循心电踪迹，探心脏奥秘！

作 者：屈正，陈利文，朱金秀

(相关资料图)

作者单位：国家应急医学研究中心（屈正）；汕头大学医学院第一附属医院临床心电学研究所（陈利文，朱金秀）；汕头大学医学院龙岗妇幼临床学院（朱金秀）

作者简介：屈正，主任医师、教授，主要从事心血管疾病研究。

通信作者：朱金秀，E-mail：doczjx7511@163.com

基金项目：广东省普通高校创新团队资助项目（2019KCXTD003）；广东省高水平医院建设“登峰计划”项目资金-“领军人才”支撑计划项目（2019-2022）；李嘉诚基金会交叉研究资助项目（2020LKSFG19B）

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引用本文

屈正，陈利文，朱金秀. 心电网络化建设进展[J].实用心电学杂志, 2023, 32(3)：157-161,165.DOI：10.13308/j.issn.2095-9354.2023.03.002.

QU Zheng, CHEN Liwen, ZHU Jinxiu.Progress in construction of ECG network information system[J].Journal of Practical Electrocardiology,2023,32(3)：157-161,165.DOI：10.13308/j.issn.2095-9354.2023.03.002.

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摘要

心电网络系统能够实现对心血管疾病的早期识别、实时监测、危急值预警、诊断和康复管理。心电网络化建设可为优质医疗资源的扩容和专家资源的下沉提供快速通道。本文总结了心电网络化建设的发展历程与现状，提出了建设与应用中的常见问题，并对其未来发展进行展望。

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关键词

心电描记术；计算机通信网络；信息系统；心血管疾病；人工智能

1901年荷兰生理学家Einthoven通过弦线式电流计灵敏记录到心脏各部位电位，1903年将这一技术应用于临床。心电图应用于临床120年来，在心肌缺血、心律失常的诊断和风险评估中发挥着不可替代的作用。随着诊疗需求的提高和医疗服务量的增加，心电图技术作为重要的辅助检查手段不断改进，计算机通信网络与心电描记术相结合的心电网络系统应运而生。

近年来，我国心血管疾病发病率和死亡率逐年上升。在所有死亡原因中，心血管疾病所致死亡在农村和城市分别占46.66%和43.81%，高于癌症及其他任何疾病造成的死亡。2021年我国卫生健康事业发展统计公报显示，我国医疗人才及设备资源存在严重不足和城乡差距。在此背景下，加快心电网络化建设是全面贯彻党的二十大精神，进一步深化改革，促进乡村医疗卫生体系健康发展，大力推进“互联网+医疗健康”的重要举措。

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心电网络化建设概述

1.1 心电网络系统的概念

狭义的心电网络系统是指通过计算机及网络技术，把分布在医院各科室和各部门的心电图机、心电监护设备与心电图科室的心电图机、动态心电图系统、运动负荷系统相连接，并将心电信息传送至医院信息系统（hospital information system, HIS）。广义的心电网络系统是指通过网络，将三级或二级医疗机构、社区卫生服务中心、村镇卫生院、居民家庭的心电终端设备相连接，形成集医疗、保健、急救、会诊和学术交流于一体的心电信息管理系统，也被称为“心电信息高速公路”。

1.2 心电网络系统的发展历程

心电网络化建设可追溯至1965年，美国Marquette公司发明了MUSE心电图无纸化存储设备并应用于临床；1979年，该公司实现了心电图机与MUSE之间的数字化心电图传输。20世纪80年代，医疗设备供应商 GE、Philips 和Quinton等推出了各自的心电信息管理系统。随着描记技术、传感器、信号处理和人工智能等技术的发展，心电设备搭载多种程序，如国内纳龙的Cardio AI心电分析软件和科曼的ECG V8.0心电自动分析软件、国外GE的Marquette 12SL ECG Analysis Program和Philips的DXL ECG algorithm等，实现了远程心电自动分析与诊断。心电信息管理系统也从基于电话传输的心电监测系统、基于个人计算机的远程心电监测系统，发展到基于互联网的远程心电监测系统，再到无线远程心电监测系统以及便携式心电监测系统。

