CN103699770A

CN103699770A - 基于hl7标准的心电数据存储方法

Info

Publication number: CN103699770A
Application number: CN201310226262.5A
Authority: CN
Inventors: 艾育华; 盛肄; 陈芳炯; 王胜军; 李文源; 刘一强
Original assignee: Southern Hospital Southern Medical University
Current assignee: Southern Hospital Southern Medical University
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-04-02

Abstract

一种基于HL7标准的心电数据存储方法，包含非标准心电数据获取步骤，心电数据HL7消息模型映射步骤和XML模板生成步骤；结合了XML模板生成和HL7消息模型映射，采用下列步骤：将非标准心电数据提取至系统数据类中；从HL7V3中获取心电数据表示的消息模型，分析实际业务场景，确定心电数据存储内容，并与消息模型映射，得到XML模板；系统数据类经过转化，得到消息模型和XML模板的内存表示，经过序列化之后，生成最终的XML文件—即最终的心电数据存储格式。

Description

基于HL7标准的心电数据存储方法

技术领域

本发明属生物医学信号处理领域，具体而言是一种心电数据存储格式及通过网络进行传输时的数据格式。

背景技术

远程心电监护是心电领域的研究热点之一。这些研究的主要内容是采集心电数据、通过有线方式或无线方式发送到心电监护中心，监护中心进行诊断后再将反馈信息发送回采集终端。因此，心电数据的存储、交换成为一个问题。有多个专利涉及这个领域。中国发明专利申请号为201110178695.9的发明专利“基于心电特征点的心电数据存储方法”公开一种利用心电信号特征进行数据压缩、存储的方法。中国发明专利申请号为201010111941.4的发明专利“动态心电数据自适应高效存储方法”公开一种可以根据心率以及心电波形特征信息自适应选择压缩率的存储方式。这些方法都是以数据压缩为目的，不同的方法采用各自私有数据压缩协议，数据格式的不同使心电终端与其它监护中心、各个监护中心之间的数据共享非常麻烦。

HL7(Health Level Seven，健康等级7)是由美国研究开发并获得美国国家标准局(ANSI)批准使用的一个用于医院、社区医疗、保险公司等医疗领域及医用仪器设备间电子数据信息传输的标准，目前已经成为了一个国际性的组织。HL7致力于建立医疗信息系统间的统一标准，实现医疗信息和数据的无缝共享。HL7定义了注解心电图(Annotation ECG，aECG)标准，为心电数据的交换提供了极大的便利，使得心电数据不再局限于一个系统，而能够在不同的系统之间交换，避免了重复检查，提高了医疗资源的利用，不同地域可以共享同一设备带来的检测结果。

本发明专利的主要目的是针对现有方法的不足，提出一种基于通用HL7标准格式的心电数据存储，及通过网络共享时的文件传输格式，使得不同监护中心、不同医院、不同设备间可以无缝对接，实现心电数据的高效共享。

发明内容

本发明专利所提供方法的简要框图如附图1所示。其特征是，包含非标准心电数据获取步骤，心电数据HL7消息模型映射步骤和XML模板生成步骤。

所述心电数据指由心电图机记录下来的数据。心电数据一般包含以下几个方面的内容：

1）波形数据，这也是最为重要的数据源，是心电图机通过对人体心电信号进行采集，经过A/D转换、去噪等步骤之后得到的数据。MIT-BIH心电数据库将波形数据作为一个单独的二进制文件进行存储，三个8bit存放两个导联的数据，有效的节省了存储的空间。

2）波形注解数据，这是从波形中分析得到的数据，例如心率信息、QRS波群信息、PR间期等等。还可能包含波形数据的控制信息，例如原始波形是经过什么样的滤波器、滤波器的参数等。

