專利名稱：生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征分析的系統(tǒng)和方法
生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征分析的系統(tǒng)和方法技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及生理數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。更具體來說，本公開涉及檢測和分析生理數(shù)據(jù) 的形態(tài)特征。
背景技術(shù)：
生理數(shù)據(jù)的自動和半自動分析是醫(yī)療和臨床研究應(yīng)用中使用的重要工具。在自 動分析中，將一個或多個算法應(yīng)用于生理數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生生理數(shù)據(jù)的計算機(jī)生成解釋和 /或分析。半自動分析類似地將一個或多個算法應(yīng)用于生理數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生生理數(shù)據(jù)的 計算機(jī)生成解釋或分析，但是計算機(jī)生成解釋則提供給臨床醫(yī)生，該醫(yī)生檢查該解釋， 并且在計算機(jī)屏幕上按照交互過程中臨床醫(yī)生自己對數(shù)據(jù)的檢查以及判斷來對其進(jìn)行編 輯。
生理數(shù)據(jù)的分析通常通過查看生理數(shù)據(jù)的間隔相關(guān)特征(即，生理數(shù)據(jù)中的特 征或事件之間的定時)或者生理數(shù)據(jù)中的特征的形態(tài)(即，生理數(shù)據(jù)中的特征的形狀或 幾何尺寸)來執(zhí)行。大多數(shù)自動和半自動生理數(shù)據(jù)分析應(yīng)用集中于間隔相關(guān)生理數(shù)據(jù)特 性，因?yàn)檫@些特性更易于識別和量化，這與在檢測和分析中更主觀的特征形態(tài)相反。雖 然存在用于檢測和描述特征形態(tài)的算法，但是這些算法往往產(chǎn)生由極大量的參數(shù)組成的 輸出，并且通常將這些參數(shù)之一表達(dá)為連續(xù)值、如整數(shù)或浮點(diǎn)值。
因此，形態(tài)參數(shù)的數(shù)量眾多以及這些參數(shù)的每個的表達(dá)的連續(xù)性質(zhì)使得難以將 半自動生理數(shù)據(jù)分析技術(shù)用于分析數(shù)據(jù)特征形態(tài)。發(fā)明內(nèi)容
本文公開一種用于在計算機(jī)化算法與檢查醫(yī)生之間的生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征的交 互分析的系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括形態(tài)段檢測模塊，它接收來自生理數(shù)據(jù)源 的生理數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用生理數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段。該系統(tǒng)還包括段特征評定模塊，它 將至少一個算法應(yīng)用于該至少一個所識別形態(tài)段以識別至少一個段特征，并且產(chǎn)生該至 少一個段特征的嚴(yán)重性評定。
本文還公開的是一種分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)的方法。該方法包括接收生理數(shù)據(jù)并且 識別生理數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段的步驟。該方法還包括識別每個所識別形態(tài)段的至少一 個特征并且確定每個所識別特征的特征評定的步驟。


圖1示出用于分析生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征的系統(tǒng)的一個實(shí)施例；
圖&和圖2b示出心電圖(ECG)數(shù)據(jù)的P波段的形態(tài)特征的呈現(xiàn)的實(shí)施例；
圖3a和圖3b示出ECG數(shù)據(jù)的QRS段的形態(tài)特征；
圖4a和圖4b示出ECG數(shù)據(jù)的T波段的形態(tài)特征；
圖5a是示出分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)的方法的一個實(shí)施例中的步驟的流程圖5b是示出分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)以便允許臨床醫(yī)生檢查和編輯的子方法的一個實(shí) 施例中的步驟的流程圖&是示出分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)以便比較ECG數(shù)據(jù)集合的子方法的一個實(shí)施例中 的步驟的流程圖；以及
圖5d是示出分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)以便執(zhí)行數(shù)據(jù)挖掘分析的子方法的一個實(shí)施例中 的步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式
