基于hl7標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法
【專利摘要】一種基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，包含非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)獲取步驟，心電數(shù)據(jù)HL7消息模型映射步驟和XML模板生成步驟；結(jié)合了XML模板生成和HL7消息模型映射，采用下列步驟：將非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)提取至系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)中；從HL7V3中獲取心電數(shù)據(jù)表示的消息模型，分析實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，確定心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容，并與消息模型映射，得到XML模板；系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，得到消息模型和XML模板的內(nèi)存表示，經(jīng)過(guò)序列化之后，生成最終的XML文件—即最終的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式。
【專利說(shuō)明】基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理領(lǐng)域，具體而言是一種心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)格式。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)是心電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。這些研究的主要內(nèi)容是采集心電數(shù)據(jù)、通過(guò)有線方式或無(wú)線方式發(fā)送到心電監(jiān)護(hù)中心，監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行診斷后再將反饋信息發(fā)送回采集終端。因此，心電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、交換成為一個(gè)問(wèn)題。有多個(gè)專利涉及這個(gè)領(lǐng)域。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110178695.9的發(fā)明專利“基于心電特征點(diǎn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法”公開(kāi)一種利用心電信號(hào)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、存儲(chǔ)的方法。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010111941.4的發(fā)明專利“動(dòng)態(tài)心電數(shù)據(jù)自適應(yīng)高效存儲(chǔ)方法”公開(kāi)一種可以根據(jù)心率以及心電波形特征信息自適應(yīng)選擇壓縮率的存儲(chǔ)方式。這些方法都是以數(shù)據(jù)壓縮為目的，不同的方法采用各自私有數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議，數(shù)據(jù)格式的不同使心電終端與其它監(jiān)護(hù)中心、各個(gè)監(jiān)護(hù)中心之間的數(shù)據(jù)共享非常麻煩。
[0003]HL7 (Health Level Seven,健康等級(jí)7)是由美國(guó)研究開(kāi)發(fā)并獲得美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)批準(zhǔn)使用的一個(gè)用于醫(yī)院、社區(qū)醫(yī)療、保險(xiǎn)公司等醫(yī)療領(lǐng)域及醫(yī)用儀器設(shè)備間電子數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)成為了一個(gè)國(guó)際性的組織。HL7致力于建立醫(yī)療信息系統(tǒng)間的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息和數(shù)據(jù)的無(wú)縫共享。HL7定義了注解心電圖(Annotation ECG,aECG)標(biāo)準(zhǔn)，為心電數(shù)據(jù)的交換提供了極大的便利，使得心電數(shù)據(jù)不再局限于一個(gè)系統(tǒng)，而能夠在不同的系統(tǒng)之間交換，避免了重復(fù)檢查，提高了醫(yī)療資源的利用，不同地域可以共享同一設(shè)備帶來(lái)的檢測(cè)結(jié)果。
[0004]本發(fā)明專利的主要目的是針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提出一種基于通用HL7標(biāo)準(zhǔn)格式的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享時(shí)的文件傳輸格式，使得不同監(jiān)護(hù)中心、不同醫(yī)院、不同設(shè)備間可以無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)心電數(shù)據(jù)的高效共享。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利所提供方法的簡(jiǎn)要框圖如附圖1所示。其特征是，包含非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)獲取步驟，心電數(shù)據(jù)HL7消息模型映射步驟和XML模板生成步驟。
[0006]所述心電數(shù)據(jù)指由心電圖機(jī)記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)。心電數(shù)據(jù)一般包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