3）其他相关信息，主要包含心电信号数据的外部相关信息。例如采集时间、地点、机构、被采集人信息等。

所述HL7消息模型指HL7标准的最终产物，也是系统间数据共享的最小单位。HL7消息模型是HL7标准实例化的结果，每一个具体的医疗事物场景最终都将对应到具体的消息，通过将场景的实际信息填入消息，就可以完成数据共享。HL7V2.X版本，没有一个明确的模型，消息就是一个字串符流，采用竖线分隔的方式来构造消息，消息构造简单但是语义有较大的歧义性。HL7V3采用一个全新的基于模型驱动的开发方式，每一个消息都会对应一个从通用的医疗事物场景中开发出来的具体的模型，HL7V3针对医疗系统的各个方面都开发了相应的模型，每一个模型都针对该医疗业务的具体细节定义了详细的属性来映射。HL7V3的核心是参考消息模型（Reference InformationModel,RIM），它定义了六大主干类及其它们之间的关系，六大类分别为：行为（Act）类、角色（Role）类、实体（Entity）类、参与（Participation）类、行为关系（Act-Relationship）类、角色关联（Role-Link）类，其它的类是主干类的衍生，对主干类的属性进行约束和细化。本专利的实现将采用HL7V3标准，模型的作用在于协助判断实际医疗事物的范畴，从而确定采用何种模型，以及该模型对应的消息XML模板文件。

XML是一种平台无关的数据结构描述语言。所述XML模板对XML文档的逻辑定义主要包含以下几个方面：

1.定义可以出现在XML文档中的元素和属性。

2.定义XML文档中的元素和属性类型。

3.定义XML文档中的元素的次序和数目。

4.定义XML文档中元素和属性的默认值或固定值。

XML模板是W3C的标准。HL7V3标准是一个基于模型驱动的面向对象开发的标准，对于每一个具体的医疗事物场景，都对应一个HL7V3的模型，称之为R-MIM(Refined-Message Information Model，精细化消息信息模型)，而HL7V3选择了XML标准作为消息编码的最终方式，因此对于每一个具体的医疗场景模型R-MIM，都可以最终生成一个XML模板文档来对具体的XML消息文件进行定义。

本发明专利的特征是结合XML模板和HL7消息模型，提供一种心电数据的存储格式，其具体实现方式是：

1）确定心电数据共享的HL7V3消息模型为PORT_RM020001UV，对应的XML模板文件为PORT_MT020001UV01.xsd。本发明专利采用的HL7V3标准为HL7组织于2012年1月所发布的投票版。

2）编程实现HL7V3标准定义的数据类型、词汇、参考消息模型，作为构建信息的基础类库。

3）分析实际心电数据共享场景，确定心电数据共享所需要包含的内容，并与消息模型PORT_RM020001UV进行映射。将模型中的实际共享不需要的属性裁剪掉，得到消息模板文件（XML模板）。

4）编程实现XML模板中所包含的元素定义，得到心电数据共享消息的相关类库。

5）编程实现非标准数据的提取接口，本发明专利采用了MIT-BIH提供的心电数据格式，故实现的是针对MIT-BIH格式的心电数据提取接口。结合第三步所做的映射，将心电数据填入消息的各个相应类中，最终序列化消息类得到XML格式的消息文件。

6）将XML消息文件用于不同系统之间的共享，同时通过XML模板文件来验证其他系统传输过来的XML消息文件的逻辑是否正确。

所述XML模板，其特征是，定义文档所必须遵循的逻辑结构，同时用于验证一个已经存在的XML文档是否符合逻辑规范，具体而言，在本发明专利中，XML模板的主要作用如下：

1）HL7标准中心电数据交换模型的最终文档化定义。HL7V3的注解心电图（Annotation ECG，aECG）标准中，XML模板是对注解心电图模型的具体定义和约束，它规定了最终的HL7V3消息文档的逻辑，包含了与心电数据及其相关内容的各个方面。

2）系统实际实现中数据类定义的参考标准。在实际的实现过程中，构建HL7V3注解心电图消息的数据类均来源于XML模板中所定义的元素。

3）对已有文档合法性的验证。在多个系统的消息传输中，XML模板用来验证外部系统传来的消息文件在逻辑上是否正确。

图1为本发明专利的简要系统框架图；

图2为本发明专利方法的具体实现流程图；

图3与标准存储格式有关的消息类视图结构；

图4为本发明专利对MIT-BIH格式的心电记录结果显示图；

图5为本发明专利对MIT-BIH格式到HL7标准消息文件的转换结果图；

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明。

图1和图2共同显示了本发明专利的系统框架图，根据该系统框架图，基于HL7标准的心电数据存储与共享方法的基本过程为：

1）ECG设备对心电信号进行采集，得到原始数据。

2）原始数据在经过一系列的去噪和波形检测之后，得到与波形相关的参数，这些参数是临床心脏疾病判断的重要依据。波形数据和参数的存储方式跟具体的采集设备或处理设备有关，存储方式并不一致，在此统称为非标准格式。