生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征的檢測和分析是醫(yī)療診斷和臨床研究應(yīng)用中的重要工具。 一種這樣的應(yīng)用是心電圖數(shù)據(jù)(ECG)的分析，它在本文中以示范方式使用；但是應(yīng)當(dāng)理 解，可通過本文所公開的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例有助于例如但不限于肌電圖(EMG)和腦電 圖(EEG)等其它類型的生理數(shù)據(jù)。
圖1示出用于生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征分析的系統(tǒng)10的一個實(shí)施例。更具體地說， 生理數(shù)據(jù)是ECG數(shù)據(jù)。ECG數(shù)據(jù)由ECG數(shù)據(jù)源12提供。ECG數(shù)據(jù)源12可以是心電 圖儀14，它連接到患者(未示出)并且收集來自患者的ECG數(shù)據(jù)。備選地，ECG數(shù)據(jù) 源12可以是ECG數(shù)據(jù)庫16，ECG數(shù)據(jù)庫16裝載有可在其它時間已經(jīng)從一個或多個患者 收集并且存儲在數(shù)據(jù)庫中的歷史ECG數(shù)據(jù)。
把來自ECG數(shù)據(jù)源12的ECG數(shù)據(jù)發(fā)送給形態(tài)段檢測模塊18。形態(tài)段檢測模塊 18接收ECG數(shù)據(jù)，并且將至少一個算法應(yīng)用于ECG數(shù)據(jù)。至少一個算法的應(yīng)用的結(jié)果 將識別ECG數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段?？稍贓CG數(shù)據(jù)中識別的形態(tài)段可包括P波、QRS 復(fù)波、ST間隔、T波或U波。要理解，分析其它生理數(shù)據(jù)的備選實(shí)施例可檢測對于所分 析的生理數(shù)據(jù)固有的不同形態(tài)段。形態(tài)段檢測模塊18所應(yīng)用的算法可包括標(biāo)識ECG段 的每個的一系列形態(tài)描述子。這些描述子可與圖案識別(pattern recognition)技術(shù)結(jié)合用 于識別每個段。
本文所公開的一些實(shí)施例可利用一個或多個計算機(jī)，它們應(yīng)用本文所公開的一 個或多個算法來處理數(shù)據(jù)。至少一個計算機(jī)所應(yīng)用的這些算法的技術(shù)效果是識別數(shù)據(jù)所 呈現(xiàn)的形態(tài)段和段特征，并且產(chǎn)生所識別段特征的評定，以便簡化臨床醫(yī)生對生理信號 的計算機(jī)確定分析的檢查和編輯。
然后，把具有所檢測段的ECG數(shù)據(jù)發(fā)送給段特征評定模塊20。段特征評估模塊 20將至少一個算法應(yīng)用于ECG數(shù)據(jù)的至少一個所識別形態(tài)段。將該至少一個算法應(yīng)用于 該至少一個所識別形態(tài)段產(chǎn)生至少一個段特征的嚴(yán)重性評定。所識別形態(tài)段的每個可分 為可用于描述形態(tài)段的多個段特征。每個特征可反映可以是臨床相干的潛在段形態(tài)。模 糊聚類(fuzzy clustering)技術(shù)可用于量化形態(tài)段中的特征的存在。這些特征評定可量化 成離散嚴(yán)重性等級，例如用于產(chǎn)生任何所檢測段特征的嚴(yán)重性的評定。
在一個實(shí)施例中，離散嚴(yán)重性等級可包括由數(shù)字0、1、2和3所表示的四個等 級。這些嚴(yán)重性等級評定可符合對于特定段特征的存在的無、中等、明顯和嚴(yán)重評定。 各特征的嚴(yán)重性等級由這些段特征的基線分布的統(tǒng)計分析來生成?；€分布可從作為一 個或多個數(shù)據(jù)庫的一部分的大的ECG數(shù)據(jù)池中獲取。從這個基線分布，可應(yīng)用聚類和/ 或模糊邏輯編組技術(shù)，以便生成離散嚴(yán)重性等級。
本文所公開的生理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)10的實(shí)施例可包括針對特定應(yīng)用的特定元件， 形態(tài)段檢測模塊18和段特征評定模塊20執(zhí)行對于所識別段特征的離散嚴(yán)重性等級的識 別，從而可便于該特定應(yīng)用。
系統(tǒng)10的一個實(shí)施例可包括臨床醫(yī)生檢查和編輯子系統(tǒng)22，其中將具有所評定 段特征的ECG數(shù)據(jù)發(fā)送給ECG顯示器對。將每個所識別段特征的所識別離散嚴(yán)重性等 級和ECG數(shù)據(jù)提供給臨床醫(yī)生。圖2a-圖4b是ECG數(shù)據(jù)和離散段特征嚴(yán)重性等級的顯 示的示范實(shí)施例。如圖1所示，輸入裝置沈連接到ECG顯示器M。檢查各形態(tài)段的評 定段特征和ECG數(shù)據(jù)的顯示的臨床醫(yī)生可選擇形態(tài)段，并且調(diào)整段特征的任一個或全部 的計算機(jī)確定離散嚴(yán)重性等級。由臨床醫(yī)生所進(jìn)行的對評定等級的調(diào)整可包括識別附加 段特征或者刪除作為假陽性的段特征。一旦由臨床醫(yī)生修改了段特征評定等級，ECG數(shù) 據(jù)和經(jīng)修改的段特征評定可存儲在ECG數(shù)據(jù)庫觀中，或者新修改的形態(tài)特征可用于對解 釋和分類的新分析。ECG數(shù)據(jù)庫觀可連接到將各種計算機(jī)終端和計算裝置與醫(yī)院里的一 個或多個中央服務(wù)器和/或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲裝置連接的較大醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)(未示出)。
