未来全球无限量心电图蜂窝大数据网络系统设计与应用

刘力 刘朝晖 赵文姣 芦永红

未来全球无限量心电图蜂窝大数据网络系统设计与应用

刘力 刘朝晖 赵文姣 芦永红

在全球无限量生命体征仪器蜂窝大数据网络系统的整体框架和各模块技术方案构想基础上，运行数字化网络心电图系统，以实现全球各国各地区医院心电信息联网传输，在院内、院外、院前建立更加完善的心电图诊断平台，向临床医生及时提供全面的心电图诊断报告，并缩短患者的就诊时间，尤其是为危重患者赢得抢救时间。以心电图蜂窝大数据网络系统为基础，可进一步构建全球专家会诊中心，整合全球医疗资源，促成国内外心电学科的无缝学术交流，缩短国家和地区间心电诊疗水平的差距。

数字化医院；大数据；蜂窝大数据网络系统；远程心电监测

2011年，麦肯锡全球研究院发布了题为《大数据：下一个创新、竞争和生产力的前沿》的研究报告，在全球范围内首次提出“大数据”(big data) 的概念，此后这一概念开始风靡全球。这是信息技术和计算方法迅速发展到一定阶段的必然产物。随着大数据时代的到来，数据从简单的处理对象转变为一种基础性资源，成为继物力和人力资源后的又一重要资源，并将在社会发展中发挥无可替代的作用。2014年5月，美国白宫发布了2014全球“大数据”白皮书《大数据：抓住机遇、保存价值》，鼓励人们利用大数据推动社会进步[1-3]。

为了顺应大数据的时代趋势，创建并有效利用医疗行业内的大数据，继而促进行业智慧转型势在必行。对全球范围内所有医院的心电数据实行集中存储，包括医院内的心电数据、基层医院与上级医院远程诊断的心电数据以及院前120急救心电数据，从而实现覆盖全球的立体化心电数据中心和服务平台。借助目前的信息技术和计算方法，这一构想完全有可能实现。通过无限量心电数据库，全球各国各地区之间可实现联网传输，将中心工作站的心电图像通过手机、Pad或计算机发送给医生；将各级医院、社区卫生服务机构、诊所、急救中心、养老院和家庭都接入互联网，利用可携带式心电监测仪对个人进行实时监护，还能根据医院特点量身定制特殊的系统。随着信息技术的发展，心电图大数据网络时代即将拉开序幕。各家医院的心电图室或心功能科将不再是心电信息的“孤岛”，而是与全球心电信息网络互通互联的一隅，彰显出大数据时代下的全球一体化趋势。

1 网络系统总体框架设计

心电图蜂窝大数据网络系统采取符合国际标准的系统架构(图1)，全球各地均可通过便携式仪器同步采集心电图信息，利用无线、有线及互联网技术传送到中心服务器，进行大数据的储存及转换；再输出传送至手机、计算机或Pad供医生及时出具诊断，借助网络技术的便捷性，甚至还可传回欧美专家的会诊意见。各国医院可以利用现有的基础设施设备、网络环境和信息技术资源，支持后续设备的扩容和升级；可在原有移动床旁心电图机的基础上，完善个人可携带式的实时监测系统，使患者有更大的选择余地。通过无限量心电图蜂窝大数据网络系统，各国各地区都能实现院前、门诊、病房心电图的数字化采集、记录、诊断、存储和一体化发布，并实现全球联网传输。手机、Pad或计算机等移动设备均可成为中心工作站(或会诊中心)心电图像的接收终端，大大方便了临床医生在专设工作站或外出会诊过程中任意调取、查看、对比、下载与打印心电图像[4]。

以心电图中心服务器为中心，可在全球各国各地区的医院建立并完善心电图无限量的储备数据库，为今后针对特定人群的大数据心电图特征研究做好前期准备，并可进一步实现心电图信息图像的发布与共享。此外，中心服务器还能与医院管理信息系统(hospital information system，HIS)、实验室信息系统(laboratory information system，LIS)、医学影像存档与传输系统(picture archiving and communication system，PACS)、电子病历(electronic medical record，EMR)等进行系统对接和数据交换，做到数据共享，实现真正的无缝连接，构建完整意义上的医院信息平台[5]。

图1 全球无限量心电图蜂窝大数据网络系统

2 网络系统功能模块设计

心电图蜂窝大数据网络系统包括心电图中心服务器、报告诊断中心(可接收由全球各地医疗机构传来的心电信息)、多种检查设备(心电图机、运动平板、动态心电图等)和终端浏览器4个部分。