3）通过文件读写接口从非标准格式中提取心电数据信息。

4）将提取的心电数据信息通过HL7标准消息编解码系统，得到标准消息文件，标准消息文件是系统间共享的基础。

5）通过标准消息文件存储和共享模块来管理消息的交换、存储，从而达到数据共享的目的。

附图1显示了的是本发明专利的简要系统框架图，非标准数据通过HL7消息构造接口之后得到标准消息文件，为XML格式。在附图1中，XML模板模块、HL7消息构造接口模块和HL7V3标准共同组成了附图2中的消息编解码系统，也是本发明专利的核心部分，作用在于将非标准格式的心电数据转换到标准格式。消息编解码系统的实现分为两大部分：消息相关的类和实际共享数据相关的类。后者作为一个中介，通过接收非标准格式的数据，导入到消息相关的类，最后序列化便得到最终的消息文件。附图3显示了与消息有关类视图结构。

下面结合一个具体的例子说明本发明专利的方法怎样将非标准的心电数据格式转化为符合HL7标准的数据格式。

本发明专利选取的非标准心电数据格式为MIT-BIH心律异常数据库所定义的格式，本发明专利选取的测试对象为该数据库下的100号记录，包括100.dat、100.atr和100.hea三个文件。其中100.hea文件是对100号记录的说明，包括导联名称、采样率等信息。100.atr文件是对导联的参数记录，包括P波、QRS波群等的信息。100.dat为波形数据，采用二进制方式存储。该记录包含MLII和V5两个导联，此处选取的采样点数为5000。为了便于数据的直观显示，读取100号记录的显示结果如附图4所示。

在提取100号记录之后，相关的信息便承载于数据实体类中，也为aECG消息的生成提供了输入数据。可以将100号记录的非标准格式转换成标准格式，具体而言，的是将非标准数据通过aECG消息生成接口，从而得到标准消息文件。图5便显示了100号记录生成的标准消息文件，由于文件比较长，图中只摘出了几处较为重要的地方，略去了其余的部分，波形数据序列也只给出了前面几个采样点的值。经过XML模板验证，生成的消息文件符合规范要求，消息中包含的心电数据在经过标准编解码系统解码之后能够准确的提取出来，用于共享。

Claims

1.一种基于HL7(Health Level Seven，健康等级7)标准的心电数据存储方法，其特征是，包含非标准心电数据获取步骤，心电数据HL7消息模型映射步骤和XML模板生成步骤。

2.权利要求1所述的心电数据存储方法，结合了XML模板生成和HL7消息模型映射，其特征在于采用下列步骤：

将非标准心电数据提取至系统数据类中；

从HL7V3（HL7Version3，HL7版本3）中获取心电数据表示的消息模型，分析实际业务场景，确定心电数据存储内容，并与消息模型映射，得到XML模板；

系统数据类经过转化，得到消息模型和XML模板的内存表示，经过序列化之后，生成最终的XML文件—即最终的心电数据存储格式；

利用XML模板验证该心电存储格式的有效性。

3.根据权利要求1所述的心电数据存储方法，其特征是所述的方法还包括：

用于实现HL7V3标准定义的数据类型、词汇、参考消息模型，作为构建信息的基础类库的步骤，该步骤可以选择实现整个基础库或者，仅仅实现本专利模型中所用到的基础库；

用于从标准HL7模型中获取实际模型的步骤，该步骤要求对实际心电存储内容进行分析，裁剪多余内容，得到实际业务存储要求的内容；

用于实现内存中消息模型和XML模板表示的类定义的步骤，该步骤将建立于前文所述的基础库上，对心电数据存储的类模型进行准确定义。