王輝，劉靖雅，李哲，王大鵬，馬斐，潘成軍，崔晶蕾，劉景鑫

1. 吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 a. 電診科；b. 放射科，吉林 長(zhǎng)春 130033；2. 上海詢(xún)康數(shù)字科技有限公司，上海 200000；3. 吉林省醫(yī)學(xué)影像工程技術(shù)研究中心，吉林 長(zhǎng)春 130033

引言

本文對(duì)比國(guó)內(nèi)外心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)際上通用的數(shù)據(jù)庫(kù)存在數(shù)據(jù)格式復(fù)雜不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模較小等問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)雖然有多種心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方案與理論基礎(chǔ)，但并無(wú)真正落地、滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)庫(kù)。

隨著國(guó)內(nèi)科研水平的提升，臨床工作人員、科研工作者及相關(guān)研發(fā)人員對(duì)高質(zhì)量心電圖數(shù)據(jù)的要求越來(lái)越高，這與國(guó)內(nèi)暫無(wú)在運(yùn)營(yíng)的心電數(shù)據(jù)庫(kù)存在矛盾。綜合當(dāng)前問(wèn)題，并參考心電圖信息化管理的建設(shè)需求[1-2]，我們提出并搭建國(guó)內(nèi)首個(gè)心電數(shù)據(jù)庫(kù)。

心電數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建依托于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——數(shù)字診療裝備研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)，項(xiàng)目名稱(chēng)為“基于人工智能分析技術(shù)和多場(chǎng)景服務(wù)模式的遠(yuǎn)程心電檢測(cè)診斷管理服務(wù)解決方案”。項(xiàng)目旨在解決心電領(lǐng)域現(xiàn)有難題，真正實(shí)現(xiàn)先進(jìn)醫(yī)療技術(shù)下沉，落實(shí)三級(jí)診療政策，切實(shí)為臨床、科研等工作服務(wù)。課題任務(wù)是針對(duì)心電數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行臨床應(yīng)用性評(píng)估和科學(xué)性評(píng)估，開(kāi)發(fā)出心電數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)心電應(yīng)用示范區(qū)所積累的心電數(shù)據(jù)填充、完善心電數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1為國(guó)家項(xiàng)目各課題任務(wù)關(guān)系示意圖，清晰顯示心電數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)來(lái)源及用途。項(xiàng)目?jī)?nèi)遠(yuǎn)程心電檢測(cè)診斷管理服務(wù)平臺(tái)，結(jié)合心電智能分析算法在上海、吉林、海南三個(gè)應(yīng)用示范區(qū)內(nèi)應(yīng)用，平臺(tái)收集到的心電數(shù)據(jù)可錄入到心電數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為課題四的數(shù)據(jù)來(lái)源；同時(shí)心電數(shù)據(jù)庫(kù)在產(chǎn)學(xué)研基礎(chǔ)的進(jìn)一步加深應(yīng)用，也可為后來(lái)的研究者提供研究支撐。

圖1 課題任務(wù)關(guān)系圖

此心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)屬于國(guó)內(nèi)首個(gè)心電類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)我國(guó)心電數(shù)據(jù)庫(kù)的空白。數(shù)據(jù)庫(kù)將匯集正常心電圖數(shù)據(jù)、各類(lèi)常見(jiàn)疾病病例數(shù)據(jù)、各類(lèi)疑難雜癥性數(shù)據(jù)，為人工智能在心電領(lǐng)域的研發(fā)及應(yīng)用建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)在優(yōu)化心電智能分析算法、數(shù)據(jù)庫(kù)的智能化建設(shè)、心電設(shè)備智能診斷功能的評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)比及算法測(cè)試、心電診斷系統(tǒng)的研發(fā)及改進(jìn)，以及臨床科學(xué)研究等層面產(chǎn)生極大的推進(jìn)作用。

1 心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

心電圖診斷在國(guó)際上通用的規(guī)范做法是：采用經(jīng)專(zhuān)家逐拍標(biāo)注的心電數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。臨床實(shí)踐表明：心電設(shè)備的分析參數(shù)與年齡、性別和種族有關(guān)[3-7]。國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission，IEC）提出驗(yàn)證心電圖形態(tài)和節(jié)律自動(dòng)判斷算法的心電圖數(shù)據(jù)，應(yīng)采集自預(yù)期使用的特定人群，歐美早已建立符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的、逐拍標(biāo)注的心電數(shù)據(jù)庫(kù)。

