心电图自动分析的新趋势

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1、心电图自动分析的新趋势　　摘要心电图自动诊断系统已在临床上得到一定的应用。虽然目前还比不上专业医生的水平，但它们还是得到了一定的认可。问题是心电图分类的质量是否能进一步改进。改进心电图诊断和程序的新方向是：（1）利用每个心跳中的信息；（2）综合不同程序的结果；（3）吸收在体表电位和仿真模型中的知识；（4）采用非心电图的数据；（5）用记录完备的心电图数据库来评估心电图诊断程序。　　1引言　　毫无疑问，计算机对心电图的诊断的是知识处理在医疗卫生领域中为数不多的几个成功应用的例子之一。尽管心电图诊断系统还比不上专业医生的水平，但它们

2、在门诊检查、基础护理、职业病防治、人口筛选和流行病研究等领域仍得到一定的应用。问题是虽然现有计算机诊断系统看来已达到其最佳的诊断能力并已被用户所接受，但心电图分类的质量是否能进一步改进。从几个评估研究来看，如欧共体心电图标准化工作组的评估，都说明不仅最好的心电专家仍然比最好的程序要好，而且不同程序或心电专家的综合诊断要好于单个程序或单个专家的诊断。显然心电图的自动分析仍有改进的余地。　　因而，各研究小组正按不同的侧重点进行研究，以期对诊断程序作进一步的改进。如：（1）利用每个心跳中的信息；（2）综合不同程序的结果；（3）吸收在

3、体表电位和仿真模型中的知识；（4）采用非心电图的数据；（5）用记录完备的心电图数据库来评估心电图诊断程序。　　2历史上的研究方向　　2.1心电图特征法　　心电导联主要有Einthoven的标准导联，Wilson的单极加压肢体导联和胸导联，Frank导联校正体系等，也有描述心脏电活动的空间向量和心电向量图。　　在心电图诞生之初，EInthoven的等边三角形理解心肌所产生的电场的最简单模型。Wilson导联是由直觉和经验确定的，而不是从电生理的角度考虑的。只有在引入了心电图后，才使得心电图有一个坚实的物理基础。　　所有导联系统都

4、存在一个共同的问题：即怎样得到的心电信号可以尽可能完整地描述心肌除极过程，并尽可能地独立于病人的解剖位置。事实上，心电图导联主要是为方法上正确描述心电图信号而定义的。但是没有一种导联系统能充分考虑到实际意义方面的问题，即心电图的临床意义。的确，方法上正确描述心电波形的导联系统不一定能为心电图的最佳诊断分类提供最好的特征。由于心电偶极概念只有非常有限的价值，没有足够的理由说明物理上正交的导联系统同时也会对疾病分类有最大的灵敏度和特异性。　　2.2心脏仿真法　　这是根据物理上电偶极子和电学的理论，及心脏电生理的特性，采用仿真的方法

5、来模似心脏的电流活动和电流传导，记录它们在心电图上的反映，并可人为改变仿真模型上的某个条件来观察相应的心电图变化，以期找出在正常和异常情况下心电活动变化规律的方法　　心电仿真可分为形态仿真和节律仿真。形态仿真是研究心脏在某一心动周期内心电活动的体表电位分布，一般是单周期的，它可分为设定型和传播型两类；节律仿真是研究心脏在某一较长时间内心电活动的体表电位分布，一般是多周期的，它可分为简化模型和真实模型两类。　　心脏仿真模型从结构上看，可分为单极子、多极子和从大量心肌细胞单元合并成多极子三大类；从功能上看，可分为QRS波、T波、Q

6、RS/T三大类。　　Plonsey和Borr等人或是在仿真模型中采用了电活动的更高极数，或是成功地定义了运动偶极子或片段偶极子等非偶极子的方法在物理上更好地描述了心肌去极化过程。　　这些研究者希望通过一个可靠的正向推理，为建立可用于逆向推理过程的仿真模型打下适当基础。只有当计算机可用来仿真时，才使容积导体的作用可以加以考虑，但这实质上仍然是Burger物理模型和Drank躯体模型的扩展。逆向计算也就变得更为复杂，但实际上所形成的电场并不更接近于“真实”。　　2.3体表电位图法　　体表电位图法是胸部和背部安放多极导联，同时记录出

7、的各电极部位的心电波形，由此可绘出的心动周期中任一时刻体表心电的等电位图，极值轨迹图及等时线图等等，这些图谱即体表电位图，它们有助于了解心电场在体表分布的全貌。　　在体表电位图中，体表电极的安放位置和数量是研究的主要对象。研究人员试图统筹考虑人体表面丰富的去极化电场。早期Taccardi为完整地描述心脏电活动作了大量的工作，但是数据量之大令人吃惊，没有人能够为解释这些图谱而制定定量的规则。后来人们想方设法采用最少的电极和基本的信号来简化体表电位图，如Barr和Spach采用最少的环身24个电极来可靠地描绘体表电图。　　2.4判

8、定模型法　　在建立仿真模型和描绘体表电位图的同时，临床上每年有成千上万例的心电图被记录和诊断。因此另一组人员开始为这些海量的数据寻找正式的解决方案。这里也有不同的研究方向，一方为“实用主义者，”另一方面为“纯正主义者”。与此相关联的是“纯正主义者”则更倾向于采用直接推断法。看