KR102446376B1 - Method for predicting of mortality risk or sepsis risk and device for predicting of mortality risk or sepsis risk using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 프로세서에 의해 구현되는 응급 상황을 예측하는 방법에 있어서, 개체에 대한 생체 신호 데이터를 생체 신호 예측 디바이스로부터 수신하는 단계, 생체 신호 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여 생체 신호 데이터를 기초로 개체에 대한 위험도 시퀀스를 생성하는 단계, 위험도 시퀀스를 기초로 상기 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계를 포함하는 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스를 제공한다.The present invention provides a method for predicting an emergency situation implemented by a processor, comprising: receiving biosignal data for an individual from a biosignal prediction device; and a risk sequence generation model configured to generate a risk sequence based on the biosignal data It provides a method for predicting the risk of death or sepsis and a device using the same, comprising the steps of generating a risk sequence for an individual based on biosignal data using .
Description
본 발명은 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법 및 이를 이용한 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로 개체에 대한 생체 신호를 기반으로 하여 위험도를 예측할 수 있는 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법 및 이를 이용한 사망 또는 패혈증 위험도 예측 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the risk of death or sepsis and a device for predicting the risk of death or sepsis using the same, and more particularly, to a method for predicting the risk of death or sepsis that can predict the risk based on a biosignal for an individual, and death using the same or to a device for predicting sepsis risk.
의료 서비스를 이용하는 많은 환자들은 치명적인 질환에 쉽게 노출되기 쉽고 경우에 따라 지속적인 건강상태의 체크와 이에 따른 조치를 필요로 한다. 특히, 병원의 중환자실에 수용된 중환자와 같은 요주의 환자들은 환자의 상태에 대한 지속적인 관찰이 보다 중요할 수 있다.Many patients using medical services are easily exposed to fatal diseases, and in some cases, they need continuous health status check and measures accordingly. In particular, continuous observation of the patient's condition may be more important for critical patients, such as intensive care patients accommodated in an intensive care unit of a hospital.
중환자에 대하여 맥박수나 혈압 또는 호흡, 등 병의 진행이나 생명유지와 관련된 사항에 관한 환자의 상태를 체크하기 위해, 다양한 예측 장비가 구비될 수 있다. 이러한 예측 장비는 환자의 상태를 측정하고 그 결과를 의료진이 확인할 수 있도록 디스플레이 한다. 그러나, 종래의 예측 장비는 환자 상태에 대하여 예측된 정보를 디스플레이적으로 제공함에 따라, 의료진이 지속적으로 예측 장비를 모니터링 해야 한다는 한계를 갖는다. 즉, 종래의 예측 장비에 기초한 위험도 예측 시스템은, 지속적인 모니터링이 불가능할 경우 예측 정보에 따른 적절한 예비 조치를 제공할 수 없다는 문제점을 갖는다. In order to check the patient's condition with respect to matters related to disease progression or life maintenance, such as pulse rate, blood pressure, or respiration, various predictive devices may be provided for critically ill patients. These predictive devices measure the patient's condition and display the results so that medical staff can check them. However, the conventional predictive equipment has a limitation in that the medical staff must continuously monitor the predictive equipment as it displays predictive information about the patient's condition. That is, the risk prediction system based on the conventional prediction equipment has a problem in that, when continuous monitoring is impossible, an appropriate preliminary action according to the prediction information cannot be provided.
특히, 비 특이적인 증상과 다양한 병명으로 중환자실에 입실해 있는 환자의 경우, 입실 이후에도 급격한 상태 변화를 보이는 경향이 있어 종래의 예측 장비를 이용하여 그 예후를 예측하기 더 어려울 수 있다. In particular, in the case of patients who are admitted to the intensive care unit due to non-specific symptoms and various disease names, it may be more difficult to predict the prognosis using conventional predictive equipment because there is a tendency to show rapid changes in status even after admission.
따라서, 의료 서비스를 제공받은 환자, 특히 예후 예측의 중요성도가 높은 중환자에 대하여 응급 상황을 미리 예측하고, 응급 상황과 연관된 정보를 빠르게 제공할 수 있는 새로운 위험도 예측 시스템에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. Therefore, the development of a new risk prediction system that can predict an emergency situation in advance and quickly provide information related to the emergency situation is continuously required for patients who have received medical services, especially critical patients with high importance of prognosis. there is a situation.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
선행문헌: 등록특허공보 제10-1886374호(2018.08.07.)The description underlying the invention has been prepared to facilitate understanding of the invention. It should not be construed as an admission that the matters described in the background technology of the invention exist as prior art.
Prior literature: Registered Patent Publication No. 10-1886374 (2018.08.07.)
한편, 본 발명의 발명자들은, 임상적으로 어떠한 질환의 이환이 의심되는 상황이 도래되거나, 사망과 같은 응급 상황이 발생하기 이전에 미리 인체의 생리학적 대응 반응의 일환으로 생체 신호들의 변화가 선행 할 것이라는 점에 주목하였다. On the other hand, the inventors of the present invention found that changes in biosignals as part of the physiological response of the human body are preceded before a clinically suspected morbidity or emergency such as death occurs. It was noted that
특히, 본 발명의 발명자들은 시간마다 상태가 변하는 중한 상태의 환자의 위험도와 관련하여, 중환자실에서 획득할 수 있는 생체 신호 데이터의 변화가 특정 질환의 발병, 나아가 사망과 같은 잠재적 중한 상태와 연관성을 가질 수 있음에 주목하였다. In particular, the inventors of the present invention related to the risk of a patient with a serious condition whose condition changes over time, the change in biosignal data obtainable in the intensive care unit is related to the onset of a specific disease, furthermore, to a potentially serious condition such as death. Note that you can have it.
결과적으로, 본 발명의 발명자들은, 임의의 시간 동안 획득한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균 혈압 및 호흡수 등의 시계열적 생체 신호 데이터들이 환자, 특히 중환자의 위험도를 미리 예측하는 것에 이용될 수 있음을 인지할 수 있었다. As a result, the inventors of the present invention predict the risk of a patient, particularly a critically ill patient, using time-series biosignal data such as temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, mean blood pressure, and respiration rate acquired for an arbitrary time in advance. was aware that it could be used for
나아가, 본 발명의 발명자들은 환자로부터 획득한 생물학적 시료에 대한 임상적 데이터들이 질환의 발병 위험도, 나아가 사망의 위험도와 밀접하게 연관될 수 있음에 주목하였다. Furthermore, the inventors of the present invention have noted that clinical data of a biological sample obtained from a patient can be closely related to the risk of developing a disease and further, the risk of death.
보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치 등의 생물학적 시험 데이터들이 위험도 예측의 정확도를 높이는 것에 기여할 수 있음을 인식하였다. More specifically, the inventors of the present invention measured the Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation, inhaled oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output It was recognized that biological test data such as , potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count, lactate concentration, APH level, and hematocrit level can contribute to improving the accuracy of risk prediction.
특히, 본 발명의 발명자들은 상기 생물학적 시험 데이터들이, 중한 상태의 환자에 대하여 높은 사망 원인을 제공하는 패혈증의 발병 여부와 밀접하게 연관이 있음을 발견할 수 있었다. In particular, the inventors of the present invention were able to find that the biological test data are closely related to the occurrence of sepsis, which is a high cause of death for patients with severe conditions.
한편, 본 발명의 발명자들은, 종래의 위험도 예측 시스템이 갖는 한계점들을 극복할 수 있는 방안으로, 위험 상태의 조기 예측뿐만 아니라 예측 결과에 따른 조기 알림을 제공하는 것에 주목하였다.On the other hand, the inventors of the present invention have paid attention to providing not only early prediction of the risk state but also early notification according to the prediction result as a way to overcome the limitations of the conventional risk prediction system.
이에, 본 발명의 발명자들은, 환자로부터 획득한 생체 신호 데이터, 생물학적 시험 데이터를 이용한 위험도 예측 및 예측 결과에 따른 알림을 제공하는 새로운 위험도 예측 시스템을 개발하고자 하였다. Accordingly, the inventors of the present invention have attempted to develop a new risk prediction system that provides a risk prediction using biosignal data and biological test data obtained from a patient and a notification according to the prediction result.
특히, 본 발명의 발명자들은 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 이용한 질병의 발병, 사망과 같은 잠재적 중한 상태에 대한 위험도 예측 알고리즘을 개발하고자 하였다. In particular, the inventors of the present invention have attempted to develop a risk prediction algorithm for potentially serious conditions such as disease onset and death using biosignal data and further biological test data.
본 발명의 발명자들은 이러한 위험도 예측 알고리즘 개발을 통해, 환자의 질병 상태에 대하여 빠르게 감지하고, 나아가 환자의 응급 상황을 미리 예측하여, 환자에 대한 처치 시점을 앞당겨 치료 성과를 높일 수 있음을 기대할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 발명자들은 위험도 예측 알고리즘의 개발이 환자의 생존률 증가, 합병증 예방, 및 치료 비용의 감소 효과를 제공할 수 있다는 것을 인지할 수 있었다. The inventors of the present invention could expect that through the development of such a risk prediction algorithm, the patient's disease state could be detected quickly, and the patient's emergency situation could be predicted in advance, thereby improving the treatment performance by advancing the treatment time for the patient. . Furthermore, the inventors of the present invention were able to recognize that the development of a risk prediction algorithm can provide the effects of increasing the survival rate of patients, preventing complications, and reducing treatment costs.
결과적으로, 본 발명의 발명자들은 환자로부터 획득한 데이터를 기초로 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하고, 예측 결과에 따라 알림을 제공하는 새로운 위험도 예측 시스템을 개발하기에 이르렀다. As a result, the inventors of the present invention have developed a new risk prediction system that predicts the risk of death or sepsis based on data obtained from a patient, and provides a notification according to the prediction result.
보다 구체적으로, 본 발명의 위험도 예측 시스템은, 환자와 같은 개체로부터 획득한 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 기초로 위험 점수를 산출하고 이를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성모델을 이용하도록 구성되어, 임의의 시간 전에 위험 상황을 예측하여 제공할 수 있다.More specifically, the risk prediction system of the present invention uses a risk sequence generation model configured to calculate a risk score based on biosignal data obtained from an individual such as a patient, furthermore, biological test data, and generate a risk sequence based on this. It can be configured to predict and provide a dangerous situation in advance of any time.
