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微侃医林 186:临床思维(二) 不确定性与量化可能性 — 概率 2025-03-02 14:59:25


我思,故我在。 —笛卡尔

目录:

一 良医三大要素
医德,知识技术,临床思维的习惯和能力
二 不确定性与量化可能性 — 概率(Probability)
I:临床充满不确定性
II: 钟形曲线与临床思维
III: 三种概率:简单概率、复合概率和条件概率
IV: 概率操作与概率误区
三 不确定性与量化可能性 — 可能性比(Likelihood ratio)
四 循证医学与证据误区
五 推理
I: 演绎推理(Deductive Reasoning)
II: 归纳推理(Inductive reasoning)
III: 溯因推理 (Abductive reasoning)
六 两种临床思维方式及思维误区
I: 经验直觉思维
II: 分析思维
七 理性思维者若干特性[2]
八 临床思维偏见和误区[2]
九 我的临床思维


Medicine is a science of uncertainty and an art of probability (医学是不确定性的科学和可能性的艺术)。—William Osler

微侃医林 186 1Sir William Osler, 1st Baronet(1849 — 1919 年 ):加拿大医生,约翰.霍普金斯医院四大开山祖师爷教授之一。他创建了第一个实习生培训项目,经常被描述为现代医学之父和 “有史以来最伟大的使用听诊器的诊断学家”之一。维基。

I:临床充满不确定性

不确定性分两种:
1 认识的不确定性(Epistemic): 病人实际情况、医学科学本身、诊断预测和治疗,太多信息我不知道,无法知道。自然界和人体太多秘密,科学知识本身也不知道。
2 随机性带来的不确定性 (Stochastic)。个体差异无法预测。统计、流行病学调查,可以发现一组人群,冠心病发病率多高,老年痴呆可能性多大。但是那个人群的具体每一个人,你无法知道他/她会不会患冠心病,会不会发生老年痴呆。福尔摩斯说过:一个人群,他可以预料。但是一个人,他无法预料。侦探和医生一样,总是和不确定性打交道。医生面临的是一个病人。而侦探面临的不仅是人,还有这个人所处的大环境。

为什么有那么多不确定性?简单地说:因为人是地球上最高级的生物,太多变量。这些变量,或者不知道,或者无法控制,因此无法确定。

懂得不确定性,医生才不至于思维僵化;不至于先入为主,匆忙下结论;不至于死守既定方针,诊断治疗一成不变;不至于总是理所当然;不至于过分自信。虽然总是面临不确定性, 医生们不能以此作为偷懒的借口,而应该追求确定性,诊断、治疗、预后,同时对确定性的范围有一个现实的估计。

因为不确定性,每个诊断、治疗,都只是可能。有没有办法量化这些可能性?

II: 钟形曲线与临床思维

 

微侃医林 186 2X: 不同的已经发生,或者预测将要发生的事件(possibility),如一个人群的血压、心率、红细胞血红蛋白分布,病因、诊断或者预后等等。
Y:上述指标,事件发生的概率 (probability)。
钟形曲线有两个变量: 均数(mean)和标准差(SD)。 SD越大,曲线越扁平。

概率说起简单,但是以前都是靠摔骰子或者抽签来预测将来。 计算概率始于启蒙时代,近20个哲学家数学家为概率作出了贡献。概率让人们至少精英意识到,世界不总是由上帝决定,还有不少随机性。1920s年, 统计成为医学的工具之一, 医生们也开始思考概率。

钟形曲线、概率对临床有什么帮助?医生不会想到钟形曲线,但可能会想到一个事件过去发生的概率,概率来自流行病学调查,随机临床试验。据此来推断这个事件在一个病人身上发生的概率。这种有根据,计算出来的概率,比起没有根据及计算的猜出来的概率,准确的多。