圖&和圖2b示出可由ECG顯示器M提供的ECG數(shù)據(jù)和段特征評定的呈現(xiàn)的一 個示范實(shí)施例。圖&和圖2b可體現(xiàn)為由ECG顯示器M提供的圖形用戶界面30。GUI 30的每個可具有與多個形態(tài)段的每個關(guān)聯(lián)的多個鍵(tab) 32。當(dāng)“P”鍵32加亮顯示時， 這表示P波形態(tài)段是GUI 30的當(dāng)前呈現(xiàn)的焦點(diǎn)。將ECG數(shù)據(jù)34作為CUI 30的一部分 顯示，并且P波形態(tài)段36加亮顯示，從而指明當(dāng)前在檢查中的形態(tài)段。
GUI 30的段特征評定區(qū)域38包括可在形態(tài)段中識別的多個段特征的指示。段 特征的示范列示可包括但不限于Missing40，Biphasic42 ； Sharp 44 ； LongPR ；以及 ShortPR48。段特征評定區(qū)域38還包括評定段特征所用的多個離散等級50。離散等級50 可包括用于中等等級的“ + ”、用于明顯特征的“++”和用于很嚴(yán)重特征的“+++”。 通過這種方式，段特征的每個可表示為存在或不存在，并且如果它們存在，則類似地提 供特征的嚴(yán)重性的離散等級。
圖&中，ECG數(shù)據(jù)；34的P波36呈現(xiàn)LongPR特征。由于這個特征落入計算 機(jī)實(shí)現(xiàn)算法的明顯類別，所以通過LongPR段特征下的加亮顯示“++”圓圈來表示該情 況。如果檢查臨床醫(yī)生檢查這個ECG數(shù)據(jù)并且確定P波僅呈現(xiàn)中等LongPR，則臨床醫(yī) 生可選擇P波鍵，然后給LongPR 46段特征選擇“中等”嚴(yán)重性等級?？蓪⑦@種修改連 同任何附加修改一起可作為結(jié)合ECG數(shù)據(jù)的新形態(tài)段特征分析來存儲。類似地，圖沈 示出不同的ECG數(shù)據(jù)52，但是在ECG數(shù)據(jù)52上仍然加亮顯示P波36。由于加亮顯示 的P波36不存在，所以“Missing”段特征包括處于“很嚴(yán)重”或“+++”等級的加亮 顯示圓圈。
臨床醫(yī)生能夠檢查ECG數(shù)據(jù)的所識別形態(tài)段的每個。在一個實(shí)施例中，這通過 選擇各與不同形態(tài)段關(guān)聯(lián)的各種鍵32來執(zhí)行。圖3a和圖3b各示出其中選擇了 “QRS” 鍵的GUI 30。不同的段特征與QRS復(fù)波(作為心跳周期中的去極化過程)關(guān)聯(lián)；因此， 段特征評定區(qū)域38顯示各種新的段特征，它們的每個與QRS復(fù)波關(guān)聯(lián)。這些段特征可包 括 Q 波 54、增量(delta) 56、rSR，58、凹口 (notch) 60、平坦(flat) 62 和 wide QRS 64。
圖3a中，在GUI 30中顯示的ECG數(shù)據(jù)66使QRS復(fù)波68加亮顯示。QRS復(fù) 波68呈現(xiàn)“中等”(“ + ” )凹口特征60和“很嚴(yán)重”(“++” )寬特征64。這些通過加亮顯示與離散特征評定等級關(guān)聯(lián)的適當(dāng)圓圈來指明。
圖3b示出其中QRS復(fù)波72加亮顯示的又一個ECG數(shù)據(jù)70。在這個示例中， QRS復(fù)波72呈現(xiàn)“很嚴(yán)重” Q波特征。在段特征評定區(qū)域38中通過加亮顯示與“很 嚴(yán)重”段特征評定關(guān)聯(lián)的圓圈來指明這種情況。如針對圖2所述，臨床醫(yī)生可檢查如圖 3a或圖3b中的ECG數(shù)據(jù)和計算機(jī)識別評定等級的呈現(xiàn)，并且修改段特征評定區(qū)域38中 顯示的段特征評定等級，以便調(diào)整先前將算法應(yīng)用于ECG數(shù)據(jù)的輸出。任何臨床醫(yī)生修 改可保存到ECG數(shù)據(jù)庫觀，使得它們在以后并且在遠(yuǎn)程位置對于以后的檢查的臨床醫(yī)生 可用的。
另外，圖4a和圖4b各示出其中已經(jīng)選擇“T-U波”鍵32的GUI 30，它連同 ST段一起覆蓋心跳周期中的整個重新極化過程。不同的段特征關(guān)聯(lián)于與QRS復(fù)波或P 波相反的T波；因此，段特征評定區(qū)域38顯示各種新的段特征，它們的每個與T波關(guān) 聯(lián)。與T波關(guān)聯(lián)的段特征可包括凹口 82、平坦性84、不對稱86、U 88、反轉(zhuǎn)90和雙相 (biphasic) 92。
