心電圖自動范文

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摘要心電圖自動診斷系統已在臨床上得到一定的應用。雖然目前還比不上專業醫生的水平，但它們還是得到了一定的認可。新問題是心電圖分類的質量是否能進一步改進。改進心電圖診斷和程序的新方向是摘要：（1）利用每個心跳中的信息；（2）綜合不同程序的結果；（3）吸收在體表電位和仿真模型中的知識；（4）采用非心電圖的數據；（5）用記錄完備的心電圖數據庫來評估心電圖診斷程序。

1引言

毫無疑問，計算機對心電圖的診斷的是知識處理在醫療衛生領域中為數不多的幾個成功應用的例子之一。盡管心電圖診斷系統還比不上專業醫生的水平，但它們在門診檢查、基礎護理、職業病防治、人口篩選和流行病探究等領域仍得到一定的應用。新問題是雖然現有計算機診斷系統看來已達到其最佳的診斷能力并已被用戶所接受，但心電圖分類的質量是否能進一步改進。從幾個評估探究來看，如歐共體心電圖標準化工作組的評估，都說明不僅最好的心電專家仍然比最好的程序要好，而且不同程序或心電專家的綜合診斷要好于單個程序或單個專家的診斷。顯然心電圖的自動分析仍有改進的余地。

因而，各探究小組正按不同的側重點進行探究，以期對診斷程序作進一步的改進。如摘要：（1）利用每個心跳中的信息；（2）綜合不同程序的結果；（3）吸收在體表電位和仿真模型中的知識；（4）采用非心電圖的數據；（5）用記錄完備的心電圖數據庫來評估心電圖診斷程序。

2歷史上的探究方向

2.1心電圖特征法

心電導聯主要有Einthoven的標準導聯，Wilson的單極加壓肢體導聯和胸導聯，Frank導聯校正體系等，也有描述心臟電活動的空間向量和心電向量圖。

在心電圖誕生之初，Einthoven的等邊三角形理解心肌所產生的電場的最簡單模型。Wilson導聯是由直覺和經驗確定的，而不是從電生理的角度考慮的。只有在引入了心電圖后，才使得心電圖有一個堅實的物理基礎。

所有導聯系統都存在一個共同的新問題摘要：即怎樣得到的心電信號可以盡可能完整地描述心肌除極過程，并盡可能地獨立于病人的解剖位置。事實上，心電圖導聯主要是為方法上正確描述心電圖信號而定義的。但是沒有一種導聯系統能充分考慮到實際意義方面的新問題，即心電圖的臨床意義。的確，方法上正確描述心電波形的導聯系統不一定能為心電圖的最佳診斷分類提供最好的特征。由于心電偶極概念只有非常有限的價值，沒有足夠的理由說明物理上正交的導聯系統同時也會對疾病分類有最大的靈敏度和特異性。

2.2心臟仿真法

這是根據物理上電偶極子和電學的理論，及心臟電生理的特性，采用仿真的方法來模似心臟的電流活動和電流傳導，記錄它們在心電圖上的反映，并可人為改變仿真模型上的某個條件來觀察相應的心電圖變化，以期找出在正常和異常情況下心電活動變化規律的方法

心電仿真可分為形態仿真和節律仿真。形態仿真是探究心臟在某一心動周期內心電活動的體表電位分布，一般是單周期的，它可分為設定型和傳播型兩類；節律仿真是探究心臟在某一較長時間內心電活動的體表電位分布，一般是多周期的，它可分為簡化模型和真實模型兩類。

心臟仿真模型從結構上看，可分為單極子、多極子和從大量心肌細胞單元合并成多極子三大類；從功能上看，可分為QRS波、T波、QRS/T三大類。

Plonsey和Borr等人或是在仿真模型中采用了電活動的更高極數，或是成功地定義了運動偶極子或片段偶極子等非偶極子的方法在物理上更好地描述了心肌去極化過程。

這些探究者希望通過一個可靠的正向推理，為建立可用于逆向推理過程的仿真模型打下適當基礎。只有當計算機可用來仿真時，才使容積導體的功能可以加以考慮，但這實質上仍然是Burger物理模型和Drank軀體模型的擴展。逆向計算也就變得更為復雜，但實際上所形成的電場并不更接近于“真實”。