[0007]I)波形數(shù)據(jù)，這也是最為重要的數(shù)據(jù)源，是心電圖機(jī)通過(guò)對(duì)人體心電信號(hào)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、去噪等步驟之后得到的數(shù)據(jù)。MIT-BIH心電數(shù)據(jù)庫(kù)將波形數(shù)據(jù)作為一個(gè)單獨(dú)的二進(jìn)制文件進(jìn)行存儲(chǔ)，三個(gè)Sbit存放兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)的數(shù)據(jù)，有效的節(jié)省了存儲(chǔ)的空間。
[0008]2)波形注解數(shù)據(jù)，這是從波形中分析得到的數(shù)據(jù)，例如心率信息、QRS波群信息、PR間期等等。還可能包含波形數(shù)據(jù)的控制信息，例如原始波形是經(jīng)過(guò)什么樣的濾波器、濾波器的參數(shù)等。[0009]3)其他相關(guān)信息，主要包含心電信號(hào)數(shù)據(jù)的外部相關(guān)信息。例如采集時(shí)間、地點(diǎn)、機(jī)構(gòu)、被采集人信息等。
[0010]所述HL7消息模型指HL7標(biāo)準(zhǔn)的最終產(chǎn)物，也是系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享的最小單位。HL7消息模型是HL7標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例化的結(jié)果，每一個(gè)具體的醫(yī)療事物場(chǎng)景最終都將對(duì)應(yīng)到具體的消息，通過(guò)將場(chǎng)景的實(shí)際信息填入消息，就可以完成數(shù)據(jù)共享。HL7V2.X版本，沒(méi)有一個(gè)明確的模型，消息就是一個(gè)字串符流，采用豎線分隔的方式來(lái)構(gòu)造消息，消息構(gòu)造簡(jiǎn)單但是語(yǔ)義有較大的歧義性。HL7V3采用一個(gè)全新的基于模型驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)方式，每一個(gè)消息都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)從通用的醫(yī)療事物場(chǎng)景中開(kāi)發(fā)出來(lái)的具體的模型，HL7V3針對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)的各個(gè)方面都開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的模型，每一個(gè)模型都針對(duì)該醫(yī)療業(yè)務(wù)的具體細(xì)節(jié)定義了詳細(xì)的屬性來(lái)映射。HL7V3的核心是參考消息模型(Reference Information Model, RIM),它定義了六大主干類(lèi)及其它們之間的關(guān)系，六大類(lèi)分別為:行為(Act)類(lèi)、角色(Role)類(lèi)、實(shí)體(Entity)類(lèi)、參與(Participation)類(lèi)、行為關(guān)系(Act-Relationship)類(lèi)、角色關(guān)聯(lián)(Role-Link)類(lèi)，其它的類(lèi)是主干類(lèi)的衍生，對(duì)主干類(lèi)的屬性進(jìn)行約束和細(xì)化。本專利的實(shí)現(xiàn)將采用HL7V3標(biāo)準(zhǔn)，模型的作用在于協(xié)助判斷實(shí)際醫(yī)療事物的范疇，從而確定采用何種模型，以及該模型對(duì)應(yīng)的消息XML模板文件。
[0011]XML是一種平臺(tái)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言。所述XML模板對(duì)XML文檔的邏輯定義主要包含以下幾個(gè)方面:
[0012]1.定義可以出現(xiàn)在XML文檔中的元素和屬性。
[0013]2.定義XML文檔中的元素和屬性類(lèi)型。
[0014]3.定義XML文檔中的元素的次序和數(shù)目。
[0015]4.定義XML文檔中元素和屬性的默認(rèn)值或固定值。
[0016]XML模板是W3C的標(biāo)準(zhǔn)。HL7V3標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)基于模型驅(qū)動(dòng)的面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于每一個(gè)具體的醫(yī)療事物場(chǎng)景，都對(duì)應(yīng)一個(gè)HL7V3的模型，稱之為R-MIM(Refined-Message Information Model,精細(xì)化消息信息模型)，而 HL7V3 選擇了 XML標(biāo)準(zhǔn)作為消息編碼的最終方式，因此對(duì)于每一個(gè)具體的醫(yī)療場(chǎng)景模型R-MIM，都可以最終生成一個(gè)XML模板文檔來(lái)對(duì)具體的XML消息文件進(jìn)行定義。
[0017]本發(fā)明專利的特征是結(jié)合XML模板和HL7消息模型，提供一種心電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式，其具體實(shí)現(xiàn)方式是:
[0018]I)確定心電數(shù)據(jù)共享的HL7V3消息模型為P0RT_RM020001UV，對(duì)應(yīng)的XML模板文件為P0RT_MT020001UV01.xsd。本發(fā)明專利采用的HL7V3標(biāo)準(zhǔn)為HL7組織于2012年I月所發(fā)布的投票版。
[0019]2)編程實(shí)現(xiàn)HL7V3標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型、詞匯、參考消息模型，作為構(gòu)建信息的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)。
