够改善护士的认知负荷，尤其是降低认知需求、时间需求和努力程度，还能提升护士执行相关措施的依从性[10]。本研究以用户需求为中心研发而成的“智能化谵妄护理临床决策辅助支持系统”中谵妄评估模块为例，介绍规则驱动的临床护理决策支持系统的基本组成以及构建过程，旨在为护理人员构建其他疾病的临床护理决策支持系统提供方法学参考。

1 方法

智能化谵妄护理临床决策辅助支持系统的底层构架由多学科团队成员（临床人员、信息技术专家和护理科研人员）共同研发，主要由知识库、推理机和人机交互界面3 个部分组成。

1.1 知识库构建 知识库存储着编译好的信息规则与联系，如护理评估、护理诊断等。建立知识库的方法主要有专家咨询法、文献回顾法、内容分析法、现状调查法等[11]。该系统以医学文献知识库为基础，结合临床病人实际情况，利用相关知识解决临床护士的问题。该系统的知识库中存储着谵妄评估工具，如CAM-ICU 等。

1.1.1 指南检索 首先，通过检索已发表的谵妄指南，对其中谵妄评估相关内容进行归纳总结。指南检索网站：国际指南网络、中国循证医学中心等。中文文献在万方数据库等医学数据库中检索。外文文献在PubMed 等数据库中检索。指南纳入标准：①国内外公开发表的谵妄循证临床实践指南；②研究对象为医院内病人。指南排除标准：①无法获得全文；②直接翻译国外指南版本（选用国外指南）。

1.1.2 指南信息提取 采用循证方法对指南中关于谵妄及其危险因素评估、预防和干预措施进行整理，转变为临床可具体实施的规则、细则和具体措施。

1.1.3 知识库质量评价 采用专家咨询法，邀请本领域知名专家对知识库进行分析、讨论和判断。专家的纳入标准为硕士研究生及以上学历，工作年限10 年及以上，具有丰富的谵妄相关知识和临床经验。判断内容：①确定知识库是否合适；②确定各项措施的具体内容是否需要增减。专家咨询结束后，整理专家意见，进一步综合专家意见，修改、补充、细化和完善知识库。

1.1.4 基于知识库规则的制定 知识库是规则驱动的临床护理决策支持系统的核心，是针对谵妄护理领域问题求解的需要而建立的。采用布尔规则“if（条件）-then（结论）”来存储和管理知识，可以有效帮助软件开发人员厘清知识之间的关联。

1.2 推理机设计 规则驱动的临床护理决策支持系统的推理机规则是根据知识库里的规则（包含知识、公式或关联规则），结合病人的实际数据资料进行自动分析、推理，进而建立联系，制定最终的决策列表。研究人员利用X-mind 思维导图软件将各个功能模块的推理过程进行描述，研究团队进行反复讨论、修改，最后达成一致意见。

1.3 人机交互界面设计 科研人员利用Axure RP 8软件对每个人机交互界面进行绘制、布局设置，对于每个功能按钮进行注释，以利于软件开发人员了解每个图标的功能；该过程需要研究团队人员进行反复讨论、修改，以达到满意的用户界面设计效果。

2 结果

2.1 文献检索结果 通过检索指南、删除不符合标准的文献，最终本研究纳入6 篇指南，均为英文指南。邀请6 名专家对知识库的可行性和相关性进行评价。本次评审专家的权威系数为0.85～1.00，表明专家具有较高的权威性，评分结果可靠性强。