나아가, 본 발명의 위험도 예측 시스템은, 예측 결과에 기초하여 의료진 또는 보호자에게 조기 알림을 제공하도록 구성될 수 있다. Furthermore, the risk prediction system of the present invention may be configured to provide an early notification to a medical staff or guardian based on the prediction result.
한편, 본 발명의 발명자들은, 단순히 위험도에 기초하여 알림을 제공할 경우 예를 들어, 임계치 이상의 위험도에서 알림을 제공할 경우, 중한 상태의 환자에 대하여 거짓 (false) 알림이 빈번하게 제공될 수 있다는 문제점에 대하여 주목하였다.On the other hand, the inventors of the present invention, when providing a notification simply based on the degree of risk, for example, when providing a notification at a level of risk greater than or equal to a threshold, a false notification may be frequently provided for a patient in a serious condition. Attention was paid to the problem.
그 결과, 본 발명의 발명자들은, 위험도 예측 시스템에, 개체에 대한 생체 신호 데이터, 생물학적 시험 데이터를 더 고려하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 알림 발송 모델을 적용할 수 있었다. As a result, the inventors of the present invention were able to apply a notification sending model configured to determine whether to send a notification by further considering biosignal data and biological test data for an individual to the risk prediction system.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 개체에 대한 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하고, 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 구성된, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도 예측 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to generate a risk sequence based on biosignal data for an individual, furthermore, biological test data, and predict the risk of death or sepsis based on the risk sequence, risk of death or sepsis It is to provide a method of predicting risk.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 위험도 알림 모델을 이용하여 개체에 대한 위험도에 기초하여 알림을 제공하도록 구성된, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도 예측 방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a method for predicting the risk of death or sepsis, configured to provide a notification based on the risk to an individual using a risk notification model.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 개체에 대한 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 수신하도록 구성된 수신부, 및 수신부와 통신하도록 연결되고 다양한 예측 모델에 기초하여 개체에 대한 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스를 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is a receiver configured to receive biosignal data, furthermore, biological test data for an object, and a risk of death or sepsis for an object connected to communicate with the receiver and based on various predictive models To provide a device for predicting risk of death or risk of sepsis, comprising a processor configured to predict.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법이 제공된다. 프로세서에 의해 구현되는 사망 또는 패혈증 위험도를 예측하는 방법으로서 본 방법은, 개체에 대한 생체 신호 데이터를 수신하는 단계, 생체 신호 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계, 및 위험도 시퀀스를 기초로 개체에 대한 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계를 포함한다. In order to solve the problems as described above, a method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention is provided. A method for predicting risk of death or sepsis implemented by a processor, the method comprising: receiving biosignal data for the subject, using a risk sequence generation model configured to generate a risk sequence based on the biosignal data; generating a risk sequence of , and predicting a risk of death or a risk of sepsis for the subject based on the risk sequence.
본 발명의 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는, 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 생체 신호 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는, 위험도 시퀀스를 기초로, 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to a feature of the present invention, the step of receiving the biosignal data includes receiving at least one biosignal data from the group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for the subject. can do. Furthermore, predicting the risk of death or the risk of sepsis may include predicting the risk of death based on the risk sequence.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는, 미리 결정된 시간 단위로 생체 신호 데이터를 복수회 수신하는 단계를 포함하고, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 수신한 생체 신호 데이터를 기초로 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는, 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the step of receiving the biosignal data includes receiving the biosignal data a plurality of times in a predetermined time unit, and the generating the risk sequence includes: using a risk sequence generation model , generating a risk sequence of a predetermined time unit based on the biosignal data received a plurality of times in a predetermined time unit. Furthermore, predicting the risk of death or the risk of sepsis may include predicting the risk of death based on a risk sequence of a predetermined time unit.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 개체에 대한 생물학적 시험 (biological test) 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터를 기초로 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 더 포함하고, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는, 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로, 패혈증 위험도를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation, inhaled oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output The method may further include receiving biological test data for at least one subject selected from the group consisting of , potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count, lactate concentration, APH level, and hematocrit. Furthermore, the generating the risk sequence further includes generating a sepsis risk sequence based on the biosignal data and the biological test data using the risk sequence generation model, wherein the predicting the risk of death or the risk of sepsis comprises: , based on the sepsis risk sequence, may further include predicting the sepsis risk.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생체 시험 데이터를 수신하는 단계는, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생물학적 시험 데이터의 최대값 및 최소값을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the receiving of the biological test data may include receiving the maximum and minimum values of the biological test data measured a plurality of times in a predetermined time unit.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는, 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 생체 신호 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the receiving of the biosignal data includes: receiving at least one biosignal data from the group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for an individual may include
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계 이후에 수행되는, 개체에 대한 위험도 알림을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the method may further include the step of providing a risk notification to the subject, which is performed after the step of predicting the risk of death or the risk of sepsis.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 생체 신호 데이터를 기초로, 사망 위험 점수를 산출하도록 더 구성되고, 위험도 알림을 제공하는 단계 이전에 수행되는, 개체에 대한 생물학적 시험 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 한편, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 사망 위험 점수를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제1 알림 모델, 생체 신호 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제2 알림 모델, 및 생물학적 시험 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제3 모델 중 적어도 하나, 및 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 중 적어도 하나의 모델에 의해 출력된 벡터값에 기초하여 사망 위험 알림을 제공 여부를 결정하도록 구성된 제4 알림 모델을 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the risk sequence generation model is further configured to calculate a death risk score based on the biosignal data, and performs biological test data for the subject before the step of providing the risk notification. It may further include the step of receiving. Meanwhile, the risk notification model includes a first notification model configured to output a vector value based on the death risk score calculated by the risk sequence generation model, a second notification model configured to output a vector value based on biosignal data, and at least one of the third models configured to output a vector value based on the biological test data, and the risk of death based on the vector value output by at least one of the first alert model, the second alert model, and the third alert model and a fourth notification model configured to determine whether to provide a notification.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 알림을 제공하는 단계 이전에 수행되는, 개체에 대한 약물 투여 기록 또는 알림 발송 기록을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 제1 알림 모델은, 사망 위험 점수 및, 약물 투여 기록 및/또는 알림 발송 기록을 기초로 벡터값을 출력하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the method may further include receiving a drug administration record or a notification sending record for the subject, which is performed before the step of providing a risk level notification. Furthermore, the first notification model may be further configured to output a vector value based on the death risk score and the drug administration record and/or the notification sending record.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 사망 위험도는, 미리 결정된 시간 전 사망 발생의 위험도로 정의되고, 패혈증 위험도는, 미리 결정된 시간 전 패혈증 발병의 위험도로 정의될 수 있다. According to another feature of the present invention, the risk of death may be defined as a risk of occurrence of death before a predetermined time, and the risk of sepsis may be defined as a risk of developing sepsis before a predetermined time.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 표본 개체에 대하여, 위험도가 발생하기 미리 결정된 시간 전에 획득된 학습용 생체 신호 데이터를 수신하는 단계, 학습용 생체 신호 데이터를 기초로 학습용 위험도 시퀀스를 생성하는 단계, 및 학습용 위험도 시퀀스를 기초로 위험도가 발생하기 임의의 시간 전에 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계에 의해 학습된 모델일 수 있다. According to another feature of the present invention, the risk sequence generation model comprises the steps of: receiving bio-signal data for learning obtained before a predetermined time before the risk occurs with respect to the sample entity; It may be a model trained by generating and estimating the risk for the sampled subject at any time before the risk occurs based on the training risk sequence.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표본 개체는, 사망한 개체이고, 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계는 학습용 위험도 시퀀스를 기초로, 표본 개체에 대한 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the sample subject is a dead subject, and the step of predicting the risk for the sample subject may include predicting the risk of death for the sample subject based on the learning risk sequence. .
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표본 개체는, 패혈증 발병 개체이고, 표본 대상자의 패혈증 발병 시점으로부터 미리 결정된 시간 이전에 획득된 학습용 생물학적 시험 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고, 학습용 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 학습용 생물학적 시험 데이터 및 학습용 생체 신호 데이터를 기초로 학습용 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계는, 학습용 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로 표본 개체에 대한 패혈증 발병 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the sample subject is a sepsis onset subject, and further comprising the step of receiving biological test data for learning obtained before a predetermined time from the onset of sepsis of the sample subject, and generating a learning risk sequence The performing may include generating a sepsis risk sequence for learning based on the biological test data for learning and the biosignal data for learning. Furthermore, predicting the risk for the sample object may include predicting the risk of developing sepsis for the sample object based on the sepsis risk sequence for learning.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the receiving of the biosignal data may include receiving the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit. Also, the generating of the individual risk sequence may include generating the individual risk sequence based on the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data using the risk sequence generation model.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 방법은, 상기 개체에 대한 연령 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터 및 상기 연령 데이터에 기초하여, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스가 제공된다. 상기 디바이스는 개체에 대한 생체 신호 데이터를 수신하도록 구성된 수신부, 및 수신부와 통신하도록 연결된 프로세서를 포함한다. 이때, 프로세서는, 생체 신호 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하고, 위험도 시퀀스를 기초로 개체에 대한 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 구성된다.According to another feature of the present invention, the method of the present invention may further include receiving age data for the subject. In this case, the generating of the individual risk sequence may further include generating the individual risk sequence based on the biosignal data and the age data using the risk sequence generation model. In order to solve the problems as described above, there is provided a device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention. The device includes a receiver configured to receive biosignal data for the entity, and a processor coupled to communicate with the receiver. In this case, the processor is configured to generate a risk sequence of the subject by using a risk sequence generation model configured to generate a risk sequence based on the biosignal data, and predict a risk of death or a risk of sepsis for the subject based on the risk sequence do.
