基于金标准数据库的心电图分析系统

1.一种基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：该系统至少包含一个数据库子系统(1)和一个应用服务子系统(2)，数据库子系统(1)中至少包含一个金标准心电图案例数据库(4)和一个索引数据库(5)，应用服务子系统(2)接收来自心电图数据源(12)的待诊心电图数据；通过波形分析、特征计算和索引匹配，计算出待诊心电图的特征，应用服务子系统(2)利用待诊心电图的特征去检索索引数据库(5)和心电图案例数据库(4)，获得与待诊心电图的特征相匹配的金标准心电图案例集合；
应用服务子系统(2)包括应用服务接口(16)、波形分析程序(17)、特征提取程序(18)、索引匹配程序(19)、案例查询程序(20)、综合评判程序(21)，
应用服务接口(16)从心电图数据源(12)接收并缓存一个待诊的心电图数据，波形分析程序(17)对心电图数据进行信号调理、波形识别、测量矩阵计算、节律分析和形态分析的处理步骤，获得关于心电图波形的显性量化信息，为波形测量参数，特征提取程序(18)利用心电图数据和/或波形测量参数，通过模板匹配、参数变换方法，生成波形特征参数，索引匹配程序(19)利用波形测量参数和波形特征参数，计算心电图特征和特征代码，案例查询程序(20)根据心电图特征和特征代码查询索引数据库(5)，从案例数据库(4)中获取特征相匹配的心电图案例集合，综合评判程序(21)对检索返回的心电图确诊案例进行后处理，包括诊断代码的冲突检测、波形相似度检测、一致性评估、优先级决策以及代码合成，确定最匹配的确诊案例并生成综合诊断结果，应用服务接口(16)将最匹配的确诊案例集合和综合诊断结果返回到用户(11)或数据源(12)。
2.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：该系统还包含一个索引配置子系统(3)，索引匹配子系统(3)包含索引编辑器(22)和索引评测工具(23)，用户(24)利用索引编辑器(22)修改作为案例索引的心电图特征代码集，索引评测工具(23)利用用于测试的确诊心电图案例集合去匹配金标准心电图案例数据库(4)，通过与确诊诊断结果的比较，评估修改后的索引集，对于经过验证是更加优化的索引集，用户(24)可以提交并更新数据库子系统(1)中的索引数据库(5)。
3.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：金标准心电图案例数据库(4)是已经通过临床研究证实的心电图诊断案例或经过专家会诊的确诊心电图案例所组成的心电图案例数据库，临床研究证实手段包括：病例解剖、外科手术、内窥镜检查、电生理检查、生理化验分析，确诊案例指的是经专家会诊一致确定的诊断案例。
4.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：索引数据库(5)是为了快速定位心电图案例的存储位置而创建的目录，心电图案例的索引采用心电图的特征代码索引集和诊断代码索引集，特征代码索引集根据一组描述心电图特征的信息对案例数据库进行索引；诊断代码索引集根据一组描述心电图诊断分类的语句对案例数据库进行索引。
5.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：心电图数据源(12)可以是一台心电图机，也可以是一个存储文件或URL地址。
6.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：心电图的特征可以是一个关于患者的信息，也可以是关于心电图节律或波形形态的描述。
7.根据权利要求1所述的基于金标准数据库的心电图分析系统，其特征在于：该系统还包含一个知识管理子系统(25)，知识管理子系统(25)通过扫描金标准心电图案例数据库(4)，构造一个表征“特征代码→诊断代码”因果关系的诊断模型，应用服务子系统(2)利用这个诊断模型将待诊心电图的特征直接转换成诊断结果。

