認(rèn)知負(fù)荷理論在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域中應(yīng)用的研究進(jìn)展

張 山

首都醫(yī)科大學(xué)護(hù)理學(xué)院，北京100069

1 認(rèn)知負(fù)荷的定義及分類

認(rèn)知心理學(xué)家Sweller[3]提出了認(rèn)知負(fù)荷理論，該理論認(rèn)為人的認(rèn)知資源是有限的，如果需要同時(shí)處理的信息量超過(guò)認(rèn)知資源的總量，就會(huì)造成認(rèn)知負(fù)荷過(guò)高，導(dǎo)致信息加工活動(dòng)受阻或無(wú)法進(jìn)行。認(rèn)知負(fù)荷是指人在處理認(rèn)知任務(wù)時(shí)所需認(rèn)知資源的總量，由內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷3部分組成[1,4]。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是指處理認(rèn)知任務(wù)本身所包含的信息元素時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷[1]。外在認(rèn)知負(fù)荷是指與認(rèn)知任務(wù)無(wú)關(guān)的負(fù)荷，由任務(wù)呈現(xiàn)方式的不科學(xué)而引起的負(fù)荷[1]。關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷是指用于促進(jìn)圖式構(gòu)建或圖式自動(dòng)化過(guò)程的負(fù)荷，可促進(jìn)任務(wù)執(zhí)行[4]。在臨床工作中，一般通過(guò)改善醫(yī)療護(hù)理任務(wù)信息的呈現(xiàn)方式來(lái)降低外在認(rèn)知負(fù)荷，釋放出一定的工作記憶容量分配給關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，使得有更多的認(rèn)知資源被用于圖式加工，進(jìn)而促進(jìn)醫(yī)療護(hù)理任務(wù)的執(zhí)行[1,4]。

2 認(rèn)知負(fù)荷的測(cè)量方法

目前，認(rèn)知負(fù)荷的測(cè)量方法主要分為3種，即生理指標(biāo)測(cè)量法、任務(wù)績(jī)效測(cè)量法和主觀測(cè)量法。

2.1 生理指標(biāo)測(cè)量法

生理指標(biāo)測(cè)量是指通過(guò)測(cè)量研究對(duì)象在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)的生理反應(yīng)來(lái)間接地評(píng)估認(rèn)知負(fù)荷，常用的指標(biāo)包括：瞳孔直徑、呼吸頻率和心率變異性(HRV)等。生理指標(biāo)測(cè)量是基于假設(shè)研究對(duì)象在執(zhí)行認(rèn)知活動(dòng)時(shí)，認(rèn)知負(fù)荷的變化會(huì)引起生理功能的變化，進(jìn)而引起某些生理指標(biāo)的變化[5]。上述生理指標(biāo)大多是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量的，用于受試者在安靜狀態(tài)下。

2.2 任務(wù)績(jī)效測(cè)量方法

任務(wù)績(jī)效測(cè)量分為2種：一是主任務(wù)測(cè)量法，通過(guò)直接測(cè)量受試者完成某一任務(wù)的績(jī)效來(lái)評(píng)價(jià)該任務(wù)對(duì)其帶來(lái)的認(rèn)知負(fù)荷。常用的指標(biāo)有完成任務(wù)準(zhǔn)確性、反應(yīng)時(shí)、錯(cuò)誤率和漏失率等[6]。主任務(wù)測(cè)量較為直接，但其敏感性較差。二是次任務(wù)測(cè)量方法，即研究對(duì)象除了需要完成主任務(wù)之外還要再完成一項(xiàng)次任務(wù)，通過(guò)評(píng)價(jià)研究對(duì)象在執(zhí)行雙任務(wù)情況下次任務(wù)績(jī)效受影響的程度，來(lái)間接評(píng)價(jià)認(rèn)知負(fù)荷。常用的測(cè)量指標(biāo)有次任務(wù)準(zhǔn)確率、次任務(wù)反應(yīng)時(shí)變化等[6-7]。該方法敏感性較好，但容易對(duì)主任務(wù)產(chǎn)生干擾。

2.3 主觀測(cè)量法

主觀測(cè)量法是由受試者根據(jù)在完成任務(wù)過(guò)程中的主觀感受來(lái)評(píng)估其認(rèn)知負(fù)荷，是目前最常采用的認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量方法。

2.3.1 認(rèn)知負(fù)荷自我評(píng)定量表

認(rèn)知負(fù)荷自我評(píng)定量表是由Paas Fred[8]制定的九分制認(rèn)知負(fù)荷自我評(píng)定量表。該量表包含1個(gè)條目，要求研究對(duì)象對(duì)完成任務(wù)過(guò)程中付出的心理努力進(jìn)行打分，l分表示付出了非常少的努力，9分表示付出了非常大的努力。隨著分?jǐn)?shù)的增加表明研究對(duì)象總的認(rèn)知負(fù)荷越高。

