開啟人工智能心電分析系統(tǒng)新時代

盧喜烈

人工智能心電診斷系統(tǒng)開始于20世紀70年代，以美國為代表的心電制造廠商開始了早期的心電圖自動化分析診斷系統(tǒng)的研制和應(yīng)用，在他們生產(chǎn)的MAC系統(tǒng)的心電圖機上，安裝上了心電圖自動化分析診斷系統(tǒng)，對描記的心電圖進行精準的分析和測量，并做出快速的心電圖分析診斷報告。1987年，我國開始引進美國先進的心電MUSE和MAC系列心電圖機，開展數(shù)字化常規(guī)心電圖檢查技術(shù)。30年來的臨床應(yīng)用證明：人工智能心電分析系統(tǒng)已經(jīng)成為心電分析報告過程中極其重要的一個環(huán)節(jié)，是精準出具心電圖報告必不可少的、重要的輔助技術(shù)[1]。

1 人工智能心電診斷系統(tǒng)的定義

人工智能心電診斷系統(tǒng)，是指將人工編制的心電分析軟件系統(tǒng)，植入心電網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)或心電圖機，進行心電圖人工智能分析，再經(jīng)過人工審查編輯，出具心電圖報告，為臨床醫(yī)療、保健、科研、教學和學科建設(shè)提供科學依據(jù)。

2 人工智能心電診斷系統(tǒng)的作用

① 計算機自動分析心電圖速度快,高度智能化的心電分析系統(tǒng)提高了工作效率，節(jié)省了大量的人力、物力和財力。

② 心電圖危急值報告需要人工智能心電報警系統(tǒng)。

③ 心電圖自動分析系統(tǒng)，采用同一個標準判讀心電圖，避免了人為因素的差異。

④ 計算機分析測量心電圖數(shù)據(jù)的精度為毫秒級水平，是人工測量精度的10倍。例如，正常PR間期上限≤210 ms，PR間期≥211 ms為一度房室阻滯；完全性左、右束支阻滯的QRS時限≥120 ms，而不完全性左、右束支阻滯的QRS時限≤119 ms等心電圖診斷標準，僅有1 ms之差，這些精準的心電圖測量，都是計算機自動分析完成的。

⑤ 精準的心電數(shù)據(jù)，應(yīng)是來源于計算機自動生成的心電數(shù)據(jù)，是心電大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)。高質(zhì)量醫(yī)學科研論文，源于精準的心電圖數(shù)據(jù)庫。沒有精準的心電分析測量數(shù)據(jù)，獲得的結(jié)果將失去可靠性。

⑥ 心電圖診斷標準的制定，需要精準的心電分析數(shù)據(jù)。

⑦ 臨床藥理試驗，所采用的心電圖數(shù)據(jù),就是心電圖人工智能診斷系統(tǒng)提供的。

⑧ 將心電圖以數(shù)字的格式存儲在心電管理系統(tǒng)的服務(wù)器上或云端，方便了臨床會診、教學查房、醫(yī)學科研、健康保健和學科建設(shè)工作。

⑨ 人工智能心電分析系統(tǒng)是數(shù)字化醫(yī)院不可缺少的組成部分。

⑩ 人工智能心電分析系統(tǒng)是健康大數(shù)據(jù)的重要組成部分。

3 人工智能心電診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

我國少數(shù)幾家醫(yī)院應(yīng)用人工智能心電診斷系統(tǒng)，心電圖自動化分析報告的技術(shù)水平較高，竇性心律、正常心電圖、心房與心室高電壓、低電壓、ST段抬高與壓低、急性心肌梗死、左右束支阻滯、心室預(yù)激波、房性早搏、室性早搏以及QT/QTc的預(yù)報的準確率都在80%以上，已經(jīng)取代了大量的、重復(fù)性的、繁重的人工勞動[2]。