基于金标准数据库的心电图分析系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于医学卫生领域，涉及一种心电图自动分析系统，具体地说，涉及一种基于“金标准”心电图数据库的心电图分析系统。\n背景技术\n[0002] 目前医用心电图机都要求具备心电图自动分析功能，具体地说，心电图机能够利用自带的分析程序自动测量波形参数、节律参数并进行诊断分类。经过三十多年的发展，传统的心电图自动分析技术趋于成熟，国外的多家临床试验证明：被美国食品药品管理局推荐的GEMarquette 12SL分析程序能够达到“70～80％”的综合可靠率；优于一般临床医生的平均诊断水平，一个优秀的心电图分析和诊断程序，可以极大地帮助医生，特别是年轻医生，更快更准确地解读心电图。然而到目前为止，机器智能仍旧无法超越人类智能，优秀的心脏病专家或专家会诊可以达到>95％诊断可靠性，这一方面是因为人类具有更完善的学习能力，另一方面是机器无法获得心脏病专家赖以决策的有关病人的全部病情信息。\n[0003] 随着信息技术的不断发展，特别是医院内部各种临床信息系统的广泛应用，医院信息系统上存储了大量的心电图病例，这些广泛可用的心电图数据库中不乏已经确诊的或者是体现了专家智慧的诊断案例。然而到目前为止，心电图数据库仍是一个尚未发掘的“知识金矿”，利用那些已经确诊的或经过专家诊断的案例来获取专家智慧和学习专家经验，是实现“专家级”心电图自动分析的重要方法；同时也是帮助年轻医生加速成长的重要途径。\n[0004] 所谓“金标准”数据库，是指已经通过临床研究证实的心电图诊断案例或经过专家会诊的确诊案例所组成的病例数据库。临床研究证实手段通常包括：病例解剖、外科手术、内窥镜检查、电生理检查、生理化验分析等。确诊案例指的是经专家会诊一致确定的诊断案例。“金标准”数据库除了在案例数量上有一定要求，对案例所覆盖的诊断分类也有严格要求；例如数据库必须包含“AHA/ACC/HRS关于心电图标准化解读的建议与临床应用指南”中的全部诊断代码分类，并且每个分类的案例数量不少于10。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是提供一种利用“金标准”心电图案例数据库来进行心电图分析的系统。\n[0006] 为技术方案是：\n[0007] 一种基于金标准数据库的心电图分析系统，该系统至少包含一个数据库子系统和一个应用服务子系统，数据库子系统中至少包含一个金标准心电图案例数据库和一个索引数据库，应用服务子系统接收来自心电图数据源的待诊心电图数据；通过波形分析、特征计算和索引匹配，计算出待诊心电图的特征，应用服务子系统利用待诊心电图的特征去检索索引数据库和心电图案例数据库，获得与待诊心电图的特征相匹配的金标准心电图案例集合。\n[0008] 该系统还包含一个索引配置子系统，索引匹配子系统包含索引编辑器和索引评测工具，用户利用索引编辑器修改作为案例索引的心电图特征代码集，索引评测工具利用用于测试的确诊心电图案例集合去匹配金标准心电图案例数据库，通过与确诊诊断结果的比较，评估修改后的索引集，对于经过验证是更加优化的索引集，用户可以提交并更新数据库子系统中的索引数据库。