2.3.2 美國(guó)國(guó)家航天局任務(wù)負(fù)荷指數(shù)(NASA-TLX)

農(nóng)村經(jīng)濟(jì)合作組織外部環(huán)境非常重要，直接影響到農(nóng)村經(jīng)濟(jì)合作組織能否發(fā)揮出作用。面對(duì)此種情況，農(nóng)業(yè)部門(mén)就需要注重農(nóng)村經(jīng)濟(jì)合作組織外部環(huán)境變化情況，逐步打破以村落為單元的聚落形態(tài)，讓農(nóng)民之間的合作更新到更加獨(dú)立的社會(huì)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)正規(guī)化發(fā)展。

NASA-TLX廣泛應(yīng)用于航空、心理學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域[9]。NASA-TLX量表包括認(rèn)知需求、體力需求、時(shí)間需求、努力程度、業(yè)績(jī)水平以及受挫程度6個(gè)維度。每個(gè)維度采用0～20分進(jìn)行評(píng)分，得分越高表示負(fù)荷越高。中文版NASA-TLX量表評(píng)價(jià)時(shí)間短、重測(cè)信度好以及可靠性較高，Cronbach′s α系數(shù)為0.784[10]。

2.3.3 主觀腦力負(fù)荷評(píng)價(jià)量表(SWAT)

SWAT量表包括時(shí)間負(fù)荷、認(rèn)知努力負(fù)荷和心理壓力負(fù)荷3個(gè)維度。時(shí)間負(fù)荷是指研究對(duì)象在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中感受到任務(wù)節(jié)奏的快慢；認(rèn)知努力負(fù)荷為研究對(duì)象執(zhí)行任務(wù)時(shí)感知付出努力的大?。恍睦韷毫ω?fù)荷為研究對(duì)象在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中感到的焦慮水平或煩惱程度。SWAT量表得分越高表示腦力負(fù)荷越大。SWAT量表使用過(guò)程中耗時(shí)較長(zhǎng)，且對(duì)低水平負(fù)荷的敏感性不高。

2.3.4 測(cè)量不同認(rèn)知負(fù)荷的量表

上述工具均無(wú)法區(qū)分3種認(rèn)知負(fù)荷(內(nèi)在、外在和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷)，且目前關(guān)于測(cè)量3種不同認(rèn)知負(fù)荷的相關(guān)研究依然甚少[11-12]。為了能更有針對(duì)性地改善醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知負(fù)荷，開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠區(qū)分不同認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估工具顯得尤為重要。因此，近年來(lái)有學(xué)者嘗試對(duì)不同類型的認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行分別測(cè)量。例如，Leppink等[13]開(kāi)發(fā)了測(cè)量3種不同認(rèn)知負(fù)荷的量表——MDT-CL量表，其由3個(gè)維度組成，共10個(gè)條目，條目1～3測(cè)量?jī)?nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，條目4～6測(cè)量外在認(rèn)知負(fù)荷，條目7～10測(cè)量關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。每個(gè)條目均采用0～10分進(jìn)行評(píng)分，分值越高表示認(rèn)知負(fù)荷越高[13]。中文版MDT-CL量表的內(nèi)部一致性較好，且具有良好的結(jié)構(gòu)效度[4]。

認(rèn)知負(fù)荷主觀評(píng)估工具是評(píng)價(jià)認(rèn)知負(fù)荷最直接的指標(biāo)。其次，主觀評(píng)估法不會(huì)在任務(wù)執(zhí)行期間干擾研究對(duì)象，而且操作簡(jiǎn)便，不需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備或特殊的數(shù)據(jù)采集設(shè)備[14]。

