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目前常用 心电数据库ECG:MITBIH,AHA,CSE,ST-T,PTB,PAF 详细介绍+下载

入门级介绍

首先声明是转载的文章

担心原文链接失效,所以这里自己又整理了一份。

一、四大数据库概述

目前国际上最重要的,具有权威性的心电数据库有四个:
美国麻省理工学院与Beth Israel医院联合建立的MIT-BIH心电数据库;
美国心脏学会的AHA心律失常心电数据库;
欧盟的CSE心电数据库;
欧盟ST-T心电数据库。

除此之外国际上被广泛认可的还有Sudden Cardiac DeathHolter Database,PTB Diagnostic ECG Database,PAF Prediction ChallengeDatabase等心电数据库。

1、美国的MIT-BIH心电数据库

美国的MIT-BIH心电数据库是目前在国际上应用最多的数据库,由很多子数据库组成,每个子数据库包含某类特定类型的心电记录,其中应用的最多的是MIT-BIT心律不齐数据库和MIT-BIT QT数据库。自1999年,在美国国家研究资源中心和国家健康研究院的支持下,他们将该数据库公开到了Internet上,整个MIT-BIT数据库的所有数据都可以免费下载和使用,国内外许多心电方面的研究都是基于该数据库的,使用该数据库作为实验数据的来源和各类识别算法的检测标准。
其包括:MIT-BIH Arrhythmia Database、MIT-BIH Noise Stress Test Database、MIT-BIH Atrial Fibrillation Database、MIT-BIH ECG Compression Test Database、MIT-BIH Long-Term Database、MIT-BIH Malignant Ventricular Arrhythmia Database、MIT-BIH Normal Sinus Rhythm Database、MIT-BIH ST Change Database、MIT-BIH Supraventricular Arrhythmia Database

部分子库的参数:

MIT-BIH Arrhythmia Database

诊断: Arrhythmia(心律失常)

采样率:360 Hz

分辨率:11 bit

导联:2

每段数据持续时间:30+ min

储存格式:Format 212

详细介绍

给出了每个心拍类型分布,也给出了每条记录节律持续的时间。其中,*.atr 注释文件可以确定房颤发生的起点和终点。读取注释文件即可得知。

(AFIB 标志作为AF开始的起点,下一次节律变化“+”(属于beat annotation标识,无论是哪种节律)作为这段AF数据的终点。

python读取方法可见另一篇博客:wfdb查看ECG信号MITBIH数据库

23条记录源自住院病人,25条记录源自罕见但是临床上很重要。48条记录每一条记录都超过了30min。
下文来自官网:MITBIH
The first group is intended to serve as a representative sample of the variety of waveforms and artifact that an arrhythmia detector might encounter in routine clinical use. A table of random numbers was used to select tapes, and then to select half-hour segments of them. Segments selected in this way were excluded only if neither of the two ECG signals was of adequate quality for analysis by human experts.

Records in the second group were chosen to include complex ventricular, junctional, and supraventricular arrhythmias and conduction abnormalities. Several of these records were selected because features of the rhythm, QRS morphology variation, or signal quality may be expected to present significant difficulty to arrhythmia detectors; these records have gained considerable notoriety among database users.

The subjects were 25 men aged 32 to 89 years, and 22 women aged 23 to 89 years. (Records 201 and 202 came from the same male subject.)

第一组旨在作为心律失常检测仪在常规临床使用中可能遇到的各种波形和伪影的代表性样本。随机数字表用于选择磁带,然后选择其中半小时段。只有当两个心电图信号都不够质量供人类专家分析时,才排除以这种方式选择的片段。
第二组的记录被选中包括复杂的心室、结点和超心律失常和传导异常。之所以选择这些记录,是因为节奏特征、QRS形态变化或信号质量可能会对心律失常检测器产生显著困难:这些记录在数据库用户中获得了相当的声名。
受试者为25名年龄介乎32至89岁的男性,以及22名年龄介乎23至89岁的女性。(记录 201 和 202 来自同一男性主题。