본 발명의 특징에 따르면, 수신부는 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 생체 신호 데이터를 수신하도록 구성되고, 프로세서는, 위험도 시퀀스를 기초로, 사망 위험도를 예측하도록 더 구성될 수 있다.According to a feature of the present invention, the receiver is configured to receive at least one biosignal data from the group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for the subject, and the processor is configured to: As such, it may be further configured to predict the risk of death.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신부는 미리 결정된 시간 단위로 생체 신호 데이터를 복수회 수신하도록 구성되고, 프로세서는 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 수신한 생체 신호 데이터를 기초로 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 생성하고, 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도를 예측하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiving unit is configured to receive the biosignal data a plurality of times in a predetermined time unit, and the processor uses the risk sequence generation model, based on the biosignal data received a plurality of times in a predetermined time unit It may be further configured to generate a risk sequence of a predetermined time unit and predict the risk of death based on the risk sequence of a predetermined time unit.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신부는 글래스고혼수척도, 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 수준, 크레아티닌 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 개체에 대한 생물학적 시험 데이터를 수신하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터를 기초로, 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하고, 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로, 패혈증 위험도를 예측하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiver unit includes Glasgow Coma Scale, arterial blood oxygen saturation, inhaled oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output, potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count, lactic acid and receive biological test data for at least one subject selected from the group consisting of concentration, APH level, and hematocrit. In addition, the processor may be further configured to generate the sepsis risk sequence based on the biosignal data and the biological test data using the risk sequence generation model, and predict the sepsis risk based on the sepsis risk sequence.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 프로세서는, 개체에 대한 위험도 알림을 제공하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the processor may be further configured to provide a risk notification to the entity.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 생체 신호 데이터를 기초로 사망 위험 점수를 산출하도록 더 구성되고, 수신부는 개체에 대한 생물학적 시험 데이터를 수신하도록 더 구성될 수 있다. 나아가, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 사망 위험 점수를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제1 알림 모델, 생체 신호 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제2 알림 모델, 및 생물학적 시험 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제3 모델 중 적어도 하나, 및 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 중 적어도 하나의 모델에 의해 출력된 벡터값에 기초하여 사망 위험 알림을 제공 여부를 결정하도록 구성된 제4 알림 모델을 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the risk sequence generation model may be further configured to calculate a death risk score based on the biosignal data, and the receiving unit may be further configured to receive biological test data for the subject. Furthermore, the risk notification model includes a first notification model configured to output a vector value based on the death risk score calculated by the risk sequence generation model, a second notification model configured to output a vector value based on biosignal data, and at least one of the third models configured to output a vector value based on the biological test data, and the risk of death based on the vector value output by at least one of the first alert model, the second alert model, and the third alert model and a fourth notification model configured to determine whether to provide a notification.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 수신부는, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 프로세서는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiver may be further configured to receive the maximum value, minimum value, and average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit. In this case, the processor may be further configured to generate the risk sequence of the individual based on the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data using the risk sequence generation model.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신부는, 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 프로세서는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiving unit may be further configured to receive the maximum, minimum and average values of the biological test data, measured a plurality of times in a predetermined time unit. In this case, the processor may be further configured to generate the sepsis risk sequence based on the maximum value, the minimum value, and the average value of the biological test data using the risk sequence generation model.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 수신부는, 상기 개체에 대한 연령 데이터를 수신하도록 더 구성될 수 있다. 이때, 프로세서는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터 및 상기 연령 데이터에 기초하여, 개체의 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiving unit may be further configured to receive age data for the subject. In this case, the processor may be further configured to generate the risk sequence of the individual based on the biosignal data and the age data using the risk sequence generation model.
본 발명은 개체의 상태, 나아가 개체의 사망과 연관된 생체 신호 데이터를 수신하고, 수신된 데이터 기반의 위험도 예측 시스템을 제공함으로써, 개체의 질병 발병 여부에 대하여 빠르게 감지하고, 개체의 생명과 연관된 정보를 제공함으로써 응급 상황을 예측하게 할 수 있다. The present invention receives biosignal data related to the state of an individual and furthermore, death of an individual, and provides a risk prediction system based on the received data, thereby rapidly detecting whether an individual has a disease or not, and collecting information related to the individual's life. By providing it, it is possible to predict an emergency situation.
이에, 본 발명은 개체에 대한 처치 시점을 앞당겨 치료에 대한 좋은 예후를 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention can provide a good prognosis for treatment by advancing the time of treatment for an individual.
나아가 본 발명은 개체로부터 획득한 생물학적 시료에 대한 임상적 데이터일 수 있는 생물학적 시험 데이터를 더 고려함으로써 개체에 대한 사망 위험도뿐만 아니라, 높은 사망 원인을 제공하는 패혈증의 발병 위험도를 높은 정확도로 예측할 수 있는 효과가 있다. Furthermore, the present invention is capable of predicting with high accuracy the risk of developing sepsis, which provides a high cause of death, as well as the risk of death for an individual by further considering biological test data, which may be clinical data for a biological sample obtained from an individual. It works.
본 발명은, 예측된 사망 위험도 또는 패혈증 위험도에 따라 조기 알림을 제공함으로써, 중환자와 같은 중한 상태의 개체에 대하여 예측된 위험 상황에 따른 빠른 처치가 가능할 수 있다. According to the present invention, by providing an early notification according to the predicted risk of death or sepsis, it may be possible to quickly treat an individual in a serious condition such as a critically ill patient according to a predicted risk situation.
이러한 조기 알림 제공에 기초한 본 발명은, 의료 서비스 개선뿐만 아니라, 생존률 증가, 합병증 예방, 및 치료 비용 감소에 기인할 수 있는 효과가 있다.The present invention based on the provision of such early notification has effects that can be attributed to improvement of medical service as well as increase in survival rate, prevention of complications, and reduction in treatment cost.
이에, 본 발명은, 예측된 정보를 디스플레이적으로 제공함에 따라 지속적인 모니터링이 불가능할 경우 예측 정보에 따른 적절한 예비 조치를 제공할 수 없는 위험도 예측 시스템이 갖는 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention has the effect of overcoming the limitations of the risk prediction system that cannot provide an appropriate preliminary action according to the prediction information when continuous monitoring is not possible as the predicted information is provided in a display manner.
특히, 본 발명은, 개체에 대한 생체 신호 데이터, 생물학적 시험 데이터를 더 고려하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 알림 발송 모델을 이용함에 따라, 단순히 위험도에 기초하여 알림을 제공할 경우 발생하는 빈번한 알림 발생에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 효과가 있다.In particular, the present invention uses a notification sending model configured to determine whether to send a notification by further considering biosignal data and biological test data for an individual, so that frequent notifications that occur when a notification is simply provided based on the level of risk It has the effect of solving the problems associated with it.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스를 이용한 위험도 예측 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습용 데이터를 도시한 것이다.
도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 입력되는 데이터의 전처리 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 3f는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3g는 본 발명의 다른 실시에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습용 데이터를 도시한 것이다.
도 3h는 본 발명의 다른 실시에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 위험도 알림 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부에 따른 위험도 시퀀스 생성 결과를 도시한 것이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부 예측 결과를 도시한 것이다.
도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 패혈증 발병 여부 예측 결과를 도시한 것이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부 예측 결과를 도시한 것이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 패혈증 발병 여부 예측 결과를 도시한 것이다.1A illustrates an exemplary risk prediction system using a device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
Figure 1b shows the configuration of a device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
2 exemplarily shows a procedure of a method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
3A to 3D show data for training of a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
3E is an exemplary diagram illustrating a pre-processing procedure of data input to a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
3F exemplarily shows the configuration of a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
Figure 3g shows the training data of the risk sequence generation model used in the device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3H exemplarily illustrates the configuration of a risk sequence generation model used in a device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
4 exemplarily shows the configuration of a risk risk notification model used in various embodiments of the present invention.
5A and 5B are diagrams illustrating a result of generating a risk sequence according to whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
5C is a diagram illustrating a result of predicting whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
5D is a diagram illustrating a result of predicting whether sepsis occurs according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
6A illustrates a result of predicting whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
6B is a diagram illustrating a result of predicting whether sepsis occurs according to a device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages of the invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative and the present invention is not limited to the illustrated matters. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless otherwise explicitly stated.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, and as those skilled in the art will fully understand, technically various interlocking and driving are possible, and each embodiment may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to implement together in a related relationship.
본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.For clarity of interpretation of the present specification, terms used herein will be defined below.
본 명세서에서 사용되는 용어, "개체"는 응급 상황 발생, 예를 들어 사망 또는 패혈증과 같은 질환 발병의 위험도를 예측하고자 하는 대상을 의미할 수 있다. 한편, 본원 명세서 내에서 개체는 '환자' 또는 '중환자'일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 사망 또는 패혈증의 위험도를 예측하고자 하는 모든 대상을 포함할 수 있다. As used herein, the term “subject” may refer to a subject whose risk of developing an emergency, for example, death or disease, such as sepsis, is predicted. On the other hand, the subject within the present specification may be a 'patient' or a 'critical patient', but is not limited thereto, and may include all subjects for which the risk of death or sepsis is to be predicted.
본 명세서에서 사용되는 용어, "생체 신호 데이터"는 활력 징후, 생명 징후로, 개체의 상태와 연관된 데이터를 의미할 수 있다. 이러한 생체 신호 데이터는, 개체의 사망 위험도, 나아가 패혈증과 같은 질환의 발병 여부와 연관될 수 있다. 이때, 생체 신호 데이터는 생체 신호 계측 장비로부터 측정된 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균 혈압 및 호흡수일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 생체 신호 데이터는, 개체의 건강 상태와 연관된 다양한 측정 데이터를 포함할 수 있다. 한편, 이러한 생체 신호 데이터는, 사망 또는 패혈증의 예측을 기점으로, 임의의 시간 전에 개체로부터 획득된 시계열적 데이터일 수도 있다. As used herein, the term “biological signal data” refers to vital signs and vital signs, and may refer to data related to the state of an individual. Such biosignal data may be associated with the risk of death of an individual, and further, whether or not a disease such as sepsis develops. In this case, the biosignal data may be temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, average blood pressure, and respiration rate of the individual measured by the biosignal measuring device. However, the present invention is not limited thereto, and the biosignal data may include various measurement data related to a health state of an individual. On the other hand, such biosignal data may be time-series data obtained from an individual at any time before the prediction of death or sepsis.
본 명세서에서 사용되는 용어, "생물학적 시험 (biological test) 데이터"는 개체로부터 획득한 생물학적 시료에 대한 임상적 데이터를 의미할 수 있다. 이러한 생물학적 시험 데이터는, 개체의 사망 위험도, 나아가 패혈증과 같은 질환의 발병 여부와 연관될 수 있다. 이때, 생물학적 시험 데이터는 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 생물학적 시험 데이터는, 사망 또는 패혈증의 예측을 기점으로, 임의의 시간 전에 개체로부터 획득된 데이터 중 최대값, 또는 최소값일 수도 있다. As used herein, the term “biological test data” may refer to clinical data on a biological sample obtained from an individual. Such biological test data may be associated with the risk of death of an individual and further, whether or not a disease such as sepsis develops. At this time, biological test data are Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation, inspiratory oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output, potassium concentration , sodium concentration, white blood cell count, lactate concentration, APH level and hematocrit level, but is not limited thereto. On the other hand, the biological test data may be the maximum value or the minimum value among data obtained from the subject at any time before the prediction of death or sepsis.