我国计算机技术起步较晚，心电网络化建设相对滞后，主要经历了以下几个发展阶段。① 引进国外心电设备阶段（1979至1992年）：上海瑞金医院钱剑安教授等率先进口远程电话心电监护设备，用于干部保健。② 自主研发远程心电设备起步阶段（1992至2005年）：1992年，河北省政府机关门诊部的赵登顺及珠海中立电子有限公司分别成功研制出了国产远程心电监测设备，标志着我国开始自主研发远程电话心电设备；随后我国在研制远程心电监测设备方面取得丰硕成果，如2005年山东优加利信息科技有限公司研发出了世界上首个具有自适应分析预警功能的远程心电设备。③ 心电网络系统建设起步阶段（2005至2010年）：2005年，我国HIS、影像存储与通信系统和检验信息管理系统建设完成，使心电信息管理系统与医院其他系统的集成变为可能，心电监测的传输方式从有线电话传输阶段进入基于无线互联网的网络传输阶段；武汉亚洲心脏病医院走在心电网络平台建设的前列，该院2005年先后引进“城市之心”远程心电会诊系统、MEMRS心电图网络信息管理系统和STD移动心电远程监护系统等，为我国的心电网络平台建设在信息管理系统设计、建设标准制定等方面积累了宝贵经验；2006年，陈蜀虎等采用C/S架构设计了心电信息管理系统，该系统与第三军医大学附属西南医院（现陆军军医大学西南医院）的HIS成功连接，运行效果良好。④ 心电大数据和心电人工智能发展阶段（2011年至今）：在提取、分析和应用心电网络平台收集的心电信息方面，2011年，北京大学人民医院郭继鸿教授牵头启动了“中国正常成人心电数据库项目”的研究，历时近7年，《中国正常成人心电数据库》在2018年7月正式发布；2018年，乐普医疗器械股份有限公司自主研发出了我国首个可实现心电图自动分析与诊断的人工智能医疗系统“AI-ECG Platform心电图人工智能自动分析和诊断系统”。

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心电网络化建设与应用

2.1 远程心电监测技术的应用现状

2.1.1 人工智能技术用于远程心电监测

近年来，随着深度学习技术的深入发展，心电图的分析与诊断实现了智能化，这是信息技术在医疗卫生领域成功应用的范例。心电人工智能利用模糊逻辑理论与回归、神经网络、机器学习等算法，根据输入的信息和经验构建概念，完成心电自动分析与诊断任务。KIRANYAZ等基于人工智能开发了一种心律失常自动检测算法，首先在信号域中模拟心律失常的常见原因；然后，使用退化模型合成异常心搏；最后，使用真实的正常心搏和合成的异常心搏训练卷积神经网络，经过训练的卷积神经网络可用于心律失常的实时检测。心电人工智能可辅助基层医院诊断急性心肌梗死、缓慢性和快速性心律失常等心血管疾病，预测心血管疾病死亡率，筛查无症状左心室收缩功能障碍，智能分析危急波形并发出自动预警。纳龙远程心电平台利用人工智能技术，对基层医院的心电数据进行分析与诊断，对符合“心电图危急值诊断标准”的心电图进行语音提示，并通过后台调度，以危急符号对危急病例进行标识和预警，自动推送至医生的诊断界面。然而，心电自动分析与诊断的结果不易得到专业医生的认可，首先，在健康人群中，心电图的QRS波群、P波和RR间期本身就存在个体差异；其次，在心血管疾病尤其是电生理异常患者中，电生理信号和参数存在高度的可变性；最后，单纯基于深度神经网络算法进行心电分析与诊断类似于“黑箱”操作，输出结果与心电波形特征之间的关联不够直观。而心电网络平台收集的海量数据可为心电的人工智能分析与诊断提供必要的疾病相关资料，有助于实现对心血管疾病的诊断和风险防控，也能在一定程度上弥补心电自动分析与诊断技术在准确性和临床综合能力方面的欠缺，还能被用于开发心血管疾病诊断的新算法。

2.1.2 远程心电设备

随着人工智能算法、信号处理技术和传感器技术的发展，操作简便的单导联设备可识别大部分心律失常，从而使远程心电设备可以分配给未经训练的个人使用。由于大多数临床指南是基于12导联心电图制定的，导联简化的远程心电设备适用范围缩小，目前多用于检测异常节律。2019年新型冠状病毒肺炎疫情暴发后，由于拟采用的治疗药物中包含可能延长QT间期的羟氯喹和阿奇霉素，因此在资源限制或隔离的情况下，可考虑使用移动设备对部分人群监测QT间期。一项关于远程心电设备检测QT间期效果的研究显示，Apple Watch可用于对服用羟氯喹和阿奇霉素的患者进行有效监测，设备位于左手腕时可以追踪到85%的患者的QT间期，而位于其他位置时达到94%。在远程设备应用中，心电信号的处理会受到噪声干扰、电极位置放置偏差的影响，为解决上述问题，有些设备生产商选择在非标准位置捕获心电信号，如Bardy Diagnostics公司考虑到心肌电流通过纵隔流向胸骨上方的皮肤，将生产的BardyDx CAM设备放置在胸骨处。SMITH等研究表明，单通道胸骨心电图贴片的设计可以优化P波的质量、形态及其与QRS波的关系，与标准3通道动态心电图监测仪相比，心律失常诊断的准确率有所提高。基于加速度传感器的优化，未来还可以利用分析心脏声音的心声图和分析心脏震动的胸壁震动图技术，对心血管疾病进行远程监测和管理。