目前國(guó)際上最主要的心電數(shù)據(jù)庫(kù)有四個(gè)：美國(guó)麻省理工學(xué)院與Beth Israel醫(yī)院聯(lián)合建立的MIT-BIH心電數(shù)據(jù)庫(kù)、美國(guó)心臟學(xué)會(huì)的AHA心律失常心電數(shù)據(jù)庫(kù)、歐盟的CSE心電數(shù)據(jù)庫(kù)和歐盟ST-T心電數(shù)據(jù)庫(kù)。

在心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方面，目前中國(guó)心電圖設(shè)備市場(chǎng)上由于生產(chǎn)廠家眾多，不同廠家對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存格式標(biāo)準(zhǔn)各不相同。若數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)心電圖格式達(dá)不到統(tǒng)一，可能導(dǎo)致不同用戶(hù)使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，在數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、信息互換與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理方面存在困難[8]；同時(shí)各類(lèi)心電設(shè)備在進(jìn)行臨床應(yīng)用時(shí)，通常對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，在心電圖檢查的信息化管理上造成不便，客觀上也導(dǎo)致許多醫(yī)院臨床信息系統(tǒng)缺少心電圖數(shù)據(jù)[9]；再加上醫(yī)院及相關(guān)單位的管理限制因素，致使我國(guó)的心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)長(zhǎng)期以來(lái)一直處于空白狀態(tài)，雖然有一些較為成熟的理論研究和應(yīng)用解決方案，但并無(wú)實(shí)際落地的、滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)需求的心電數(shù)據(jù)庫(kù)[10]。

國(guó)內(nèi)心電企業(yè)心電圖數(shù)據(jù)格式不公開(kāi)，并需要單獨(dú)進(jìn)行臨床驗(yàn)證，不僅監(jiān)管缺乏驗(yàn)證依據(jù)，還給國(guó)內(nèi)心電類(lèi)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)研發(fā)，上市前性能測(cè)試及臨床評(píng)價(jià)工作帶來(lái)困難。

對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)際上通用的四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)雖是最主要、最具權(quán)威性的，但在心電圖的應(yīng)用上也存在一些局限性：① 數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)格式不同且復(fù)雜，不同子數(shù)據(jù)庫(kù)下數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，讀取過(guò)程較為麻煩。② 數(shù)據(jù)庫(kù)中所含數(shù)據(jù)數(shù)量較少，有的僅有幾十例數(shù)據(jù)，并對(duì)外收費(fèi)，給科研工作造成較大的阻力。

2 面向人工智能應(yīng)用心電數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題

2.1 統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式

早在1989年，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)即制定了心電圖數(shù)據(jù)格式輸出標(biāo)準(zhǔn)格式，以利于心電圖數(shù)據(jù)資料在不同廠商的心電設(shè)備間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換[11]，然而由于標(biāo)準(zhǔn)制作不夠嚴(yán)謹(jǐn)，各大廠商開(kāi)發(fā)出各自專(zhuān)屬的格式和版本，并不兼容，因此并未過(guò)多改善心電圖數(shù)據(jù)在信息交換上的問(wèn)題[12-13]。我們的數(shù)據(jù)庫(kù)因數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，將對(duì)原始的格式復(fù)雜的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化處理，以解決數(shù)據(jù)讀取困難的問(wèn)題，方便后續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)的使用，達(dá)到醫(yī)療數(shù)據(jù)的無(wú)障礙共享。

目前市場(chǎng)上基本存在兩種形式的心電數(shù)據(jù)：① 各大知名廠商自行設(shè)置的加密式非明文數(shù)據(jù)。針對(duì)該類(lèi)型心電數(shù)據(jù)，我們通過(guò)與設(shè)備商合作協(xié)議，獲得該非明文數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換程序，將其解碼成為非加密的明文數(shù)據(jù)，統(tǒng)一處理后錄入心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)；② 非加密式數(shù)據(jù)，在合作的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理，直接錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

對(duì)于收錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的明文式數(shù)據(jù)，我們采用統(tǒng)一的格式及規(guī)范要求。