본 명세서에서 사용되는 용어, "위험도 시퀀스 생성 모델"은 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 모델을 의미할 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스를 기초로 사망 또는 패혈증을 예측하도록 더 구성된 모델일 수 있다.As used herein, the term “risk sequence generation model” may refer to a model configured to generate a risk sequence based on biosignal data, furthermore, biological test data. Furthermore, the risk sequence generation model may be a model further configured to predict death or sepsis based on the risk sequence.
예를 들어, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 사망하거나 패혈증이 발병한 개체로부터, 사망 또는 패혈증이 일어나기 임의의 시간 전에 획득한 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터를 기초로, 위험 점수를 산출하고, 위험 점수를 위험도 시퀀스를 생성하도록 학습된 모델일 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스를 기초로 사망 또는 패혈증의 위험도를 예측하도록 더 학습된 모델일 수 있다.For example, the risk sequence generation model calculates a risk score based on biosignal data obtained at any time before death or sepsis, and further biological test data, from an individual who has died or developed sepsis, and calculates a risk score, may be a model trained to generate a risk sequence. Furthermore, the risk sequence generation model may be a model further trained to predict the risk of death or sepsis based on the risk sequence.
한편, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은, CNN (Convolutional Neural Network) 기반의 딥 러닝 알고리즘에 기초한 예측 모델일 수 있다. 예를 들어, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 입력된 생체 신호 데이터를 기초로 Conv 단계, BatchNorm 및 ReLu의 표준화 단계, MaxPool 및 Dropout 단계를 거쳐 위험도를 분석하도록 구성된 분석 모듈과 생물학적 시험 데이터를 기초로 Fully-connected 및 BacthNorm 단계를 거쳐 위험도를 분석하도록 구성된 분석 모듈로 이루어질 수 있다. 이때, 위험도 시퀀스 생성 모델에서 각 분석 모듈에 의해 출력된 값은, 확률 로고로 변환되는 Logit 단계를 거쳐 합쳐져 최종적으로 개체에 대한 사망 또는 패혈증 위험도가 예측될 수 있다. Meanwhile, the risk sequence generation model of the present invention may be a prediction model based on a deep learning algorithm based on a convolutional neural network (CNN). For example, the risk sequence generation model is based on an analysis module configured to analyze risk through Conv step, BatchNorm and ReLu standardization step, MaxPool and Dropout step based on input biosignal data and Fully-based on biological test data. It may consist of an analysis module configured to analyze risk through connected and BacthNorm steps. In this case, the value output by each analysis module in the risk sequence generation model is combined through a logit step that is converted into a probability logo, and finally, the risk of death or sepsis for the individual can be predicted.
그러나, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델의 구조는 이에 제한되지 않고, 개체에 대한 데이터를 기초로 사망 또는 패혈증의 위험도를 예측할 수 있는 다양한 알고리즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은 개체로부터 획득한 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 하나의 패턴을 형성하도록, k-Means 또는 SOM 알고리즘과 같은 클러스터링 알고리즘 알고리즘에 기초한 모델일 수도 있다.However, the structure of the risk sequence generation model of the present invention is not limited thereto, and may be based on various algorithms capable of predicting the risk of death or sepsis based on data for an individual. For example, the risk sequence generation model of the present invention may be a model based on a clustering algorithm algorithm such as k-Means or SOM algorithm to form a pattern based on biosignal data and/or biological test data obtained from an individual. may be
본 명세서에서 사용되는 용어, "위험도 알림 모델"은 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생성된 위험도 시퀀스, 생체 신호 데이터, 생물학적 시험 데이터, 나아가 약물 투여 기록 등의 시계열적 데이터를 기초로 고 위험군으로 예상되는 개체에 대하여 알림을 제공하도록 구성된 모델일 수 있다. As used herein, the term "risk notification model" refers to an individual that is expected to be a high-risk group based on time-series data such as a risk sequence, biosignal data, biological test data, and drug administration record generated by the risk sequence generation model. It may be a model configured to provide notifications for
보다 구체적으로, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 단계에서 산출되는 위험 점수, 개체에 대한 생체 신호 데이터, 나아가 생물학적 시험 데이터, 항생제/승압제 투여 기록 및 알림 발송 기록의 시계열 데이터의 표현형을 학습하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 모델일 수 있다. 이에, 본 발명의 위험도 알림 모델은, 단순히 위험도 시퀀스의 임계적 수준에 기초하여 알림을 제공했을 때 보다, 거짓 (false) 알림을 줄일 수 있다. 즉, 위험도 알림 모델은 다양한 데이터를 더욱 고려함에 따라, 개체에 대하여 조치가 필요한 시점에 정확한 알림을 제공할 수 있다.More specifically, the risk notification model learns and notifies the phenotype of the risk score calculated in the risk sequence generation step, the biosignal data for the individual, further biological test data, the time series data of the antibiotic/hypertensive administration record, and the notification sending record. It may be a model configured to determine whether to send. Accordingly, the risk notification model of the present invention can reduce false notifications compared to when a notification is simply provided based on the critical level of the risk sequence. That is, as the risk notification model further considers various data, it is possible to provide an accurate notification when an action is required for an entity.
한편, 본 발명의 위험도 알림 모델은, RNN (Recurrent Neural Network), 또는 CNN의 딥러닝 알고리즘에 기초한 모델일 수 있다. Meanwhile, the risk notification model of the present invention may be a model based on a deep learning algorithm of a Recurrent Neural Network (RNN) or CNN.
예를 들어, 위험도 알림 모델은, 독립적인 RNN 유닛으로 이루어진 복수의 알림 모델들과 각 유닛들에 출력된 값을 기초로 알림 발송 여부를 결정하는 레이어로 이루어진 알림 모델이 다층을 이루는 복수의 모델로 구성될 수 있다. For example, the risk notification model is a plurality of models in which a plurality of notification models composed of independent RNN units and a notification model composed of a layer that determines whether to send a notification based on a value output to each unit are multi-layered. can be configured.
보다 구체적으로, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 상기 사망 위험 점수, 항생제/승압제 투여 기록 및 알림 발송 기록의 시계열 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제1 알림 모델, 시계열적 생체 신호 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제2 알림 모델, 및 생물학적 시험 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제3 알림 모델을 포함할 수 있다. 나아가, 위험도 알림 모델은, 각 RNN 유닛의 출력값을 기초로 0 또는 1로 출력하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 Dense 레이어의 제4 알림 모델을 더 포함할 수 있다. More specifically, the risk notification model is a first of the RNN unit configured to receive the time series data of the death risk score, the antibiotic/hypertensive administration record, and the notification sending record calculated by the risk sequence generation model as input and encode it into a multidimensional vector. a notification model, a second notification model of the RNN unit configured to receive time-series biosignal data and encode it into a multidimensional vector, and a third notification model of the RNN unit configured to receive and encode biological test data into a multidimensional vector. can Furthermore, the risk notification model may further include a fourth notification model of the Dense layer configured to determine whether to send a notification by outputting 0 or 1 based on the output value of each RNN unit.
이때, 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 각각은 투-레이어 (two-layer) 의 LSTM (Long short-term memory) 으로 구성된 RNN 유닛으로 구성될 수 있다. 나아가, 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 각각에 입력되는 데이터들은, 각 모델에 입력되기 이전에 Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환될 수 있다. 또한, 각각의 모델의 RNN 유닛에 의해 마지막으로 출력값은 하나의 Dense 레이어에 입력되어 접합 (concatenation) 되고, Sigmoid function을 통해 0 또는 1로 출력되어 최종적으로 알림 발송 여부가 결정될 수 있다.In this case, each of the first notification model, the second notification model, and the third notification model may be configured as an RNN unit configured with a two-layer long short-term memory (LSTM). Furthermore, data input to each of the first notification model, the second notification model, and the third notification model may be converted into a linear matrix through an embedding layer before being input to each model. In addition, the output value is finally input to one Dense layer by the RNN unit of each model to be concatenated, and output as 0 or 1 through the sigmoid function to finally determine whether to send a notification.
예를 들어, 최종적으로 제4 알림 모델에 의해 출력된 값이 0일 경우, 위험도 알림 모델은 알람을 제공하지 않고, 제4 알림 모델에 의해 출력된 값이 1일 경우 알림을 제공하도록 구성될 수 있다.For example, if the value finally output by the fourth notification model is 0, the risk notification model does not provide an alarm, and if the value output by the fourth notification model is 1, it may be configured to provide a notification. have.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명의 위험도 알림 모델은, 다양한 시계열 데이터를 기초로 벡터값을 인코딩하는 제1 알림 모델, 제2 알림 모델, 제3 알림 모델 중 적어도 하나의 모델과 상기 적어도 하나의 모델에 의해 출력된 벡터값에 기초하여 사망 위험 알림을 제공 여부를 결정하도록 구성된 제4 알림 모델로 구성될 수 있다.On the other hand, according to various embodiments of the present invention, the risk notification model of the present invention includes at least one of a first notification model, a second notification model, and a third notification model that encodes a vector value based on various time series data; and a fourth notification model configured to determine whether to provide a death risk notification based on a vector value output by the at least one model.
즉, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스뿐만 아니라 개체로부터 획득된 보다 다양한 데이터를 기초로 위험도 알림 발송 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스는, 위험도 알림 모델을 이용함에 따라 보다 정밀하게 알람을 발송할 수 있다. That is, the risk notification model may be configured to determine whether to send a risk notification based on more diverse data obtained from an entity as well as a risk sequence. Therefore, the device for predicting the risk of death or sepsis of the present invention can send an alarm more precisely by using the risk notification model.
바람직하게, 위험도 알림 모델은, 제1 알림 모델, 제2 알림 모델, 제3 알림 모델 및 제4 알림 모델로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Preferably, the risk notification model may include, but is not limited to, a first notification model, a second notification model, a third notification model, and a fourth notification model.