2.2 知识库的构建结果 以CAM-ICU 为例，具体描述知识库存储的内容。首先，知识库需要储存“意识水平 评 估 量 表（Richmond Agitation - Sedation Scale，RASS）”，用于判断病人是否适合进行谵妄的评估[12]。RASS 包括10 个条目，每个条目对应病人不同的意识水平，赋值也不相同（见表1）。此处有2 条规则，规则1：如果RASS 得分≥－3 分，则继续下一步谵妄评估；规则2：如果RASS 得分为－4 分或－5 分（病人无意识），则停止下一步谵妄评估[12]。然后，知识库还需要存储CAM-ICU 的内容以及相对应的判断标准，该量表包括4 个特征：①意识状态的急性改变或反复波动；②注意缺损；③思维紊乱；④意识清晰度的改变。总的规则是：特征①和特征②同时是阳性，伴有特征③或者特征④至少1 个阳性，即可判断病人发生了谵妄；否则，判断病人未发生谵妄。但是，在知识库中，需要将每种可能的组合规则都储存下来，用于后期的推理。CAM-ICU判断规则细化为16 条，详见表2。

表1 RASS 评估量表

表2 CAM-ICU 判断规则

2.3 推理机构建结果 该系统的推理策略采用的是正向推理，又称为数据驱动策略。当系统获得某些信息后，推理机可以根据数据库中的数据，运用知识库中的知识和规则进行推理，并将得到的中间结果、推理过程存储于数据库中，直至推断出结论。下面是两个用于提示护士病人是否发生谵妄的推理过程。例1：if 特征①阳性AND 特征②阳性，AND 特征③阳性，AND特征④阴性，then 该病人目前已经发生谵妄。例2：if特征①阳性AND 特征②阴性，AND 特征③阳性，AND 特征④阳性，then 该病人目前未发生谵妄。

2.4 人机交互结果 护士登录系统，点击进入谵妄评估界面，选择谵妄评估工具，根据系统相关提示语逐项进行评估。见图1。如病人的意识状态与其基线状况不同、数字法检查注意力错误数为4、RASS 的实际得分为2 分、思维紊乱题项错误总数为2 项；然后系统将病人的信息转换为推理所需要的信息（即特征①～④均为阳性），系统根据护士的点选结果，基于知识库中的规则自动判定病人是否发生谵妄，并通过用户界面反馈给护士。谵妄评估以及危险因素评估完成后，系统则会根据评估结果，自动触发知识库中谵妄危险因素对应的护理措施，并在护理计划模块中自动显示个性化的照护计划。

图1 谵妄评估的人机交互界面

3 讨论

3.1 知识库的可靠性是构建决策支持系统的基础本研究通过循证综合临床证据，构建可靠的知识库和规则库，旨在提高临床护理决策的可靠性[9,13]。基于指南内容，归纳整理相应的知识和规则，然后由同行进行严格评审，并根据最新证据不断更新知识库，以适合于临床实际应用。在知识库中，需要将每种可能的组合规则都储存下来，用于后期的推理。在构建知识库过程中，首先需要明确问题，例如针对谵妄评估的工具有哪些，具体规则是什么？然后陈述目标，明确谵妄评估内容及规则。权衡备选方案的利弊，根据掌握的理论知识和实践经验从众多备选方案中选择最佳的方案。护士根据病人目前的状况，选择最佳的谵妄评估工具。在谵妄评估过程中或之后，护士需要对实施过程中病人的依从性、促进及阻碍因素等进行评价。因此，在构建护理决策支持系统前，需要基于循证方法构建系统的知识库，提升护理措施的可行性和可靠性[9]。

3.2 推理机的智能化是构建决策支持系统的核心推理机的构建质量决定了护理决策支持系统决策的有效性[14]。推理机能够帮助护士判断输入的病人信息是否正确，护士将病人的数据输入系统后，系统的推理机将所获得的实际信息与知识库中存储的内容进行比对，根据知识库里谵妄评估工具的规则进行自动整合、比较、推理，自动判断病人是否发生谵妄，目的是为护士在谵妄评估现场提供必要的信息，帮助护士做出有效的护理决策，提高护理质量和护理效率[9]。本研究团队前期采用前瞻性队列研究，验证ICU 护士使用智能化CAM-ICU 评估谵妄的准确性，以《精神障碍诊断与统计手册》中谵妄诊断标准为金标准，结果发现，与金标准相比，ICU 护士使用智能化CAM-ICU 评估谵妄的敏感性和特异性分别为86.7%和97.7%[15]，说明基于信息技术支持的智能化CAM-ICU 在ICU 中检测谵妄的准确率较高，可以辅助ICU 护士评估谵妄，并准确识别潜在的谵妄病人。

