“互联网%2B”时代脑电图数据库的构建.pdf

书书书基金项目：山东省医药卫生科技发展计划项目（）；博瑞康脑电科研基金（）收稿日期：修回日期：作者单位：，山东济南，山东大学附属儿童医院癫痫中心；山东大学附属儿童医院院长办公室；北京大学第一医院儿科；山东大学附属儿童医院宣传科通信作者：高在芬 ：文章编号 （）文献标识码 中图分类号 ；述评“互联网”时代脑电图数据库的构建侯广舜，徐雷，季涛云，王昆，陈叶红，高在芬 摘要随着“互联网医疗”的不断发展，各类医疗大数据也随之增长。脑电图数据库的构建，既满足了临床医师和科研人员的工作需要，又可以转化为临床成果，造福广大患者。然而，目前关于脑电图数据库构建的研究却寥寥无几。近年来，随着国内脑电图技术的发展，在线实时脑电图数据库的建立迫在眉睫。本文系统论述了脑电图数据库的发展现状、构建思路及推广应用等，期待构建国内首家高质量的脑电图数据库以造福临床医师及患者。希望未来在中国抗癫痫协会的主导下，能够大力推广和应用脑电图数据库，为广大癫痫患者的身心健康保驾护航。关键词脑电图；数据库；互联网；癫痫；人工智能癫痫是一种由大脑神经元异常放电引起神经功能障碍的慢性中枢神经系统疾病，具有发作性、短暂性及刻板性的共同特点。在过去的几十年里，由于其复杂性和发作的严重程度，仍有超过 的癫痫患者为药物难治性癫痫，此类癫痫患者的药物耐受性使癫痫成为威胁生命和具有挑战性的脑部疾病。而脑电图是诊断癫痫及癫痫综合征最简便、有效及安全的无创检查手段，是鉴别癫痫性发作和非癫痫性发作的核心证据，也可辅助判断其他神经系统疾病的诊断、治疗及预后。近年来，“互联网医疗”的创新发展愈加迅速，促进了医疗大数据的诞生，大数据的个显著特征包括：大容量、多样性、高速性及真实性。目前国内大多数脑电图数据平台依托硬件配套集成的本地综合系统，该系统难以大规模地满足临床医师及脑电阅图医师根据实际情况实时进行自由定义、检索及查询等的需要。而脑电图数据库的建立能高效地获取和处理脑电数据，更好地满足临床医师、脑电阅图医师及信息工程人员之间的互通协作。以计算机硬件、软件、网络为主要工具，对海量的原始脑电图数据进行存储、筛选、注释、归档及管理等，并在互联网上共享实时脑电图数据，以保障国内临床医疗人员及科研工作者拥有可靠、有效的脑电图数据库。脑电图数据库的国内外发展现状国际上关于脑电图数据库的研究起步较早，已有多个国家建立数个相对规范但尚无统一标准的脑电图数据库，如欧洲脑电图数据库，该数据库包含表面电极和颅内电极的脑电图数据，由弗莱堡、科英布拉和巴黎癫痫中心长期提供脑电图数据，用于脑电图自动分析的研究等；澳大利亚脑电图数据库包含地区公立医院记录的 条脑电图记录。患者的人群范围从 周出生的早产儿至 岁以上的老年人。该数据库旨在将数据集转换为具有查看、导出及分析功能的，可在线搜索、可扩展的数据库。由此可见，国外已有相对成熟的脑电图数据库构建技术，并已用于脑电图的智能研究和临床服务。我国对于脑电图数据库建设的相关研究目前尚处于探索起步阶段，暂无相对成熟规范的数据集成系统。我国的癫痫病例数量巨大，但由于整体医疗资源有限且分布不均衡，各大医疗系统存在就诊信息无法链接、人口流动性较大导致原始脑电图数据完全缺失或不完整、数据共享与隐私保护矛盾等癫 痫 与 神 经 电 生 理 学 杂 志 年月 第 卷 第期 （），问题，致使长期以来我国脑电图数据库的建立一直处于空白状态，尚无实际落地的、满足各类用户需求的脑电图数据库。目前国际上关于脑电图数据库的研究指南和专家共识中，也几乎未见来自我国的研究成果 。年在中国抗癫痫协会的主导下，联合 多家癫痫中心共同成立多中心脑电数据项目，尝试探索建立我国的脑电图数据库。“互联网”时代脑电图数据库的构建思路 脑电图数据库的数据来源为满足脑电图数据库中的脑电图大数量及高质量的要求，数据来源主要有个方面：一是来源于中国抗癫痫协会批准的国家级癫痫中心所获得的脑电图数据。