나아가, 위험도 알림 모델의 구조는, 위험도 시퀀스 및/또는 개체에 대한 데이터를 기초로 고 위험군에 알림을 제공하는 한, 다양한 머신러닝 알고리즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 위험도 알림 모델은, Randomized Decision forest 알고리즘, Penalized Logistic Regression 알고리즘의 기계학습에 의한 알고리즘과 보다 다양한 딥 러닝 알고리즘에 기초하여, 입력된 위험도 시퀀스 점수, 나아가 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 알림 발송 여부를 결정 (분류) 하도록 구성될 수도 있다.Furthermore, the structure of the risk alert model may be based on various machine learning algorithms, as long as it provides alerts to high risk groups based on risk sequences and/or data about entities. For example, the risk notification model of the present invention is based on an algorithm by machine learning of a Randomized Decision forest algorithm, a Penalized Logistic Regression algorithm, and more diverse deep learning algorithms, an input risk sequence score, further biosignal data and/or It may be configured to determine (classify) whether to send an alert based on biological test data.
이하에서는, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 및 이를 이용한 위험도 예측 시스템을 구체적으로 설명한다. 도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스를 이용한 위험도 예측 시스템을 예시적으로 도시한 것이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스의 구성을 도시한 것이다.Hereinafter, a device for predicting the risk of death or sepsis and a risk prediction system using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A and 1B . 1A illustrates an exemplary risk prediction system using a device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention. Figure 1b shows the configuration of a device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위험도 예측 시스템 (1000) 은, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100), 개체 (200) 에 대하여 획득된 생체 신호 데이터 (310) 및 생물학적 시험 데이터 (320) 를 포함하는 데이터 (300), 생체 신호 데이터 (310) 를 제공하는 생체 신호 계측 디바이스 (400), 및 의료진 디바이스 (500) 로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1A , the
보다 구체적으로, 위험도 예측 시스템 (1000) 에서 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 는, 개체 (200) 에 대하여 측정된 생체 신호 데이터 (310) 를 수신하여, 개체 (200) 에 대한 위험도 시퀀스를 생성하고, 이를 기초로 사망 위험도를 예측하도록 구성될 수 있다. 나아가, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 는 개체 (200) 에 대한 생물학적 시험 데이터 (320) 를 더 고려하여, 위험도 시퀀스를 생성하고 개체 (200) 에 대한 패혈증 위험도를 더 예측할 수 있다. More specifically, the
이때, 생체 신호 계측 디바이스 (200) 는 개체 (200) 에 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균 혈압 및 호흡수로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 생체 신호 데이터를 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 에 송신하도록 구성될 수 있다.At this time, the
한편, 위험도 예측 시스템 (1000) 에서 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 는, 개체에 대한 위험도 시퀀스 (또는, 위험도 시퀀스를 이루는 위험 점수), 나아가 생체 신호 데이터 (310) 및/또는 생물학적 시험 데이터 (320) 를 기초로 알림 발송 여부를 결정하도록 더 구성될 수 있다. On the other hand, the
이에, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 는 조치가 필요한 개체 (200) 에 대하여 의료진 디바이스 (500) 에 알림을 제공할 수 있다. 이에, 의료진은 알림을 인지하여 개체 (200) 의 증상에 따른 조치를 취하는 등의 피드백을 제공할 수 있다.Accordingly, the
보다 구체적으로, 도 1b를 참조하면, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 는 수신부 (110), 입력부 (120), 출력부 (130), 저장부 (140) 및 프로세서 (150) 를 포함한다. More specifically, referring to FIG. 1B , the
구체적으로 수신부 (110) 는 개체 (200) 에 대한 생체 신호 데이터 (310) 및 생물학적 시험 데이터 (320) 의 다양한 데이터 (300) 를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신부 (110) 는 생체 신호 계측 디바이스 (200) 로부터 개체 (200) 에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균 혈압 및 호흡수의 생체 신호 데이터 (310) 를 수신할 수 있다. 나아가, 수신부 (110) 는, 개체 (200) 에 대한 글래스고혼수척도, 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 수준, 크레아티닌 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치의 생물학적 시험 데이터 (320) 를 더 수신할 수 있다. Specifically, the receiver 110 may be configured to receive
본 발명의 특징에 따르면, 수신부 (110) 는 의료진 디바이스 (500) 에 대하여, 후술될 프로세서 (150) 에 의해 결정된 개체 (200) 에 대하여 예측된 결과를, 송신하도록 더 구성될 수 있다.According to a feature of the present invention, the receiving unit 110 may be further configured to transmit, to the
본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신부 (110) 는 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 수신부 (110) 는 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiver 110 may be further configured to receive the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit. In addition, the receiving unit 110 may be further configured to receive the maximum value, the minimum value, and the average value of the biological test data measured a plurality of times in a predetermined time unit.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신부 (110) 는 개체에 대한 연령 데이터를 수신하도록 더 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the receiving unit 110 may be further configured to receive age data for the individual.
입력부 (120) 는 키보드, 마우스, 터치 스크린 패널 등 제한되지 않는다. 입력부 (120) 는 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 를 설정하고, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 의 동작을 지시할 수 있다. The
한편, 출력부 (130) 는 수신부 (110) 에 의해 수신된 생체 신호 데이터 (310), 또는 생물학적 시험 데이터를 표시할 수 있다. 나아가, 출력부 (130) 는 프로세서 (150) 에 의해 생성된 개체에 대한 위험도 시퀀스를 표시하고, 프로세서 (150) 에 의해 예측된 응급 상황을 디스플레이 적으로 표시할 수 있다. 나아가, 출력부 (130) 는 프로세서 (150) 에 의해 알림 발송이 결정될 경우, 알림 소리를 출력하도록 더 구성될 수 있다. Meanwhile, the output unit 130 may display the
저장부 (140) 는 수신부 (110) 를 통해 수신한 개체 (200) 에 대한 생체 신호 데이터 (310) 또는 생물학적 시험 데이터 (320) 의 데이터 (300) 를 저장하고, 입력부 (120) 를 통해 설정된 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (100) 의 지시를 저장하도록 구성될 수 있다. 나아가, 저장부 (140) 는 후술될 프로세서 (150) 에 의해 생성된 개체 (200) 에 대한 위험도 시퀀스를 저장하고, 예측된 개체 (200) 에 대한 위험도, 나아가 알림 발송 여부를 저장하도록 구성된다. 그러나, 전술한 것에 제한되지 않고 저장부 (140) 는 위험도 예측을 위해 프로세서 (150) 에 의해 결정된 다양한 정보들을 저장할 수 있다. The
프로세서 (150) 는 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스 (110) 의 정확한 예측 결과를 제공하기 위한 구성요소일 수 있다. 이때, 정확한 위험도 예측을 위해 프로세서 (150) 는 생체 신호 데이터 (310) 및/또는 생물학적 시험 데이터 (320) 를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 학습된 생체 신호 위험도 시퀀스 생성 모델에 기초할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (150) 는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여 생체 신호 데이터 (310) 및/또는 생물학적 시험 데이터 (320) 를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하고, 이를 기초로 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측할 수 있다. The
다른 실시예에서, 프로세서 (150) 는 위험도 알림 모델을 이용하여, 개체 (200) 의 위험도에 따른 알림을 발송하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (150) 는, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 위험 점수, 나아가 생체 신호 데이터 (310) 및/또는 생물학적 시험 데이터 (320) 를 기초로 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 모델에 기초할 수 있다. 이에, 프로세서 (150) 는, 위험도 알림 모델을 이용함에 따라 개체 (200) 가 고 위험군으로 예측된 경우 알림을 제공할 수 있다. 이에, 의료진은 개체 (200) 에 대한 빠른 조치를 취할 수 있다. In another embodiment, the
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법을 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법의 절차를 도시한 것이다.Hereinafter, a method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 . 2 illustrates a procedure of a method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측의 절차는 다음과 같다. 먼저, 개체에 대한 생체 신호 데이터를 수신한다 (S210). 그 다음, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 수신된 생체 신호 데이터를 기초로 개체에 대한 위험도 시퀀스를 생성한다 (S220). 다음으로, 위험도 패턴을 기초로 개체에 대한 위험도를 예측하고 (S230), 마지막으로, 위험도를 기초로 알림을 제공한다 (S240). Referring to Figure 2, the procedure of predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention is as follows. First, biosignal data for an object is received (S210). Then, using the risk sequence generation model, a risk sequence for the individual is generated based on the received biosignal data (S220). Next, the degree of risk to the individual is predicted based on the risk pattern (S230), and finally, a notification is provided based on the degree of risk (S240).
구체적으로, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계 (S210) 에서는 개체에 대한 생체 신호 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계 (S210) 에서는 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 평균 혈압 및 호흡수로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 생체 신호 데이터를 수신할 수 있다. Specifically, in the step of receiving the biosignal data ( S210 ), biosignal data for an object may be received. For example, in the step of receiving the biosignal data ( S210 ), at least one biosignal data from the group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, mean blood pressure, and respiration rate for the subject may be received. have.
한편, 본 발명의 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계 (S210) 에서는 미리 결정된 시간 단위로 생체 신호 데이터를 복수회 수신할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계 (S210) 에서는 입실 환자로부터 24시간 동안의 생체 신호 데이터를 1 시간 간격으로 수신할 수도 있다. Meanwhile, according to a feature of the present invention, in the step of receiving the biosignal data ( S210 ), the biosignal data may be received a plurality of times in a predetermined time unit. For example, in the step of receiving the biosignal data ( S210 ), biosignal data for 24 hours may be received from a patient entering the room at 1 hour intervals.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 생체 신호 데이터를 수신하는 단계 (S210) 에서 미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 상기 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값이 수신될 수 있다.According to another feature of the present invention, in the step of receiving the biosignal data ( S210 ), the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit may be received.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH (anterior pituitary hormone) 수준 및 해마토크리트 수치로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의, 개체에 대한 생물학적 시험 (biological test) 데이터를 수신하는 단계가 더 수행될 수 있다.According to another feature of the present invention, Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation, inhaled oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin (bilirubin) level, creatinine (creatinine) level, platelet count, total urine output, receiving biological test data for the subject at least one selected from the group consisting of potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count, lactate concentration, anterior pituitary hormone (APH) level and hematocrit level can be
한편, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 개체에 대한 연령 데이터를 수신하는 단계가 더욱 수행될 수 있다.Meanwhile, according to another feature of the present invention, the step of receiving age data for the individual may be further performed.