3.3 人机交互的便捷性是构建决策支持系统的关键 人机交互界面是系统与用户进行交流的界面。人机交互是将最终的决策结果、建议、警示等信息通过通信模块输出给使用者，同时也可以输入病人的数据[9,16]。基于知识库的临床护理决策支持系统一般会基于病人的症状和体征向护士提供一个病人可能存在护理诊断的列表，其知识库包含有关护理诊断及其症状和体征的相关知识，推理机根据规则完成病人的症状、体征与护理诊断的匹配，从而向护士提供可以考虑的护理诊断列表[16]。在此过程中，护士的信息录入与系统显示的判断结果，就是人机交互的过程。由于临床护士对病人信息的掌握程度高于计算机对病人信息的采集程度，所以临床护士有能力从护理诊断列表中去除一些不适合的选择。因此，人机交互的便捷性是构建决策支持系统的关键[17]。智能化谵妄护理临床决策辅助支持系统相较于纸质版本CAM-ICU 评估、危险因素评估和护理措施实施，优势主要在于护士在智能化系统的辅助支持下，可以减少CAM-ICU 谵妄评估结果计算规则的记忆，仅需要根据评估条目点选对应的症状，系统则会自动呈现病人是否存在谵妄；其次，系统可以根据护士谵妄危险因素的评估结果，自动生成个性化的护理计划，并且基于护理计划自动生成执行单，包括执行频率、执行内容、执行时间以及执行人等内容，护士可以参考护理计划和执行单内容执行相应的护理措施，无需自己在措施库中寻找对应的护理措施，减少护士的工作量和认知负荷，旨在提升其执行护理措施的依从性。为了设计开发护士易于理解和使用的系统，在信息输入以及信息反馈的人工交互界面设计过程中，需要终端使用者（即护士）参与研究设计，真正做到由使用者参与和切实满足使用者需求的护理决策支持系统。该系统为了便于护理工作的开展，在系统设计时基于护理程序（评估、诊断、计划、实施和评价）设计各个模块的内容，使护士在使用过程中，与临床实际操作流程更贴切[18-19]。该系统信息存储和提取速度流畅、操作互动过程顺畅、警示或提醒及时，有助于增加护士对谵妄的全面了解，提升护士在工作中评估谵妄的能力，使护士更易接受该系统，利于实际临床的应用。人机交互界面设计为了提供更好的阅读体验，规范了色彩识别体系、优化了空间布局的样式。程序开发人员、研究人员和护士（终端使用者）对于页面布局、界面逻辑流程以及功能框架等内容进行反复推敲、迭代修改，直至达到最终设计目标。

4 小结

近年来，越来越多的护理研究者与临床护理人员开始关注或者研发临床护理决策支持系统，护理人员想要研发出高质量和高效率的临床护理决策支持系统，首先要掌握系统的基本组成。该系统是由多学科团队以用户需求为中心和迭代的方法设计开发而成，该系统在临床中的应用可以辅助ICU 护士识别谵妄发生等。但是，本研究存在一定的局限性。首先，该系统尚未与医院信息系统和护理信息系统完全整合，限制了病人信息、危险因素自动提取的功能。其次，该系统只能从Android 平台下载，使用者希望可以在其他应用平台进行下载操作。下一版本的系统将根据上述反馈意见进行完善，以进一步评价系统的有效性。本研究所研制的系统为护理人员有效开展谵妄护理评估提供一个简单易用的智能化工具，也为医院管理者提升临床护理质量和病人安全提供相关的参考依据。未来期望护理人员研发更多切合临床护理程序的实用型护理决策支持系统，以辅助临床护理工作，进而提升护理效率和护理质量。