循心電蹤跡，探心臟奧秘！

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作 者：盧喜烈

作者單位：解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心心臟無創(chuàng)檢測中心，汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院臨床心電學(xué)研究所

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引用格式：

盧喜烈. 一流心電大數(shù)據(jù)平臺的創(chuàng)建及發(fā)展前景[J]. 實(shí)用心電學(xué)雜志, 2020, 29(1): 1-4.     

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摘 要

心電大數(shù)據(jù)是醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的重要組成部分，建設(shè)具有一流水平的心電大數(shù)據(jù)平臺有利于各類心電數(shù)據(jù)的整合分析與動態(tài)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)心電資源的遠(yuǎn)程共享，對臨床醫(yī)療、醫(yī)學(xué)科研和教學(xué)具有非常重要的價值。本文從心電大數(shù)據(jù)的基本概念出發(fā)，闡述了心電大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的重要價值及臨床意義，強(qiáng)調(diào)心電大數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)與臨床醫(yī)學(xué)信息緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對患者的快速和精確診斷。同時提出要提高心電人工智能診斷水平，并在綜述了國內(nèi)外心電大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了我國建設(shè)心電大數(shù)據(jù)平臺面臨的困難和解決辦法，最后對心電大數(shù)據(jù)的發(fā)展方向予以展望。

關(guān)鍵詞

心電大數(shù)據(jù)平臺,  人工智能,  信息共享,  精準(zhǔn)醫(yī)療          

1 心電大數(shù)據(jù)的基本概念

心電大數(shù)據(jù)是醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的重要組成部分，是以多元形式對海量的心電數(shù)據(jù)組進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)存儲與管理，并運(yùn)用云計算從龐大的心電數(shù)據(jù)庫中提取有用的心電數(shù)據(jù)。

心電大數(shù)據(jù)具有以下4個顯著特點(diǎn)：

創(chuàng)建具有一流水平的心電大數(shù)據(jù)平臺需要把全國各醫(yī)療單位的心電資源，如心電圖、動態(tài)心電圖、運(yùn)動心電圖、遠(yuǎn)程心電圖等，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程心電醫(yī)學(xué)平臺，并融合臨床信息，進(jìn)行心電人工智能診斷、大數(shù)據(jù)查詢、科學(xué)研究、統(tǒng)計學(xué)處理等，從而從海量數(shù)據(jù)中“提純”出高價值的心電信息資源。

2 心電大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)的重要價值及臨床意義

研究表明，國內(nèi)外發(fā)表的急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)及急性非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)診斷和治療指南等中的許多重要觀點(diǎn)來源于醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)[1]。可見心電大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來。目前，中國各大醫(yī)院和醫(yī)學(xué)中心的心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)心電數(shù)據(jù)迅速增長，許多大型醫(yī)院的心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存儲的心電圖數(shù)據(jù)已經(jīng)突破百萬份。有的遠(yuǎn)程心電醫(yī)學(xué)平臺每天上傳的遠(yuǎn)程動態(tài)心電數(shù)據(jù)量已經(jīng)達(dá)到了2000余例。全國存儲的心電圖數(shù)據(jù)早已經(jīng)突破數(shù)十億例，心電信息浩瀚如海。心電大數(shù)據(jù)已經(jīng)在臨床醫(yī)療、科研和教學(xué)中展現(xiàn)出優(yōu)勢。

過去由于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的收集與處理十分困難，因此只能依靠抽樣研究來發(fā)現(xiàn)新問題。由于不同樣本之間存在差距，故常常出現(xiàn)研究結(jié)論不一致、甚至得出截然相反的結(jié)論等問題。

心電大數(shù)據(jù)作為醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的重要組成部分，在全面研究真實(shí)心電疾病以及其他疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)療，提升醫(yī)療價值等方面具有十分重要的應(yīng)用價值。

3 心電大數(shù)據(jù)與臨床醫(yī)學(xué)信息的融合

        心電大數(shù)據(jù)絕不是孤立存在的，它是與臨床醫(yī)學(xué)信息完全融合在一起的。對于心電大數(shù)據(jù)中存儲的每一個數(shù)據(jù)，都要做到精細(xì)化設(shè)計與管理，并且要將心電大數(shù)據(jù)與醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)融為一體。特別是要融合生化、放射、超聲、CT、冠脈CTA以及心臟電生理檢查、冠脈造影、心臟磁共振、核醫(yī)學(xué)信息等臨床數(shù)據(jù)，用完整的臨床信息提升心電大數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

        在醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中，心電圖報告不再是就圖論圖或描述性的心電圖報告，而是密切結(jié)合醫(yī)學(xué)全信息的更加精準(zhǔn)又充分體現(xiàn)個體化差異的臨床心電圖報告。這里，我們舉例說明心電大數(shù)據(jù)與臨床醫(yī)學(xué)檢查結(jié)合對快速診斷心臟疾病的重要性。