[0020]3)分析實(shí)際心電數(shù)據(jù)共享場(chǎng)景，確定心電數(shù)據(jù)共享所需要包含的內(nèi)容，并與消息模型P0RT_RM020001UV進(jìn)行映射。將模型中的實(shí)際共享不需要的屬性裁剪掉，得到消息模板文件(XML模板)。
[0021]4)編程實(shí)現(xiàn)XML模板中所包含的元素定義，得到心電數(shù)據(jù)共享消息的相關(guān)類(lèi)庫(kù)。
[0022]5)編程實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的提取接口，本發(fā)明專利采用了 MIT-BIH提供的心電數(shù)據(jù)格式，故實(shí)現(xiàn)的是針對(duì)MIT-BIH格式的心電數(shù)據(jù)提取接口。結(jié)合第三步所做的映射，將心電數(shù)據(jù)填入消息的各個(gè)相應(yīng)類(lèi)中，最終序列化消息類(lèi)得到XML格式的消息文件。
[0023]6)將XML消息文件用于不同系統(tǒng)之間的共享，同時(shí)通過(guò)XML模板文件來(lái)驗(yàn)證其他系統(tǒng)傳輸過(guò)來(lái)的XML消息文件的邏輯是否正確。
[0024]所述XML模板，其特征是，定義文檔所必須遵循的邏輯結(jié)構(gòu)，同時(shí)用于驗(yàn)證一個(gè)已經(jīng)存在的XML文檔是否符合邏輯規(guī)范，具體而言，在本發(fā)明專利中，XML模板的主要作用如下:
[0025]1)HL7標(biāo)準(zhǔn)中心電數(shù)據(jù)交換模型的最終文檔化定義。HL7V3的注解心電圖(Annotation ECG, aECG)標(biāo)準(zhǔn)中，XML模板是對(duì)注解心電圖模型的具體定義和約束，它規(guī)定了最終的HL7V3消息文檔的邏輯，包含了與心電數(shù)據(jù)及其相關(guān)內(nèi)容的各個(gè)方面。
[0026]2)系統(tǒng)實(shí)際實(shí)現(xiàn)中數(shù)據(jù)類(lèi)定義的參考標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，構(gòu)建HL7V3注解心電圖消息的數(shù)據(jù)類(lèi)均來(lái)源于XML模板中所定義的元素。
[0027]3)對(duì)已有文檔合法性的驗(yàn)證。在多個(gè)系統(tǒng)的消息傳輸中，XML模板用來(lái)驗(yàn)證外部系統(tǒng)傳來(lái)的消息文件在邏輯上是否正確。
[0028]圖1為本發(fā)明專利的簡(jiǎn)要系統(tǒng)框架圖；
[0029]圖2為本發(fā)明專利方法的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0030]圖3與標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)格式有關(guān)的消息類(lèi)視圖結(jié)構(gòu)；
[0031]圖4為本發(fā)明專利對(duì)MIT-BIH格式的心電記錄結(jié)果顯示圖；
[0032]圖5為本發(fā)明專利對(duì)MIT-BIH格式到HL7標(biāo)準(zhǔn)消息文件的轉(zhuǎn)換結(jié)果圖；
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0034]圖1和圖2共同顯示了本發(fā)明專利的系統(tǒng)框架圖，根據(jù)該系統(tǒng)框架圖，基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享方法的基本過(guò)程為:
[0035]I) ECG設(shè)備對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行采集，得到原始數(shù)據(jù)。
[0036]2)原始數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)一系列的去噪和波形檢測(cè)之后，得到與波形相關(guān)的參數(shù)，這些參數(shù)是臨床心臟疾病判斷的重要依據(jù)。波形數(shù)據(jù)和參數(shù)的存儲(chǔ)方式跟具體的采集設(shè)備或處理設(shè)備有關(guān)，存儲(chǔ)方式并不一致，在此統(tǒng)稱為非標(biāo)準(zhǔn)格式。
[0037]3)通過(guò)文件讀寫(xiě)接口從非標(biāo)準(zhǔn)格式中提取心電數(shù)據(jù)信息。
[0038]4)將提取的心電數(shù)據(jù)信息通過(guò)HL7標(biāo)準(zhǔn)消息編解碼系統(tǒng)，得到標(biāo)準(zhǔn)消息文件，標(biāo)準(zhǔn)消息文件是系統(tǒng)間共享的基礎(chǔ)。
[0039]5)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)消息文件存儲(chǔ)和共享模塊來(lái)管理消息的交換、存儲(chǔ)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。
[0040]附圖1顯示了的是本發(fā)明專利的簡(jiǎn)要系統(tǒng)框架圖，非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過(guò)HL7消息構(gòu)造接口之后得到標(biāo)準(zhǔn)消息文件，為XML格式。在附圖1中，XML模板模塊、HL7消息構(gòu)造接口模塊和HL7V3標(biāo)準(zhǔn)共同組成了附圖2中的消息編解碼系統(tǒng)，也是本發(fā)明專利的核心部分，作用在于將非標(biāo)準(zhǔn)格式的心電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)格式。消息編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)分為兩大部分:消息相關(guān)的類(lèi)和實(shí)際共享數(shù)據(jù)相關(guān)的類(lèi)。后者作為一個(gè)中介，通過(guò)接收非標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到消息相關(guān)的類(lèi)，最后序列化便得到最終的消息文件。附圖3顯示了與消息有關(guān)類(lèi)視圖結(jié)構(gòu)。[0041]下面結(jié)合一個(gè)具體的例子說(shuō)明本發(fā)明專利的方法怎樣將非標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為符合HL7標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。
