现代医学影像技术通过非侵入式的检测方法,提供了关于人体组织、器官的结构和功能图像,已经在医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。据统计,单就胸部及乳腺X光片检查而言,每年全球进行约10亿人次检查,每秒平均有120张医学图像产生。影像的迅速发展使得临床医生对病人的病情诊断更加精确,效率更高。但已有研究表明,放射学检查中,大约有20-30%的漏报率。在所有影像检查中,胸部X光片检查应用最广,占所有放射影像检查的40%以上。然而放射科医生在胸部X光片诊断时的漏报率更高(26%以上)。漏报危害到患者的生命安全,引起医疗纠纷,甚至引发重大医疗事故。众多研究表明,专家在医学图像视觉搜索的准确性和反应速度均优于新手。探明专家优异表现背后的认知加工机制有助于提高医疗诊断绩效,为放射学领域提供有效的专家成长模式。本研究将场景知觉、视觉搜索等心理学领域相关的理论和方法应用于医学图像视觉搜索的研究,采用胸部X光片肺结节检测任务,应用专家——新手范式,从视觉复杂度、任务因素和线索提示三个方面探讨专家和新手放射科医生进行医学图像视觉搜索的差异。本论文包括三项研究,共8个实验,均采用视觉搜索范式。研究一通过改变材料的视觉复杂度,探索专家与新手放射科医生进行医学图像视觉搜索的差异,包括3个实验。实验1探讨专家与新手在不同显著结节医学图像上的视觉搜索差异。15名专家和15名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×3(结节显著性:高、中、低)的混合设计。结果发现,专家不仅漏报率更低,且扫描模式更简洁高效。在难度高的实验材料上,专家表现出更大的优势。在漏报类型上,专家倾向于决策错误,新手倾向于扫描错误。同时研究表明,经验和结节显著性共同影响着观察者的搜索绩效以及注视的分配。进一步分析发现,二者在扫描阶段对图像的视觉注视是共同起作用的,而在确认阶段对视觉注视独立起作用。研究还表明经验仅在扫描阶段起促进作用。实验2探讨结节大小和结节位置对专家与新手进行医学图像视觉搜索的影响。15名专家和20名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×2(结节大小:大、小)×2(结节位置:隐蔽位置、非隐蔽位置)的混合设计。结果发现,专家在搜索绩效及加工效率方面均优于新手,且专家的注视偏好位置与重要的解剖学区域有很好的相关。研究还表明,经验和结节大小、结节位置共同影响着观察者的搜索绩效及注视的分配。进一步分析发现,经验和结节大小在扫描阶段对图像的视觉注视是共同起作用的,而在确认阶段二者对视觉注视是独立起作用的。同时研究还表明经验仅在扫描阶段起促进作用。实验3探讨结节大小和结节密度对专家与新手进行医学图像视觉搜索的影响。15名专家和15名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×2(结节大小:大、小)×2(结节密度:高密度、低密度)的混合设计。结果发现,专家在搜索绩效及加工效率方面均优于新手。研究还表明,经验和结节密度共同影响着观察者的搜索绩效以及注视的分配。进一步分析发现,经验和结节密度在扫描阶段对图像的视觉注视是共同起作用的,而在确认阶段二者对视觉注视是独立起作用的。同时研究还表明经验仅在扫描阶段起促进作用。研究二通过操纵不同的时间压力和事件率,探索任务因素对专家与新手放射科医生进行医学图像视觉搜索的影响,揭示漏报错误产生的机制。包括2个实验。实验4探讨专家与新手在不同时间压力条件下的视觉搜索差异。13名专家和13名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×8(时间压力:1-8)×2(结节大小:大、小)的混合设计。研究结果表明,时间压力显著影响专家与新手的漏报错误。8种时间压力条件下,专家的敏感性均好于新手。