圖4a中，在GUI 30中顯示的ECG數(shù)據(jù)94使T波95加亮顯示。T波95僅呈現(xiàn) “中等”(“ + ”)U特征88。適當(dāng)?shù)碾x散特征等級通過加亮顯示U特征88下的(“ + ” ) 圓圈來指明。對于ECG數(shù)據(jù)94的這個段沒有存在所識別的其它異常形態(tài)特征。
圖4b示出其中T波96加亮顯示的又一個ECG數(shù)據(jù)98。在這個示例中，T波 96通過形態(tài)特征分析算法識別，以呈現(xiàn)“明顯”凹口 82、平坦性84和不對稱86特征以 及ECG數(shù)據(jù)94中發(fā)現(xiàn)的相同“中等” U特征88。但是，ECG數(shù)據(jù)94和ECG數(shù)據(jù)98 的比較得出，T波95看來似乎與T波96極為不同。實(shí)際上，臨床醫(yī)生在查看GUI 30所 提供的ECG 98時可確定ECG數(shù)據(jù)98的T波96呈現(xiàn)“很嚴(yán)重”不對稱特征，與不對稱 特征86的計算機(jī)確定“明顯”等級相反。然后，臨床醫(yī)生可選擇T波段96，并且將不 對稱特征86評定等級改變成臨床醫(yī)生確定是更適當(dāng)?shù)牡燃墶?br> 類似地，在與ECG數(shù)據(jù)98相比來檢查ECG數(shù)據(jù)94時，臨床醫(yī)生可判定T波95 僅提供“中等”不對稱特征86。臨床醫(yī)生在那時可決定選擇T波95段，并且改變不對 稱特征86的段特征評定，以便將那個特征識別為只是“中等”。已經(jīng)進(jìn)行的任何臨床醫(yī) 生修改可保存到ECG數(shù)據(jù)庫觀，使得它們在以后并且在遠(yuǎn)程位置對于以后的檢查的臨床 醫(yī)生是可用的。
通過對于每個預(yù)定臨床相干形態(tài)特征提供形態(tài)特征分析(如多個離散等級)，臨 床醫(yī)生對ECG數(shù)據(jù)的檢查集中于那些特征。這幫助臨床醫(yī)生提煉可由自動化系統(tǒng)產(chǎn)生的 大量形態(tài)特征數(shù)據(jù)；以及因此使臨床醫(yī)生能夠?qū)⑺蛩约旱呐R床意見有效地插入自動 化形態(tài)特征分析結(jié)果中。因此，ECG數(shù)據(jù)的自動化和臨床醫(yī)生分析的這種組合產(chǎn)生更準(zhǔn) 確的形態(tài)特征分析，由此利用自動化系統(tǒng)的實(shí)力以及那些結(jié)果的臨床醫(yī)生檢查和修改。
要理解，臨床醫(yī)生可選擇GUI 30的鍵32的任一個，以便導(dǎo)航到其它形態(tài)段(包 括ST段和T-U段)的每個。在選擇這些備選段鍵時，提出類似的段特征評定區(qū)域38， 它包括所選形態(tài)段中關(guān)聯(lián)或者是所選形態(tài)段特定的段特征。另外，所選形態(tài)段在ECG數(shù) 據(jù)的顯示上在段特征評定區(qū)域38之下加亮顯示。
生理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)10的臨床醫(yī)生檢查和編輯子系統(tǒng)22賦予檢查臨床醫(yī)生檢查和 修改通過將算法應(yīng)用于ECG數(shù)據(jù)(與對于基于間隔的生理數(shù)據(jù)分析已經(jīng)可用的相似)所執(zhí)行的ECG數(shù)據(jù)的分析或解釋的能力。這促進(jìn)ECG數(shù)據(jù)的最終分析的改進(jìn)質(zhì)量，因?yàn)?臨床醫(yī)生得到算法分析的幫助，但是可調(diào)整輸出，以便考慮算法識別的假陽性和修改。
又參照圖1，段特征評定模塊20的ECG比較器子系統(tǒng)67將具有評定段特征的 ECG數(shù)據(jù)提供給ECG比較模塊69。ECG比較模塊69連接到ECG數(shù)據(jù)庫71。ECG數(shù) 據(jù)庫71將包括評定特征的第二 ECG數(shù)據(jù)提供給ECG比較模塊69。ECG比較模塊68產(chǎn) 生作為第一 ECG數(shù)據(jù)與第二 ECG數(shù)據(jù)之間的異同的指示的比較輸出73。
在ECG比較模塊69的一個實(shí)施例中，ECG比較模塊69比較第一 ECG數(shù)據(jù)與 第二 ECG數(shù)據(jù)之間的特征評定的每個，以便確定第一 ECG數(shù)據(jù)與第二 ECG數(shù)據(jù)之間的 異同。
在又一個實(shí)施例中，第一 ECG數(shù)據(jù)與第二 ECG數(shù)據(jù)之間的比較可通過使用距離 測量方法來執(zhí)行，其中將數(shù)值賦予離散段特征等級的每個，并且找出段特征的每個的等 級之間的差異。在一種簡單距離測量方法中，對每個差取平方并且求和。這個總和的平 方根指示兩個ECG信號之間的總差，并且可易于通過應(yīng)用這個算法來實(shí)現(xiàn)。還要理解， 其它方法和/或算法也可用于提供第一 ECG數(shù)據(jù)與第二 ECG數(shù)據(jù)之間的比較。這些備 選方法和/或技術(shù)被認(rèn)為落入本公開的范圍之內(nèi)。
