心電圖機(jī)不同場(chǎng)景應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

石亞君，宋小武，郜玲，董穎，但晴，王晉麗，陳韻岱

1 解放軍總醫(yī)院 心內(nèi)科，北京市，100853

2 中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 醫(yī)療保健處，北京市，100125

0 引言

心電數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，是檢測(cè)各類心電圖機(jī)自動(dòng)診斷分析功能、算法有效性的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。不同級(jí)別醫(yī)院及不同疾病分布部門的心電診斷特征并不一致，例如，在急重癥監(jiān)護(hù)室，急性冠脈綜合征及心律失常的發(fā)生率要高于住院病房及門診，與二級(jí)和三級(jí)醫(yī)院相比，一級(jí)醫(yī)院病種簡(jiǎn)單，病情輕緩，正常心電圖診斷占比更高。因此，建立場(chǎng)景心電數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)提升心電圖機(jī)在不同臨床場(chǎng)景下的自動(dòng)診斷功能具有重要意義。

1 方法

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源

本數(shù)據(jù)庫(kù)在北京市科技計(jì)劃課題“心電類醫(yī)用電子儀器驗(yàn)證評(píng)價(jià)與推廣”支撐下建立，成立課題專家組，課題專家組以臨床及實(shí)際應(yīng)用為主旨，進(jìn)行臨床場(chǎng)景的劃分。通過(guò)多次專家論證，將心電場(chǎng)景分為三級(jí)六類：三級(jí)包括三級(jí)醫(yī)院、二級(jí)醫(yī)院及一級(jí)醫(yī)院；六類包括三級(jí)醫(yī)院的急重癥監(jiān)護(hù)室、住院病房、門診，二級(jí)醫(yī)院的住院病房、門診，一級(jí)醫(yī)院。

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）及基層心電數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)存儲(chǔ)分析的心電圖原始數(shù)據(jù)。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)。心電圖記錄前要求受試者靜坐至少5 min，記錄時(shí)充分暴露受試者放置電極部位，按照國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，精確安放常規(guī)12導(dǎo)聯(lián)電極，嚴(yán)格遵循心電圖操作規(guī)范進(jìn)行心電圖采集[1]。心電數(shù)據(jù)采集均使用GE-5500或GE-5000十二導(dǎo)同步心電圖機(jī)，采集至少10 s的十二導(dǎo)聯(lián)同步心電圖數(shù)據(jù)。采樣、儲(chǔ)存、分析頻率均達(dá)1 000點(diǎn)×秒×通道。原始數(shù)據(jù)來(lái)源完整、可靠，精度高，覆蓋面廣，為后續(xù)抽樣研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 建立方法

1.2.1 根據(jù)臨床應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分類

（1）根據(jù)不同級(jí)別醫(yī)院對(duì)心電場(chǎng)景進(jìn)行分類：包括解放軍總醫(yī)院心電數(shù)據(jù)、3家二級(jí)醫(yī)院心電數(shù)據(jù)及12家一級(jí)醫(yī)院心電數(shù)據(jù)，合計(jì)心電數(shù)據(jù)30萬(wàn)人次。

（2）按照三級(jí)醫(yī)院的疾病分布對(duì)心電場(chǎng)景進(jìn)行分類：包括解放軍總醫(yī)院急重癥監(jiān)護(hù)室心電數(shù)據(jù)，住院部心電數(shù)據(jù)及門診心電數(shù)據(jù)。

依托原始采樣心電圖機(jī)自動(dòng)提取的特征值結(jié)果，對(duì)心電數(shù)據(jù)庫(kù)中心電圖特征值進(jìn)行測(cè)量與分析，并結(jié)合相關(guān)臨床資料對(duì)心電圖診斷結(jié)果進(jìn)行三級(jí)審核確認(rèn)。

1.2.2 診斷術(shù)語(yǔ)形成

在AHA/ACC/HRS《2009年心電圖標(biāo)準(zhǔn)化與解析建議》[2]基礎(chǔ)上，通過(guò)召開多次專家論證會(huì)，以實(shí)際臨床應(yīng)用為主旨，對(duì)診斷術(shù)語(yǔ)庫(kù)進(jìn)行規(guī)范和合并，最終形成了臨床應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)價(jià)診斷術(shù)語(yǔ)庫(kù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)抽樣

根據(jù)診斷術(shù)語(yǔ)對(duì)臨床心電場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分類檢索并匯總，計(jì)算出不同臨床心電場(chǎng)景下每個(gè)診斷術(shù)語(yǔ)所占的比例。根據(jù)率及其置信區(qū)間計(jì)算的方法計(jì)算樣本量，計(jì)算公式如下：