心电图中心服务器由数据库、数据储存和数据转换系统组成。它运行的系统主要包括：预约检查申请模块系统、排队叫号系统、检查系统、心电图辅助分析系统、终端浏览系统、专业查询及统计系统。其中，预约检查申请模块与HIS紧密结合，可准确查询到患者的预约就诊信息；排队叫号系统帮助患者及时了解大约需要的就诊等待时间，以便安排检查行程。在心电图检查结束后，心电图机通过检查系统将心电图数据与HIS中的患者信息进行匹配，再发送到心电图服务器；服务器运行数字接收程序(Med Ex XDTJ Received)，将心电图数据入库。而报告诊断中心通过FTP文件传送服务自动从服务器下载病历数据，在心电图辅助分析系统的协助下，完成心电图分析、报告编辑等，保存后自动将数据上传到服务器。医生工作站打开ECG Web浏览、IE浏览等终端浏览系统，通过服务器上的临床心电图Med Ex ECG Web Setup服务程序浏览心电图及报告[5-6]。

3 网络系统技术方案

心电图蜂窝大数据网络系统能够将分散的心电数据进行集中储存、转化、管理、分析和统计，将完成史无前例的心电大数据管理，为全人类的心电学研究提供全面而丰富的病例资料。除此之外，它还可实现与各级医疗机构的HIS等信息系统的对接，实现心电数据的共享。该网络系统所涉及的相关技术包括以下几方面[5]。

3.1 心电设备网络化连接

系统支持将动态心电图、运动心电图、数字心电图机等心电检查设备连入网络，从而实现全部心电检查的网络化。利用数字化技术，将心电检查设备等所采集的心电信号数据转换成心电图，发送到心电图中心服务器，实现全院医生的临床Web浏览。

3.2 门诊与病房技术支持

配备门诊预约、登记、心电检查网络系统，与医院HIS进行无缝连接。病房将可使用的不同型号心电设备之间进行数字连接，以打通与全球心电信息网络的联系。

3.2.1 便携式心电检查仪 该设备应用于床旁心电图检查，支持心电图的采集、存储、回放与传输。临床采集心电信号后，通过无线传输技术，将心电图快速传到心电图诊断中心，再由诊断中心出具报告。这样一来，就实现了边检查、边报告，简化了以往“检查后再集中报告”的传统流程，为患者节约了诊治时间[7]。

3.2.2 心电诊断中心 中心设有多功能心电分析系统，心电图医生根据专有用户名和密码登录系统，不仅可分析已有记录的波形和参数，还可随时调阅相关类型的心电图进行对比分析与统计等操作；所发出的心电图报告可保存、打印、审核及传送。目前，山西医科大学第二医院在网络心电监测诊断方面开展了卓有成效的工作：建立有完备的远程心电监测中心，构建了城市、社区和农村三级会诊系统服务模式，并正逐步健全山西省心电监测数据库，为解决省内医疗基础资料分布不均的问题找到了良策。我院自2012年3月起全面开展院内、院外、院前心电网络信息化管理，覆盖全院所有病房、门/急诊和体检中心，并发展院外站点51个，年心电图检查量达13万人次，且呈逐年增长之势。

3.2.3 心电图中心服务器 设立在全球各国家和地区或各级医院的服务器中心，接收特定范围内的心电数据并进行数据储存及转换，再传回服务器所在医院的心电图数据管理库，并提供终端计算机的FTP文件传送服务，与临床ECG Web浏览、Web Service等相应匹配。

3.3 统计检索

该系统具备多种查询条件，可进行医生工作量、检查工作量、设备工作量等的管理统计。不仅如此，它还能方便地对心电图数据进行查询、归纳与统计分析，为科研创新和教学工作提供了有力保障。

4 全球心电信息网络系统设计目标

当今在大数据时代背景下，传统的心电信息业务管理模式正悄然发生着改变。在传统模式下，人工干预过多，如检查收费、报告生成等流程皆需人力介入，易造成监管混乱；心电图与患者病史及临床诊断脱节，难以实现心电图数据共享；记录在热敏纸上的心电图容易丢失且保存不便，给心电图分析及科研资料的积累造成很大的困难[6]。随着全球心电信息网络系统的建立，上述问题均能迎刃而解。它能为心电图原始资料的积累和共享搭建理想的平台，还能实现传统心电信息业务管理模式下无法完成的目标：