        例如，某患者由于胸痛3～10 min入院檢查，心電圖上出現(xiàn)前壁ST段顯著抬高，有動態(tài)改變，能定位診斷，T波增大，心電圖危急值報告提示急性前壁心肌缺血損傷；同一例患者胸痛持續(xù)30 min以上不緩解，出現(xiàn)同樣的心電圖改變或新生的Q波，心肌酶異常升高，心臟超聲檢查提示階段性室壁運(yùn)動障礙，患者溶栓后癥狀減輕或消失，ST段回落大于50%。心電圖報告提示阻塞的冠脈再通，心電圖危急值報告提示急性前壁心肌梗死。該患者的心電圖T波從發(fā)生直立轉(zhuǎn)為正負(fù)雙向或倒置，心電圖報告提示急性前壁心肌梗死演變期(恢復(fù)期或充分發(fā)展期)。冠脈造影顯示前降支中段病變，狹窄程度95%，對前降支進(jìn)行擴(kuò)張術(shù)后，植入支架。經(jīng)過綜合治療，病情穩(wěn)定出院。6個月后復(fù)查心電圖，人工智能系統(tǒng)將復(fù)查心電圖與往日存儲的心電圖進(jìn)行快速自動比對，直接得出報告：竇性心律、陳舊性前壁心肌梗死。與前期心電圖比較，無明顯變化。心電圖報告提示陳舊性前壁心肌梗死。1年后，患者因活動時出現(xiàn)胸痛、胸悶再次入院。動態(tài)心電圖監(jiān)測到前壁及前側(cè)壁心肌缺血，平板運(yùn)動試驗(yàn)報告顯示前壁與前側(cè)壁陽性，提示冠脈再狹窄或有新的冠脈病變。再如，Brugada波患者1例，既往有暈厥病史或家族中有猝死的人員，自動匹配上電子病歷中的相關(guān)信息后，臨床心電圖報告提示為Brugada綜合征。上述2個病例均為臨床檢查與存儲的心電數(shù)據(jù)快速匹配來獲得診斷結(jié)果的例子。

4 心電人工智能診斷水平的提高

        心電大數(shù)據(jù)平臺是建立在心電人工智能診斷基礎(chǔ)之上的，如果存儲的心電信息精準(zhǔn)度達(dá)不到醫(yī)療級水平的要求，心電大數(shù)據(jù)庫即使建立起來了，也是一個廢庫。另一方面，建設(shè)一流的心電大數(shù)據(jù)庫，攻克心電圖自動診斷難關(guān)，人才是關(guān)鍵。這不僅需要上級的支持和引導(dǎo)，還需要心電廠商的通力合作、醫(yī)院的支持和大學(xué)的科研平臺支撐，當(dāng)然也離不開建設(shè)一流的心電數(shù)學(xué)算法團(tuán)隊和心電專家團(tuán)隊，同時還需要神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的程序員團(tuán)隊和統(tǒng)計學(xué)專家團(tuán)隊。在做好頂層設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過全方位的研究，不斷提升心電人工智能水平，建設(shè)強(qiáng)大的心電算法數(shù)據(jù)庫，為心電大數(shù)據(jù)服務(wù)。

        計算機(jī)判讀心電圖40多年來的實(shí)踐證明，計算機(jī)協(xié)助出具心電圖報告速度快，可節(jié)省大量的人力和物力，且心電圖測量精度高，采用同一個標(biāo)準(zhǔn)診斷心電圖可有效避免人為因素的影響。采用數(shù)字化技術(shù)將心電信息存儲在服務(wù)器上，通過網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)查詢心電信息，隨時為臨床診斷和治療疾病提供依據(jù)。另外，高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)科研論文的心電圖數(shù)據(jù)來源于計算機(jī)自動生成的心電圖數(shù)據(jù)。因此，如果沒有人工智能診斷系統(tǒng)，將直接影響整個醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

        精準(zhǔn)醫(yī)療是建立在精確的臨床診斷學(xué)基礎(chǔ)之上的。臨床上對心電圖診斷的精度要求要高于其他醫(yī)學(xué)檢查技術(shù)，要求診斷誤差不超過1 ms。因此，精準(zhǔn)醫(yī)療更需要精準(zhǔn)的心電學(xué)技術(shù)支撐，而更加精準(zhǔn)的心電學(xué)技術(shù)，來自精準(zhǔn)的心電算法。因此，廣泛開展遠(yuǎn)程心電監(jiān)測及心電圖危急值報告更需要人工智能診斷技術(shù)。

5 國內(nèi)外心電大數(shù)據(jù)庫建設(shè)的現(xiàn)狀

     心電圖應(yīng)用于臨床已有117年的歷史，歐美國家所建立的用于心電圖自動化診斷的數(shù)據(jù)庫由于建庫時間較早，采集的信息不完整。國內(nèi)方面，雖然各大型醫(yī)院都在建設(shè)心電大數(shù)據(jù)庫，且存儲了數(shù)以億萬的心電數(shù)據(jù)，但是不能實(shí)現(xiàn)資源的互聯(lián)互通，也沒有與臨床信息完全融合，因此都是一個個沒有關(guān)聯(lián)的心電信息孤島。