特殊的几条:
106号 异位节拍更加突出
114号 记录被逆转
102,104,107,217这些记录源自佩戴有起搏器的患者,由于起搏器节律与窦性节律接近,因此会出现许多起搏器融合的情况。但是官网表示,即使有一些肌肉噪声,这些信号的质量依然很好。
108——The lower channel exhibits considerable noise and baseline shifts.有相当大的噪声和基线漂移
111——偶然的肌肉噪声和基线漂移,但是大体上信号质量极好
113——The variation in the rate of normal sinus rhythm is possibly due to a wandering atrial pacemaker.窦性心律正常率的变化可能是由于心房起搏器的漂移。
114——PVC是统一的
118,119——PVC是多样的
122——The lower channel has low-amplitude high-frequency noise throughout.低振幅高频率噪声
200——上通道偶尔有高频噪声,下通道有严重的噪声和伪影
203——There are QRS morphology changes in the upper channel due to axis shifts. There is considerable noise in both channels, including muscle artifact and baseline shifts. This is a very difficult record, even for humans!由于轴移位,QRS发生改变,两个通道都有相当大的噪声,包括肌肉和基线漂移。
207——This is an extremely difficult record. … The record ends during the episode of SVTA.在最长的心室扑动发作后出现室性心律。记录在 SVTA 的情节期间结束。
214——有两次假振幅降低和一次磁带打滑
215——有<1s的两次磁带打滑
219——Following some conversions from atrial fibrillation to normal sinus rhythm are pauses up to 3 seconds in duration.房颤转正常之后,暂停时长有3s。
222——两个通道都含有高频噪声和伪影
228——胶带有三次短暂滑动,最长2.2s

做去噪算法常用的几条记录:
100/101/103/105/106/115/215

其余的记录:

the analog recordings were played back on a Del Mar Avionics model 660 unit. The analog tapes used for records 112, 115 through 124, 205, 220, 223, and 230 through 234 were played back and digitized at twice real time; the rest were played back at real time using a specially constructed capstan for the model 660 unit.

一些噪声,及其源头:
在这里插入图片描述
Beat annotations(注释):
在这里插入图片描述

Non-beat annotations:
在这里插入图片描述

In rhythm, ST segment, and T-wave change annotations, and in measurement and comment annotations, the aux field contains an ASCII string (with prefixed byte count) describing the rhythm, ST segment, T-wave change, measurement, or the nature of the comment. By convention, the character that follows the byte count in the aux field of a + annotation is “(”. The most commonly used rhythm annotation strings are:
注释对应的描述:
在这里插入图片描述

总结表格

源自官网:Tables of beats and rhythms

Table of beat types (entire records):

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

Table of rhythms (entire records):

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

Table of beat types (test periods only):

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

Table of rhythms (test periods only):

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

MIT-BIH ST Change Database

诊断: Recorded during exercise stress tests and which exhibit transient ST depression(在运动压力测试期间记录,并显示暂时性ST凹陷)

采样率:360 Hz

分辨率:12 bit

导联:2

每段数据持续时间:varying lengths

储存格式:Format 212

MIT-BIH Atrial Fibrillation Database

诊断: Atrial fibrillation (mostly paroxysmal)(阵发房颤)

采样率:250 Hz

分辨率:12 bit

导联:2

每段数据持续时间:10 h

储存格式:Format 212

网址:http://ecg.mit.edu/

MIT-BIH Noise Stress Test Database

12条半小时的ECG记录,3条半小时的加入了典型噪声的记录。
其中118,119是两条干净的记录。通过加入校准的噪声量制作噪声记录。信噪比见下表。

在这里插入图片描述

原始的记录是无噪声的,新纪录的注释也源自原始的数据。

2、AHA心律失常心电数据库

由美国国家心肺及血液研究院资助的美国心脏协会(American HeartAssociation,AHA)开发了AHA心律失常心电数据库,该数据库的开发目的是评价室性心律不齐探测器的检测效果。

诊断:

No ventricular ectopy (records 1001 through 1010)

Isolated unifocal PVCs (records 2001 through 2010)

Isolated multifocal PVCs (records 3001 through 3010)

Ventricular bi- and trigeminy (records 4001 through 4010)