다음으로, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계 (S220) 에서는 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 학습된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 개체에 대한 위험도 시퀀스를 생성할 수 있다. 이때, 위험도 시퀀스 생성 모델은 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 입력 받아 위험 점수를 산출하고 이를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된, 복수의 레이어를 형성하는 딥 러닝 알고리즘에 기초한 모델일 수 있다.Next, in the step of generating the risk sequence ( S220 ), the risk sequence for the individual may be generated using the risk sequence generation model learned to generate the risk sequence based on the biosignal data and/or biological test data. . In this case, the risk sequence generation model may be a model based on a deep learning algorithm forming a plurality of layers, configured to receive biosignal data and/or biological test data, calculate a risk score, and generate a risk sequence based on this.
본 발명의 특징에 따르면, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계 (S220) 에서는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생체 신호 데이터를 기초로 사망 위험도 시퀀스가 생성될 수 있다.According to a feature of the present invention, in the step of generating the risk sequence ( S220 ), the death risk sequence may be generated based on the biosignal data by the risk sequence generation model.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계 (S220) 에서는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 패혈증 위험도 시퀀스가 생성될 수 있다.According to another feature of the present invention, in the step of generating the risk sequence ( S220 ), the sepsis risk sequence may be generated based on the biosignal data and/or the biological test data by the risk sequence generation model.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계 (S220) 에서, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 개체의 위험도 시퀀스가 생성될 수 있다.According to another feature of the present invention, in the step of generating the risk sequence ( S220 ), the risk sequence of the individual may be generated based on the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data using the risk sequence generation model. .
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 위험도 시퀀스를 생성하는 단계 (S220) 에서, 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 생체 신호 데이터 및 연령 데이터에 기초하여, 개체의 위험도 시퀀스가 생성될 수 있다.According to another feature of the present invention, in the step of generating the risk sequence ( S220 ), the risk sequence of the individual may be generated based on the biosignal data and the age data using the risk sequence generation model.
다음으로, 위험도를 예측하는 단계 (S230) 에서는 위험도 시퀀스를 기초로 사망의 위험도를 확률적으로 예측할 수 있다. 이때, 위험도를 예측하는 단계 (S230) 에서 위험도의 예측은 전술한 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 수행될 수도 있다. Next, in the step of predicting the risk ( S230 ), the risk of death may be probabilistically predicted based on the risk sequence. In this case, in the step of predicting the risk ( S230 ), the risk prediction may be performed by the aforementioned risk sequence generation model.
본 발명의 특징에 따르면, 위험도를 예측하는 단계 (S230) 에서는 위험도 시퀀스에 기초하여 사망 위험도가 예측될 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스에 기초하여 패혈증 위험도가 예측될 수 있다. 예를 들어, 위험도를 예측하는 단계 (S230) 에서는 미리 결정된 임의의 시간 전의 사망 위험도 또는 패혈증 위험도가 예측될 수 있다. According to a feature of the present invention, in the step of predicting the risk ( S230 ), the risk of death may be predicted based on the risk sequence. Furthermore, the sepsis risk may be predicted based on the risk sequence. For example, in the step of predicting the risk ( S230 ), the risk of death or the risk of sepsis before any predetermined time may be predicted.
마지막으로, 위험도 알림을 제공하는 단계 (S240) 에서는, 전술한 위험도 시퀀스 생성 모델로부터 획득한 위험 점수, 나아가 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로, 알림 발송 여부가 결정될 수 있다.Finally, in the step of providing the risk notification ( S240 ), based on the risk score obtained from the above-described risk sequence generation model, furthermore, biosignal data and/or biological test data, whether to send the notification may be determined.
한편, 위험도 알림을 제공하는 단계 (S240) 에서는, 위험 점수, 나아가 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로, 알림 발송 여부를 결정하도록 학습된 위험도 알림 모델에 의해 알림이 발송될 수 있다. 예를 들어, 알림을 제공하는 단계 (S240) 에서는, 위험도 알리 모델에 위험 점수, 나아가 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터가 입력되어 알림 발송 여부가 결정될 수 있다.Meanwhile, in the step of providing the risk notification ( S240 ), the notification may be sent by the learned risk notification model to determine whether to send the notification based on the risk score, further biosignal data and/or biological test data. For example, in the step of providing the notification ( S240 ), a risk score and further biosignal data and/or biological test data may be input to the risk ali model to determine whether to send the notification.
이때, 위험도 알림 모델은, 복수의 RNN 유닛과 각 유닛들에 출력된 값을 기초로 알림 발송 여부를 결정하는 레이어가 다층을 이루는 복수의 모델들로 구성될 수 있다. In this case, the risk notification model may be composed of a plurality of RNN units and a plurality of models in which a layer for determining whether to send a notification based on a value output to each unit is multi-layered.
예를 들어, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 상기 사망 위험 점수, 항생제/승압제 투여 기록 및 알림 발송 기록의 시계열 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제1 알림 모델, 시계열적 생체 신호 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제2 알림 모델, 및 생물학적 시험 데이터를 입력 받고 이를 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제3 알림 모델을 포함할 수 있다. 나아가, 위험도 알림 모델은, 각 RNN 유닛의 출력값을 기초로 0 또는 1로 출력하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 Dense 레이어의 제4 알림 모델을 더 포함할 수 있다.For example, the risk notification model may include a first of the RNN unit configured to receive the time series data of the death risk score, the antibiotic/hypertensive administration record, and the notification sending record calculated by the risk sequence generation model as input and encode it into a multidimensional vector. a notification model, a second notification model of the RNN unit configured to receive time-series biosignal data and encode it into a multidimensional vector, and a third notification model of the RNN unit configured to receive and encode biological test data into a multidimensional vector. can Furthermore, the risk notification model may further include a fourth notification model of the Dense layer configured to determine whether to send a notification by outputting 0 or 1 based on the output value of each RNN unit.
이때, 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 각각은 투-레이어의 LSTM으로 구성된 RNN 유닛으로 구성될 수 있다. 나아가, 제1 알림 모델, 제2 알림 모델 및 제3 알림 모델 각각에 입력되는 데이터들은, 각 모델에 입력되기 이전에 Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환될 수 있다. 또한, 각각의 모델의 RNN 유닛에 의해 마지막으로 출력값은 하나의 Dense 레이어의 제4 알림 모델에 입력되어 접합되고, Sigmoid function을 통해 0 또는 1로 출력되어 최종적으로 알림 발송 여부가 결정될 수 있다.In this case, each of the first notification model, the second notification model, and the third notification model may be configured as an RNN unit configured with a two-layer LSTM. Furthermore, data input to each of the first notification model, the second notification model, and the third notification model may be converted into a linear matrix through an embedding layer before being input to each model. In addition, the final output value by the RNN unit of each model is inputted to and joined to the fourth notification model of one Dense layer, and output as 0 or 1 through the sigmoid function to finally determine whether to send the notification.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법에 따라, 개체, 예를 들어 중환자에 대하여, 사망 또는 패혈증 발병과 같은 응급 상황이 예측되고, 응급 상황이 발생하기 임의의 시간 전에 알림이 제공될 수 있다. 따라서, 의료진은 응급 상황의 변화에 따라 개체에 대한 효과적인 조치를 취할 수 있게 된다.As a result, according to the method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention, an emergency situation such as death or sepsis onset is predicted for an individual, for example, a critically ill patient, and any time before the emergency situation occurs A notification may be provided. Accordingly, the medical staff can take effective measures for the subject according to the change of the emergency situation.
이하에서는, 도 3a 내지 3f를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3F .
이때, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델은, 사망 또는 패혈증 발병 위험도와 연관된 위험도 시퀀스를 생성할 뿐만 아니라, 이를 기초로 위험도를 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 위험도 시퀀스의 생성 및 위험도의 예측은 보다 다양한 방법으로 수행될 수 있다. At this time, the risk sequence generation model used in the device for predicting the risk of death or sepsis according to various embodiments of the present invention is not only generated a risk sequence associated with the risk of death or sepsis, but is also learned to predict the risk based on this. can be a model. However, the present invention is not limited thereto, and the generation of the risk sequence and the prediction of the risk may be performed in more various ways.
나아가, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은, 개체에 대하여 보다 다양한 데이터를 수신할 수 있음에 따라, 패혈증뿐만 아니라 보다 다양한 질환을 예측할 수도 있다. Furthermore, as the risk sequence generation model of the present invention can receive more diverse data for an individual, it can predict not only sepsis but also more various diseases.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습용 데이터를 도시한 것이다.3A to 3D show data for training of a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델의 검증용 데이터로, MIMIC-III에 포함된 MICU (medical Intensive Care Unit), SICU (surgical intensive care unit), TICU (trauma intensive care unit), CSRU (clinical safety research unit) 및 CCU (coronary care unit) 로부터 획득한 38597여명의 성인 환자에 대한 중환자실 입실 기록 데이터가 이용되었다. 본 발명의 학습용 데이터는 세브란스 ICU 데이터를 활용하였다.Referring to FIG. 3A , as data for verification of the risk sequence generation model of the present invention, MICU (medical intensive care unit), SICU (surgical intensive care unit), TICU (trauma intensive care unit), CSRU included in MIMIC-III ICU admission record data of 38597 adult patients obtained from the clinical safety research unit (CCU) and the coronal care unit (CCU) were used. The learning data of the present invention utilized Severance ICU data.
보다 구체적으로, 도 3b를 참조하면, 상기와 같은 중환자실 입실 기록 데이터에는, 환자별 ID, 입원 시간 (Admission Time), 퇴원 시간 (Discharge Time), 사망 시간 등을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은, 입실 내 사망을 레이블로 사망과 관련한 전반적인 위험도를 예측하도록 학습될 수 있다.More specifically, referring to FIG. 3B , the intensive care unit admission record data may include patient ID, admission time, discharge time, death time, and the like. In this case, the risk sequence generation model of the present invention may be trained to predict the overall risk associated with death by labeling the death in the room.