高水平的人工智能心電診斷系統(tǒng)尚未得到足夠的重視和廣泛推廣應(yīng)用。低端的人工智能心電診斷系統(tǒng)，由于心電圖測量不準確，分析技術(shù)不成熟，自動生成的心電圖報告錯誤多得防不勝防，成為專家們不相信計算機自動診斷的心電圖報告的主要原因，有很多醫(yī)院就關(guān)掉了心電圖管理系統(tǒng)上的人工智能診斷系統(tǒng)。醫(yī)院大量的心電圖報告仍然靠人工分析診斷，耗時費工，出具心電圖報告的醫(yī)師又少，而且心電圖判斷標準也不一樣。這種落后的判讀心電圖的方式是制約我國心電事業(yè)發(fā)展的瓶頸因素之一。因此,不解決心電圖的自動診斷系統(tǒng)就不可能建成心電強國[3]。

4 方向

人工智能心電診斷是今后出具心電報告的方向，計算機判讀心電圖是科學技術(shù)發(fā)展的需要。當務(wù)之急，我們必須創(chuàng)建中國急需的人工智能心電診斷系統(tǒng)應(yīng)用于臨床醫(yī)療、保健、教學和科研工作。

攻克人工智能心電診斷系統(tǒng)，需要有生物醫(yī)學工程技術(shù)人員、數(shù)學家和精通心電圖的醫(yī)師全方位的研究。關(guān)鍵技術(shù)是核心算法。人工智能心電診斷系統(tǒng)的核心技術(shù)由三大部分組成：① 心電圖基本測量參數(shù)的精度；② 心電圖圖像精確分析技術(shù)；③ 心律失常心電圖測量和定義系統(tǒng)。第一項是基礎(chǔ)，是為第二和第三項服務(wù)的。在人工智能心電診斷系統(tǒng)的工程上，我國已經(jīng)取得了可喜的進步。

高端心電圖機是精準分析心電圖必要的心電設(shè)備，我國的多家心電設(shè)備廠家生產(chǎn)的心電圖機的性能，都能達到高端心電圖機的技術(shù)水平，其性能具有以下特點。

4.1 參數(shù)

國產(chǎn)心電圖機的參數(shù)設(shè)置適用于不同患者，可滿足不同的臨床需求。見表1。

表1 國產(chǎn)心電圖機的參數(shù)設(shè)置

4.2 分析功能

① 國內(nèi)和美國的FDA認證的測量診斷功能，年齡特異性分析；

② 專用性別特異性分析軟件，提高女性的心肌梗死檢出率；

③ 年齡特異性分析，可用于新生兒患者；

④ 高級兒童心電分析模式；

⑤ 除常規(guī)PR，QT，QRS寬度測量參數(shù)外，包括PA，PPA，QA，QD，RA，RD，SA，SD，RPA，RPD，STJ，STM，STE，TPA，TA等測量指標。

4.3 數(shù)據(jù)存儲及通訊

① 數(shù)據(jù)存儲能力：內(nèi)存及SD卡存儲；

② 通訊能力：LAN寬帶接口。

4.4 電源

① 交流電源：110～220 V；

② 直流電源：充滿電后持續(xù)工作6 h以上。

4.5 環(huán)境指標

① 操作溫度：10～40 ℃；

② 運輸存儲溫度：-40 ℃～70 ℃；

③ 操作濕度：15%～95%；

④ 運輸存儲濕度：20%～95% RH。

5 展望

心電技術(shù)是醫(yī)學的基石。心臟超聲、CT檢查、磁共振檢查、PT-CT檢查以及疾病診斷、治療、評估和預(yù)后判斷等都離不開心電技術(shù)。人工智能心電診斷系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，將有力地推動心電學的快速發(fā)展，提升臨床醫(yī)學的疾病預(yù)防、預(yù)警、診斷、治療和預(yù)后方面的水平。

[1] 盧喜烈.心電技術(shù)規(guī)范化培訓綱要[M].北京:人民軍醫(yī)出版社，2014:1-27.

[2] 屈正.心電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[M].北京:科學技術(shù)文獻出版社，2016:14-16.

[3] 盧喜烈.建高水平心電圖自動化診斷系統(tǒng) 立心電圖強國之本[J].江蘇實用心電學雜志,2012,21(3)：233-234.