SCP、DICOM、HL7aECG、GDF格式及對比
本文檔首先給出SCP、DICOM、HL7aECG、GDF四種心電信號格式的具體數據結構，然后分析其各自的特點及適用范圍。
一、SCP-ECG format
這種格式是專門針對ECG數據的標准格式，其中包含了ECG數據波形，患者信息，
ECG采集信息以及測量診斷信息等豐富內容。
SCP-ECG格式主要分為Title(2 bytes for CRC-checksum and 4 bytes for size of ECG record)和Section0-Section11兩部分。其中Title,Section0,Section1是必須有的，其他部分則是可選的。
具體數據結構如下：
Table 1. Structure of SCP-ECG records.
| Mandatory |
2 bytes - checksum - crc -CCITT over the entire record (excluding this word) |
| Mandatory |
4 bytes - (unsigned) size of the entire ecg record (in bytes) |
| Mandatory |
(Section 0) pointers to data-areas in the record |
| Mandatory |
(Section 1) header information - patient data/ecg acquisition data |
| Optional |
(Section 2) huffman tables used in encoding of ecg data (if used) |
| Optional |
(Section 3) ecg lead definition |
| Optional |
(Section 4) QRS locations (if reference beats are encoded) |
| Optional |
(Section 5) encoded reference beat data if reference beats are stored |
| Optional |
(Section 6) "residual signal" after reference beat subtraction if reference beats are stored, otherwise encoded rhythm data |
| Optional |
(Section 7) global measurements |
| Optional |
(Section 8) textual diagnosis from the "interpretive" device |
| Optional |
(Section 9) manufacturer specific diagnostic and over-reading data from the "interpretive" device |
| Optional |
(Section 10) lead measurement results |
| Optional |
(Section 11) universal statement codes resulting from the interpretation |
缺點：
（1）只支持靜態心電信息，不支持信號平均心電即晚電位信息，不支持動態心電信息(HOLTER)和運動心電信息(Exer- cise ECG)等；
（2）僅僅支持RS232串口傳輸，使用二進制方式存儲不利於網絡傳輸的信息交換；
（3）使用的復雜壓縮算法難以進行實現和測試，也不能支持預約等其他工作流。
優點：
（1）是最早開始研究的心電數據統一存儲標准，它所包含的心電方面的信息最為全面，能夠滿足常規全部心電檢查的要求；
（2）所需要的存儲空間也是最小的。
二、DICOM format
是一種醫學圖像格式，其文件格式的關系如下：
Figure 2-1 File-set and File Format
Figure 2-2 DICOM data set and data element structures
由以上兩個圖可知，DICOM File-set 里面可以包含多個DICOM File，每個DICOM File中包括DICOM File Meta Information和DICOM Data Set（其中DICOM SOP Instance就是在DICOM Data Set當中）兩個部分，Data Set 中又包含多個Data Elemet，每個Data Element中的值是根據VR的類型來決定編碼的格式的（關於VR(Value Representation)的詳細信息在DICOM手冊的PS3.6中Page8-139中有具體說明），Data Element里面還可以有多個Item（具體的Data Elemet編碼的例子可在DICOM手冊說明的PS3.5的Page43-44中找到）。
因此，DICOM格式是采用信息對象模型的方式來描述現實世界的對象信息的，每一個信息實體都與現實世界某個特定對象相關聯，對於編碼的數據結構只是給出一個模型，具體的編碼方法要根據信息的類型來決定。
優點：
（1）不僅制定了波形格式和檢查報告格式，也指定了設備之間如何通訊；
（2）還能支持重要的工作流事件（如撤銷、預約請求等）。
缺點：
適用於已有PACS系統部署的醫院信息化系統；但能夠管理DICOM新店數據的PACS廠家很少，這導致心電數據管理與現有PACS系統的全面融合還需要一段時間。
三、HL7aECG format
HL7aECG格式，又叫做FDAXML格式，是HL7心電圖注釋標准，采用XML的數據存儲格式，專注於繪圖、標注、注釋數據。
其數據格式的實體及相互關系的圖表如下：
Figure 3-1 The Entity-Relationship Model
關於數據格式設計中每個域的詳細定義，可參考格式文檔FDA-EGC-XMLDataFormat at page 18-27,Appendix E。
FDAXML標准創建了用於存儲ECG數據的XML標記原理，並詳細說明了這些標記的意義。通過XML scheme文件來規定數據文件中元素的組織結構，並介紹各元素代表的內容。
優點：
（1）圖表支持可支持實時、存錄的記錄方式；
（2）最大的特點就是能夠精確繪圖注釋；
（3）尤其適用於臨床葯物試驗；
（4）這種數據結構能夠方便地進行網絡傳輸。
缺點：
（1）它丟失了心電圖需要的某些重要字段，例如參考醫生以及部門信息等；
（2）HL7信息模型目前也沒有廣泛用來和圖像采集模塊通訊。
四、GDF format
GDF是Biosig的一種通用數據格式，可使用SigViewer打開。這種格式的最大特點就是它包含很多EVENT，可以同時存儲EEG、ECG、sleep-relative等方面的數據，而不僅僅是心電數據的格式文件。
（一）GDF文件的大體結構
Table 4-1: Structure of a GDF file. NS, NT, and NEV indicate the number of channels, number of TLV elements, and the number of events, respectively,
|
|
Description |
size [bytes] |
|
| 1 |
Fixed header, (header1) |
256 |
1 |
| 2 |
Variable header,channel-specific information (header 2) |
256*NS |
1 |
| 3 |
Optional header, tag-length-value structure, (header 3) |
>=4*NT + length of each value field <=Length of header–256*(NS+1) |
0<= NT <256
|
| 4 |
Data section |
number_of_records times bytes per record |
<=1
|
| 5 |
Event table |
8 + NEV*6 {mode 1} or 8 + NEV*12 {mode 3} |
<=1
|
（二）GDF文件數據結構中各個域所包含的信息
（1）Fixed header, (header1):
Version identification
Patient identification
Patient message(including disease,states,etc)
Recording message
Time(start,duration,etc)
Header length/size
Patient classification
Equipment ID
Electrode position message
NS: number of signals(channels)
（2）Variable header, (header 2):
Label
Type of transducer/sensor
Physical dimension message
Digital dimension message
Time offset(relative sampling time delay between channels)
Pre-filter information
Samples per record
Type of data
Sensor specific information
（3）Optional header, (header 3)
Tag
Length
Value
（4）Data section
nr samples from each channel
(nr:number of record)
（5）Event table
Mode
NEV
Sample-rate associated with event position
※ Mode info :{Type, POS} or {Type, POS, DUR, CHAN}
四種格式對比總結：
（1）SCP-ECG標准是目前為止可選的最全面的心電信息標准化通訊協議，但只支持靜態心電信息，不支持動態、運動心電信息；
（2）DICOM格式憑借其開放互聯的架構和面向對象的方法，更注重醫學影像信息的交換、傳遞；
（3）FDAXML格式能夠精確地進行繪圖和注釋，可描述實時心電信息，適用於臨床葯物試驗；
（4）GDF格式功能強大，能包含除ECG以外多種生物醫學信息，如EEG,sleep-related EVENTS等。