[0042]本發(fā)明專利選取的非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)格式為MIT-BIH心律異常數(shù)據(jù)庫(kù)所定義的格式，本發(fā)明專利選取的測(cè)試對(duì)象為該數(shù)據(jù)庫(kù)下的100號(hào)記錄,包括100.dat、100.atr和100.hea三個(gè)文件。其中100.hea文件是對(duì)100號(hào)記錄的說(shuō)明，包括導(dǎo)聯(lián)名稱、采樣率等信息。100.atr文件是對(duì)導(dǎo)聯(lián)的參數(shù)記錄，包括P波、QRS波群等的信息。100.dat為波形數(shù)據(jù)，采用二進(jìn)制方式存儲(chǔ)。該記錄包含MLII和V5兩個(gè)導(dǎo)聯(lián)，此處選取的采樣點(diǎn)數(shù)為5000。為了便于數(shù)據(jù)的直觀顯示，讀取100號(hào)記錄的顯示結(jié)果如附圖4所示。
[0043]在提取100號(hào)記錄之后，相關(guān)的信息便承載于數(shù)據(jù)實(shí)體類(lèi)中，也為aECG消息的生成提供了輸入數(shù)據(jù)?？梢詫?00號(hào)記錄的非標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式，具體而言，的是將非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過(guò)aECG消息生成接口，從而得到標(biāo)準(zhǔn)消息文件。圖5便顯示了 100號(hào)記錄生成的標(biāo)準(zhǔn)消息文件，由于文件比較長(zhǎng)，圖中只摘出了幾處較為重要的地方，略去了其余的部分，波形數(shù)據(jù)序列也只給出了前面幾個(gè)采樣點(diǎn)的值。經(jīng)過(guò)XML模板驗(yàn)證，生成的消息文件符合規(guī)范要求，消息中包含的心電數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)編解碼系統(tǒng)解碼之后能夠準(zhǔn)確的提取出來(lái)，用于共享。
【權(quán)利要求】
1.一種基于HL7 (Health Level Seven,健康等級(jí)7)標(biāo)準(zhǔn)的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法,其特征是，包含非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)獲取步驟，心電數(shù)據(jù)HL7消息模型映射步驟和XML模板生成步驟。
2.權(quán)利要求1所述的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，結(jié)合了XML模板生成和HL7消息模型映射，其特征在于采用下列步驟: 將非標(biāo)準(zhǔn)心電數(shù)據(jù)提取至系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)中； 從HL7V3 (HL7Version3, HL7版本3)中獲取心電數(shù)據(jù)表示的消息模型，分析實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，確定心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容，并與消息模型映射，得到XML模板； 系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，得到消息模型和XML模板的內(nèi)存表示，經(jīng)過(guò)序列化之后，生成最終的XML文件一即最終的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式； 利用XML模板驗(yàn)證該心電存儲(chǔ)格式的有效性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，其特征是所述的方法還包括: 用于實(shí)現(xiàn)HL7V3標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型、詞匯、參考消息模型，作為構(gòu)建信息的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)的步驟，該步驟可以選擇實(shí)現(xiàn)整個(gè)基礎(chǔ)庫(kù)或者，僅僅實(shí)現(xiàn)本專利模型中所用到的基礎(chǔ)庫(kù)； 用于從標(biāo)準(zhǔn)HL7模型中獲取實(shí)際模型的步驟，該步驟要求對(duì)實(shí)際心電存儲(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行分析，裁剪多余內(nèi)容，得到實(shí)際業(yè)務(wù)存儲(chǔ)要求的內(nèi)容； 用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)存中消息模型和XML模板表示的類(lèi)定義的步驟，該步驟將建立于前文所述的基礎(chǔ)庫(kù)上，對(duì)心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的類(lèi)模型進(jìn)行準(zhǔn)確定義。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103699770SQ201310226262
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】艾育華, 盛肄, 陳芳炯, 王勝軍, 李文源, 劉一強(qiáng) 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院