生理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)挖掘子系統(tǒng)74使用來自段特征評定模塊20的具有 評定段特征的ECG數(shù)據(jù)來創(chuàng)建改進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)74。ECG數(shù)據(jù)庫裝載器76從段特征 評定模塊20接收具有評定段特征的ECG數(shù)據(jù)。ECG數(shù)據(jù)庫裝載器76按照段特征和各段 特征的評定等級將ECG數(shù)據(jù)分類。這種分類的ECG數(shù)據(jù)則存儲在ECG數(shù)據(jù)庫78中， 其中，可將分類的ECG數(shù)據(jù)作為查找表存儲，其中將ECG數(shù)據(jù)按照各段特征及其評定嚴(yán) 重性等級制成表?；谛螒B(tài)特征的數(shù)據(jù)庫搜索引擎可通過首先生成形態(tài)索引服務(wù)器來構(gòu) 建。數(shù)據(jù)挖掘模塊80可訪問索引服務(wù)器，以便極快速搜索特定段特征和/或段特征等 級。這可簡便快速地允許檢索完全特定數(shù)據(jù)集，其包含呈現(xiàn)指定段特征和/或指定特征 等級的所有ECG數(shù)據(jù)。
因此，數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)74可對先前數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)加以改進(jìn)，其在于基于形態(tài)的分 離的ECG數(shù)據(jù)的集合可易于獲取，以便增強(qiáng)可應(yīng)用于所得數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用。
應(yīng)當(dāng)理解，在本公開中，術(shù)語“模塊”用于描述生理數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)10的部件。 在本公開中，術(shù)語“模塊”用于表示系統(tǒng)中通過接收輸入并且產(chǎn)生輸出的硬件、軟件或 固件來實(shí)現(xiàn)的邏輯部件。
本文還公開一種如圖5a-d所示的分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)的方法。該方法在圖5a中 開始于在步驟100接收第一生理數(shù)據(jù)的步驟。如上所述，第一生理數(shù)據(jù)可來自生理數(shù)據(jù) 的數(shù)據(jù)庫，或者可使用患者監(jiān)測裝置從患者記錄。隨后，在步驟102，識別第一生理數(shù)據(jù) 中的形態(tài)段。這可通過下列步驟來實(shí)現(xiàn)將一個或多個算法應(yīng)用于第一生理數(shù)據(jù)，以便 識別所分析的生理數(shù)據(jù)的類型特定的形態(tài)段。在步驟104，分析各形態(tài)段，以便從所識別 形態(tài)段中識別至少一個段特征。段特征可以是可在一個或多個形態(tài)段中出現(xiàn)的共同或特 性特征。這些段特征可指示特定生理風(fēng)險或條件或者與其相關(guān)。
在步驟104中已經(jīng)識別至少一個段特征之后，在步驟106確定所識別段特征的嚴(yán) 重性等級。所識別段特征的嚴(yán)重性等級可通過多個離散等級來表示，以此評定所識別段特征的嚴(yán)重性。所識別段特征的每個的嚴(yán)重性等級可根據(jù)所識別段特征偏離那個特定段 特征的指定基線標(biāo)準(zhǔn)的程度來確定?；€可從示范生理數(shù)據(jù)的分析來計算。
步驟106的所識別段特征的所確定嚴(yán)重性等級與第一生理數(shù)據(jù)組合可用于參考 點(diǎn)200所表示的各種備選子方法應(yīng)用。這些子方法可包括生理數(shù)據(jù)的臨床醫(yī)生檢查和 修改O10)；第一生理數(shù)據(jù)與其它生理數(shù)據(jù)之間的順次比較O20)；以及數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用 (230)。
參照圖5b，示出用于生理數(shù)據(jù)的分析和解釋的臨床醫(yī)生檢查和修改子方法210 的一個實(shí)施例。在參考200(自步驟106)，在步驟108將生理數(shù)據(jù)和所確定段特征等級提 供給臨床醫(yī)生。隨后，臨床醫(yī)生檢查生理數(shù)據(jù)和所確定段特征等級。在檢查生理數(shù)據(jù)和 段特征等級時，如果臨床醫(yī)生認(rèn)為所確定段特征等級的一個或多個是生理數(shù)據(jù)的不正確 表征，則在步驟110，臨床醫(yī)生可輸入并且系統(tǒng)接收對至少一個段特征等級的修改。通過 在步驟110的所確定段特征等級的修改，臨床醫(yī)生在從段特征等級的任何即將來臨的生 理分析方面增加精度。在步驟114將經(jīng)修改的段特征等級保存以供檢索以及供有權(quán)訪問 其上存儲所保存的修改段特征等級的介質(zhì)的其它臨床醫(yī)生使用。
參照圖&，示出數(shù)據(jù)比較子方法220的一個備選實(shí)施例。在步驟118，將在參 考200(自步驟106)的所識別段特征的所確定嚴(yán)重性等級和第一生理數(shù)據(jù)與在步驟116所 接收的具有所識別段特征和等級的第二生理數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在步驟118的第一和第二生 理數(shù)據(jù)的比較可包括執(zhí)行下列步驟的技術(shù)單獨(dú)地基于所識別段特征的每個的所確定等 級以及與生理數(shù)據(jù)的其它段特征的其它等級結(jié)合地將第一和第二生理數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。更 具體來說，步驟118的比較可使用平方和技術(shù)計算段特征的離散等級之間的“距離”來 執(zhí)行。最后，步驟118的比較結(jié)果產(chǎn)生指示在步驟120的第一與第二生理數(shù)據(jù)之間的比 較的輸出。在步驟120所產(chǎn)生的輸出可提供第一與第二生理數(shù)據(jù)之間的相似性的定量比 較。