（1）數(shù)據(jù)的格式要求。數(shù)據(jù)在錄入數(shù)據(jù)庫(kù)前需按要求處理成明文格式（未經(jīng)加密算法的原消息），可以是TXT、CSV、XML等格式。

（2）數(shù)據(jù)的規(guī)范要求。注明數(shù)據(jù)的采集時(shí)間、采樣頻率、采集時(shí)長(zhǎng)、采樣點(diǎn)數(shù)、導(dǎo)聯(lián)數(shù)等基本條件；若有心電參數(shù)值等數(shù)據(jù)也要注明，例如心率、QRS時(shí)限、QT/QTC間期、電軸等心電參數(shù)；每個(gè)導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)為導(dǎo)聯(lián)名稱(chēng)和一組心電電壓值，電壓值使用mV單位。

數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)一處理后，可直接用于算法測(cè)試、繪制心電圖、臨床試驗(yàn)驗(yàn)證及人工智能領(lǐng)域的研發(fā)等。

2.2 增加數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)來(lái)源及獲取途徑

我們不僅從國(guó)家項(xiàng)目中的應(yīng)用示范區(qū)獲取數(shù)據(jù)，還能從合作醫(yī)院及科研單位、硬件制造廠商、自由運(yùn)轉(zhuǎn)心電平臺(tái)的服務(wù)機(jī)構(gòu)中獲取心電數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量的儲(chǔ)存按計(jì)劃可分為3個(gè)階段：第一階段，每種疾病異常數(shù)目達(dá)到千級(jí)；第二階段，每種疾病異常數(shù)目達(dá)到萬(wàn)級(jí)；隨著項(xiàng)目的推進(jìn)和各類(lèi)合作的加強(qiáng)，第三階段每類(lèi)疾病異常數(shù)目將達(dá)到十萬(wàn)級(jí)。疾病種類(lèi)預(yù)計(jì)從初級(jí)階段的三大類(lèi)，后續(xù)將實(shí)現(xiàn)十一大類(lèi)疾病全覆，包含100+類(lèi)細(xì)分心電圖病狀，滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)需求。

2.3 將心電數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際的應(yīng)用落地

數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)格式上的統(tǒng)一、數(shù)據(jù)量的擴(kuò)充以及準(zhǔn)確性的提升上，都是具有創(chuàng)造性的一步。這不僅能為臨床科學(xué)研究和數(shù)據(jù)測(cè)試、驗(yàn)證工作服務(wù)，還能對(duì)人工智能領(lǐng)域產(chǎn)生正面推動(dòng)作用：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[14]；加速人工智能心電算法模型的建立與優(yōu)化，提高算法準(zhǔn)確性，促進(jìn)人工智能在心電領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)落地。

3 心電數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建

心電數(shù)據(jù)庫(kù)是首個(gè)符合中國(guó)人群的數(shù)據(jù)庫(kù)，包含11大類(lèi)心電圖異常，100+類(lèi)細(xì)分心電圖病狀，數(shù)據(jù)類(lèi)型包括常規(guī)心電圖、單導(dǎo)、三五導(dǎo)聯(lián)、十二導(dǎo)聯(lián)心電圖。在數(shù)據(jù)的展現(xiàn)形式上，每條心電數(shù)據(jù)包含數(shù)據(jù)來(lái)源、記錄時(shí)間、長(zhǎng)度、心電圖繪圖、各類(lèi)指標(biāo)分析及專(zhuān)家標(biāo)注等，同時(shí)每條心電圖數(shù)據(jù)記錄病人年齡、性別、疾病信息等。數(shù)據(jù)庫(kù)在心電圖異常類(lèi)型上覆蓋更廣、數(shù)據(jù)類(lèi)型更豐富，可以為相關(guān)機(jī)構(gòu)提供共享服務(wù)和技術(shù)支持，大幅度降低研發(fā)成本。

3.1 心電數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建思路

不同的研究方向?qū)π碾妶D數(shù)據(jù)庫(kù)有著多元的需求。

（1）大規(guī)模的心血管病流行病學(xué)調(diào)查研究和臨床試驗(yàn)。心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)常是心血管病醫(yī)學(xué)庫(kù)的一個(gè)組成部分，首先應(yīng)建立入選樣本的基礎(chǔ)心電圖，并按預(yù)定計(jì)劃定期隨訪采集系列心電圖進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便進(jìn)行不同時(shí)期心電圖的比較（如比較QRS電軸、QRS電壓、Q波、ST-T變化以及節(jié)律、傳導(dǎo)變化等）及調(diào)查心電圖變化與臨床資料的關(guān)系。