过去发生的事,将来不一定都会同样发生。于是引发一个问题:概率正确的可能性有多大?没有医生能够准确地估计概率,来自资料的概率不是100%的准确。估计的概率应该是一个范围,而不是一个不变的数字,70%、88% 等等。

III: 三种概率

1:简单概率:或者说偶然性概率。丢骰子、抛硬币、遭雷打,无法预测。知道概率的唯一办法就是祷告。
2:复合概率: 有两种以上的可能性。如病人胸痛,可能的病因几个—心肌梗塞、心绞痛、心包炎、肺动脉栓塞、胃酸反流、焦虑、胸部软组织炎或者肌肉扭伤。每一种可能病因的概率大小,取决于病人人群,年龄,性别,家族史,过去史等等。

复合概率的计算规则。
任何一个可能性的概率 >0,<1(不是0%,不是100%)。
各个可能性(如病因)互相排斥,因为最终只有一个可能性,但是必须有一个可能性。所以复合概率,总和是100%。
总和是1(100%),因为肯定有一个可能性(如病因)被确定或者成为现实。这和规则1又是矛盾的。这个最终确定的可能性,算不算100%?另外,有的时候就是找不到病因。这时候,复合概率的总和是多少?还是100%,因为找不到不等于没有。
两个互相排斥的可能性(甲乙),非甲即乙的概率,是甲乙概率的和。甲的概率40%,乙的概率50%,非甲即乙的概率是90%。
两个可能性同时发生的概率,低于单独一个可能发生的概率。上面胸痛病人为例。心绞痛概率 40%, 胃酸反流概率 20%,两个同时发生的概率只有40%x20% =8%。根据这个规则。临床诊断,首先尝试用一个病因解释所有的异常。

3:条件性概率(Conditional probability)。一个可能性的概率大小,取决于其它条件的存在与否。如胸痛病人,如果肌钙蛋白升高,心肌梗塞的概率随之升高。肌钙蛋白正常,心肌梗塞的概率自然大幅度下降。计算条件如何改变概率,用贝叶斯规则(Bayes’ rule)。

微侃医林 186 3.jpg

托马斯·贝叶斯( Thomas Bayes约 1701 年 – 1761 年),英国统计学家、哲学家和长老会牧师,因贝叶斯定理闻名。Wiki

贝叶斯规则来自他去世后发表的一篇论文。他用数学语言描述条件性概率。首先是基础概率,如一个人胸痛,心肌梗塞的概率多大。然后根据条件存在与否(肌钙蛋白,心电图等等)修改概率。概率可以改变很多或者很少,改变程度取决于基础概率和条件的强度。

数学推导[1]:假设一个病人胸痛,他心肌梗塞的基础概率是50%,肌钙蛋白的敏感性是95%,特异性是80%。如果肌钙蛋白阳性,他心肌梗塞的概率是多少?如果肌钙蛋白阴性,他没有心肌梗塞的概率又是多少?

这个问题是问阳性预测率(Positive Predictive Value PPV),如果检查阳性,疾病的概率。和阴性预测率(Negative Predictive Value NPV),如果检查阴性,没有疾病的概率。

PPV = P(D/+)
P= 概率, A=基础概率, B=条件, D/+=疾病, —D=没有疾病, +=试验阳性 ,—=试验阴性, TPR= True positive rate( 真阳性率:敏感性-有病的人检查阳性的概率), FPR=False positive rate(假阳性率:1—特异性)。特异性是没病的人检查阴性的概率。
推导:
1 P(A/B)=P(A\ and\ B)/p(B)\ }
2 P(D/+)=P(+\ and\ D)/p(+)\ }
3 P(+)=P(+\ and\ D)+P(+\ and\ —D)
4 P(D/+)=P(+\ and\ D)/P(+\ and\ D)+P(+\ and\ —D)
5 P(+/—D)=P(+and —D)/P(—D)
6 P(+and —D)=P(—D) x P(+/—D)
7 P(D/+)=P(D) x P(+/D)/P(D) x P(+/D) +P(—D) x P(+/D)
8 P(D/+)=P(D) x TPR/P(D) x TPR + P(—D) x FPR
P(D/+)=PPV=0.5 x 0.95/0.5 x 0.95 + 0.5 x 0.2 =0.83. 病人肌钙蛋白阳性,心肌梗塞的概率(PPV)是83%。他很可能有心肌梗塞。