(1) 实现全球各国、各医院区域范围内的患者基础资料和心电检查资料的全面共享。

(2) 实现基层医院与中心医院以及各国专家之间的心电检查会诊功能，从而实现区域内心电图检查设备和高端人才资源的全面共享，乃至从整体上提高全球心电诊断质量和卫生服务水平。

(3) 搭建院前120急救心电图检查远程诊断平台，中心医院根据传回的心电图报告及早做好心脏病患者抢救的手术准备。

(4) 提供对疑难病例的会诊支持。

(5) 患者能够在区域范围内任何一家医疗机构获得同等质量的心电诊断服务，从而方便患者就近就诊且避免重复检查。此外，还能够方便患者上网查询自己的心电检查报告。

(6) 实现科研素材与业务学习资料的方便获取，解决了基层医院心电诊断医生工作、培训难以兼顾的难题；能够促进心电工作者在工作中学习，从而快速提高业务素质。

(7) 建立各国区域性的心电图像资料库和典型病例数据库，供教学和科研使用；建立各国区域范围内各家医院的心电诊断质量追踪数据库，以形成从源头上把关的心电诊断质控体系，从而全面提升各国心电诊断水平。

(8) 促进各国区域内医疗信息化建设，为今后构建基于人体健康档案的卫生信息服务平台奠定基础。

5 结语

目前，大数据正逐渐引起医疗行业的重视，在国内外掀起了一股医院数字化的研究热潮，并应用于医院管理的方方面面，如心脏病门诊康复患者的心电监测[8]、远程心电图监测[9-11]、医院财务管理[12]等。比较网络心电图数据与传统常规12导联心电图后发现：心率、P波时限、PR间期、T波时限等基本参数的检测结果无明显差异[4]；在心律失常监测中，前者优于后者，而在心肌缺血定位诊断方面，则是后者优于前者[9-11]。大数据具有规模性、多样性和高速性三大特征[13]。我国民族和人口众多，蕴含着丰富的心电数据，若能建立一个全国性的心电信息数据库并纳入全球心电信息网络，必将对全人类的心电学研究事业发挥巨大的推动作用。

现如今，心血管疾病已成为威胁人类健康的“头号杀手”，其发病率、病死率逐年上升，心电诊断技术正是不可或缺的辅助诊疗手段。心电网络信息系统是把全球各区域范围内各医疗机构的心电数据进行共享，同时进一步加快全球各区域协同医疗信息化基础设施建设，并保证全球各级医院心电图检查全流程的数字化和信息化；保障基层医院与中、高级医院之间的远程心电诊断顺利进行；确保院前120急救心电图检查的数字化采集、记录并实时传送到所属医院。建立全球心电图蜂窝大数据网络系统，是未来科技的发展趋势，其能够实现数字化大样本的集中存储、调阅和分析，也为建立各国乃至全球心电信息库和病例资料库奠定了坚实基础，有利于心电学教学和科研的积累，实现心电学科的新飞跃。

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(本文编辑：顾艳)

Design and application of future global unlimited cellular big data network system of ECG

LiuLi1,LiuZhao-hui1,ZhaoWen-jiao2,LuYong-hong1

(1. Xiangtan Clinical School of Central South University, Xiangtan Hunan 411100; 2. Department of Cardiology, the Second Xiangya Hospital of Central South University, Changsha Hunan 410000, China)

Based on the conceived integrated framework and module technical proposals of global unlimited cellular big data network system of vital sign instruments, this paper introduces digitalized ECG network system aiming to realize on-line teletransmission of ECG information among various countries and regions globally, and to construct a more refined ECG diagnosis platform in, outside and pre hospital. The digitalized ECG network system provides detailed ECG diagnosis reports in time for clinicians, shortens treatment time for patients, and especially earns rescue time for severe cases. Further, based on the global unlimited cellular big data network system of ECG, global expert consultation center can be established, in order to integrate medical resources globally, promote seamless academic exchanges on Electrocardiology both at home and abroad, and abridge the gaps of diagnosis and treatment levels of ECG among different countries and regions.

digitalized hospital; big data; cellular big data network system; ECG telemonitoring

湖南省卫生厅资助项目(B2013-136)

411100 湖南 湘潭，中南大学湘潭临床学院(刘力，刘朝晖，芦永红)；410000 湖南 长沙， 中南大学湘雅二医院心内科(赵文姣)

刘力，主任医师，主要从事心电图研究，E-mail：2667915172@qq.com

10.13308/j.issn.2095-9354.2015.01.012

2014-12-11)

R540.4

A

2095-9354(2015)01-0040-04