最后，圖5d示出數(shù)據(jù)挖掘子方法230。在參考200(自步驟106)，在步驟122按 照所識別段特征和段特征等級將生理數(shù)據(jù)和所識別段特征的所確定嚴(yán)重性等級分類。然 后，在步驟124，分類的生理數(shù)據(jù)用于創(chuàng)建具有按照段特征和等級分類的所存儲生理數(shù)據(jù) 的數(shù)據(jù)庫。這可創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，其中生理數(shù)據(jù)不僅根據(jù)識別的形態(tài)段特征來編組和組織， 而且還根據(jù)所識別段特征的每個的相對嚴(yán)重性等級來編組和組織。
在步驟126，從在步驟IM所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫檢索包括指定段特征和等級的生理數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)集。在步驟1 所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫中的生理數(shù)據(jù)的組織和編組便于在步驟126的 這些高度指定數(shù)據(jù)集的檢索。在步驟126所檢索的數(shù)據(jù)集則可在步驟1 用于構(gòu)建基于 形態(tài)特征的索引服務(wù)器。基于形態(tài)的索引服務(wù)器可采取查找表的形式來構(gòu)成，它允許基 于對于每個ECG數(shù)據(jù)集合所存儲的所識別形態(tài)段特征的任一個的ECG數(shù)據(jù)集合的選擇和 /或依次排序。但是要理解，數(shù)據(jù)組織和索引服務(wù)器結(jié)構(gòu)的其它策略可與基于形態(tài)特征的 索引服務(wù)器結(jié)合使用。
最后，在步驟130使用在步驟1 所創(chuàng)建的索引服務(wù)器來應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù) 據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用可通過專用數(shù)據(jù)集來便利化，該專用數(shù)據(jù)集由于索引服務(wù)器中按照所 識別段特征和段特征等級的生理數(shù)據(jù)的組織和編組而可易于從步驟1 所構(gòu)建的索引服 務(wù)器中檢索。因此，在步驟130所應(yīng)用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)由于通過使用基于形態(tài)特征的索引服務(wù)器所得到的效率而可產(chǎn)生更快和更準(zhǔn)確的結(jié)果。
本文所公開的系統(tǒng)和方法可具有具體相關(guān)性的一個特定領(lǐng)域可以是在藥物心臟 安全測試的領(lǐng)域中。隨著藥物心臟安全測試要求提高，這些測試可能要求不僅查看ECG 數(shù)據(jù)間隔定時、而且還查看ECG形態(tài)變化的更復(fù)雜分析技術(shù)，因?yàn)榕c只是單獨(dú)的ECG間 隔測量相比，ECG形態(tài)分析的包含可產(chǎn)生與嚴(yán)重藥源性心律失常的更高相關(guān)性。因此， 其中臨床醫(yī)生能夠檢查ECG數(shù)據(jù)和一系列計算機(jī)確定段特征、段特征嚴(yán)重性等級、校驗(yàn) 計算機(jī)確定等級的精度以及采用臨床醫(yī)生自己對ECG數(shù)據(jù)的解釋來修改所確定等級的技 術(shù)是有利的，其在于具有人工注釋的計算機(jī)推導(dǎo)的段特征等級的所得ECG數(shù)據(jù)比單獨(dú)由 計算機(jī)或臨床醫(yī)生所確定的更為準(zhǔn)確。
本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人 員能夠制作和使用本發(fā)明。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書來限定，并且可包括本領(lǐng) 域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求書的文字語言完全相 同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求書的文字語言的非實(shí)質(zhì)差異的等效元 件，則它們意在落入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