將檢驗(yàn)水準(zhǔn)α定義為0.05，二類錯(cuò)誤的發(fā)生率β定位為0.10，逐項(xiàng)計(jì)算并匯總。

應(yīng)用系統(tǒng)抽樣隨機(jī)方法，按照計(jì)算出的樣本量對(duì)每一診斷術(shù)語(yǔ)進(jìn)行抽取。

1.2.4 心電數(shù)據(jù)測(cè)量與分析依托原始采樣心電圖機(jī)自動(dòng)提取的特征值結(jié)果，聘請(qǐng)心電圖國(guó)內(nèi)知名專家對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各類診斷心電圖特征值進(jìn)行測(cè)量與分析。主要包括心電圖各波、段、間期測(cè)量與分析，電軸的測(cè)量與分析，心率的測(cè)量與分析等。收集患者的其它臨床資料，包含基本信息、病史、實(shí)驗(yàn)室檢查、用藥情況、臨床診斷等，經(jīng)至少兩位心電專家對(duì)所有心電圖進(jìn)行診斷結(jié)果的矯正，雙盲診斷一致后心電圖入選數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 結(jié)果

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)組成

根據(jù)心電診斷評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用要求，聘請(qǐng)心電及醫(yī)工相關(guān)專業(yè)國(guó)內(nèi)知名高級(jí)工程師編寫數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，將得出的原始數(shù)據(jù)輸入到評(píng)價(jià)系統(tǒng)所用心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)軟件中。

數(shù)據(jù)庫(kù)包括不同級(jí)別醫(yī)院心電場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)與不同疾病心電場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)兩大部分。數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋臨床應(yīng)用場(chǎng)景各種心電診斷條目，以10 s十二導(dǎo)聯(lián)同步心電信號(hào)為基礎(chǔ)，包括心電波形數(shù)據(jù)、心電測(cè)量特征值、臨床信息（患者基本信息、病史、實(shí)驗(yàn)室檢查、用藥情況、臨床診斷）、專家診斷心電結(jié)果等。每條心電圖數(shù)據(jù)進(jìn)行前后上下匹配后頭尾對(duì)接，完成心電圖數(shù)據(jù)信號(hào)環(huán)。

（2）不同臨床應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)心電診斷分布特點(diǎn)

不同臨床應(yīng)用場(chǎng)景中的心電診斷有其各自的特點(diǎn)，我們對(duì)不同醫(yī)院進(jìn)行分級(jí)場(chǎng)景劃分，醫(yī)院具體工作場(chǎng)景包括門診、病房、急診重癥監(jiān)護(hù)病房等劃分，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得出結(jié)論如下。

2.1 不同級(jí)別醫(yī)院的心電場(chǎng)景

不同級(jí)別醫(yī)院心電診斷的分布不同。

（1）部分心電診斷條目?jī)H在二、三級(jí)醫(yī)院見到，而一級(jí)醫(yī)院罕見，如房性逸搏及心律、加速的交界性逸搏及心律、心房撲動(dòng)、室性逸搏、房性融合波、室性融合波、窄QRS波心動(dòng)過(guò)速、寬QRS心動(dòng)過(guò)速、室性心動(dòng)過(guò)速、心室撲動(dòng)、心室顫動(dòng)、二度竇房阻滯、二度I型房室阻滯、二度II型房室阻滯、2:1房室阻滯、高度房室阻滯、右心室高電壓、完全性右束支合并左前分支阻滯、U波增大、U波倒置、心房起搏心律、心房感知心室起搏心律、房室順序起搏心律、竇性?shī)Z獲等。

（2）個(gè)別心電診斷條目?jī)H在三級(jí)醫(yī)院偶見，一級(jí)及二級(jí)醫(yī)院極為罕見，如尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動(dòng)過(guò)速、并行心律、三支阻滯等。

（3）統(tǒng)計(jì)分析顯示，絕大部分心電診斷條目在三級(jí)醫(yī)院具有更高的發(fā)生率。

（4）根據(jù)樣本量計(jì)算匯總得出1 632例涵蓋三級(jí)醫(yī)院各項(xiàng)診斷詞條信息的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中三級(jí)醫(yī)院633例、二級(jí)醫(yī)院516例、一級(jí)醫(yī)院483例。

2.2 醫(yī)院的疾病分布的不同心電場(chǎng)景

根據(jù)醫(yī)院疾病的分布分為急重癥病房、普通病房及門診三個(gè)心電場(chǎng)景，其中急重癥病房包括外科重癥監(jiān)護(hù)病房、神內(nèi)監(jiān)護(hù)病房、心內(nèi)監(jiān)護(hù)病房、呼吸監(jiān)護(hù)病房及急診病房等。不同心電場(chǎng)景的心電診斷各有其不同的特點(diǎn)：

（1）對(duì)于“心電圖正常（范圍）”心電診斷條目而言，門診的發(fā)生率為62.49%，略高于普通病房（59.67%），而危急重癥病房的發(fā)生率僅為14.94%（P＜0.01）。

