心电图机不同场景应用数据库的建立

石亚君，宋小武，郜玲，董颖，但晴，王晋丽，陈韵岱

1 解放军总医院 心内科，北京市，100853

2 中国农业农村部 医疗保健处，北京市，100125

0 引言

心电数据库的建立，是检测各类心电图机自动诊断分析功能、算法有效性的重要评判标准。不同级别医院及不同疾病分布部门的心电诊断特征并不一致，例如，在急重症监护室，急性冠脉综合征及心律失常的发生率要高于住院病房及门诊，与二级和三级医院相比，一级医院病种简单，病情轻缓，正常心电图诊断占比更高。因此，建立场景心电数据库对提升心电图机在不同临床场景下的自动诊断功能具有重要意义。

1 方法

1.1 数据库来源

本数据库在北京市科技计划课题“心电类医用电子仪器验证评价与推广”支撑下建立，成立课题专家组，课题专家组以临床及实际应用为主旨，进行临床场景的划分。通过多次专家论证，将心电场景分为三级六类：三级包括三级医院、二级医院及一级医院；六类包括三级医院的急重症监护室、住院病房、门诊，二级医院的住院病房、门诊，一级医院。

原始数据库来源于解放军总医院GE心电信息管理系统（MUSE）及基层心电数据管理系统存储分析的心电图原始数据。数据库患者地域分布覆盖全国34个省市、7个地区；按照全国人口比例校正后，主要覆盖了华北、华东和华南地区。心电图记录前要求受试者静坐至少5 min，记录时充分暴露受试者放置电极部位，按照国际统一标准，精确安放常规12导联电极，严格遵循心电图操作规范进行心电图采集[1]。心电数据采集均使用GE-5500或GE-5000十二导同步心电图机，采集至少10 s的十二导联同步心电图数据。采样、储存、分析频率均达1 000点×秒×通道。原始数据来源完整、可靠，精度高，覆盖面广，为后续抽样研究奠定了坚实的基础。

1.2 建立方法

1.2.1 根据临床应用场景进行分类

（1）根据不同级别医院对心电场景进行分类：包括解放军总医院心电数据、3家二级医院心电数据及12家一级医院心电数据，合计心电数据30万人次。

（2）按照三级医院的疾病分布对心电场景进行分类：包括解放军总医院急重症监护室心电数据，住院部心电数据及门诊心电数据。

依托原始采样心电图机自动提取的特征值结果，对心电数据库中心电图特征值进行测量与分析，并结合相关临床资料对心电图诊断结果进行三级审核确认。

1.2.2 诊断术语形成

在AHA/ACC/HRS《2009年心电图标准化与解析建议》[2]基础上，通过召开多次专家论证会，以实际临床应用为主旨，对诊断术语库进行规范和合并，最终形成了临床应用场景评价诊断术语库。

1.2.3 数据库抽样

根据诊断术语对临床心电场景数据库进行分类检索并汇总，计算出不同临床心电场景下每个诊断术语所占的比例。根据率及其置信区间计算的方法计算样本量，计算公式如下：

将检验水准α定义为0.05，二类错误的发生率β定位为0.10，逐项计算并汇总。

应用系统抽样随机方法，按照计算出的样本量对每一诊断术语进行抽取。

1.2.4 心电数据测量与分析依托原始采样心电图机自动提取的特征值结果，聘请心电图国内知名专家对数据库中各类诊断心电图特征值进行测量与分析。主要包括心电图各波、段、间期测量与分析，电轴的测量与分析，心率的测量与分析等。收集患者的其它临床资料，包含基本信息、病史、实验室检查、用药情况、临床诊断等，经至少两位心电专家对所有心电图进行诊断结果的矫正，双盲诊断一致后心电图入选数据库。

2 结果

（1）数据库组成

根据心电诊断评价系统的构建与应用要求，聘请心电及医工相关专业国内知名高级工程师编写数据库软件，将得出的原始数据输入到评价系统所用心电图数据库软件中。

数据库包括不同级别医院心电场景数据库与不同疾病心电场景数据库两大部分。数据库涵盖临床应用场景各种心电诊断条目，以10 s十二导联同步心电信号为基础，包括心电波形数据、心电测量特征值、临床信息（患者基本信息、病史、实验室检查、用药情况、临床诊断）、专家诊断心电结果等。每条心电图数据进行前后上下匹配后头尾对接，完成心电图数据信号环。