年月，中国抗癫痫协会提出在全国范围内构建三级癫痫诊疗中心体系，该项工作得到全国各级医疗机构的积极响应，截至目前共计评出一级癫痫中心 家，二级癫痫中心 家，三级癫痫中心 家，均为已配备现代化的脑电图监测仪器，并开展先进的脑电图监测技术的诊疗中心，可承担脑电图数据的收集、分析、整理及研究成果的推广工作等。二是依托互联网建立的远程会诊平台所收集的脑电图数据。坚持贯彻国家推进“互联网医疗”的方针政策，建立三级医疗分诊基础构架，以地级市医院为轴心，建立远程脑电图会诊平台，由三级医院牵头拟定脑电图远程医疗规范和业务质控标准，向上连接三甲级医院，向下连接基层医疗机构，结合地域形成纵横交错的脑电图专科医疗诊治中心，完成从以医院为中心到以患者为中心的模式转变。利用远程脑电图会诊平台，实现脑电图数据的收集、传输、识别、分析及存储等。脑电图数据库的内容“互联网”时代的脑电图数据库要求至少配备两大系统，即脑电图数据管理系统及数据库网络查询系统。数据管理系统负责在服务器端对数据库进行整体管理；数据库网络查询系统面向注册数据库的用户开放，用户根据自己的需求在网站上进行检索，查看相应的脑电图及病历资料，具有高权限的用户还能下载相关资料。该数据库应该包含脑电图的图形及注释，同时也包括患者的个人脱敏信息，即详细病史、相关影像学及基因等辅助检查，以及诊断治疗等资料。最终设计的脑电图数据库内容应分为以下几个方面（数据库内容框架见图）。患者电子档案库患者电子档案包括患者姓名（曾用名）、性别、出生日期、利手、民族、居住地址及联系电话等。图脑电图数据库内容框架图癫 痫 与 神 经 电 生 理 学 杂 志 年月 第 卷 第期 （），临床病历资料库临床病历资料包括患者的就诊卡号、住院号、主诉、现病史、既往史、个人史、家族史、体格检查、辅助检查、临床医生初步诊断及治疗意见等信息。由于患者每增加一次复诊，病史资料就会相应改变，应将每次信息按照对应脑电图入库号码整合在同一患者名下，便于随访查询，同时便于累计患者的就诊次数。通过 系统的对接，实现复诊患者的多次就诊信息整合，从而方便临床医师及脑电阅图医师对患者的既往病史及辅助检查等资料的查询了解。脑电图谱信息库脑电图谱包括患者的脑电图号、检查日期、监测时长、患者状态、有无用药、记录电极及附加电极等信息；脑电图数据集还包括脑电图背景活动、醒睡周期、诱发试验、发作间期及发作期的脑电图图形、图像、视频资料及专业注释信息等，并将多次就诊的脑电信息资料系统自动整合在同一患者名下。在该数据库中，包含正常脑电图及异常脑电图，异常脑电图参照国际抗癫痫联盟 发作类型分类（图）。图国际抗癫痫联盟 发作类型分类扩展版 脑电图报告及临床诊断意见库该数据库可以容纳来自脑电图专业技术人员对脑电图的标准化解读和有经验的临床医师对患者的精准诊断及治疗的数据输入，该系统具有可以单独查询及追踪，以获取完整报告的功能。该报告系统可以根据医疗机构特定的偏好在脑电图描述中自动生成大量字段。报告输出格式为文本文件，可以打印或复制到患者的电子病历中。此外，由于脑电图监测（头皮或者颅内电极记录）可能会持续数天，在这个过程中可能需要多位脑电图医师的阅图及注释，因此该报告系统要求使用脑电图监测的标准化术语，进而有助于提高不同地点、不同资历脑电阅图医师的报告的一致性。标准化的数据输入和报告势必取代叙述性自由文本报告，因为它确保了不同机构内部之间报告编写的一致性。在“附加描述”字段中存在多个用于自由文本数据输入的位置，为用叙述性语言补充标准化报告提供了足够的空间。此外，该报告系统的标准化模式也提高了专业临床医师对脑电图诊断理解的一致性，做到精准诊断及治疗，最终将诊疗意见（含癫痫综合征的判断）录入该数据库。通过对脑电图报告规范化术语及临床诊疗意见的整合，可进一步明确癫痫综合征的分类集成，包括 综合征、儿童失神癫痫、青少年肌阵挛癫痫、眼睑肌阵挛、综合征及 综合征等。