专家与新手在各时间压力条件下漏报错误的趋势略有不同:大结节条件下,专家与新手均表现出在10s后的漏报错误趋于稳定,小结节条件下,专家在25s后的漏报错误趋于稳定,而新手在20s后的漏报错误趋于稳定。专家与新手均随着时间压力的增加,判断变得更加保守。实验5探讨专家与新手在不同事件率下的视觉搜索差异。15名专家和15名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×2(事件率:50%、10%)×2(结节大小:大、小)的混合设计。研究结果表明新手在大、小结节上的漏报错误均出现低事件率效应,专家在小结节上的漏报错误出现低事件率效应,但受低事件率的影响程度远远小于新手。研究结果还表明,低事件率条件下,扫描错误可能是导致专家与新手漏报错误的主要原因。研究三通过操纵线索提示的不同类型,探讨线索提示对专家与新手放射科医生进行医学图像视觉搜索的影响。包括3个实验。实验6探讨有、无线索提示对专家与新手视觉搜索的影响。15名专家和20名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×2(线索提示类别:有、无)×2(结节大小:大、小)×2(结节位置:隐蔽位置、非隐蔽位置)的混合设计。结果表明,专家在有线索提示下的隐蔽位置小结节上的漏报率低于无线索提示,而新手在有线索提示下的四种类型结节上的漏报率均低于无线索提示。专家受线索提示的影响程度小于新手。有线索提示条件下,专家与新手搜索目标时的注视次数和总注视时间均增多。回视次数说明新手花更多的认知资源对提示语进行加工。实验7探讨线索提示的权威水平对专家与新手视觉搜索的影响。15名专家和19名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×3(线索提示的权威水平:高、低、无)的混合设计。结果表明,新手在高权威线索提示、低权威线索提示下的漏报率均低于无线索提示。专家在高权威线索提示下的漏报率低于无线索提示,但专家受高权威线索提示的影响程度小于新手。高权威线索提示增加了专家的注视次数和总注视时间;新手在高、低权威线索提示下的注视次数和总注视时间显著增多。实验8探讨线索提示的一致性对专家与新手视觉搜索的影响。16名专家和20名新手参加实验,为2(经验:专家、新手)×3(线索提示的一致性:一致、不一致、无)的混合设计。专家在线索提示一致下的漏报率边缘高于线索提示不一致,但二者与无线索提示下的漏报率差异均不显著。在线索提示一致时,专家与新手的漏报率无差异;在线索提示不一致时,专家的漏报率低于新手。新手在线索提示一致时的漏报率低,线索提示不一致时的高。在本论文研究条件下,得出以下结论:(1)医学图像视觉搜索存在专长的知觉编码优势效应,专家不仅漏报率更低、而且搜索目标更快,扫描模式简洁高效,知觉广度更大,可以选择性加工图像信息。(2)专家的优势表现在难度较高的医学图像的视觉搜索。(3)医学图像对目标物体的识别是通过自上而下和自下而上的两条加工通路的整合而实现的。但是知识经验和目标物体特征的交互影响在视觉搜索的不同阶段存在着差异,体现在扫描阶段二者对图像的视觉注视是共同起作用的,而在确认阶段二者对视觉注视是独立起作用的。知识经验仅在扫描阶段起促进作用。(4)专家与新手的漏报错误都受到时间压力的影响,但二者在各时间压力条件下漏报错误的趋势不同。医学图像视觉搜索的时间至少要25s。(5)医学图像视觉搜索呈现低事件率效应特点,新手在大、小结节上的漏报错误均出现低事件率效应,专家在小结节上的漏报错误出现低事件率效应,但专家受低事件率的影响程度小于新手。低事件率条件下,扫描错误可能是导致专家与新手漏报错误的主要原因。(6)放射科医生做决策时,其知识经验与他人的影响共同起作用。他人影响对新手来说作用更大。(7)经验影响了医生的判断倾向,在低显著结节条件下,专家诊断漏报倾向于决策错误,新手倾向于扫描错误。(8)医学图像视觉搜索漏报错误的影响因素研究发现,高视觉复杂度、高时间压力、低事件率、错误的线索会显著增加医学图像视觉搜索中的漏报错误。