【专家述评】一流心电大数据平台的创建及发展前景
循心电踪迹，探心脏奥秘！
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作 者：卢喜烈
作者单位：解放军总医院第一医学中心心脏无创检测中心，汕头大学医学院第一附属医院临床心电学研究所
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卢喜烈. 一流心电大数据平台的创建及发展前景[J]. 实用心电学杂志, 2020, 29(1): 1-4.
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摘 要
心电大数据是医学大数据的重要组成部分，建设具有一流水平的心电大数据平台有利于各类心电数据的整合分析与动态监测，实现心电资源的远程共享，对临床医疗、医学科研和教学具有非常重要的价值。本文从心电大数据的基本概念出发，阐述了心电大数据平台建设的重要价值及临床意义，强调心电大数据应当与临床医学信息紧密结合，实现对患者的快速和精确诊断。同时提出要提高心电人工智能诊断水平，并在综述了国内外心电大数据平台建设现状的基础上，提出了我国建设心电大数据平台面临的困难和解决办法，最后对心电大数据的发展方向予以展望。
关键词
心电大数据平台, 人工智能, 信息共享, 精准医疗
1 心电大数据的基本概念
心电大数据是医学大数据的重要组成部分，是以多元形式对海量的心电数据组进行分布式数据存储与管理，并运用云计算从庞大的心电数据库中提取有用的心电数据。
心电大数据具有以下4个显著特点：
① 数据海量化：数据包涵全体住院患者的全息数据；
② 高速化：可快速、实时收集患者的医学信息；
③ 多样化：涵盖多类型、多格式、多来源、多时间、多空间、多渠道的心电数据；
④ 高价值：通过深度挖掘大数据，可总结、预测与心电相关的疾病和治病规律。
创建具有一流水平的心电大数据平台需要把全国各医疗单位的心电资源，如心电图、动态心电图、运动心电图、远程心电图等，传输到远程心电医学平台，并融合临床信息，进行心电人工智能诊断、大数据查询、科学研究、统计学处理等，从而从海量数据中“提纯”出高价值的心电信息资源。
2 心电大数据平台建设的重要价值及临床意义
研究表明，国内外发表的急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)及急性非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)诊断和治疗指南等中的许多重要观点来源于医学大数据[1]。可见心电大数据时代已经到来。目前，中国各大医院和医学中心的心电网络系统与互联网心电数据迅速增长，许多大型医院的心电网络系统中存储的心电图数据已经突破百万份。有的远程心电医学平台每天上传的远程动态心电数据量已经达到了2000余例。全国存储的心电图数据早已经突破数十亿例，心电信息浩瀚如海。心电大数据已经在临床医疗、科研和教学中展现出优势。
过去由于医学数据的收集与处理十分困难，因此只能依靠抽样研究来发现新问题。由于不同样本之间存在差距，故常常出现研究结论不一致、甚至得出截然相反的结论等问题。
心电大数据作为医学大数据的重要组成部分，在全面研究真实心电疾病以及其他疾病的发生、发展规律，促进精准医疗，提升医疗价值等方面具有十分重要的应用价值。
3 心电大数据与临床医学信息的融合
心电大数据绝不是孤立存在的，它是与临床医学信息完全融合在一起的。对于心电大数据中存储的每一个数据，都要做到精细化设计与管理，并且要将心电大数据与医学大数据融为一体。特别是要融合生化、放射、超声、CT、冠脉CTA以及心脏电生理检查、冠脉造影、心脏磁共振、核医学信息等临床数据，用完整的临床信息提升心电大数据的质量。
在医学大数据中，心电图报告不再是就图论图或描述性的心电图报告，而是密切结合医学全信息的更加精准又充分体现个体化差异的临床心电图报告。这里，我们举例说明心电大数据与临床医学检查结合对快速诊断心脏疾病的重要性。
例如，某患者由于胸痛3～10 min入院检查，心电图上出现前壁ST段显著抬高，有动态改变，能定位诊断，T波增大，心电图危急值报告提示急性前壁心肌缺血损伤；同一例患者胸痛持续30 min以上不缓解，出现同样的心电图改变或新生的Q波，心肌酶异常升高，心脏超声检查提示阶段性室壁运动障碍，患者溶栓后症状减轻或消失，ST段回落大于50%。心电图报告提示阻塞的冠脉再通，心电图危急值报告提示急性前壁心肌梗死。该患者的心电图T波从发生直立转为正负双向或倒置，心电图报告提示急性前壁心肌梗死演变期(恢复期或充分发展期)。冠脉造影显示前降支中段病变，狭窄程度95%，对前降支进行扩张术后，植入支架。经过综合治疗，病情稳定出院。6个月后复查心电图，人工智能系统将复查心电图与往日存储的心电图进行快速自动比对，直接得出报告：窦性心律、陈旧性前壁心肌梗死。与前期心电图比较，无明显变化。心电图报告提示陈旧性前壁心肌梗死。1年后，患者因活动时出现胸痛、胸闷再次入院。动态心电图监测到前壁及前侧壁心肌缺血，平板运动试验报告显示前壁与前侧壁阳性，提示冠脉再狭窄或有新的冠脉病变。再如，Brugada波患者1例，既往有晕厥病史或家族中有猝死的人员，自动匹配上电子病历中的相关信息后，临床心电图报告提示为Brugada综合征。上述2个病例均为临床检查与存储的心电数据快速匹配来获得诊断结果的例子。
4 心电人工智能诊断水平的提高