\n[0009] 应用服务子系统包括应用服务接口、波形分析程序、特征提取程序、索引匹配程序、案例查询程序、综合评判程序，\n[0010] 应用服务接口从心电图数据源接收并缓存一个待诊的心电图数据，波形分析程序对心电图数据进行信号调理、波形识别、测量矩阵计算、节律分析和形态分析的处理步骤，获得关于心电图波形的显性量化信息，为波形测量参数，特征提取程序利用心电图数据和/或波形测量参数，通过模板匹配、参数变换方法，生成波形特征参数，索引匹配程序利用波形测量参数和波形特征参数，计算心电图特征和特征代码，案例查询程序根据心电图特征和特征代码查询索引数据库，从案例数据库中获取特征相匹配的心电图案例集合，综合评判程序对检索返回的心电图确诊案例进行后处理，包括诊断代码的冲突检测、波形相似度检测、一致性评估、优先级决策以及代码合成，确定最匹配的确诊案例并生成综合诊断结果，应用服务接口将最匹配的确诊案例集合和综合诊断结果返回到用户或数据源。\n[0011] 金标准心电图案例数据库是已经通过临床研究证实的心电图诊断案例或经过专家会诊的确诊心电图案例所组成的心电图案例数据库，临床研究证实手段包括：病例解剖、外科手术、内窥镜检查、电生理检查、生理化验分析，确诊案例指的是经专家会诊一致确定的诊断案例。\n[0012] 索引数据库是为了快速定位心电图案例的存储位置而创建的目录，心电图案例的索引采用心电图的特征代码索引集和诊断代码索引集，特征代码索引集根据一组描述心电图特征的信息对案例数据库进行索引；诊断代码索引集根据一组描述心电图诊断分类的语句对案例数据库进行索引。\n[0013] 心电图数据源可以是一台心电图机，也可以是一个存储文件或URL地址。\n[0014] 心电图的特征可以是一个关于患者的信息，也可以是关于心电图节律或波形形态的描述。\n[0015] 该系统还包含一个知识管理子系统，知识管理子系统通过扫描金标准心电图案例数据库，构造一个表征“特征代码→诊断代码”因果关系的诊断模型，应用服务子系统利用这个诊断模型将待诊心电图的特征直接转换成诊断结果。\n[0016] 本发明的有益之处是：\n[0017] (1)利用“金标准”心电图案例数据库所中蕴含的知识和人类智能来扩展机器解读心电图的能力，提高心电图自动分析的准确率；帮助医生更快更准确地解读心电图；\n[0018] (2)本发明所提供的匹配心电图查询功能，有助于医生学习专家诊断知识和进行临床研究；\n[0019] (3)本发明所提供的知识挖掘和推演功能，有助于诊断心电学的发展。\n附图说明\n[0020] 图1是采用匹配心电图方案的心电图诊断系统示意图；\n[0021] 图2是采用知识获取和推演方案的心电图诊断系统示意图。\n具体实施方式\n[0022] 下面结合附图和实施例对本发明加以详细说明。\n[0023] 一种基于金标准数据库的心电图分析系统，该系统至少包含一个数据库子系统1和一个应用服务子系统2，数据库子系统1中至少包含一个金标准心电图案例数据库4和一个索引数据库5，应用服务子系统2接收来自心电图数据源12的待诊心电图数据；通过波形分析、特征计算和索引匹配，计算出待诊心电图的特征，应用服务子系统2利用待诊心电图的特征去检索索引数据库5和心电图案例数据库4，获得与待诊心电图的特征相匹配的金标准心电图案例集合。\n[0024] 该系统还包含一个索引配置子系统3，索引匹配子系统3包含索引编辑器22和索引评测工具23，用户24利用索引编辑器22修改作为案例索引的心电图特征代码集，索引评测工具23利用用于测试的确诊心电图案例集合去匹配金标准心电图案例数据库4，通过与确诊诊断结果的比较，评估修改后的索引集，对于经过验证是更加优化的索引集，用户24可以提交并更新数据库子系统1中的索引数据库5。\n[0025] 应用服务子系统2包括应用服务接口16、波形分析程序17、特征提取程序18、索引匹配程序19、案例查询程序20、综合评判程序21，\n[0026] 应用服务接口16从心电图数据源12接收并缓存一个待诊的心电图数据，波形分析程序17对心电图数据进行信号调理、波形识别、测量矩阵计算、节律分析和形态分析等处理步骤，获得关于心电图波形的显性量化信息，为波形测量参数，特征提取程序18利用心电图数据和/或波形测量参数，通过模板匹配、参数变换方法，生成波形特征参数，索引匹配程序19利用波形测量参数和波形特征参数以及其他信息，计算心电图特征和特征代码，案例查询程序20根据心电图特征和特征代码查询索引数据库5，从案例数据库4中获取特征相匹配的心电图案例集合，综合评判程序21对检索返回的心电图确诊案例进行后处理，包括诊断代码的冲突检测、波形相似度检测、一致性评估、优先级决策以及代码合成，确定最匹配的确诊案例并生成综合诊断结果，应用服务接口16将最匹配的确诊案例集合和综合诊断结果返回到用户11或数据源12。