脑电图数据库的组织架构癫 痫 与 神 经 电 生 理 学 杂 志 年月 第 卷 第期 （），在中国抗癫痫协会的主导下，以互联网为载体，以癫痫中心为轴心，搭建远程脑电图会诊平台，实现上下衔接及脑电图数据共享，推动基层医疗机构的脑电图发展，以期能实现脑电图数据库和临床医疗服务之间的互联互通，推动脑科学及人工智能的研究发展。脑电图数据库的总体组织架构分层（图）。图脑电图数据库的组织架构图 脑电图数据库的标签检索脑电图数据库建立的有效性，不再仅仅是简单的脑电图数据存储，其作为信息和知识的源泉，关键在于如何有效运用数据库的各类信息，进一步造福于人类。目前国内脑电图数据平台的建立大多依托硬件配套集成的综合系统，但该系统难以根据实际情况进行自由定义、检索及查询等。为此，脑电图数据库可以设立多种标签以方便检索，如患者性别、年龄、发作类型、癫痫综合征、基因、手术方式及就诊时间等，前项可选择内容比较固定，可设置为下拉菜单式查询；而就诊时间项较难固定，所以设置为日历文本框形式，由用户手动输入关键词进行匹配。通过限定条件完成检索后，相匹配的资料信息会通过网页形式反馈至客户端。数据库以表格形式显示患者个人信息；点击查询对应脑电图可链接到脑电图谱信息库，图谱中有注释信息；按照入库号码可以追踪链接到临床病历资料库；点击报告查询可以链接到脑电图报告和临床诊疗意见。脑电图数据库的质控管理脑电图数据库的优势一方面在于整合多地区脑电图资源，扩大科研样本量，提高脑电图的资源利用度；另一方面体现在多源的信息采集有利于提高数据的完整性。然而不同医院的脑电图监测系统的参数设置、标准、流程及脑电图判读水平参差不齐，为避免不成熟、不准确的数据带来的干扰，故需统一标准，加强质控管理，实现同质化操作。脑电图操作应规范统一不同单位，尤其是基层医疗机构，脑电图数据采集的质量不标准，例如头部皮肤处理不充分、电极安放位置不准确、周围干扰过多及机器接触不良等都是导致脑电图数据采集质量较差的因素。为保证脑电图信号采集的准确可靠，建议由中国抗癫痫协会牵头，由核心三甲医院的癫痫中心拟定脑电图质控标准，通过互联网远程平台进行教学及质控监管，要求严格按照国际 系统进行电极放置，用耳电极参考导联采集脑电数据，采样率为 ，记录过程中完善睁闭眼反应、过度换气及闪光刺激等诱发试验，如果有临床指征，可进行直立伸臂试验等。脑电图标注应规范统一收集完毕脑电图数据后，应由脑电图专业技术人员进行标注，对脑电图数据贴标签整理。标签应注明侧别、部位及波形，同一类别的标签术语应统一，标签的位置、起止及形式均应一致。针对发作间期，应将每份脑电图的放电类型、放电时间、峰值时刻及最大值所在导联进行总结性标注，并对应记录其传播事件，解释癫痫样放电的传播过程。针对发作期，要求应标尽标，详细标注脑电图起始时间、临床发作起始时间、脑电图出现变化时间、临床症状出现变化时间、脑电图结束时间、临床发作结束时间、发作起始模式、发作分类、发作表现、发作传播事件及醒睡状态等。脑电图报告应规范统一一份脑电图报告应包括患者的详细病史、基本参数、背景活动、醒睡周期、诱发试验、发作间期发作期特征及脑电图诊断等。应统一采用中国抗癫痫协会推广的脑电图报告系统，该报告系统的标准化模式提高了专业脑电图医师及临床医师对脑电图诊断理解的一致性，有助于临床医师对脑电图的准确判断，做到精准诊断及个体化治疗。癫 痫 与 神 经 电 生 理 学 杂 志 年月 第 卷 第期 （），脑电图数据库的相关技术支持 数据的传输、脱敏及存储脑电图数据库的建设，势必涉及到患者的医疗信息及个人资料的传输。在信息发达的现代社会，互联网加载的信息很容易被不法分子盗取，用于非法盈利，这给患者的医疗隐私保护和远程会诊平台的安全性带来隐患。针对此问题，可利用信息加密技术，在符合国家法律法规的情况下，在加密状态下完成患者医疗数据的脱敏、传输及存储，保护患者的机密信息不被窃取，让云端脑电图数据在安全圈内发挥作用，从而保证医疗质量管理的信息安全。数据的转换、下载、提取及回传数据库技术是数据存放、查询、更新及管理的核心技术。借助 服务器和 应用程序完成脑电图数据库系统的初步构建。技术不仅可以减小网络信息的