（2）不同種族正常人群心電圖范圍的調(diào)查研究。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)包含足夠大的樣本量，并且要考慮到不同性別和年齡組的樣本分布數(shù)，以符合正常值研究的統(tǒng)計(jì)學(xué)要求。

（3）臨床科學(xué)研究。如建立某些疾?。ㄈ缧氖曳蚀?、心肌梗死、預(yù)激綜合征等）的心電圖診斷標(biāo)準(zhǔn)或探討和評(píng)價(jià)心電圖某些參數(shù)指標(biāo)的臨床價(jià)值，心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)除包括明確的臨床診斷證據(jù)外，應(yīng)有一定的樣本量，最好還能收集到合并不同疾病或病理狀態(tài)的心電圖（如下壁心肌梗死合并前壁心肌梗死、左室肥大合并心肌梗死、左束支阻滯合并心肌梗死等）。這類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)可以客觀而科學(xué)地描述某種疾病或不同疾病狀態(tài)下的心電圖特征和表現(xiàn)，使研究人員能真實(shí)地了解心電圖檢測(cè)技術(shù)對(duì)某種疾病的診斷所能提供的信息。

（4）臨床研究外的其他方向。心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)還可用于檢測(cè)和客觀評(píng)價(jià)市場(chǎng)上各種心電圖自動(dòng)分析儀的性能（例如著名的美國(guó)MIT及歐洲CSE數(shù)據(jù)庫(kù)），還應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)，包括心電圖數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、傳送格式等標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 心電數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)架構(gòu)

心電數(shù)據(jù)庫(kù)的總體技術(shù)架構(gòu)為MVC的3層架構(gòu)[15]：控制層、業(yè)務(wù)邏輯層和持久層，見(jiàn)圖2。

（1）控制層（Web層），負(fù)責(zé)接收客戶(hù)端請(qǐng)求，向客戶(hù)端響應(yīng)結(jié)果。通?？蛻?hù)端使用http協(xié)議請(qǐng)求Web層，Web需要接收http請(qǐng)求，完成http響應(yīng)。表現(xiàn)層包括展示層和控制層：控制層負(fù)責(zé)接收請(qǐng)求，展示層負(fù)責(zé)結(jié)果的展示。表現(xiàn)層依賴(lài)業(yè)務(wù)層，接收到客戶(hù)端請(qǐng)求一般會(huì)調(diào)用業(yè)務(wù)層進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，并將處理結(jié)果響應(yīng)給客戶(hù)端。

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)架構(gòu)圖

（2）業(yè)務(wù)邏輯層（Service 層），負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯處理，與所開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的需求息息相關(guān)。Web層依賴(lài)業(yè)務(wù)邏輯層，但是業(yè)務(wù)邏輯層不依賴(lài)Web層。業(yè)務(wù)邏輯層在業(yè)務(wù)處理時(shí)可能會(huì)依賴(lài)持久層，如果要對(duì)數(shù)據(jù)持久化需要保證事務(wù)一致性。

（3）持久層（Dao 層），負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)持久化，包括數(shù)據(jù)層（即數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層）。數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化的載體，數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是業(yè)務(wù)層和持久層交互的接口，業(yè)務(wù)層需要通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層將數(shù)據(jù)持久化到數(shù)據(jù)庫(kù)中。實(shí)際上，持久層就是和數(shù)據(jù)庫(kù)交互，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行增刪改查。

3.3 心電數(shù)據(jù)庫(kù)的主要功能

（1）心電圖查閱功能。不同用戶(hù)通過(guò)疾病類(lèi)型、異常結(jié)果、檢驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)等可查看不同類(lèi)型的心電庫(kù)，并根據(jù)自己的關(guān)注和興趣進(jìn)行在線(xiàn)預(yù)覽，可支持?jǐn)?shù)據(jù)集的介紹等。