\n[0027] 金标准心电图案例数据库4是已经通过临床研究证实的心电图诊断案例或经过专家会诊的确诊心电图案例所组成的心电图案例数据库，临床研究证实手段包括：病例解剖、外科手术、内窥镜检查、电生理检查、生理化验分析，确诊案例指的是经专家会诊一致确定的诊断案例。\n[0028] 索引数据库5是为了快速定位心电图案例的存储位置而创建的目录，心电图案例的索引采用心电图的特征代码索引集和诊断代码索引集，特征代码索引集根据一组描述心电图特征的信息对案例数据库进行索引；诊断代码索引集根据一组描述心电图诊断分类的语句对案例数据库进行索引。\n[0029] 心电图数据源12可以是一台心电图机，也可以是一个存储文件或URL地址。\n[0030] 心电图的特征可以是一个关于患者的信息，也可以是关于心电图节律或波形形态的描述。\n[0031] 该系统还包含一个知识管理子系统25，知识管理子系统25通过扫描金标准心电图案例数据库4，构造一个表征“特征代码→诊断代码”因果关系的诊断模型，应用服务子系统2利用这个诊断模型将待诊心电图的特征直接转换成诊断结果。\n[0032] 实施例1：\n[0033] 参见图1。采用匹配心电图方案的心电图诊断系统包含三个子系统：数据库子系统1、应用服务子系统2和索引配置子系统3。\n[0034] 数据库子系统1管理着案例数据库4、索引数据库5、特征代码库6、诊断代码库7和特征模板库8等；\n[0035] 案例数据库4中存储着“金标准”心电图案例，其中包括患者信息、检测环境信息、心电图信号等原始数据；\n[0036] 索引数据库5是为了快速定位心电图案例的存储位置而创建的目录，可基于案例实体进行动态增减，也可以通过索引配置子系统3对索引数据库进行重建，案例索引主要采用特征代码索引集和诊断代码索引集，特征代码索引集根据一组描述心电图特征的信息对案例数据库进行索引；诊断代码索引集根据一组描述心电图诊断分类的语句对案例数据库进行索引，除了记录有特征代码索引集和诊断代码索引集，索引数据库5还记录了案例心电图的分析数据，如波形测量参数、波形特征参数等；\n[0037] 特征代码库6是一个描述心电图特征的数据字典，一个特征数据可以是一个关于患者的信息，例如“男性”或“年龄>60”，也可以是关于心电图节律或波形形态的描述，例如“快速窦性心率”，特征代码库6中还存储有波形测量参数和波形特征参数的数据字典；\n[0038] 诊断代码库7是心电图诊断分类的数据字典；可以采用“AHA/ACC/HRS关于心电图标准化解读的建议与临床应用指南(2009)”中所推荐的诊断代码和描述；\n[0039] 特征模板库8记录可用于计算心电图特征的脚本，主要用来动态扩充心电图特征集。\n[0040] 应用服务子系统2，通过应用服务接口16与用户11和心电图数据源12进行交互，用户11主要是指医生，数据交换通道9可以是Web，也可以是专用的客户端应用程序，心电图数据源12可以是心电图机，也可以是一个存储文件或URL地址，数据交换通道10是一个与心电图数据源12相适应的通信管道，可以是共享文件夹、FTP或者开放数据库连接；\n[0041] 应用服务子系统2通过数据交换通道13与数据库子系统1进行数据交换，一个典型流程是应用服务子系统2通过数据操作语言访问数据库子系统1中的数据；典型的数据交换通道13是开放数据库连接；\n[0042] 应用服务子系统2，内建有两个应用逻辑：金标准心电图案例数据库检索逻辑和基于金标准心电图案例数据库的诊断逻辑。