도 3c의 (a)를 참조하면, 배양 시점으로부터 48 시간 전 후, 또는 항생제 투여 시점으로부터 4일의 기간에서 배양 시점 및 항생제 투여 시점 중 최소 시점은, 패혈증과 같은 감염을 유발하는 병원균의 감염 의심 시점으로 정의될 수 있다. 나아가, 도 3c의 (b)를 참조하면, 감염 의심 시점을 기준으로 48 시간 전 및 24 시간 후의 기간 동안 장기부전 및 예후를 평가하도록 구성된 SOFA 점수 (Sequential Organ Failure Assessment Score) 가 2 이상인 시점은, 패혈증 발병 시점으로 정의될 수 있다. 이때, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은, 패혈증 발병 시점을 레이블로 하여 패혈증 위험도를 예측하도록 학습할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 3C , the minimum time point among the culture time point and the time point of the antibiotic administration in the period of 48 hours before and after the culture time, or during the period of 4 days from the time of antibiotic administration, is suspected of infection of a pathogen causing infection such as sepsis. It can be defined as a point in time. Furthermore, referring to FIG. 3c (b), the time point when the SOFA score (Sequential Organ Failure Assessment Score) configured to evaluate organ failure and prognosis for 48 hours before and 24 hours after the suspected infection time is 2 or more, It can be defined as the time of onset of sepsis. At this time, the risk sequence generation model of the present invention can learn to predict the sepsis risk by using the sepsis onset time as a label.
도 3d를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습 데이터가 구체적으로 도시된다. 이때, 학습 데이터는, 24 시간 동안 획득한 생체 신호 (vital signs) 의 시계열 데이터 (dynamic data), 및 24 시간 동안의 최소값 및 최대값을 추출한 생물학적 시험 (Lab test) 데이터 (static data) 로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3D , the training data of the risk sequence generation model of the present invention is specifically illustrated. At this time, the learning data is composed of time series data (dynamic data) of vital signs acquired for 24 hours, and biological test data (static data) in which the minimum and maximum values for 24 hours are extracted. can
보다 구체적으로, 생체 신호 데이터는, 24 시간 동안 획득한 개체에 대한 온도 (temperature), 맥박 (pulse), 산소 포화도 (SpO2), 수축기 혈압 (SBP), 이완기 혈압 (DBP), 평균 혈압 (MBP) 및 호흡수 (respiration) 를 포함할 수 있다. More specifically, the biosignal data includes temperature, pulse, oxygen saturation (SpO 2 ), systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), and mean blood pressure (MBP) for an individual acquired for 24 hours. ) and respiration rate.
나아가, 생물학적 시험 데이터는, 24 시간 동안 측정된 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도 (SaO2), 흡입기산소 (FiO2) 농도, 중탄산이온 (HCO3) 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 (platelet) 수치, 총 요 배설량 (Urine output), 칼륨 (potassium,) 농도, 나트륨 (sodium) 농도, 백혈구 (WBC) 수치, 젖산 (lactate) 농도 및 해마토크리트 (hematocrit) 수치 각각에 대한 최소값 및 최대값을 포함할 수 있다.Furthermore, the biological test data were measured for 24 hours on the Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation (SaO 2 ), inhaled oxygen (FiO 2 ) concentration, bicarbonate ion (HCO 3 ) concentration, bilirubin (bilirubin). ) level, creatinine level, platelet level, total urine output (Urine output), potassium (potassium,) concentration, sodium concentration, white blood cell (WBC) level, lactate concentration and hippocampal Minimum and maximum values for each of the hematocrit values may be included.
본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은 상기와 같은 학습용 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 위험 점수를 산출하고 이를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 학습될 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 더 학습될 수도 있다. The risk sequence generation model of the present invention may be trained to calculate a risk score based on the biosignal data for learning and/or biological test data as described above and generate a risk sequence based thereon. Furthermore, the risk sequence generation model may be further trained to predict the risk of death or the risk of sepsis based on the risk sequence.
한편, 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습을 위한, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터는 이에 제한되는 것이 아니며, 보다 다양한 데이터에 의해 위험도 시퀀스를 생성하고 이를 기초로 사망 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 학습될 수 있다. On the other hand, biosignal data and biological test data for learning the risk sequence generation model are not limited thereto, and may be learned to generate a risk sequence by more diverse data and predict the risk of death or sepsis based on this.
도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 입력되는 데이터의 전처리 절차를 예시적으로 도시한 것이다.3E is an exemplary diagram illustrating a pre-processing procedure of data input to a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
도 3e의 (a)를 참조하면, 학습용 데이터는, 양성 (positive) 데이터 및 음성 (negative) 데이터로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 양성 데이터는 사망 또는 패혈증이 시작되는 시점으로부터 미리 결정된 시간 (K 시간) 전, 임의의 시간 동안의 데이터일 수 있다. 한편, 음성 데이터는 임의의 시점에서 24 시간 동안 샘플링된 데이터로부터 획득될 수 있다. Referring to FIG. 3E (a) , the training data may include positive data and negative data. More specifically, positive data may be data for any time, prior to a predetermined time (K hours) from the onset of death or sepsis. Meanwhile, voice data may be obtained from data sampled for 24 hours at any point in time.
도 3e의 (b)를 참조하면, 양성 데이터는, 설정된 임의의 시간에 따라 일정한 길이를 가질 수 있다. 이때, 음성 데이터는, 전처리 절차를 통해 임의의 시점에서 24 시간 동안 샘플링된 데이터에 대하여, 상기 양성 데이터와 동일한 길이를 갖도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 양성 데이터가 10 시간 동안 획득된 데이터일 경우, 전처리 단계에서 음성 데이터는 24 시간 동안 샘플링된 데이터에 대하여 10 시간의 길이를 갖도록 보정될 수 있다. Referring to (b) of FIG. 3E , positive data may have a constant length according to a set arbitrary time. In this case, the negative data may be adjusted to have the same length as the positive data with respect to data sampled for 24 hours at any time point through the preprocessing procedure. For example, when positive data is data acquired for 10 hours, in the preprocessing step, negative data may be corrected to have a length of 10 hours with respect to data sampled for 24 hours.
한편, 이러한 전처리 절차는, 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습 단계에 제한되어 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 임의의 시간 동안 개체로부터 획득한 시계열적 생체 신호 데이터들은, 전처리 과정을 통해 각각의 생체 신호 데이터들이 동일한 길이를 갖도록 보정될 수 있다. On the other hand, this pre-processing procedure is not limited to the learning stage of the risk sequence generation model and is not performed. For example, time-series bio-signal data obtained from an individual for an arbitrary time may be corrected so that each bio-signal data has the same length through a pre-processing process.
도 3f는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.3F exemplarily shows the configuration of a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention.
도 3f를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델 (600) 은, CNN (Convolutional Neural Network) 기반의 딥 러닝 알고리즘에 기초한 예측 모델일 수 있다. 보다 구체적으로, 위험도 시퀀스 생성 모델 (600) 은, 입력된 생체 신호 데이터 (310) 를 기초로 Conv 단계, BatchNorm 및 ReLu의 표준화 단계, MaxPool 및 Dropout 단계를 거쳐 위험도를 분석하도록 구성된 분석 모듈 (600) 과 생물학적 시험 데이터 (320) 를 기초로 Fully-connected 및 BacthNorm 단계를 거쳐 위험도를 분석하도록 구성된 분석 모듈 (620) 로 이루어질 수 있다. 이때, 위험도 시퀀스 생성 모델 (600) 에서 각 분석 모듈 (610, 620) 에 의해 출력된 값은, 확률 로고로 변환되는 Logit 모듈 (630) 을 거쳐 해석 가능한 모듈 (640) 에 의해 최종적으로 개체에 대한 사망 또는 패혈증 위험도가 예측될 수 있다. Referring to FIG. 3F , the risk
그러나, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델 (600) 의 구조는 이에 제한되지 않고, 개체에 대한 데이터를 기초로 사망 또는 패혈증의 위험도를 예측할 수 있는 다양한 알고리즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델 (600) 은 개체로부터 획득한 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 하나의 패턴을 형성하도록, k-Means 또는 SOM 알고리즘과 같은 클러스터링 알고리즘 알고리즘에 기초한 모델일 수도 있다.However, the structure of the risk
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 보다 다양한 학습 데이터에 의해 학습될 수 있고, 보다 다양한 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the risk sequence generation model may be learned by more diverse learning data and may have more diverse structures.
이하에서는, 도 3g 및 3h를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스에 이용되는, 위험도 시퀀스 생성 모델을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a risk sequence generation model used in a device according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3G and 3H .
도 3g를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스에 이용되는, 위험도 시퀀스 생성 모델의 학습 데이터가 구체적으로 도시된다. 이때, 학습 데이터는, 24 시간 동안 1시간 간격으로 획득한 생체 신호 (vital signs) 의 시계열 데이터 (dynamic data), 및 24 시간 동안 1시간 간격으로 획득한 생물학적 시험 (Lab test) 의 시계열 데이터 (dynamic data), 및 24 시간 동안 1시간 간격으로 획득된 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터 각각에 대하여 최소값, 최대값 및 평균값으로 구성된, 레퍼런스 특징 데이터 (Reference feature data) 로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3G , training data of a risk sequence generation model used in a device according to another embodiment of the present invention is specifically illustrated. At this time, the learning data includes time series data of vital signs obtained at 1 hour intervals for 24 hours, and time series data of biological tests obtained at 1 hour intervals for 24 hours (dynamic data) data), and reference feature data, consisting of a minimum value, a maximum value, and an average value for each of the biosignal data and the biological test data acquired at 1-hour intervals for 24 hours.
보다 구체적으로, 생체 신호 데이터는, 24 시간 동안, 한시간 간격으로 획득한 개체에 대한 온도 (temperature), 심박수 (heart rate), 산소 포화도 (SpO2), 수축기 혈압 (SBP), 이완기 혈압 (DBP), 평균 혈압 (MBP) 및 호흡수 (respiration rate) 를 포함할 수 있다. More specifically, the biosignal data includes temperature, heart rate, oxygen saturation (SpO 2 ), systolic blood pressure (SBP), and diastolic blood pressure (DBP) for an individual acquired at one-hour intervals for 24 hours. , mean blood pressure (MBP) and respiration rate.
나아가, 생물학적 시험 데이터는, 24 시간 동안 한시간 간격으로 측정된 글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), APH (anterior pituitary hormone) 수준, 중탄산이온 (HCO3) 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 (platelet) 수치, 칼륨 (potassium,) 농도, 나트륨 (sodium) 농도, 백혈구 (WBC) 수치, 젖산 (lactate) 농도 및 해마토크리트 (hematocrit) 수치를 포함할 수 있다.Furthermore, the biological test data are, Glasgow coma scale (GCS), anterior pituitary hormone (APH) level, bicarbonate ion (HCO 3 ) concentration, bilirubin level, creatinine ( creatinine) level, platelet level, potassium (potassium) level, sodium (sodium) level, white blood cell (WBC) level, lactate level, and hematocrit level.