3 認(rèn)知負(fù)荷在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

3.1 認(rèn)知負(fù)荷在醫(yī)療護(hù)理教育研究中的應(yīng)用

近年來(lái)，應(yīng)用認(rèn)知負(fù)荷理論探究不同教學(xué)設(shè)計(jì)引起的認(rèn)知負(fù)荷的變化受到越來(lái)越多的人們關(guān)注。Fink等[15]比較標(biāo)準(zhǔn)化病人和虛擬病人對(duì)醫(yī)學(xué)生(n=86)認(rèn)知負(fù)荷的影響，以及認(rèn)知負(fù)荷與診斷準(zhǔn)確性的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種不同教學(xué)方法對(duì)不同認(rèn)知負(fù)荷影響差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但是，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷和外在認(rèn)知負(fù)荷與診斷準(zhǔn)確性綜合評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。Nazari等[16]比較分步外科手術(shù)(腹股溝疝修補(bǔ)術(shù))視頻演示法(n=23)和連續(xù)視頻演示法(n=20)對(duì)醫(yī)學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分步視頻演示法可以降低醫(yī)學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷，并減少錯(cuò)誤發(fā)生的次數(shù)。分步視頻演示法呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，為醫(yī)學(xué)生提供了處理視頻信息的時(shí)間，減少了由于信息記憶而帶來(lái)的困擾，降低了醫(yī)學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷，為關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷提供了更多的認(rèn)知資源，從而改善了手術(shù)操作的表現(xiàn)。醫(yī)學(xué)教育工作者在設(shè)計(jì)課程時(shí)，可考慮將復(fù)雜的問(wèn)題拆解為醫(yī)學(xué)生熟悉的知識(shí)內(nèi)容或形式呈現(xiàn)出來(lái)，以利于醫(yī)學(xué)生來(lái)解決問(wèn)題，由于是已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)，重新激活這些知識(shí)將不會(huì)占用寶貴的工作記憶資源，也就不會(huì)產(chǎn)生顯著的認(rèn)知負(fù)荷，避免了認(rèn)知負(fù)荷超載，促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。

3.2 認(rèn)知負(fù)荷在醫(yī)學(xué)臨床研究中的應(yīng)用

3.2.1 醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷水平的研究

在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，醫(yī)護(hù)人員不僅要不斷地處理病人及家屬的需求，還要在緊急情況時(shí)做出對(duì)病人生命至關(guān)重要的決策，使其身體和心理負(fù)荷都非常大。明確醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知負(fù)荷水平，對(duì)病人安全和照護(hù)質(zhì)量以及臨床管理工作均很重要。鄧娟等[17]以1 306名護(hù)士為研究對(duì)象,采用NASA-TLX對(duì)護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夜班護(hù)士心理負(fù)荷維度和工作負(fù)荷維度得分比白班護(hù)士高，且白班護(hù)士工作量與體力需求維度得分呈正相關(guān)。Zehnder等[18]探索醫(yī)護(hù)人員在新生兒復(fù)蘇期間感知的認(rèn)知負(fù)荷，應(yīng)用NASA-TLX測(cè)量其認(rèn)知負(fù)荷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)醫(yī)護(hù)人員總的認(rèn)知負(fù)荷在提供干預(yù)時(shí)比未干預(yù)時(shí)得分高，且與Apgar評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。不同醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷水平各異，因此，正確測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷的水平，有助于醫(yī)院管理者有針對(duì)性地提供改善醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷的措施。

3.2.2 醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷的影響因素

3.2.2.1 內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的主要影響因素：任務(wù)復(fù)雜性和知識(shí)水平

在臨床工作中，醫(yī)護(hù)人員執(zhí)行的任務(wù)越復(fù)雜或先前知識(shí)水平差，需要的認(rèn)知資源就越多。因此，產(chǎn)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷就越高，進(jìn)而影響醫(yī)護(hù)人員正常的診療護(hù)理活動(dòng)。Ceballos-Vasquez等[19]應(yīng)用認(rèn)知負(fù)荷自評(píng)量表評(píng)估了111位重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷，結(jié)果表明，所有護(hù)士均表現(xiàn)出較高的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，其中，64%的護(hù)士認(rèn)為ICU護(hù)理工作不僅占用大量的時(shí)間，還需要復(fù)雜的臨床護(hù)理決策，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致其認(rèn)知負(fù)荷的增加。Aldekhyl等[20]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師超聲圖像采集效果優(yōu)于新手。因此，為了改善內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，不僅需要優(yōu)化任務(wù)的復(fù)雜程度，還需要提升醫(yī)護(hù)人員的知識(shí)水平。

3.2.2.2 外在認(rèn)知負(fù)荷的主要影響因素：任務(wù)呈現(xiàn)方式和外在干擾

在臨床實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)分散醫(yī)護(hù)人員注意力的事情，這樣會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療護(hù)理差錯(cuò)的發(fā)生，病人安全和照護(hù)質(zhì)量下降[21-22]。Thomas等[22]通過(guò)觀察記錄護(hù)士給藥次數(shù)，以及過(guò)程中被打斷的次數(shù)及原因，發(fā)現(xiàn)護(hù)士在給藥過(guò)程中隨著干擾和分心的發(fā)生次數(shù)增加，給藥錯(cuò)誤的次數(shù)和護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷也會(huì)增加。Campoe等[23]研究發(fā)現(xiàn)，護(hù)士在執(zhí)行護(hù)理任務(wù)過(guò)程中，隨著中斷次數(shù)的增加，總?cè)蝿?wù)完成時(shí)間顯著增加，而且護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷、挫折感和用藥錯(cuò)誤的次數(shù)也會(huì)增加。當(dāng)醫(yī)護(hù)人員將注意力分散在2個(gè)或2個(gè)以上的信息源上時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)注意分散效應(yīng)。根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，應(yīng)減少由于分散注意力而造成的額外認(rèn)知負(fù)荷，將能夠改善任務(wù)完成的效果。