\n[0043] 基于金标准心电图案例数据库的诊断逻辑是：应用服务接口16从心电图数据源\n12接收并缓存一个待诊的心电图数据；波形分析程序17对心电图数据进行信号调理、波形识别、测量矩阵计算、节律分析和形态分析等处理步骤，获得关于心电图波形的显性量化信息，称之为波形测量参数；特征提取程序18利用心电图数据和/或波形测量参数，通过模板匹配、参数变换方法，生成波形特征参数，与波形测量参数不同，波形特征参数描述的是心电图中隐匿的波形特征信息；索引匹配程序19利用波形测量参数和波形特征参数以及其他信息，调用特征模板库8，计算心电图特征和与特征代码库5相适应的特征代码；案例查询程序20根据心电图特征代码查询索引数据库5，从案例数据库4中获取特征相匹配的心电图案例集合；综合评判程序21对检索返回的心电图确诊案例进行后处理，包括诊断代码的冲突检测、波形相似度检测、一致性评估、优先级决策以及代码合成等，确定最匹配的确诊案例并生成综合诊断结果，应用服务接口16将最匹配的确诊案例集合和综合诊断结果返回到用户11或数据源12。\n[0044] 金标准心电图案例数据库检索逻辑：用户11利用数据交换通道9通过应用服务接口16提交查询请求，索引匹配程序19根据所提交的查询条目，调用特征模板库8，计算心电图特征和与特征代码库5相适应的特征代码，案例查询程序20根据心电图特征代码查询索引数据库5，从案例数据库4中获取特征相匹配的心电图案例集合，应用服务接口16将这些心电图案例返回到用户11。\n[0045] 索引配置子系统3提供了金标准心电图案例数据库的索引管理和优化功能，其用户主要是临床研究人员；\n[0046] 索引配置子系统3通过数据交换通道14与数据库子系统1进行数据交换。典型流程是索引配置子系统2通过数据操作语言访问数据库子系统1中的数据；典型的数据交换通道14是开放数据库连接；\n[0047] 索引配置子系统3通过数据交换通道15与用户24接口，用户24主要是临床研究者，数据交换通道9可以是Web，也可以是专用的客户端应用程序；\n[0048] 索引配置子系统3包含三个主要模块：特征模板编辑器21、索引编辑器22和索引评测工具23。\n[0049] 用户24可以通过特征模板编辑器21创建、删除或修改一个心电图特征，心电图特征模板的内容主要包括特征代码、特征描述和计算特征的脚本程序，一旦创建或修改了一个心电图特征，数据库子系统1将生成一个动态表单来跟踪特征模板库8和特征代码库6的更新；\n[0050] 用户24可以通过索引编辑器22选取心电图特征集作为金标准心电图案例数据库\n4的索引，对于索引的任何修改，数据库子系统2会生成一个动态索引表单来跟踪索引数据库5的改变。\n[0051] 索引评测工具23利用一个用于测试的确诊心电图案例集合去匹配“金标准”案例数据库4，通过比较综合诊断结果和确诊诊断结果，评估新的索引集，对于一个经过验证是更加优化的索引集，用户24可以正式提交，数据库子系统1将利用动态索引表单更新整个数据库。\n[0052] 实施例2：\n[0053] 参见图2。与实施例1的系统相比，采用知识获取和推演方案的心电图诊断系统是在采用匹配心电图方案的心电图诊断系统上增加了一个知识管理子系统25。\n[0054] 知识管理子系统25离线工作，通过扫描金标准心电图案例数据库，构造一个“特征代码→诊断代码”的有向图模型；并在数据库子系统1中创建模型数据库26，利用表单形式存储这个有向图模型。\n[0055] 相应地，应用服务子系统2的综合评判程序21不再有用，取而代之的是模型推演程序28。\n[0056] 应用服务子系统2内建的基于金标准心电图案例数据库的诊断逻辑变更为：索引匹配程序19输出心电图特征代码后，调用模型推演程序28，心电图特征代码通过模型推演可直接获得诊断结果，诊断结果通过应用程序接口16返回到用户11或者心电图数据源12。