張 山

首都醫(yī)科大學(xué)護理學(xué)院，北京100069

1 認知負荷的定義及分類

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

2 認知負荷的測量方法

目前，認知負荷的測量方法主要分為3種，即生理指標(biāo)測量法、任務(wù)績效測量法和主觀測量法。

2.1 生理指標(biāo)測量法

生理指標(biāo)測量是指通過測量研究對象在執(zhí)行任務(wù)過程中出現(xiàn)的生理反應(yīng)來間接地評估認知負荷，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)測量是基于假設(shè)研究對象在執(zhí)行認知活動時，認知負荷的變化會引起生理功能的變化，進而引起某些生理指標(biāo)的變化[5]。上述生理指標(biāo)大多是在實驗室環(huán)境中進行測量的，用于受試者在安靜狀態(tài)下。

2.2 任務(wù)績效測量方法

任務(wù)績效測量分為2種：一是主任務(wù)測量法，通過直接測量受試者完成某一任務(wù)的績效來評價該任務(wù)對其帶來的認知負荷。常用的指標(biāo)有完成任務(wù)準(zhǔn)確性、反應(yīng)時、錯誤率和漏失率等[6]。主任務(wù)測量較為直接，但其敏感性較差。二是次任務(wù)測量方法，即研究對象除了需要完成主任務(wù)之外還要再完成一項次任務(wù)，通過評價研究對象在執(zhí)行雙任務(wù)情況下次任務(wù)績效受影響的程度，來間接評價認知負荷。常用的測量指標(biāo)有次任務(wù)準(zhǔn)確率、次任務(wù)反應(yīng)時變化等[6-7]。該方法敏感性較好，但容易對主任務(wù)產(chǎn)生干擾。

2.3 主觀測量法

主觀測量法是由受試者根據(jù)在完成任務(wù)過程中的主觀感受來評估其認知負荷，是目前最常采用的認知負荷測量方法。

2.3.1 認知負荷自我評定量表

認知負荷自我評定量表是由Paas Fred[8]制定的九分制認知負荷自我評定量表。該量表包含1個條目，要求研究對象對完成任務(wù)過程中付出的心理努力進行打分，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)的增加表明研究對象總的認知負荷越高。

2.3.2 美國國家航天局任務(wù)負荷指數(shù)(NASA-TLX)

農(nóng)村經(jīng)濟合作組織外部環(huán)境非常重要，直接影響到農(nóng)村經(jīng)濟合作組織能否發(fā)揮出作用。面對此種情況，農(nóng)業(yè)部門就需要注重農(nóng)村經(jīng)濟合作組織外部環(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立的社會關(guān)系，從而實現(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)生等多個領(lǐng)域[9]。NASA-TLX量表包括認知需求、體力需求、時間需求、努力程度、業(yè)績水平以及受挫程度6個維度。每個維度采用0～20分進行評分，得分越高表示負荷越高。中文版NASA-TLX量表評價時間短、重測信度好以及可靠性較高，Cronbach′s α系數(shù)為0.784[10]。

2.3.3 主觀腦力負荷評價量表(SWAT)

SWAT量表包括時間負荷、認知努力負荷和心理壓力負荷3個維度。時間負荷是指研究對象在執(zhí)行任務(wù)過程中感受到任務(wù)節(jié)奏的快慢；認知努力負荷為研究對象執(zhí)行任務(wù)時感知付出努力的大小；心理壓力負荷為研究對象在執(zhí)行任務(wù)過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荷越大。SWAT量表使用過程中耗時較長，且對低水平負荷的敏感性不高。

2.3.4 測量不同認知負荷的量表

上述工具均無法區(qū)分3種認知負荷(內(nèi)在、外在和關(guān)聯(lián)認知負荷)，且目前關(guān)于測量3種不同認知負荷的相關(guān)研究依然甚少[11-12]。為了能更有針對性地改善醫(yī)護人員的認知負荷，開發(fā)一個能夠區(qū)分不同認知負荷的評估工具顯得尤為重要。因此，近年來有學(xué)者嘗試對不同類型的認知負荷進行分別測量。例如，Leppink等[13]開發(fā)了測量3種不同認知負荷的量表——MDT-CL量表，其由3個維度組成，共10個條目，條目1～3測量內(nèi)在認知負荷，條目4～6測量外在認知負荷，條目7～10測量關(guān)聯(lián)認知負荷。每個條目均采用0～10分進行評分，分值越高表示認知負荷越高[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]。

認知負荷主觀評估工具是評價認知負荷最直接的指標(biāo)。其次，主觀評估法不會在任務(wù)執(zhí)行期間干擾研究對象，而且操作簡便，不需要實驗設(shè)備或特殊的數(shù)據(jù)采集設(shè)備[14]。