（2）數(shù)據(jù)處理中心功能。① 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)：所有需要入庫(kù)的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)的來(lái)源進(jìn)行檢查，來(lái)確保數(shù)據(jù)的安全性以及數(shù)據(jù)的脫敏性；② 數(shù)據(jù)分類(lèi)：對(duì)于檢驗(yàn)合格的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的分類(lèi)，按照不同的疾病類(lèi)型、異常結(jié)果、標(biāo)注類(lèi)型、檢驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行分類(lèi)，方便用戶(hù)可以按照不同分類(lèi)查看；③ 數(shù)據(jù)格式化：分好類(lèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化后存入數(shù)據(jù)庫(kù)。因數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，故需將數(shù)據(jù)按照制定的格式標(biāo)準(zhǔn)化，以統(tǒng)一的明文數(shù)據(jù)存入庫(kù)中。

（3）上傳數(shù)據(jù)功能。數(shù)據(jù)上傳有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)處理流程：來(lái)源于合作單位或其他硬件廠商的第三方數(shù)據(jù)，需要該單位先行提出上傳數(shù)據(jù)申請(qǐng)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部審核后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、篩查，符合法律法規(guī)后檢驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，再上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）下載數(shù)據(jù)功能。由于數(shù)據(jù)庫(kù)的半公開(kāi)性，對(duì)于下載數(shù)據(jù)用戶(hù)分為兩種，一種是有合作關(guān)系的單位或醫(yī)院無(wú)償類(lèi)型，一種是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)進(jìn)行下載數(shù)據(jù)的有償類(lèi)型，見(jiàn)圖3。

圖3 數(shù)據(jù)下載系統(tǒng)流程圖

（5）后臺(tái)管理功能。數(shù)據(jù)庫(kù)有專(zhuān)門(mén)的后臺(tái)管理平臺(tái)，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，修改，刪除等功能，還能對(duì)提出上傳數(shù)據(jù)申請(qǐng)的公司或機(jī)構(gòu)進(jìn)行審核上的確認(rèn)，以及權(quán)限管理或日志查看等功能。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化及管理方式

4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

為滿(mǎn)足數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)數(shù)量與質(zhì)量的要求，數(shù)據(jù)來(lái)源有三個(gè)方面，見(jiàn)圖4。

圖4 業(yè)務(wù)流程圖

（1）國(guó)家項(xiàng)目中成立的心電應(yīng)用示范區(qū)內(nèi)所獲得的心電數(shù)據(jù)。項(xiàng)目依托于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，在上海、吉林、海南三地建立遠(yuǎn)程心電檢測(cè)診斷管理服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用示范區(qū)，并結(jié)合項(xiàng)目下數(shù)據(jù)采集任務(wù)，在上海、吉林兩個(gè)基層（社區(qū)）機(jī)構(gòu)采集大量心電圖數(shù)據(jù)，經(jīng)診斷后錄入心電數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）合作醫(yī)院及科研單位在業(yè)務(wù)范圍內(nèi)所獲得的心電數(shù)據(jù)。

（3）硬件制造廠商、自由運(yùn)轉(zhuǎn)心電平臺(tái)的服務(wù)機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的心電數(shù)據(jù)。

4.2 數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)采集使用的設(shè)備均為醫(yī)用級(jí)別設(shè)備；邀請(qǐng)三甲級(jí)醫(yī)院專(zhuān)家進(jìn)行專(zhuān)業(yè)診斷；邀請(qǐng)質(zhì)量控制專(zhuān)家對(duì)數(shù)據(jù)采集的流程和數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行把控；數(shù)據(jù)經(jīng)脫敏處理后，保留數(shù)據(jù)性別及年齡信息，錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.3 心電數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)格式復(fù)雜的原始心電數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式，最終將數(shù)據(jù)處理成明文式，再根據(jù)疾病類(lèi)型、異常結(jié)果、標(biāo)注時(shí)間、檢驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行歸檔分類(lèi)，最終上傳至心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，后期可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求把數(shù)據(jù)庫(kù)做成半公開(kāi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同醫(yī)療單位、合作單位及設(shè)備廠商之間的無(wú)障礙交流互通。

4.4 心電數(shù)據(jù)庫(kù)管理方式

公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)就是任何人都可以通過(guò)注冊(cè)登錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，登錄成功以后可以獲得在線(xiàn)閱覽功能。若使用者可提供自己擁有的心電圖資料并上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，即可獲得下載少量心電圖數(shù)據(jù)的權(quán)限。