3.2.3 醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷的改善方法研究

在改善醫(yī)護(hù)人員的研究中，研究者通過(guò)選擇與醫(yī)護(hù)人員的知識(shí)水平相匹配的任務(wù)對(duì)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行改善，或通過(guò)優(yōu)化任務(wù)的呈現(xiàn)方式盡可能減少外在認(rèn)知負(fù)荷，讓醫(yī)護(hù)人員有更多的精力投入到真正需要完成的臨床護(hù)理任務(wù)中[7]。Sewell等[24]研究不同程度結(jié)腸鏡示范教學(xué)對(duì)醫(yī)生認(rèn)知負(fù)荷水平的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，良好的教學(xué)示范可以減少醫(yī)生的內(nèi)在負(fù)荷和增加相關(guān)負(fù)荷，相反，過(guò)多的教學(xué)演示則會(huì)給醫(yī)生增加額外的負(fù)擔(dān)，即外在認(rèn)知負(fù)荷增加。殷倩等[25]基于認(rèn)知負(fù)荷理論構(gòu)建了階梯式培訓(xùn)方案，用于比較傳統(tǒng)培訓(xùn)方式(n=52)和階梯式培訓(xùn)方式(n=63)對(duì)新入職護(hù)士認(rèn)知負(fù)荷和操作考核成績(jī)的影響，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于認(rèn)知負(fù)荷理論的階梯式培訓(xùn)方式不僅降低了新護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷，還提高了考核成績(jī)。所以，管理者應(yīng)考慮醫(yī)護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)水平、任務(wù)的復(fù)雜性和環(huán)境因素，調(diào)節(jié)教學(xué)的方式、內(nèi)容和強(qiáng)度，促進(jìn)認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)的平衡，利于醫(yī)護(hù)人員提高醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量，進(jìn)而改善病人的臨床結(jié)局。

臨床決策支持系統(tǒng)(clinical decision support system,CDSS)能夠基于病人的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息來(lái)生成實(shí)時(shí)診斷，并形成最佳的治療護(hù)理計(jì)劃[26-27]。臨床決策支持系統(tǒng)可以提醒醫(yī)護(hù)人員實(shí)施操作或幫助其做出臨床護(hù)理決策，進(jìn)而降低醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知負(fù)荷，提高其執(zhí)行措施的依從性[26]。Dal Sasso等[26]以30名ICU護(hù)士為研究對(duì)象，比較紙質(zhì)版護(hù)理程序和信息化護(hù)理程序在臨床實(shí)踐中對(duì)護(hù)士認(rèn)知負(fù)荷的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)信息化護(hù)理程序的使用有利于降低護(hù)士的認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而促進(jìn)護(hù)士執(zhí)行護(hù)理措施的依從性。Pickering等[28]基于ICU現(xiàn)有的醫(yī)療信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新的計(jì)算機(jī)化醫(yī)囑錄入(CPOE)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從現(xiàn)存的電子醫(yī)療信息環(huán)境中提取出特定信息，如人口學(xué)信息、醫(yī)療護(hù)理記錄等。計(jì)算機(jī)化醫(yī)囑錄入系統(tǒng)可以有效減少執(zhí)行任務(wù)時(shí)間，降低醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知負(fù)荷，減少醫(yī)療差錯(cuò)的發(fā)生。在電子醫(yī)療系統(tǒng)的輔助支持下，醫(yī)護(hù)人員需要回憶的臨床信息相對(duì)較少，即所需要的認(rèn)知資源較少，進(jìn)而降低了認(rèn)知負(fù)荷。因此，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能夠改善醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷的系統(tǒng)對(duì)于改善醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量是十分重要的。

4 小結(jié)與展望

醫(yī)護(hù)人員在處理復(fù)雜多變的工作任務(wù)時(shí)，會(huì)增加認(rèn)知負(fù)荷，導(dǎo)致其很難快速做出最佳的臨床護(hù)理決策。因此，通過(guò)應(yīng)用智能化電子信息系統(tǒng)對(duì)采集的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果、用藥信息等進(jìn)行綜合分析，以輔助醫(yī)務(wù)人員的診療護(hù)理決策。目前，我國(guó)應(yīng)用認(rèn)知負(fù)荷理論在醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的研究較少，本研究期盼國(guó)內(nèi)學(xué)者可以從此角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、看待問(wèn)題和解決問(wèn)題。研究者還需要進(jìn)一步探究導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員認(rèn)知負(fù)荷增加的原因，探索更多有效、可行的干預(yù)方法來(lái)改善醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知負(fù)荷水平。