3 認知負荷在醫(yī)療護理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

3.1 認知負荷在醫(yī)療護理教育研究中的應(yīng)用

近年來，應(yīng)用認知負荷理論探究不同教學(xué)設(shè)計引起的認知負荷的變化受到越來越多的人們關(guān)注。Fink等[15]比較標(biāo)準(zhǔn)化病人和虛擬病人對醫(yī)學(xué)生(n=86)認知負荷的影響，以及認知負荷與診斷準(zhǔn)確性的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種不同教學(xué)方法對不同認知負荷影響差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但是，內(nèi)在認知負荷和外在認知負荷與診斷準(zhǔn)確性綜合評分呈負相關(guān)。Nazari等[16]比較分步外科手術(shù)(腹股溝疝修補術(shù))視頻演示法(n=23)和連續(xù)視頻演示法(n=20)對醫(yī)學(xué)生認知負荷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，分步視頻演示法可以降低醫(yī)學(xué)生的外在認知負荷，并減少錯誤發(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間，減少了由于信息記憶而帶來的困擾，降低了醫(yī)學(xué)生的外在認知負荷，為關(guān)聯(lián)認知負荷提供了更多的認知資源，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)計課程時，可考慮將復(fù)雜的問題拆解為醫(yī)學(xué)生熟悉的知識內(nèi)容或形式呈現(xiàn)出來，以利于醫(yī)學(xué)生來解決問題，由于是已經(jīng)學(xué)習(xí)掌握的知識，重新激活這些知識將不會占用寶貴的工作記憶資源，也就不會產(chǎn)生顯著的認知負荷，避免了認知負荷超載，促進學(xué)習(xí)效果。

3.2 認知負荷在醫(yī)學(xué)臨床研究中的應(yīng)用

3.2.1 醫(yī)護人員認知負荷水平的研究

在醫(yī)療機構(gòu)中，醫(yī)護人員不僅要不斷地處理病人及家屬的需求，還要在緊急情況時做出對病人生命至關(guān)重要的決策，使其身體和心理負荷都非常大。明確醫(yī)護人員的認知負荷水平，對病人安全和照護質(zhì)量以及臨床管理工作均很重要。鄧娟等[17]以1 306名護士為研究對象,采用NASA-TLX對護士的認知負荷進行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夜班護士心理負荷維度和工作負荷維度得分比白班護士高，且白班護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)護人員在新生兒復(fù)蘇期間感知的認知負荷，應(yīng)用NASA-TLX測量其認知負荷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)醫(yī)護人員總的認知負荷在提供干預(yù)時比未干預(yù)時得分高，且與Apgar評分呈負相關(guān)。不同醫(yī)護人員認知負荷水平各異，因此，正確測量認知負荷的水平，有助于醫(yī)院管理者有針對性地提供改善醫(yī)護人員認知負荷的措施。

3.2.2 醫(yī)護人員認知負荷的影響因素

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

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

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

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

3.2.3 醫(yī)護人員認知負荷的改善方法研究

在改善醫(yī)護人員的研究中，研究者通過選擇與醫(yī)護人員的知識水平相匹配的任務(wù)對內(nèi)在認知負荷進行改善，或通過優(yōu)化任務(wù)的呈現(xiàn)方式盡可能減少外在認知負荷，讓醫(yī)護人員有更多的精力投入到真正需要完成的臨床護理任務(wù)中[7]。Sewell等[24]研究不同程度結(jié)腸鏡示范教學(xué)對醫(yī)生認知負荷水平的影響，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)在負荷和增加相關(guān)負荷，相反，過多的教學(xué)演示則會給醫(yī)生增加額外的負擔(dān)，即外在認知負荷增加。殷倩等[25]基于認知負荷理論構(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)對新入職護士認知負荷和操作考核成績的影響，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于認知負荷理論的階梯式培訓(xùn)方式不僅降低了新護士的認知負荷，還提高了考核成績。所以，管理者應(yīng)考慮醫(yī)護人員的經(jīng)驗水平、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)容和強度，促進認知負荷和學(xué)習(xí)的平衡，利于醫(yī)護人員提高醫(yī)療護理質(zhì)量，進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)能夠基于病人的動態(tài)數(shù)據(jù)信息來生成實時診斷，并形成最佳的治療護理計劃[26-27]。臨床決策支持系統(tǒng)可以提醒醫(yī)護人員實施操作或幫助其做出臨床護理決策，進而降低醫(yī)護人員的認知負荷，提高其執(zhí)行措施的依從性[26]。Dal Sasso等[26]以30名ICU護士為研究對象，比較紙質(zhì)版護理程序和信息化護理程序在臨床實踐中對護士認知負荷的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)信息化護理程序的使用有利于降低護士的認知負荷，進而促進護士執(zhí)行護理措施的依從性。Pickering等[28]基于ICU現(xiàn)有的醫(yī)療信息系統(tǒng)開發(fā)新的計算機化醫(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)療護理記錄等。計算機化醫(yī)囑錄入系統(tǒng)可以有效減少執(zhí)行任務(wù)時間，降低醫(yī)護人員的認知負荷，減少醫(yī)療差錯的發(fā)生。在電子醫(yī)療系統(tǒng)的輔助支持下，醫(yī)護人員需要回憶的臨床信息相對較少，即所需要的認知資源較少，進而降低了認知負荷。因此，設(shè)計開發(fā)能夠改善醫(yī)護人員認知負荷的系統(tǒng)對于改善醫(yī)療護理質(zhì)量是十分重要的。

4 小結(jié)與展望

醫(yī)護人員在處理復(fù)雜多變的工作任務(wù)時，會增加認知負荷，導(dǎo)致其很難快速做出最佳的臨床護理決策。因此，通過應(yīng)用智能化電子信息系統(tǒng)對采集的各項實驗室檢查結(jié)果、用藥信息等進行綜合分析，以輔助醫(yī)務(wù)人員的診療護理決策。目前，我國應(yīng)用認知負荷理論在醫(yī)療護理領(lǐng)域的研究較少，本研究期盼國內(nèi)學(xué)者可以從此角度發(fā)現(xiàn)問題、看待問題和解決問題。研究者還需要進一步探究導(dǎo)致醫(yī)護人員認知負荷增加的原因，探索更多有效、可行的干預(yù)方法來改善醫(yī)護人員的認知負荷水平。