2.3體表電位圖法

體表電位圖法是胸部和背部安放多極導聯，同時記錄出的各電極部位的心電波形，由此可繪出的心動周期中任一時刻體表心電的等電位圖，極值軌跡圖及等時線圖等等，這些圖譜即體表電位圖，它們有助于了解心電場在體表分布的全貌。

在體表電位圖中，體表電極的安放位置和數量是探究的主要對象。探究人員試圖統籌考慮人體表面豐富的去極化電場。早期Taccardi為完整地描述心臟電活動作了大量的工作，但是數據量之大令人吃驚，沒有人能夠為解釋這些圖譜而制定定量的規則。后來人們想方設法采用最少的電極和基本的信號來簡化體表電位圖，如Barr和Spach采用最少的環身24個電極來可靠地描繪體表電圖。

2.4判定模型法

在建立仿真模型和描繪體表電位圖的同時，臨床上每年有成千上萬例的心電圖被記錄和診斷。因此另一組人員開始為這些海量的數據尋找正式的解決方案。這里也有不同的探究方向，一方為“實用主義者，”另一方面為“純正主義者”。和此相關聯的是“純正主義者”則更傾向于采用直接推斷法。看來“實用主義者”。已占了上風，但是爭議尚未結束，因為計算機的心電圖診斷能力不再受只有記錄12導聯心電圖的制約。CSE探究顯示“實用主義”和“純正主義”都已接近各自方法的上限，要進一步改進和精致，設計人員已開始關注心臟仿真模型和體表電位圖的探究。

3新的探究方向

現在到了更好地利用從心電學不同探究領域中獲得的經驗的時候了，進一步改進心電圖診斷程序的新方向可能是摘要：3.1采用所有心跳中可獲得的所有信息摘要：許多程序只用到一個所選定的或平均的心博來進行分類，未考慮到心電圖內在的變異性。探究表明，通過綜合對各單個心博的分類，可以改進對心電圖的鑒別。3.2采用在不同程序中得到的所有知識摘要：進一步的改進可來自于綜合不同的心電圖程序中的專家知識，即有直接推斷法或統計法，也有用神經網絡或貝葉斯信任網絡。現已解決了把心向量轉換成心電圖和把心電圖轉變成心向量圖的方法。CSE探究已表明綜合那些具有不同的特性知識和不同的分類知識的不同程序來進行心電分類的優越性。3.3吸收心電學其它探究領域中所得到的知識摘要：體表電位圖探究人員已對心電圖的臨床分析作出了很有價值的貢獻，如Kornieich等人已從126個電極位置中確定了診斷心肌缺血最重要的9個位置；Selvester等人根據正向模型判定，表明有可能定量地描述心肌缺血的程度；Schijvenaars等人已證實用體表電位圖對心電圖或心向量診斷作靈敏度分析的優勢所在。心電圖診斷程序的研制人員可以從別人的探究中獲益。3.4采用非心電圖的信息摘要：如采用存貯在綜合心血管工作站中和心電圖無關的病人數據，通過計算條件概率和先驗概率這些數據也許能更好地修正最后的診斷結果。3.5評價心電圖程序摘要：用記錄完整的心電數據庫來評價心電圖診斷程序看來對心電圖診斷程序質量的提高有積極的功能。CSE項目的成果之一是建立一個記錄完整的、有1220條心電記錄的數據庫，該數據庫對心電圖計算機診斷程序的改進和用戶對這些診斷程序的認可起了很大的促進功能。通過這類項目實現就可以更輕易地按標準方法收集記錄完整的心電數據，這樣就可建立更大的，包含有更廣泛的診斷類別和綜合疾病的數據庫。

4討論

理想情況下，在現有不同的心電圖的診斷系統之間交換有關心電圖的特征和分類方法的知識可獲得很大益處。假如所有的心電圖診斷程序在信號分析上的同樣的精確度和可靠性，至少可在所有系統中采用同樣的測量方法。這樣就可以在不同的系統中交換診斷標準，有利于提高醫療質量和治療效率。因為可采用經過檢驗廣泛接受的心電分析標準和應用已收集的且已嚴密驗證的生物醫學探究成果。但由于行業競爭的存在，這個目標也許很難實現。

CSR的探究充分表明，最錯綜復雜的新問題是，什么是用來評估心電圖診斷系統的客觀參照物或黃金標準？理想的情況是該參照物是不帶偏見的客觀物體，并且這樣的評估最好能由獨立于該心電圖診斷系統研制人員的探究機構來擔任。