2.2 心电网络平台的建设现状

随着我国心电监测技术和信息管理模式的成熟，越来越多的大型医院构建了区域性心电网络平台。武汉亚洲心脏病医院自2005年年初引进心电网络、2010年全面开展远程心电会诊以来，其设立的终端医院数量逐年增加，覆盖区域逐步扩大，会诊病例数不断攀升。2012年新疆维吾尔自治区人民医院心电学科成立了心电网络信息诊断中心；2014年该中心与近30家机构联网，形成了覆盖全疆的心电网络。这些医院多采取“1+X”模式进行心电网络化建设，具体分为两步：第一步，建立院内心电网络系统，即局域性心电网络系统，包括心电设备联网，各科室联网布点配置心电监测终端，完善监测一体化并实现多种数据的收集、传输、分析、诊断及回传等；第二步，以本院为中心建立院外心电网络系统，在本院和基层医院之间形成网络。心电网络平台的建设实现了区域内患者的信息共享，提升了区域内心血管疾病的诊疗质量和服务水平，在一定程度上解决了偏远地区广大基层群众心电检查和诊断的难题，也有利于科研数据的获取和医学教育所需心电资料的积累，有效推动了区域内的医疗信息化建设进程。目前,心电网络平台构建模式仍是以区域性为主，若要进一步构建跨区域、全国性乃至国际化平台，则需要区域性平台之间加强交流、合作甚至合并。

2.3 心电网络系统的应用效果

心电网络系统在临床应用中取得显著成效。与常规心电图、动态心电图相比，虽然心电网络系统远程监测对心律失常的检出率差异无统计学意义,但对心肌缺血有较高的检出率。心电网络系统通过危急值预警，缩短了急性心血管事件的识别时间。河南省人民医院2019—2021年通过云心电网络远程会诊平台收集了51 282份心电图，通过对比和分析危急值种类，发现在基层医院的远程会诊中，危急值设置有助于快速识别急性心血管事件，使危重患者更快得到救治。心电网络系统还可用于对农村居民的心肌梗死进行管理，包括早期发现心肌梗死，监测出院患者心肌缺血和心肌梗死复发，监测经皮冠状动脉介入治疗后冠状动脉血运重建并辅助判断有无发生再狭窄。该系统也能用于健康监护，包括健康体检、情绪识别、睡眠质量监测和运动健身监测等；远程监测心脏移植术后的心律失常，更快地识别排斥反应；减少心力衰竭患者的住院次数，改善患者的生活质量和预后。

心电网络系统也能用于教育培训。首先，心电网络系统的相关知识是相关医务人员在信息化时代必须学习的内容。2015年，国家应急医学研究中心的屈正教授、中国人民解放军总医院的卢喜烈教授共同发起了国家级继续医学教育项目“全国心电网络系统建设与应用研讨会”，截至2023年3月，已在全国各地连续举办了八届。除了心血管疾病的心电图特征、各种类型心律失常和心脏电生理等方面的知识讲授以外，近年来心电网络化建设的主要成就、相关问题、未来展望也是该研讨会的重要议题，使全国广大基层临床工作者充分认识到了心电网络平台建设的重要性和必要性。其次，心电网络平台本身也是开展医学教育的重要平台——利用信息网络平台搭建的心电网络工作站，通过心电图分析和诊断的各子系统，可实现心电图诊断教学功能。临床医生可根据教学需要，选取工作站的高质量心电图用于教学。学生在临床实习或工作期间，都能在教学平台对心电图进行分类搜索，并选择所需病例进行分析讨论，有助于提高学习效率和改善学习效果。

心电网络化建设还能通过人才资源再分配，缓解专业人员短缺的问题；通过数据收集与分析，推进科研大数据开发和高质量研究；通过心电信息的提取及相关研究成果的推广，为政府决策提供依据，积极推动政府制定健康管理服务政策。