（2）不同临床应用场景数据库心电诊断分布特点

不同临床应用场景中的心电诊断有其各自的特点，我们对不同医院进行分级场景划分，医院具体工作场景包括门诊、病房、急诊重症监护病房等划分，经过统计分析，得出结论如下。

2.1 不同级别医院的心电场景

不同级别医院心电诊断的分布不同。

（1）部分心电诊断条目仅在二、三级医院见到，而一级医院罕见，如房性逸搏及心律、加速的交界性逸搏及心律、心房扑动、室性逸搏、房性融合波、室性融合波、窄QRS波心动过速、宽QRS心动过速、室性心动过速、心室扑动、心室颤动、二度窦房阻滞、二度I型房室阻滞、二度II型房室阻滞、2:1房室阻滞、高度房室阻滞、右心室高电压、完全性右束支合并左前分支阻滞、U波增大、U波倒置、心房起搏心律、心房感知心室起搏心律、房室顺序起搏心律、窦性夺获等。

（2）个别心电诊断条目仅在三级医院偶见，一级及二级医院极为罕见，如尖端扭转型室性心动过速、并行心律、三支阻滞等。

（3）统计分析显示，绝大部分心电诊断条目在三级医院具有更高的发生率。

（4）根据样本量计算汇总得出1 632例涵盖三级医院各项诊断词条信息的评价数据库，其中三级医院633例、二级医院516例、一级医院483例。

2.2 医院的疾病分布的不同心电场景

根据医院疾病的分布分为急重症病房、普通病房及门诊三个心电场景，其中急重症病房包括外科重症监护病房、神内监护病房、心内监护病房、呼吸监护病房及急诊病房等。不同心电场景的心电诊断各有其不同的特点：

（1）对于“心电图正常（范围）”心电诊断条目而言，门诊的发生率为62.49%，略高于普通病房（59.67%），而危急重症病房的发生率仅为14.94%（P＜0.01）。

（2）部分心电诊断条目在危急重症病房发生率大于普通病房及门诊（P＜0.01），如：窦性心动过速、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、心房颤动、心房扑动、房性心动过速、室上性心动过速、室性早搏、室性融合波、室性逸搏、室性心动过速、心室扑动、心室颤动、二度I型房室阻滞、三度房室阻滞、左前分支阻滞、完全性及不完全性右束支阻滞、完全性左束支阻滞、R波递增不良、ST-T改变、QTc间期延长、异常Q波、心房起搏心律、心室起搏心律、心房感知心室起搏心律、房室顺序起搏心律、假性室性融合波等。

（3）部分心电诊断条目，急重症病房可见，而普通病房与门诊罕见，如二度窦房阻滞、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型房室阻滞、2:1房室阻滞、高度房室阻滞、ST段抬高、窦性夺获等。

（4）部分心电诊断条目，在普通病房与急重症病房可见，而门诊罕见。如：加速的房性逸搏、室性心动过速、心室颤动、二度I型房室阻滞、全导低电压等。

（5）根据样本量计算汇总得出1 794例涵盖三级医院不同临床场景各项诊断词条信息的评价数据库，其中急重症病房819例，门诊456例，普通病房519例。

二级医院门诊与病房的不同场景下心电诊断亦有差异性：

（1）对于“心电图正常（范围）”心电诊断条目而言，二级医院门诊的发生率高于病房（61.16% Vs.50.74%，P＜0.01）。

（2）部分心电诊断条目，病房的发生率高于门诊，如窦性心动过缓、房性早搏、交界性早搏、一度房室阻滞、完全性右束支阻滞、不完全性右束支阻滞、肢体导联低电压、R波递增不良、ST段改变、异常Q波、前间壁及后壁心肌梗死等。

（3）根据样本量计算汇总得出931例涵盖二级医院不同临床场景各项诊断词条信息的评价数据库，其中门诊412例，普通病房519例。

根据不同临床应用进行心电场景划分，不同心电场景具有各自心电诊断分布的特点，应用心电诊断分布进行场景划分并建立相关的心电场景数据库，为下一步心电图机应用场景评价奠定了基础。

3 数据库的创新点及临床应用

（1）目前国内外尚缺乏心电场景相关的数据库研究，本数据库根据不同医院的级别及疾病的分布特点对心电数据库进行分级分类，通过数据库对心电图机自动诊断分析以及算法有效性进一步评判，对于不同场景下心电图机设备评价与检测具有重要指导意义。

（2）临床应用场景数据库基于真实医院环境及临床场景建立，数据库采集精度高，且涵盖心电波形数据、心电特征值、专家诊断心电结果及相关临床信息，数据库全面、丰富、可靠性强。

（3）因本数据库依据不同临床应用场景而建立，因此对于不同临床场景下心脏病的学习与研究具有积极推动作用，而基于数据库的深度分析与挖掘，将为医学工作者提供更加丰富的科研数据。

临床应用场景评价心电数据库的建立，为评测不同临床应用场景下心电图机的自动诊断功能奠定了基础，并为心电图机厂家评测自动诊断评价功能参数提供重要参考[3]。此外，根据临床应用场景数据库对心电图机进行评测后，为各级医院采购部门提供应用参考，避免高配误配，节约采购成本。临床应用场景评价心电数据库不仅将提升国产心电图机自动诊断功能及场景的适应需求，而且为医学工作者提供了宝贵的科研和教学资源。