摘要:从认知负荷的定义、分类、测量方法以及在医疗护理领域中的应用等方面对国外最新研究进展进行综述,旨在为我国医院管理者在改善医护人员实施治疗与护理措施时认知负荷的水平发挥积极作用提供理论依据。
医护人员每天需要面对超负荷的救治任务和复杂多变的病情变化,久而久之,会导致医护人员出现接受和处理信息的速度减慢,工作记忆容量降低,认知负荷增加,进而影响医护人员治疗及护理措施实施的依从性[1,2]。本研究从认知负荷的定义、分类、测量方法以及在医疗护理领域中的应用等方面对国外最新研究进展进行综述,旨在为我国医院管理者在改善医护人员实施治疗与护理措施时认知负荷的水平发挥积极作用提供理论依据。
1、认知负荷的定义及分类
认知心理学家Sweller[3]提出了认知负荷理论,该理论认为人的认知资源是有限的,如果需要同时处理的信息量超过认知资源的总量,就会造成认知负荷过高,导致信息加工活动受阻或无法进行。认知负荷是指人在处理认知任务时所需认知资源的总量,由内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷3部分组成[1,4]。内在认知负荷是指处理认知任务本身所包含的信息元素时产生的负荷[1]。外在认知负荷是指与认知任务无关的负荷,由任务呈现方式的不科学而引起的负荷[1]。关联认知负荷是指用于促进图式构建或图式自动化过程的负荷,可促进任务执行[4]。在临床工作中,一般通过改善医疗护理任务信息的呈现方式来降低外在认知负荷,释放出一定的工作记忆容量分配给关联认知负荷,使得有更多的认知资源被用于图式加工,进而促进医疗护理任务的执行[1,4]。
2、认知负荷的测量方法
目前,认知负荷的测量方法主要分为3种,即生理指标测量法、任务绩效测量法和主观测量法。
2.1 生理指标测量法
生理指标测量是指通过测量研究对象在执行任务过程中出现的生理反应来间接地评估认知负荷,常用的指标包括:瞳孔直径、呼吸频率和心率变异性(HRV)等。生理指标测量是基于假设研究对象在执行认知活动时,认知负荷的变化会引起生理功能的变化,进而引起某些生理指标的变化[5]。上述生理指标大多是在实验室环境中进行测量的,用于受试者在安静状态下。
2.2 任务绩效测量方法
任务绩效测量分为2种:一是主任务测量法,通过直接测量受试者完成某一任务的绩效来评价该任务对其带来的认知负荷。常用的指标有完成任务准确性、反应时、错误率和漏失率等[6]。主任务测量较为直接,但其敏感性较差。二是次任务测量方法,即研究对象除了需要完成主任务之外还要再完成一项次任务,通过评价研究对象在执行双任务情况下次任务绩效受影响的程度,来间接评价认知负荷。常用的测量指标有次任务准确率、次任务反应时变化等[6,7]。该方法敏感性较好,但容易对主任务产生干扰。
2.3 主观测量法
主观测量法是由受试者根据在完成任务过程中的主观感受来评估其认知负荷,是目前最常采用的认知负荷测量方法。
2.3.1 认知负荷自我评定量表
认知负荷自我评定量表是由PaasFred[8]制定的九分制认知负荷自我评定量表。该量表包含1个条目,要求研究对象对完成任务过程中付出的心理努力进行打分,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。随着分数的增加表明研究对象总的认知负荷越高。
2.3.2 美国国家航天局任务负荷指数(NASA-TLX)
NASA-TLX广泛应用于航空、心理学、医疗卫生等多个领域[9]。NASA-TLX量表包括认知需求、体力需求、时间需求、努力程度、业绩水平以及受挫程度6个维度。每个维度采用0~20分进行评分,得分越高表示负荷越高。中文版NASA-TLX量表评价时间短、重测信度好以及可靠性较高,Cronbach′sα系数为0.784[10]。
2.3.3 主观脑力负荷评价量表(SWAT)
SWAT量表包括时间负荷、认知努力负荷和心理压力负荷3个维度。时间负荷是指研究对象在执行任务过程中感受到任务节奏的快慢;认知努力负荷为研究对象执行任务时感知付出努力的大小;心理压力负荷为研究对象在执行任务过程中感到的焦虑水平或烦恼程度。SWAT量表得分越高表示脑力负荷越大。SWAT量表使用过程中耗时较长,且对低水平负荷的敏感性不高。