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心电网络化建设与应用中的常见问题

3.1 心电网络化建设中的问题

一方面，心电网络化建设缺乏统一规划和部署。区域性网络平台的构建需要中心医院和基层医院统一规划和部署，优化信息采集、数据处理、报告检索、数据统计和报告书写等流程，否则政出多门，难以协调。目前我国心电网络平台的规划和部署尚不完善，不利于构建跨区域、国内乃至国际化心电网络平台。另一方面，心电网络化建设的相关法律法规亟须完善。首先，心电网络系统的运行依赖于网络，而网络安全需要考虑人为攻击导致信息窃取、信息泄露、数据篡改等问题，以及网络实体能否经受住火灾、地震和水灾等的考验，确保远程医疗系统具有保密性、完整性、可用性、可控性和不可抵赖性。其次，随着心电大数据与心电人工智能的兴起，心电网络化建设需要为人工智能算法的自动化决策、决策透明度和数据管理制定一套法律框架，因为升级迭代的智能算法不仅会导致出现变量间的虚假相关性、逻辑谬误等，而且还可能干扰个人决策。

3.2 心电网络化应用中的问题

尽管心电网络系统正在应用中不断完善，但仍有诸多问题亟待解决。一是心电设备相关标准不尽完善。除了现有的IHE国际规范、心电数据传输的DICOM和HL7国际标准、心电数据结构和存储的SCPECG标准、心电数据存储的XML1.0标准外，心电设备与医院各信息系统之间的信息传递还需要能兼容各系统的标准接口；心电信号滤波器需要标准带宽，否则高频信号会消耗内存、低频信号会影响QRS波群的测量；随着心电设备种类的增多，其诊断质量受到专业医生的质疑，相关专业学(协)会应通过发布指南来规范心电设备的临床应用。二是心电信息采集操作规范尚未统一。心电信息的采集主要包括录入临床信息、预处理皮肤、对特殊人群使用电极、放置电极等步骤。采集过程中，可能因噪声干扰和电极位置不当等因素影响信号质量，目前解决措施主要是统一电极的放置位置并对临床专业医师进行规范化培训。但是在远程心电监测过程中，多是患者自行佩戴心电设备并处理电极脱落问题，因此，远程心电设备需要配以规范、简明的说明书，同时简化导联，提高在非标准位置捕获心电信号的质量。三是心电图诊断标准尚待完善。目前国际公认的诊断标准是《AHA/ACCF/HRS 2009心电图标准化与解析》，但因其在我国临床应用中有一定的局限性而被多次更新；2019年全军心血管专业委员会心脏无创检测学组等发布了《心电图诊断术语规范化中国专家共识 (2019)》。以上标准是基于12导联心电设备更新的，而简化导联的远程心电设备应用仅限于检测异常心律，因此，建议相关专业学（协)会根据远程心电设备的特点更新诊断标准。四是心电图的诊断质量有待提高。目前远程心电图的诊断主要是由经过专业培训的医生和人工智能完成。与人工判读相比，人工智能算法对结果的判读不太理想，需要专业医生再次判读。这不仅增加了医务人员的工作负荷，而且降低了患者对医院的满意度。因此，未来心电人工智能需要算法与人工判读进一步融合，减少无效数据的干扰。五是大众对远程心电监测认知不足。远程心电设备目前多用于医疗机构，因此大多数人不了解它的用途，也不清楚心电大数据如何让大众受益以及如何维护使用者的隐私和权益。

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心电网络化建设展望

未来心电网络化建设应该有所侧重。首先，要努力实现心电网络系统建设的标准化，制定服务收费、数据安全管理、急救监护和区域化合作等方面的细化标准；加大对医疗机构参与心电网络系统建设的支持力度；通过出台相关政策及法规，鼓励和支持第三方机构参与心电网络系统的建设；明确医生在心电网络系统建设中的地位和作用，给予医生更多的管理与运营权限。其次，要积极推动远程心电设备的市场化，提高设备采集信号的质量、加快数据传输速度、增大存储容量和延长电池使用寿命，使其充分发挥微型、便携、智能和价廉等优势。最后，继续关注人工智能的未来发展。心电人工智能应该做到“三结合”，即人类知识和机器数据学习能力的结合、心电图自身特点和心电专家判读心电图思维过程的结合、人类推理过程和深度神经网络工具的结合。

心电网络化建设要始终坚持以心电技术为核心、以心电网络平台为载体、以多方合作为基础、以全心全意为患者服务为宗旨，努力实现多方的价值。

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