各種備選方案和實(shí)施例預(yù)想在具體指出和明顯要求作為本發(fā)明的主題的權(quán)益的 以下權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于分析生理數(shù)據(jù)的形態(tài)特征的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括第一生理數(shù)據(jù)源；形態(tài)段檢測模塊，它接收來自所述第一生理數(shù)據(jù)源的第一生理數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用至少 一個算法，以便識別所述第一生理數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段；以及段特征評定模塊，它將至少一個算法應(yīng)用于所述至少一個所識別形態(tài)段以識別至少 一個段特征，并且產(chǎn)生所述至少一個段特征的嚴(yán)重性的第一評定。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括顯示器，它接收所述第一生理數(shù)據(jù)和所述至少一個段特征的嚴(yán)重性的第一評定，并 且向臨床醫(yī)生提供所述第一生理數(shù)據(jù)和所述第一評定；輸入裝置，可操作成從臨床醫(yī)生接收按照臨床醫(yī)生對所述第一生理數(shù)據(jù)的解釋的對 所述第一評定的修改以及所述第一評定的選擇；以及 其中存儲經(jīng)修改的第一評定的存儲裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二生理數(shù)據(jù)源，包括第二生理數(shù)據(jù)，其中包含所述第二生理數(shù)據(jù)的至少一個段特 征的嚴(yán)重性的至少一個第二評定；生理比較模塊，它接收來自所述第二生理數(shù)據(jù)源的所述第二生理數(shù)據(jù)以及來自所述 段特征評定模塊的所述第一生理數(shù)據(jù)，所述生理比較模塊應(yīng)用至少一個算法以便將所述 第一生理數(shù)據(jù)與所述第二生理數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，所述生理比較模塊產(chǎn)生指示所述比較結(jié)果 的輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述生理比較模塊所應(yīng)用的所述至少一個算法包 括平方和算法，其提供所述第一生理數(shù)據(jù)的第一評定與所述第二生理數(shù)據(jù)的第二評定之 間的比較。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括接收所述第一生理數(shù)據(jù)和所述第一評定的生理數(shù)據(jù)庫裝載器；以及 包括多個生理數(shù)據(jù)和多個段特征評定的生理數(shù)據(jù)庫，所述生理數(shù)據(jù)庫存儲所述多個 生理數(shù)據(jù)中的所述第一生理數(shù)據(jù)以及所述多個段特征評定中的所述第一評定； 其中所述第一生理數(shù)據(jù)按照所述第一評定存儲在所述生理數(shù)據(jù)庫中。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，按照所述多個段特征評定將多個生理數(shù)據(jù)作為查 找表存儲在所述生理數(shù)據(jù)庫中。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)挖掘模塊，連接到所述生理數(shù)據(jù)庫，使 得按照所述多個段特征評定所存儲的所述多個生理數(shù)據(jù)可作為數(shù)據(jù)集來訪問，其中所述 數(shù)據(jù)集中的所有生理數(shù)據(jù)包括指定段特征評定。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一生理數(shù)據(jù)源是從患者測量生理信號的患 者監(jiān)測器。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一生理數(shù)據(jù)源是所存儲生理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。
10.—種用于分析心電圖(ECG)數(shù)據(jù)的形態(tài)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 第一 ECG數(shù)據(jù)源；形態(tài)段檢測模塊，它接收來自所述第一ECG數(shù)據(jù)源的第一ECG數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用至少一個算法，以便檢測所述第一 ECG數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段；以及段特征評定模塊，它將至少一個算法應(yīng)用于所述至少一個所檢測形態(tài)段以識別至少 一個段特征，并且產(chǎn)生所述至少一個段特征的嚴(yán)重性的第一評定。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括顯示器，它接收所述第一 ECG數(shù)據(jù)和所述第一評定，并且向臨床醫(yī)生提供所述第一 ECG數(shù)據(jù)和所述第一評定；輸入裝置，可操作成在檢查顯示器上的所述第一評定時從臨床醫(yī)生接收按照臨床醫(yī) 生對所述第一 ECG數(shù)據(jù)的解釋對所述第一評定的修改以及所述第一評定的選擇；以及 其中存儲經(jīng)修改的第一評定的存儲裝置。