半公開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)就是當(dāng)用戶(hù)需要使用大量數(shù)據(jù)時(shí)，需要提出申請(qǐng)，數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)管理平臺(tái)進(jìn)行審核，其中包括填寫(xiě)數(shù)據(jù)適用范圍、功能及數(shù)據(jù)保密協(xié)議。審核通過(guò)后提供下載鏈接，供使用者進(jìn)行下載。

我們的心電數(shù)據(jù)庫(kù)后續(xù)符合相關(guān)程序及規(guī)范要求后，將根據(jù)需求半公開(kāi)使用。數(shù)據(jù)使用者提交明確需求，并填寫(xiě)數(shù)據(jù)適用范圍、功能及數(shù)據(jù)保密協(xié)議后，經(jīng)由后臺(tái)管理平臺(tái)審核，通過(guò)審核通知用戶(hù)提供下載鏈接，隨后用戶(hù)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱乃至下載處理。

5 心電數(shù)據(jù)庫(kù)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景

（1）人工智能心電算法的研究研發(fā)。心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)可為人工智能心電算法提供大量的數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)可用于算法模型建立、算法模型優(yōu)化，驗(yàn)證并提高算法準(zhǔn)確率，推進(jìn)人工智能心電算法的研發(fā)、優(yōu)化與應(yīng)用。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)的智能化建設(shè)。心電智能分析算法的應(yīng)用能在數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)上產(chǎn)生推進(jìn)作用，心電圖智能分析利用計(jì)算機(jī)分析心電圖，測(cè)量必要的參數(shù)，再根據(jù)臨床標(biāo)準(zhǔn)做出正確的診斷或評(píng)價(jià)，提高臨床指標(biāo)分析的精度，保證數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提升數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)量與質(zhì)量[16]。

（3）心電設(shè)備智能診斷功能的評(píng)價(jià)及改進(jìn)。數(shù)據(jù)庫(kù)可以為各大心電設(shè)備廠商提供多樣化的歷史疾病數(shù)據(jù)，包含各類(lèi)疑難雜癥性心電圖數(shù)據(jù)，用于評(píng)價(jià)心電設(shè)備的智能診斷功能，以輔助廠家在心電設(shè)備、軟件及其算法層面的改進(jìn)，加速產(chǎn)業(yè)的落地。

（4）數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)比及算法測(cè)試。大量的心電數(shù)據(jù)，可用于心電設(shè)備信號(hào)數(shù)據(jù)的質(zhì)量對(duì)比及算法的測(cè)試工作，進(jìn)一步提高心電設(shè)備的準(zhǔn)確性和效率性。

（5）心電診斷系統(tǒng)的研發(fā)及改進(jìn)。心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)不僅收錄了大量常見(jiàn)異常心電疾病數(shù)據(jù)，還在各類(lèi)疑難雜癥上匯集病例，補(bǔ)充常見(jiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的心電疾病類(lèi)別，促進(jìn)人工智能在不同疾病類(lèi)別尤其在疑難雜癥類(lèi)病例上的建模與應(yīng)用，在很大程度上完善了心電診斷系統(tǒng)，加速人工智能在心電疾病領(lǐng)域的全覆蓋。

（6）臨床科學(xué)研究。研究人員可以利用正常心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)資源開(kāi)發(fā)某些參數(shù)值(例如建立QT離散度正常值)，進(jìn)行其他臨床心電圖研究。

6 討論

對(duì)比目前國(guó)際上四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：① 美國(guó)MIT-BIH心電數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和開(kāi)放性的特點(diǎn)，但每個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量有限，且?guī)靸?nèi)數(shù)據(jù)無(wú)法運(yùn)用通用方式讀取，需搭配網(wǎng)站提供的工具軟件及庫(kù)函數(shù)以讀取數(shù)據(jù)[17-18]；② 美國(guó)AHA心律失常心電數(shù)據(jù)庫(kù)包含兩個(gè)系列的共155個(gè)心電數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間為3 h[19]，且需使用者購(gòu)買(mǎi)后才能下載數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；③ 歐盟的CSE心電數(shù)據(jù)庫(kù)包含1000例短時(shí)間的心電記錄，需要購(gòu)買(mǎi)才能使用；④ 歐盟ST-T心電數(shù)據(jù)庫(kù)記錄數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度、時(shí)間頻率、注解、信號(hào)以及該病人年齡、性別、疾病信息等，支持對(duì)心電圖的在線(xiàn)標(biāo)注、查看等功能[20]。比較發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)普遍存在數(shù)據(jù)容量有限、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、使用者需購(gòu)買(mǎi)使用等問(wèn)題。我們的數(shù)據(jù)庫(kù)盡可能規(guī)避這類(lèi)問(wèn)題，擴(kuò)增數(shù)據(jù)含量以滿(mǎn)足科學(xué)研究需求，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式以方便用戶(hù)使用，并且半公開(kāi)開(kāi)放，滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)的多元需求。