R-on-T PVCs (records 5001 through 5010)

Ventricular couplets (records 6001 through 6010)

Ventricular tachycardia (records 7001 through 7010)

Ventricular flutter/fibrillation (records 8001 through 8010)

采样率:250 Hz

分辨率:12 bit

网址:https://www.ecri.org/Products/Pages/AHA_ECG_DVD.aspx

3、欧盟CSE数据库

欧盟的CSE(Common Standards for Electrocardiography,心电图通用标准)心电数据库包含1000例短时间的心电记录,采用12或15导联,主要开发目的是用于评价心电图自动分析仪的性能。

e-mail: Paul.Rubel@insa-lyon.fr

4、欧盟ST-T数据库

欧盟的ST-T数据库是由欧洲心脏病学会(European Society ofCardiology)开发的,用于评价ST段和T波检测算法性能的数据库。

诊断: Myocardial ischemia was diagnosed or suspected for each subject. Additional selection criteria were established in order to obtain a representative selection of ECG abnormalities in the database, including baseline ST segment displacement resulting from conditions such as hypertension, ventricular dyskinesia, and effects of medication.

采样率:250 Hz

分辨率:12 bit

导联:2

每段数据持续时间:2 h

储存格式:Format 212

网址:http://www.escardio.org/Pages/index.aspx

心脏性猝死动态心电数据库

据估计,在世界范围内,每年有400000人,还有上百万的儿童猝死,所以PhysioNet举行了心脏性猝死的数据库建设,支持和刺激这一重要领域的电生理研究。

诊断: 18 patients with underlying sinus rhythm (4 with intermittent pacing), 1 who was continuously paced, and 4 with atrial fibrillation. All patients had a sustained ventricular tachyarrhythmia, and most had an actual cardiac arrest.

采样率:250 Hz

分辨率:12 bit

导联:2

每段数据持续时间:30 min

储存格式:Format 212

网址:http://physionet.org/physiobank/database/sddb/

PTB 心电诊断数据库:

德国国家计量署提供的数字化心电数据库,其目的在于算法标准的研究与教学。数据来自柏林的本杰明富兰克林医学大学的心脏内科。

采样率:1000Hz

分辨率:16 bit (± 16.384 mV)

导联:16(14 通道心电信号,1通道呼吸,1通道电压)

每段数据持续时间:varying lengths(大多2 min)

储存格式:Format 16

网址:http://www.ptb.de/

PAF 预测挑战数据库

The PAF Prediction Challenge Database来自2001年针对自动预测阵发性心房纤颤/颤振(predicting paroxysmal atrial fibrillation , PAF)的开放性竞赛。竞赛的意义是刺激并促进美国在这个重大临床问题上的探索和培养友好竞争和广泛合作的环境。

诊断: paroxysmal atrial fibrillation

采样率:128Hz

分辨率:16 bit

导联:2

每段数据持续时间:5 min / 30 min

储存格式:Format 16

网址:http://physionet.org/challenge/2001/

诊断:
在这里插入图片描述

二、数据的下载与识读

关于下载

除AHA心律失常心电数据库和欧盟CSE数据库需要购买外,其他所有上述数据库皆可以从PhysioNet网站(http://physionet.org/physiobank/database/)上自由下载。AHA心律失常心电数据库在PhysioNet网站和其官方网站(https://www.ecri.org/Products/Pages/AHA_ ECG_DVD.aspx)上分别可以下载2组样例。

关于识读

以上数据库数据共分两种保存格式,即WFDB signal files Format 212和WFDB signal files Format 16,具体编码方式可参考PhysioNet网站上的相关介绍(http://physionet.org/physiotools/wag/signal-5.htm)。

PhysioNet提供了一个简单方便的网页版转换工具PhysioBank ATM(http://physionet.org/cgi-bin/atm/ATM),可以直接从各个数据库提取数据,并自动按要求转化为MATLAB需要的.mat格式或其他所需格式。

原文指路:https://blog.csdn.net/zsg2063/article/details/76615924


本文转载自: https://blog.csdn.net/HJ33_/article/details/120405786
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