自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)正式建立

全軍心血管專(zhuān)業(yè)委員會(huì)心臟無(wú)創(chuàng)檢測(cè)學(xué)組自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)家論證組

隨著電子化采集、存儲(chǔ)等技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，心電圖的自動(dòng)分析、診斷亦得到廣泛的應(yīng)用。而心電數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，是檢測(cè)和評(píng)判各類(lèi)心電圖機(jī)自動(dòng)診斷分析功能、算法的有效性的重要前提，且隨著人工智能的飛速發(fā)展，為心電圖機(jī)自動(dòng)診斷功能帶來(lái)了機(jī)遇。國(guó)際上通用心電數(shù)據(jù)庫(kù)是MIT-BIH心律失常數(shù)據(jù)庫(kù)、AHA心電數(shù)據(jù)庫(kù)、CSE心電數(shù)據(jù)庫(kù)和ST-T心電數(shù)據(jù)庫(kù)，均不是建立在12導(dǎo)聯(lián)同步心電圖的基礎(chǔ)上，且采樣率不高。近年的相關(guān)臨床研究表明：心電圖存在年齡、性別和種族的差異，國(guó)外的心電數(shù)據(jù)庫(kù)不能滿足國(guó)人心電診斷和臨床應(yīng)用。國(guó)內(nèi)郭繼鴻教授發(fā)布的“中國(guó)正常成人心電數(shù)據(jù)庫(kù)”，填補(bǔ)了我國(guó)心電學(xué)領(lǐng)域的正常人心電圖數(shù)據(jù)的空白。而基于疾病心電圖、用于自動(dòng)診斷評(píng)價(jià)的心電數(shù)據(jù)庫(kù)尚無(wú)。

本數(shù)據(jù)庫(kù)是在國(guó)家科技部支撐課題“基層心電產(chǎn)品應(yīng)用評(píng)價(jià)研究”、解放軍總醫(yī)院成果轉(zhuǎn)化課題“十二導(dǎo)聯(lián)心電圖機(jī)自動(dòng)診斷評(píng)價(jià)體系及新設(shè)備的研發(fā)”與首都科技條件平臺(tái)國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器驗(yàn)證與綜合評(píng)價(jià)項(xiàng)目“心電類(lèi)醫(yī)用電子儀器驗(yàn)證評(píng)價(jià)與推廣”的共同支撐下建立完成。

1 自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源

原始數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源于解放軍總醫(yī)院GE心電信息管理系統(tǒng)(MUSE)存儲(chǔ)分析的心電圖原始數(shù)據(jù)，累計(jì)76萬(wàn)余例，涵蓋各科疾病、不同危險(xiǎn)程度、不同護(hù)理級(jí)別的患者。數(shù)據(jù)庫(kù)患者地域分布覆蓋全國(guó)34個(gè)省市、7個(gè)地區(qū)；按照全國(guó)人口比例校正后，主要覆蓋了華北、華東和華南地區(qū)。心電數(shù)據(jù)采集均使用GE-5000或GE-5500 12導(dǎo)同步心電圖機(jī)，采集至少10 s的12導(dǎo)聯(lián)同步心電圖數(shù)據(jù)。采樣、儲(chǔ)存、分析頻率均達(dá)1000點(diǎn)×秒×通道。原始數(shù)據(jù)來(lái)源完整、可靠、精度高，為后續(xù)抽樣研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 方法

以AHA/ACC/HRS《2009年心電圖標(biāo)準(zhǔn)化與解析建議》為基礎(chǔ)，以臨床及實(shí)際應(yīng)用為主旨，通過(guò)多次專(zhuān)家論證會(huì)，對(duì)診斷術(shù)語(yǔ)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范和合并，最終形成了評(píng)價(jià)自動(dòng)診斷術(shù)語(yǔ)庫(kù)。

依據(jù)專(zhuān)家論證的診斷術(shù)語(yǔ)庫(kù)，對(duì)原始心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的76萬(wàn)條數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)檢索，計(jì)算每一診斷的實(shí)際發(fā)生率。

根據(jù)國(guó)家醫(yī)學(xué)科學(xué)組織委員會(huì)(CIOMS)推薦，“發(fā)生率”分為：十分常見(jiàn)為≥10%，常見(jiàn)為2%～<10%，少見(jiàn)為1%～<2%，偶見(jiàn)為0.1%～<1%，罕見(jiàn)為0.01%～<0.1%，十分罕見(jiàn)為<0.01%。計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)樣本量：發(fā)生率為十分常見(jiàn)和常見(jiàn)的心電診斷，按照樣本率估計(jì)方法計(jì)算樣本量。發(fā)生率少見(jiàn)、偶見(jiàn)、罕見(jiàn)和十分罕見(jiàn)，因發(fā)生率極低，樣本量按照納入1例的方式分別計(jì)算。應(yīng)用系統(tǒng)抽樣隨機(jī)方法，按照診斷詞條出現(xiàn)的頻次和本詞條相關(guān)特征值分布情況，按比例提取心電圖原始數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。結(jié)合相關(guān)臨床資料，通過(guò)兩位專(zhuān)家獨(dú)立進(jìn)行特征值測(cè)量和診斷校正，建立了包括5281例涵蓋各項(xiàng)診斷詞條信息的自動(dòng)診斷評(píng)價(jià)心電數(shù)據(jù)庫(kù)。以心電自動(dòng)診斷評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)建立的心電圖機(jī)功能自動(dòng)檢測(cè)方法分別獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利及實(shí)用新型各一項(xiàng)。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