質(zhì)量控制是確保心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好性能，獲取最佳心電數(shù)據(jù)的技術(shù)手段[21-23]。心電數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)對(duì)于臨床驗(yàn)證工作、科學(xué)研究及人工智能的發(fā)展具有重大意義，本數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)不同的心電數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化格式統(tǒng)一，以利于數(shù)據(jù)庫(kù)后續(xù)的廣泛使用，達(dá)到數(shù)據(jù)資源共享化的目的。未來(lái)在心電數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化的流程質(zhì)量控制層面，影響數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化主要因素的研究、心電圖數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制的優(yōu)秀理論基礎(chǔ)[24-25]的對(duì)比，以及國(guó)內(nèi)外在CT、影像領(lǐng)域檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[26-27]的總結(jié)，將被展開(kāi)進(jìn)一步研究和探討，以此完善心電圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化流程質(zhì)量控制，提升準(zhǔn)確性。

本項(xiàng)目搭建的心電數(shù)據(jù)庫(kù)依托于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃數(shù)字診療裝備研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)，數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建需符合國(guó)家項(xiàng)目的要求及考核標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)完成后，需遵循國(guó)家相關(guān)管理規(guī)定，符合法定程序及規(guī)范要求，考慮根據(jù)需求半公開(kāi)使用。后續(xù)在數(shù)據(jù)庫(kù)的使用范圍、使用規(guī)則、使用權(quán)限等方面，需要管理者根據(jù)用戶(hù)需求及實(shí)際情況做出具體的評(píng)定。

心電數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前為常規(guī)性數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)類(lèi)型包括常規(guī)心電圖、單導(dǎo)、三五導(dǎo)聯(lián)、十二導(dǎo)聯(lián)心電圖。待后期數(shù)據(jù)庫(kù)管理逐漸規(guī)范、運(yùn)行更加成熟后，將展開(kāi)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)多元化建設(shè)，如添加動(dòng)態(tài)心電圖數(shù)據(jù)、心電圖長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多種類(lèi)心電圖數(shù)據(jù)，并對(duì)動(dòng)態(tài)心電圖的規(guī)范化管理進(jìn)行探索[28]，完善心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)的多元化、全覆蓋建設(shè)。

7 結(jié)論

心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)將國(guó)內(nèi)心電圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、共享化，通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累，為臨床科學(xué)研究和數(shù)據(jù)測(cè)試、驗(yàn)證工作等服務(wù)，為心電智能分析算法在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立可以為心電圖檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)、質(zhì)量對(duì)比檢測(cè)和臨床效用評(píng)價(jià)提供依據(jù)；為各大企業(yè)提供共享化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持，大幅降低研發(fā)成本；提供符合國(guó)際慣例、規(guī)范的評(píng)價(jià)手段。同時(shí)，心電圖數(shù)據(jù)記錄經(jīng)專(zhuān)家逐拍確認(rèn)的指標(biāo)信息，也可為心電圖臨床診斷提供辨識(shí)參照。

心電圖數(shù)據(jù)庫(kù)大大推進(jìn)了國(guó)內(nèi)在心臟疾病及心血管健康方面的研究，降低心血管的發(fā)病率，提高其預(yù)防的可能，切實(shí)提高民眾的健康水平，具有很高的科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)完善后，將極大地為心電等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域賦能。數(shù)據(jù)庫(kù)不僅在科學(xué)研究、數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)比及算法測(cè)試層面提供數(shù)據(jù)支撐，還能為人工智能應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)，支持人工智能心電算法的研究、研發(fā)與優(yōu)化；評(píng)估及改進(jìn)心電設(shè)備智能診斷功能，優(yōu)化心電智能診斷系統(tǒng)等。