此外,根据贝叶斯规则,也可以计算阴性预测率(Negative predictive Value NPV)。
NPV = [(specificity) x (1 - p)] / [specificity x (1 - p) + (1 - sensitivity) x (p)] 这里P是基础概率。
9 NPV =[(0.8)x(1-0.5)]/[0.8x(1-0.5)+(1-0.95)x0.5]=94%。没有心肌梗塞的概率是94%,

贝叶斯规则原来这么简单。 爱因斯坦说过:“一切都应该尽可能简单,但不能过于简单(Everything should be made as simple as possible, but no simpler)”聪明人把复杂的事情描述的很简单,庸人把简单的事情描述的高深复杂。吃瓜群众以为聪明人是凡夫俗子,庸人是聪明人。

省略推导,理解不理解都行,知道公式8和9就够了。只要你知道基础概率,知道相关检查(test)的敏感性和特异性,根据检查结果,你就可以估计病人患病或者没有患病的概率。一个病人因为来到医院。根据病史、查体,得出几个鉴别诊断。根据这些信息,加上病人所在人群,社区,估计几个诊断/疾病的基础概率。然后决定作什么检查(化验,图像),这些检查的敏感性和特异性。检查结果回来后,计算几个或一个疾病的概率。

医生不可能对所有病人,都这么计算。实际上,对所有病人,都不会这么计算。但是,有这些概念,你可以对诊断有一个量化的估计。贝叶斯规则帮助诊断思维的价值在于:
1:对有关检查(test)的诊断价值,根据基础概率,敏感性和特异性,有一个量化的估计。让你的估计更准确。
2:根据检查阳性或者阴性调整后的概率,永远不会100% 或者 0%。检查阳性不等于就是有病,阴性等于没病。检查阳性阴性,只是增加了有病没病的可能性而已。可能性增加了多少?你要是勤快,可以算算,或者估计一下。
3:对于检查的诊断价值有一个估计。检查的诊断价值取决于敏感性、特异性和基础概率。基础概率在中间,条件对概率的影响最大。换句话说,基础概率太低或者太高,检查没有什么诊断价值。

阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV),也可以列表计算。我在行医杂记(30)曾经介绍过。用哪个方法,你看着办吧。

IV: 概率操作与概率误区

与概率相关的操作, 一是Anchoring, 估计基础概率。二是Adjusting: 根据新的信息调整概率。如上所述。

概率误区来自操作失误。
1: Anchoring 误区:认定基础概率,以不变待万变。不管条件怎么变化,概率永远不变。病人来到医院,医生下了诊断。以后就认定那个诊断,即使新的矛盾的信息出现,即使根据原因诊断的治疗失败,也不会改变诊断。
2:Base-rate neglect: 忽略或者根本不知道基础概率。阳性就是有病,不管基础概率多大,这个人群的发病率是多少。我以前在加拿大,到一个医院打临时工,顺便看风景。一天作运动实验(Stress test)。其中一个女病人40多岁,没有任何过去史。不抽烟喝酒。他的家庭医生送她来作运动实验,说是作了放心。这个病人,冠心病的基础概率,不到3%。假设她的冠心病基础概率是3%,运动试验的敏感性和特异性都是70%。如果运动试验阳性,按照上面公式9计算:0.03×0.7 / 0.03 x 0.7 + 0.97×03=15%。即使试验阳性,也不能证明她有冠心病。她的家庭医生,没有基础概率的概念, 因此也不懂试验阳性结果对概率的影响。这种医生多如牛毛。


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