心电大数据平台是建立在心电人工智能诊断基础之上的，如果存储的心电信息精准度达不到医疗级水平的要求，心电大数据库即使建立起来了，也是一个废库。另一方面，建设一流的心电大数据库，攻克心电图自动诊断难关，人才是关键。这不仅需要上级的支持和引导，还需要心电厂商的通力合作、医院的支持和大学的科研平台支撑，当然也离不开建设一流的心电数学算法团队和心电专家团队，同时还需要神经网络系统的程序员团队和统计学专家团队。在做好顶层设计的基础上，通过全方位的研究，不断提升心电人工智能水平，建设强大的心电算法数据库，为心电大数据服务。
计算机判读心电图40多年来的实践证明，计算机协助出具心电图报告速度快，可节省大量的人力和物力，且心电图测量精度高，采用同一个标准诊断心电图可有效避免人为因素的影响。采用数字化技术将心电信息存储在服务器上，通过网络信息系统查询心电信息，随时为临床诊断和治疗疾病提供依据。另外，高质量的医学科研论文的心电图数据来源于计算机自动生成的心电图数据。因此，如果没有人工智能诊断系统，将直接影响整个医学大数据的质量。
精准医疗是建立在精确的临床诊断学基础之上的。临床上对心电图诊断的精度要求要高于其他医学检查技术，要求诊断误差不超过1 ms。因此，精准医疗更需要精准的心电学技术支撑，而更加精准的心电学技术，来自精准的心电算法。因此，广泛开展远程心电监测及心电图危急值报告更需要人工智能诊断技术。
5 国内外心电大数据库建设的现状
心电图应用于临床已有117年的历史，欧美国家所建立的用于心电图自动化诊断的数据库由于建库时间较早，采集的信息不完整。国内方面，虽然各大型医院都在建设心电大数据库，且存储了数以亿万的心电数据，但是不能实现资源的互联互通，也没有与临床信息完全融合，因此都是一个个没有关联的心电信息孤岛。
另一方面，硬件的存储量对心电信息的存储影响也很大。比如，动态心电图信息量大，硬盘存满以后，有的使用者将旧数据删除后继续使用原来的硬盘，而有的则取下旧盘，换上新盘，这也导致动态心电信息记录不完整。为了存储海量心电信息，心电图和动态心电图的原始数据、平板运动试验数据等都应存储在医学信息中心的数据库中，以确保信息的完整性。
6 建设中国心电大数据平台面临的困难
建设一流水平的心电大数据平台面临不少困难。行政部门还没有完成各医院和各医疗中心医学信息互通共享的任务，医院之间的心电数据都是心电信息孤岛。另一方面，厂家提供的心电设备的性能、心电采集的参数和输入/输出格式等都不统一。同时，还存在“已经存储的心电数据”不能与健康大数据融合、心电标准和规范化还没有完全实现、缺少高级心电医师和工匠型心电技师等诸多问题。
7 建设中国心电大数据平台的措施和未来规划
建设完善的心电大数据平台不是几家医院的事情，它是一个需要由政府主导，各医疗单位参加，并结合专家指导、心电厂家参与建设的巨大心电学工程。将上述相关部门组织起来，做好顶层设计，全力以赴，以战斗的姿态、科学的施工方案和顽强的拼搏精神来攻克技术难关，才能早日建成中国的心电大数据平台，为临床医学、科研、保健、教学和学科建设服务。
建设心电大数据平台，未来需要做的事情很多。首要工作是统一心电标准和规范，这包括：
① 实现心电仪器标准化；
② 建立心电信号采集过程中输出与输入格式标准；
③ 实现心电图描记和操作技术规范化；
④ 实现心电导联系统标准化，包括常规12导联心电图、特殊情况下描记18导联心电图、12导联或18导联动态心电图、12导联或18导联运动心电图；
⑤ 处理好心电信息在采集中的基线漂移、减少各种干扰和伪差，确保采集的心电信息完整而又不失真；
⑥ 确保心电数据在传输与存储过程中不丢失或过度压缩；
⑦ 统一心电测量技术标准；
⑧ 建立精准的人工心电智能诊断系统；
⑨ 建立心电诊断标准；
⑩ 实现心电名词术语标准化；width=15,height=15,dpi=110 建立完整的与医学信息完全融合的心电数据库。
实现心电技术的标准化和规范化，是建设心电大数据平台的基本保证。目前，《实用心电学杂志》正致力于心电学技术规范化的推广与应用，提升心电诊断水平。该刊先后发表了《常规心电图检查操作指南》《心电图测量技术指南》《2017ISHNE/HRS动态心电图和体外心电监测/远程监测专家共识》《心电图诊断术语规范化中国专家共识(2019)》《动态心电图报告规范专家共识(2019)》等文章[2-3]，为创建心电大数据库奠定了良好的基础。
未来心电大数据的建设规划中，要做好一流水平的心电大数据的顶层设计方案，以国家部署和卫健委的相关文件为指导，建设标准、实用、智能、精准、便民、互通、共享、服务、监管等一体化的全民医学大数据中的心电大数据平台。以“一卡通”为目标，实现医学信息的互联互通，包括心电信息的互联互通，登录健康大数据平台可快速、便捷、准确地获得心电学信息。以人脸识别或扫描二维码、在线公安库核验身份为主要认证手段，确保用户信息安全。建立全民健康数据中心，建设全区域统一的电子病历库、数字化心电数据库和电子健康档案库，最终建成全员医学数据库。全部心电信息化基础设施使用国家的云资源，包括云主机、云存储、云数据库等。
8 结 语
建设标准、实用、智能、精准、便民、互通、共享、服务、监管等一体化的全民医学大数据中的心电大数据平台是健康中国的需要，心电大数据是健康大数据的重要组成部分，心电大数据平台的建设直接影响医学大数据的质量。因此，迫切需要建设一流水平的心电大数据平台，为人类健康服务。
心电大数据时代已经到来，心电大数据中蕴藏着具有无限价值的心电信息，将在医学领域发挥显著作用！心电大数据的未来发展前景十分广阔。