2.3.4 测量不同认知负荷的量表
上述工具均无法区分3种认知负荷(内在、外在和关联认知负荷),且目前关于测量3种不同认知负荷的相关研究依然甚少[11,12]。为了能更有针对性地改善医护人员的认知负荷,开发一个能够区分不同认知负荷的评估工具显得尤为重要。因此,近年来有学者尝试对不同类型的认知负荷进行分别测量。例如,Leppink等[13]开发了测量3种不同认知负荷的量表———MDT-CL量表,其由3个维度组成,共10个条目,条目1~3测量内在认知负荷,条目4~6测量外在认知负荷,条目7~10测量关联认知负荷。每个条目均采用0~10分进行评分,分值越高表示认知负荷越高[13]。中文版MDT-CL量表的内部一致性较好,且具有良好的结构效度[4]。
认知负荷主观评估工具是评价认知负荷最直接的指标。其次,主观评估法不会在任务执行期间干扰研究对象,而且操作简便,不需要实验设备或特殊的数据采集设备[14]。
3、认知负荷在医疗护理领域中的应用研究
3.1 认知负荷在医疗护理教育研究中的应用
近年来,应用认知负荷理论探究不同教学设计引起的认知负荷的变化受到越来越多的人们关注。Fink等[15]比较标准化病人和虚拟病人对医学生(n=86)认知负荷的影响,以及认知负荷与诊断准确性的关系,结果发现,2种不同教学方法对不同认知负荷影响差异无统计学意义(P>0.05),但是,内在认知负荷和外在认知负荷与诊断准确性综合评分呈负相关。Nazari等[16]比较分步外科手术(腹股沟疝修补术)视频演示法(n=23)和连续视频演示法(n=20)对医学生认知负荷的影响,结果发现,分步视频演示法可以降低医学生的外在认知负荷,并减少错误发生的次数。分步视频演示法呈现的学习任务,为医学生提供了处理视频信息的时间,减少了由于信息记忆而带来的困扰,降低了医学生的外在认知负荷,为关联认知负荷提供了更多的认知资源,从而改善了手术操作的表现。医学教育工作者在设计课程时,可考虑将复杂的问题拆解为医学生熟悉的知识内容或形式呈现出来,以利于医学生来解决问题,由于是已经学习掌握的知识,重新激活这些知识将不会占用宝贵的工作记忆资源,也就不会产生显著的认知负荷,避免了认知负荷超载,促进学习效果。
3.2 认知负荷在医学临床研究中的应用
3.2.1 医护人员认知负荷水平的研究
在医疗机构中,医护人员不仅要不断地处理病人及家属的需求,还要在紧急情况时做出对病人生命至关重要的决策,使其身体和心理负荷都非常大。明确医护人员的认知负荷水平,对病人安全和照护质量以及临床管理工作均很重要。邓娟等[17]以1306名护士为研究对象,采用NASA-TLX对护士的认知负荷进行测量,结果发现,夜班护士心理负荷维度和工作负荷维度得分比白班护士高,且白班护士工作量与体力需求维度得分呈正相关。Zehnder等[18]探索医护人员在新生儿复苏期间感知的认知负荷,应用NASA-TLX测量其认知负荷,结果发现医护人员总的认知负荷在提供干预时比未干预时得分高,且与Apgar评分呈负相关。不同医护人员认知负荷水平各异,因此,正确测量认知负荷的水平,有助于医院管理者有针对性地提供改善医护人员认知负荷的措施。
3.2.2 医护人员认知负荷的影响因素
3.2.2.1 内在认知负荷的主要影响因素:任务复杂性和知识水平
在临床工作中,医护人员执行的任务越复杂或先前知识水平差,需要的认知资源就越多。因此,产生的内在认知负荷就越高,进而影响医护人员正常的诊疗护理活动。Ceballos-Vasquez等[19]应用认知负荷自评量表评估了111位重症监护室(ICU)护士的认知负荷,结果表明,所有护士均表现出较高的内在认知负荷,其中,64%的护士认为ICU护理工作不仅占用大量的时间,还需要复杂的临床护理决策,进而会导致其认知负荷的增加。Aldekhyl等[20]研究发现,经验丰富的医师超声图像采集效果优于新手。因此,为了改善内在认知负荷,不仅需要优化任务的复杂程度,还需要提升医护人员的知识水平。