     另一方面，硬件的存儲量對心電信息的存儲影響也很大。比如，動態(tài)心電圖信息量大，硬盤存滿以后，有的使用者將舊數(shù)據(jù)刪除后繼續(xù)使用原來的硬盤，而有的則取下舊盤，換上新盤，這也導(dǎo)致動態(tài)心電信息記錄不完整。為了存儲海量心電信息，心電圖和動態(tài)心電圖的原始數(shù)據(jù)、平板運(yùn)動試驗(yàn)數(shù)據(jù)等都應(yīng)存儲在醫(yī)學(xué)信息中心的數(shù)據(jù)庫中，以確保信息的完整性。

6 建設(shè)中國心電大數(shù)據(jù)平臺面臨的困難

        建設(shè)一流水平的心電大數(shù)據(jù)平臺面臨不少困難。行政部門還沒有完成各醫(yī)院和各醫(yī)療中心醫(yī)學(xué)信息互通共享的任務(wù)，醫(yī)院之間的心電數(shù)據(jù)都是心電信息孤島。另一方面，廠家提供的心電設(shè)備的性能、心電采集的參數(shù)和輸入/輸出格式等都不統(tǒng)一。同時，還存在“已經(jīng)存儲的心電數(shù)據(jù)”不能與健康大數(shù)據(jù)融合、心電標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化還沒有完全實(shí)現(xiàn)、缺少高級心電醫(yī)師和工匠型心電技師等諸多問題。

7 建設(shè)中國心電大數(shù)據(jù)平臺的措施和未來規(guī)劃    

        建設(shè)完善的心電大數(shù)據(jù)平臺不是幾家醫(yī)院的事情，它是一個需要由政府主導(dǎo)，各醫(yī)療單位參加，并結(jié)合專家指導(dǎo)、心電廠家參與建設(shè)的巨大心電學(xué)工程。將上述相關(guān)部門組織起來，做好頂層設(shè)計，全力以赴，以戰(zhàn)斗的姿態(tài)、科學(xué)的施工方案和頑強(qiáng)的拼搏精神來攻克技術(shù)難關(guān)，才能早日建成中國的心電大數(shù)據(jù)平臺，為臨床醫(yī)學(xué)、科研、保健、教學(xué)和學(xué)科建設(shè)服務(wù)。

        建設(shè)心電大數(shù)據(jù)平臺，未來需要做的事情很多。首要工作是統(tǒng)一心電標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這包括：

        實(shí)現(xiàn)心電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，是建設(shè)心電大數(shù)據(jù)平臺的基本保證。目前，《實(shí)用心電學(xué)雜志》正致力于心電學(xué)技術(shù)規(guī)范化的推廣與應(yīng)用，提升心電診斷水平。該刊先后發(fā)表了《常規(guī)心電圖檢查操作指南》《心電圖測量技術(shù)指南》《2017ISHNE/HRS動態(tài)心電圖和體外心電監(jiān)測/遠(yuǎn)程監(jiān)測專家共識》《心電圖診斷術(shù)語規(guī)范化中國專家共識(2019)》《動態(tài)心電圖報告規(guī)范專家共識(2019)》等文章[2-3]，為創(chuàng)建心電大數(shù)據(jù)庫奠定了良好的基礎(chǔ)。

        未來心電大數(shù)據(jù)的建設(shè)規(guī)劃中，要做好一流水平的心電大數(shù)據(jù)的頂層設(shè)計方案，以國家部署和衛(wèi)健委的相關(guān)文件為指導(dǎo)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)用、智能、精準(zhǔn)、便民、互通、共享、服務(wù)、監(jiān)管等一體化的全民醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的心電大數(shù)據(jù)平臺。以“一卡通”為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息的互聯(lián)互通，包括心電信息的互聯(lián)互通，登錄健康大數(shù)據(jù)平臺可快速、便捷、準(zhǔn)確地獲得心電學(xué)信息。以人臉識別或掃描二維碼、在線公安庫核驗(yàn)身份為主要認(rèn)證手段，確保用戶信息安全。建立全民健康數(shù)據(jù)中心，建設(shè)全區(qū)域統(tǒng)一的電子病歷庫、數(shù)字化心電數(shù)據(jù)庫和電子健康檔案庫，最終建成全員醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫。全部心電信息化基礎(chǔ)設(shè)施使用國家的云資源，包括云主機(jī)、云存儲、云數(shù)據(jù)庫等。

8 結(jié) 語

        建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)用、智能、精準(zhǔn)、便民、互通、共享、服務(wù)、監(jiān)管等一體化的全民醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的心電大數(shù)據(jù)平臺是健康中國的需要，心電大數(shù)據(jù)是健康大數(shù)據(jù)的重要組成部分，心電大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)直接影響醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此，迫切需要建設(shè)一流水平的心電大數(shù)據(jù)平臺，為人類健康服務(wù)。

        心電大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來，心電大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏著具有無限價值的心電信息，將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮顯著作用！心電大數(shù)據(jù)的未來發(fā)展前景十分廣闊。