（2）部分心電診斷條目在危急重癥病房發(fā)生率大于普通病房及門診（P＜0.01），如：竇性心動(dòng)過(guò)速、房性早搏、房性逸搏及房性逸搏心律、交界性逸搏及交界性逸搏心律、心房顫動(dòng)、心房撲動(dòng)、房性心動(dòng)過(guò)速、室上性心動(dòng)過(guò)速、室性早搏、室性融合波、室性逸搏、室性心動(dòng)過(guò)速、心室撲動(dòng)、心室顫動(dòng)、二度I型房室阻滯、三度房室阻滯、左前分支阻滯、完全性及不完全性右束支阻滯、完全性左束支阻滯、R波遞增不良、ST-T改變、QTc間期延長(zhǎng)、異常Q波、心房起搏心律、心室起搏心律、心房感知心室起搏心律、房室順序起搏心律、假性室性融合波等。

（3）部分心電診斷條目，急重癥病房可見，而普通病房與門診罕見，如二度竇房阻滯、加速的交界性逸搏心律、室性逸搏心律、加速的室性逸搏及加速的室性逸搏心律、二度II型房室阻滯、2:1房室阻滯、高度房室阻滯、ST段抬高、竇性?shī)Z獲等。

（4）部分心電診斷條目，在普通病房與急重癥病房可見，而門診罕見。如：加速的房性逸搏、室性心動(dòng)過(guò)速、心室顫動(dòng)、二度I型房室阻滯、全導(dǎo)低電壓等。

（5）根據(jù)樣本量計(jì)算匯總得出1 794例涵蓋三級(jí)醫(yī)院不同臨床場(chǎng)景各項(xiàng)診斷詞條信息的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中急重癥病房819例，門診456例，普通病房519例。

二級(jí)醫(yī)院門診與病房的不同場(chǎng)景下心電診斷亦有差異性：

（1）對(duì)于“心電圖正常（范圍）”心電診斷條目而言，二級(jí)醫(yī)院門診的發(fā)生率高于病房（61.16% Vs.50.74%，P＜0.01）。

（2）部分心電診斷條目，病房的發(fā)生率高于門診，如竇性心動(dòng)過(guò)緩、房性早搏、交界性早搏、一度房室阻滯、完全性右束支阻滯、不完全性右束支阻滯、肢體導(dǎo)聯(lián)低電壓、R波遞增不良、ST段改變、異常Q波、前間壁及后壁心肌梗死等。

（3）根據(jù)樣本量計(jì)算匯總得出931例涵蓋二級(jí)醫(yī)院不同臨床場(chǎng)景各項(xiàng)診斷詞條信息的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中門診412例，普通病房519例。

根據(jù)不同臨床應(yīng)用進(jìn)行心電場(chǎng)景劃分，不同心電場(chǎng)景具有各自心電診斷分布的特點(diǎn)，應(yīng)用心電診斷分布進(jìn)行場(chǎng)景劃分并建立相關(guān)的心電場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，為下一步心電圖機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)新點(diǎn)及臨床應(yīng)用

（1）目前國(guó)內(nèi)外尚缺乏心電場(chǎng)景相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)研究，本數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)不同醫(yī)院的級(jí)別及疾病的分布特點(diǎn)對(duì)心電數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分級(jí)分類，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)心電圖機(jī)自動(dòng)診斷分析以及算法有效性進(jìn)一步評(píng)判，對(duì)于不同場(chǎng)景下心電圖機(jī)設(shè)備評(píng)價(jià)與檢測(cè)具有重要指導(dǎo)意義。

（2）臨床應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)基于真實(shí)醫(yī)院環(huán)境及臨床場(chǎng)景建立，數(shù)據(jù)庫(kù)采集精度高，且涵蓋心電波形數(shù)據(jù)、心電特征值、專家診斷心電結(jié)果及相關(guān)臨床信息，數(shù)據(jù)庫(kù)全面、豐富、可靠性強(qiáng)。

（3）因本數(shù)據(jù)庫(kù)依據(jù)不同臨床應(yīng)用場(chǎng)景而建立，因此對(duì)于不同臨床場(chǎng)景下心臟病的學(xué)習(xí)與研究具有積極推動(dòng)作用，而基于數(shù)據(jù)庫(kù)的深度分析與挖掘，將為醫(yī)學(xué)工作者提供更加豐富的科研數(shù)據(jù)。

臨床應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)價(jià)心電數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，為評(píng)測(cè)不同臨床應(yīng)用場(chǎng)景下心電圖機(jī)的自動(dòng)診斷功能奠定了基礎(chǔ)，并為心電圖機(jī)廠家評(píng)測(cè)自動(dòng)診斷評(píng)價(jià)功能參數(shù)提供重要參考[3]。此外，根據(jù)臨床應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)心電圖機(jī)進(jìn)行評(píng)測(cè)后，為各級(jí)醫(yī)院采購(gòu)部門提供應(yīng)用參考，避免高配誤配，節(jié)約采購(gòu)成本。臨床應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)價(jià)心電數(shù)據(jù)庫(kù)不僅將提升國(guó)產(chǎn)心電圖機(jī)自動(dòng)診斷功能及場(chǎng)景的適應(yīng)需求，而且為醫(yī)學(xué)工作者提供了寶貴的科研和教學(xué)資源。