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括第二 ECG數(shù)據(jù)源，包括其中包含至少一個第二評定的第二 ECG數(shù)據(jù)； ECG比較模塊，它接收來自所述第二 ECG數(shù)據(jù)源的所述第二 ECG數(shù)據(jù)以及來自所述 段特征評定模塊的所述第一ECG數(shù)據(jù)，所述ECG比較模塊應(yīng)用至少一個算法以便將所述 第一 ECG數(shù)據(jù)與所述第二 ECG數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，所述ECG比較模塊產(chǎn)生指示所述比較結(jié) 果的輸出。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述輸出是包含所述第一生理數(shù)據(jù)的第一評定 與所述第二生理數(shù)據(jù)的第二評定之間的差的超距離。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括接收所述第一 ECG數(shù)據(jù)和所述第一評定的ECG數(shù)據(jù)庫裝載器； 包括多個ECG數(shù)據(jù)和多個段特征評定的ECG數(shù)據(jù)庫，所述ECG數(shù)據(jù)庫存儲作為所 述多個ECG數(shù)據(jù)的一部分的所述第一 ECG數(shù)據(jù)以及作為所述多個段特征評定的一部分的 所述第一評定，所述第一 ECG數(shù)據(jù)按照所述第一評定存儲在所述ECG數(shù)據(jù)庫中；以及數(shù)據(jù)挖掘模塊，連接到所述ECG數(shù)據(jù)庫，使得所述多個ECG數(shù)據(jù)可作為數(shù)據(jù)集來訪 問，其中所述數(shù)據(jù)集中的所有ECG數(shù)據(jù)包括指定段特征評定。
15.一種分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)的方法，所述方法包括下列步驟 接收第一生理數(shù)據(jù)；識別所述第一生理數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段； 識別每個所識別形態(tài)段的至少一個段特征；以及 確定每個所識別段特征的段特征嚴(yán)重性等級。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一生理數(shù)據(jù)是心電圖(ECG)數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括下列步驟 提供所述ECG數(shù)據(jù)；提供所述至少一個段特征嚴(yán)重性等級； 接收對至少一個段特征嚴(yán)重性等級的修改；以及 保存經(jīng)修改的段特征嚴(yán)重性等級。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括下列步驟接收第二 ECG數(shù)據(jù)，所述第二 ECG數(shù)據(jù)具有至少一個所識別段特征和至少一個所確 定段特征嚴(yán)重性等級；根據(jù)所識別段特征和所確定段特征嚴(yán)重性等級來比較所述第一 ECG數(shù)據(jù)和第二 ECG數(shù)據(jù)；以及產(chǎn)生指示所述第一 ECG數(shù)據(jù)與所述第二 ECG數(shù)據(jù)之間的比較結(jié)果的輸出。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括下列步驟按照所識別的至少一個段特征和所確定段特征嚴(yán)重性等級將所述ECG數(shù)據(jù)編組；以及創(chuàng)建具有按照放入所述ECG數(shù)據(jù)的編組所存儲的所述ECG數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括下列步驟從所述數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集包括其中包含指定段特征和段特征嚴(yán)重性等 級的多個ECG數(shù)據(jù)；以及將至少一種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于所檢索數(shù)據(jù)集。
全文摘要
分析生理數(shù)據(jù)形態(tài)的系統(tǒng)和方法包括第一生理數(shù)據(jù)源。形態(tài)段檢測模塊接收來自第一生理數(shù)據(jù)源的第一生理數(shù)據(jù)、如ECG數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用至少一個算法，以便識別第一生理數(shù)據(jù)的至少一個形態(tài)段。段特征評定模塊它將至少一個算法應(yīng)用于至少一個所識別形態(tài)段以識別至少一個段特征，以及產(chǎn)生至少一個段特征的嚴(yán)重性評定。
文檔編號A61B5/0452GK102026577SQ200980108373
公開日2011年4月20日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者J·Q·薛 申請人:通用電氣公司