3.2.2.2 外在认知负荷的主要影响因素:任务呈现方式和外在干扰
在临床实际工作中,经常会出现分散医护人员注意力的事情,这样会导致医疗护理差错的发生,病人安全和照护质量下降[21,22]。Thomas等[22]通过观察记录护士给药次数,以及过程中被打断的次数及原因,发现护士在给药过程中随着干扰和分心的发生次数增加,给药错误的次数和护士的认知负荷也会增加。Campoe等[23]研究发现,护士在执行护理任务过程中,随着中断次数的增加,总任务完成时间显著增加,而且护士的认知负荷、挫折感和用药错误的次数也会增加。当医护人员将注意力分散在2个或2个以上的信息源上时,就会出现注意分散效应。根据认知负荷理论,应减少由于分散注意力而造成的额外认知负荷,将能够改善任务完成的效果。
3.2.3 医护人员认知负荷的改善方法研究
在改善医护人员的研究中,研究者通过选择与医护人员的知识水平相匹配的任务对内在认知负荷进行改善,或通过优化任务的呈现方式尽可能减少外在认知负荷,让医护人员有更多的精力投入到真正需要完成的临床护理任务中[7]。Sewell等[24]研究不同程度结肠镜示范教学对医生认知负荷水平的影响,结果发现,良好的教学示范可以减少医生的内在负荷和增加相关负荷,相反,过多的教学演示则会给医生增加额外的负担,即外在认知负荷增加。殷倩等[25]基于认知负荷理论构建了阶梯式培训方案,用于比较传统培训方式(n=52)和阶梯式培训方式(n=63)对新入职护士认知负荷和操作考核成绩的影响,研究结果发现,基于认知负荷理论的阶梯式培训方式不仅降低了新护士的认知负荷,还提高了考核成绩。所以,管理者应考虑医护人员的经验水平、任务的复杂性和环境因素,调节教学的方式、内容和强度,促进认知负荷和学习的平衡,利于医护人员提高医疗护理质量,进而改善病人的临床结局。
临床决策支持系统(CDSS)能够基于病人的动态数据信息来生成实时诊断,并形成最佳的治疗护理计划[26,27]。临床决策支持系统可以提醒医护人员实施操作或帮助其做出临床护理决策,进而降低医护人员的认知负荷,提高其执行措施的依从性[26]。DalSasso等[26]以30名ICU护士为研究对象,比较纸质版护理程序和信息化护理程序在临床实践中对护士认知负荷的影响。结果发现信息化护理程序的使用有利于降低护士的认知负荷,进而促进护士执行护理措施的依从性。Pickering等[28]基于ICU现有的医疗信息系统开发新的计算机化医嘱录入(CPOE)系统,该系统可以从现存的电子医疗信息环境中提取出特定信息,如人口学信息、医疗护理记录等。计算机化医嘱录入系统可以有效减少执行任务时间,降低医护人员的认知负荷,减少医疗差错的发生。在电子医疗系统的辅助支持下,医护人员需要回忆的临床信息相对较少,即所需要的认知资源较少,进而降低了认知负荷。因此,设计开发能够改善医护人员认知负荷的系统对于改善医疗护理质量是十分重要的。
4、小结与展望
医护人员在处理复杂多变的工作任务时,会增加认知负荷,导致其很难快速做出最佳的临床护理决策。因此,通过应用智能化电子信息系统对采集的各项实验室检查结果、用药信息等进行综合分析,以辅助医务人员的诊疗护理决策。目前,我国应用认知负荷理论在医疗护理领域的研究较少,本研究期盼国内学者可以从此角度发现问题、看待问题和解决问题。研究者还需要进一步探究导致医护人员认知负荷增加的原因,探索更多有效、可行的干预方法来改善医护人员的认知负荷水平。
参考文献:
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[25]殷倩,董彩梅,唐醒醒,等.基于认知负荷理论的阶梯式培训应用于新护士的效果评价[J].护理学报,2020,27(7):20-24.
文章来源:张山.认知负荷理论在医疗护理领域中应用的研究进展[J].循证护理,2022,8(02):185-188.
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