(1) 原始數(shù)據(jù)：76萬(wàn)例疾病心電數(shù)據(jù)。基于大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)各種心律失常發(fā)生率更準(zhǔn)確，收集所需典型病例更全面、更具代表性。

(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)采集精度高，12導(dǎo)聯(lián)同步數(shù)字化采集。

(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋不同地域患者各類(lèi)疾病的臨床診斷、治療及用藥情況、檢查檢驗(yàn)結(jié)果、心電波形數(shù)據(jù)、心電特征值、專(zhuān)家診斷心電結(jié)果。

(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)依據(jù)真實(shí)醫(yī)院環(huán)境建立，對(duì)心電圖機(jī)自動(dòng)診斷功能評(píng)測(cè)更具臨床價(jià)值。

3 專(zhuān)家論證意見(jiàn)

自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)權(quán)威專(zhuān)家組論證，專(zhuān)家組認(rèn)為該數(shù)據(jù)庫(kù)的建立設(shè)已取得結(jié)論性成果，具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性，對(duì)今后推廣應(yīng)用具有重要意義。

4 自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用

4.1 心電圖機(jī)設(shè)備評(píng)價(jià)與驗(yàn)證

心電圖機(jī)軟件性能是關(guān)系臨床應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，心電特征值測(cè)量準(zhǔn)確性和自動(dòng)診斷能力可以輔助臨床醫(yī)師診治。自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)是心電圖機(jī)軟件性能評(píng)價(jià)的基石，目前，本課題組已將其應(yīng)用到心電圖機(jī)設(shè)備評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)中。

由于目前醫(yī)療器械檢驗(yàn)部門(mén)應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)均為國(guó)外通用數(shù)據(jù)庫(kù)，如MIT數(shù)據(jù)庫(kù)等，國(guó)內(nèi)尚缺。該數(shù)據(jù)庫(kù)可應(yīng)用到國(guó)家醫(yī)療器械檢驗(yàn)領(lǐng)域，進(jìn)行心電圖機(jī)設(shè)備評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)。

4.2 心電圖自動(dòng)診斷與人工智能

心電圖機(jī)自動(dòng)診斷能力的高低取決于波形識(shí)別能力和綜合處理能力，人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展為提高心電圖機(jī)自動(dòng)診斷功能帶來(lái)了機(jī)遇。未來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將與機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)息息相關(guān)、互相促進(jìn)、共同繁榮。

該數(shù)據(jù)庫(kù)可以向各心電設(shè)備生產(chǎn)廠商進(jìn)行推廣，將數(shù)據(jù)庫(kù)與人工智能算法深度融合，輔助廠家改進(jìn)其設(shè)備的自動(dòng)診斷功能。

4.3 心電圖教學(xué)

教學(xué)是醫(yī)療學(xué)科傳承與發(fā)展的事業(yè)，面對(duì)越來(lái)越多的心電工作者，能否提供和分析各類(lèi)異常的臨床心電圖是教學(xué)的一個(gè)重要方面。實(shí)踐出真知，閱圖量是一方面，閱讀心電圖的種類(lèi)更是重點(diǎn)。

該數(shù)據(jù)庫(kù)所囊括的心電圖具有極強(qiáng)的代表性，涵蓋了目前國(guó)際診斷條目的全部數(shù)據(jù)，為心電圖教學(xué)提供了不可多得的教學(xué)資源。

4.4 臨床研究

關(guān)于心電圖各參數(shù)值的臨床研究越來(lái)越多，許多無(wú)創(chuàng)心電指標(biāo)對(duì)心血管疾病的預(yù)后有預(yù)測(cè)價(jià)值。如果心電圖機(jī)能夠準(zhǔn)確識(shí)別心電參數(shù)，并能以數(shù)據(jù)形式輸出，對(duì)于科研工作者來(lái)說(shuō)是一大福音。

該數(shù)據(jù)庫(kù)的建立不僅對(duì)心臟病的學(xué)習(xí)與研究有積極推動(dòng)作用，而且基于數(shù)據(jù)庫(kù)的深度分析與挖掘，使用者還將獲得豐富的科研資源。

專(zhuān)家論證會(huì)

自動(dòng)診斷心電數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)家論證組

執(zhí)筆： 石亞君

通信作者： 陳韻岱

秘 書(shū)： 郜玲 王晉麗 但晴董穎

專(zhuān)家組： 郭繼鴻楊虎盧喜烈高小榕

尹彥琳張政波周軍榮王麗華