레퍼런스 특징 데이터는, 전술한 바와 같이, 24 시간 동안 1시간 간격으로 획득된 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터 각각에 대하여 최소값, 최대값 및 평균값을 포함할 수 있다. As described above, the reference characteristic data may include a minimum value, a maximum value, and an average value for each of the biosignal data and the biological test data acquired at 1-hour intervals for 24 hours.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은 패혈증 또는 사망 위험도 예측을 위해, 개체에 대한 연령을 학습 데이터로 더욱 이용할 수 있다. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the risk sequence generation model of the present invention may further use the age of the subject as learning data in order to predict the risk of sepsis or death.
본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델은 상기와 같은 학습용 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터 및/또는 레퍼런스 특징 데이터를 기초로 위험 점수를 산출하고 이를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 학습될 수 있다. 나아가, 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하도록 더 학습될 수도 있다. The risk sequence generation model of the present invention may be trained to calculate a risk score based on the biosignal data for learning and/or biological test data and/or reference feature data as described above and generate a risk sequence based thereon. Furthermore, the risk sequence generation model may be further trained to predict the risk of death or the risk of sepsis based on the risk sequence.
도 3h는 본 발명의 다른 실시에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.FIG. 3H exemplarily illustrates the configuration of a risk sequence generation model used in a device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위험도 시퀀스 생성 모델 (600') 은, 생체 신호 데이터 (310) 및 생물학적 시험 데이터 (320) 와 함께 연령 데이터 (330) 가 입력되는 복수의 레이어들 및 레퍼런스 특징 데이터 (340) 가 입력되는 복수의 레이어들로 구성될 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the risk
보다 구체적으로, 생체 신호 데이터 (310) 및 생물학적 시험 데이터 (320) 가 1x3 컨볼루션 (convolution) 레이어에 입력되고, 연령 데이터 (330) 가 1x1컨볼루션 레이어에 입력되면, 6 개의 Res블록 (residual block) 레이어, Batch norm (Batch normalization) 레이어, 드롭아웃 (dropout) 레이어, 에버리지 풀링 (Average pooling) 레이어를 거친다. 동시에, 레퍼런스 특징 데이터 (330) 는 덴스 (Dense) 레이어에 입력된 후, Batch norm (Batch normalization) 레이어, 드롭아웃 (dropout) 레이어를 거친다. 이후, 모든 데이터 들 (310, 320, 330) 은, 덴스 레이어에 통합되어 입력된 후, Batch norm 레이어, 드롭아웃 레이어 및 덴스 레이어가 두 번 반복된 레이어를 거쳐, 최종적으로 패혈증 또는 사망 위험도와 연관된 결과값이 출력될 수 있다. More specifically, when
상기와 같은 구조의 위험도 시퀀스 생성 모델 (600') 은, 해석 가능성을 제공할 수 있다. The risk sequence generation model 600' of the above structure may provide interpretation possibilities.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 위험도 알림 모델을 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 위험도 알림 모델의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.본 발명의 다양한 실시예에 이용되는, 본 발명의 위험도 알림 모델은, RNN (Recurrent Neural Network), 또는 CNN의 딥러닝 알고리즘에 기초한 모델일 수 있다. Hereinafter, the risk notification model of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 . 4 exemplarily shows the configuration of a risk risk notification model used in various embodiments of the present invention. The risk notification model of the present invention, used in various embodiments of the present invention, is a Recurrent Neural Network (RNN) , or a model based on CNN's deep learning algorithm.
예를 들어, 위험도 알림 모델은, 복수의 RNN 유닛을 갖고 각 유닛들에 출력된 값을 기초로 알림 발송 여부를 결정하는 레이어의 다층 구조로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 위험도 알림 모델은, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 상기 사망 위험 점수를 입력 받아 알림 제공 여부와 연관된 출력값을 제공하도록 구성된 LSTM (Long short-term memory) 유닛, 생체 신호 데이터를 입력 받아 알림 제공 여부와 연관된 출력값을 제공하도록 구성된 RNN 유닛, 및 생체 신호 데이터를 입력 받아 알림 제공 여부와 연관된 출력값을 제공하도록 구성된 RNN 유닛을 포함할 수 있다. 나아가, 위험도 알림 모델은, 각 LSTM의 출력 값을 기초로 0 또는 1로 출력하여 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 Dense 레이어 (Fully connected layer) 을 더 포함할 수 있다. For example, the risk notification model may have a plurality of RNN units and may be configured as a multi-layered structure of layers that determine whether to send a notification based on a value output to each unit. More specifically, the risk notification model may include a long short-term memory (LSTM) unit configured to receive the death risk score calculated by the risk sequence generation model as input and provide an output value related to whether or not to provide a notification, and biosignal data. The RNN unit may include an RNN unit configured to provide an output value related to whether a notification is provided, and an RNN unit configured to receive biosignal data and provide an output value related to whether or not a notification is provided. Furthermore, the risk notification model may further include a Dense layer (Fully connected layer) configured to
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스는, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생성된 위험도 시퀀스를 기초로 고 위험군으로 예상되는 개체에 대하여 알림을 제공하도록 구성된, 위험도 알림 모델을 이용하여, 알림을 발송할 수 있다. On the other hand, the device for predicting the risk of death or sepsis according to various embodiments of the present invention is configured to provide a notification to an entity expected to be a high risk group based on the risk sequence generated by the risk sequence generation model, a risk notification model can be used to send notifications.
도 4를 참조하면, 본 발명의 위험도 알림 모델 (700) 은, RNN 또는 CNN의 딥러닝 알고리즘에 기초한 모델일 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
보다 구체적으로, 위험도 알림 모델 (700) 은, 제1 알림 모델 (710 (a)), 제2 알림 모델 (710 (b)) 및 제3 알림 모델 (710 (c)) 및 복수의 알림 모델 (710) 각각에 출력된 값을 기초로 알림 발송 여부를 결정하는 Dense 레이어의 제4 알림 모델 (720) 이 두 개의 층을 형성하는 모델일 수 있다. More specifically, the
위험도 알림 모델 (700) 은, 전술한 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 산출된 위험 점수 (risk scores), 항생제/승압제와 같은 약물 투여 기록, 기 발송된 알림 발송 기록 (바이너리 벡터) 의 시계열 데이터를 입력 받아 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제1 알림 모델 (710 (a)), 시계열의 생체 신호 데이터를 입력 받아 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제2 알림 모델 (710 (b)), 및 시계열의 생물학적 시험 데이터를 입력 받아 다차원 벡터로 인코딩하도록 구성된 RNN 유닛의 제3 알림 모델 (710 (c)) 을 포함할 수 있다. 나아가, 위험도 알림 모델 (700) 은, 복수의 알림 모델 (710) 각각의 마지막 출력값을 결합하여 Sigmoid function을 통해 0 또는 1로 출력하여 알림 발송 여부를 최종적으로 결정하도록 구성된 Dense 레이어의 제4 알림 모델 (720) 을 더 포함할 수 있다. The
이때, 제1 알림 모델 (710 (a)), 제2 알림 모델 (710 (b)) 및 제3 알림 모델 (710 (c)) 각각은 투-레이어 (two-layer) 의 LSTM (Long short-term memory) 으로 구성된 RNN 유닛으로 구성될 수 있다. 나아가, 제1 알림 모델 (710 (a)), 제2 알림 모델 (710 (b)) 및 제3 알림 모델 (710 (c)) 각각에 입력되는 데이터들은, 각 모델에 입력되기 이전에 Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환될 수 있다.At this time, each of the first notification model 710 (a), the second notification model 710 (b)) and the third notification model 710 (c) is a two-layer LSTM (Long short- term memory) and may be configured as an RNN unit. Furthermore, the data input to each of the first notification model 710 (a), the second notification model 710 (b)) and the third notification model 710 (c)) are embedded in an embedding layer before being input to each model. can be transformed into a linear matrix through
보다 구체적으로, Input 레이어에 입력된, 특정한 시점까지의 위험 점수, 항생제/승압제 투여 기록, 알림 발송 기록의 4 가지의 4 차원 시계열 데이터들 () 은, Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환된 후 () 제1 알림 모델 (710 (a)) 에 입력될 수 있다. 나아가, Input 레이어에 입력된, 특정한 시점까지 획득된 7 가지의 생체 신호 데이터들 () 은, Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환된 후 () 제2 알림 모델 (710 (b)) 에 입력될 수 있다. 또한, Input 레이어에 입력된, 특정한 시점까지 획득된 3 가지의 생물학적 시험 데이터들 () 은, Embedding 레이어를 통해 선형 행렬로 변환된 후 () 제3 알림 모델 (710 (c)) 에 입력될 수 있다.More specifically, four four-dimensional time series data of risk score, antibiotic/hypertensive administration record, and notification sending record input to the input layer ( ), after being converted to a linear matrix through the embedding layer ( ) may be input to the first notification model 710 (a). Furthermore, 7 kinds of biosignal data input to the input layer and acquired up to a specific time point ( ), after being converted to a linear matrix through the embedding layer ( ) may be input to the second notification model 710 (b). In addition, three biological test data input to the input layer and acquired up to a specific time point ( ), after being converted to a linear matrix through the embedding layer ( ) may be input to the third notification model 710 (c).
여기서, x_1, x_2, x_3는 각 원본 데이터 (4차원 시계열 데이터, 생체 신호, 생물학적 시험 데이터)를 의미하고, x_{e,1}, x_{e,2}, x_{e,3}은 선형 행렬로 변환된 데이터를 의미한다. R은 유클리디안 공간을 의미하고, t는 각 원본 데이터의 시퀀스 길이를 나타내며, W는 Embedding 레이어를 정의하는 선형 행렬을 의미한다.Here, x_1, x_2, and x_3 denote original data (4-dimensional time series data, biosignals, and biological test data), and x_{e,1}, x_{e,2}, and x_{e,3} are linear It means data converted into a matrix. R denotes the Euclidean space, t denotes the sequence length of each original data, and W denotes the linear matrix defining the embedding layer.
이때, 제2 알림 모델 (710 (b)) 에 입력되는 7 가지의 생체 신호 데이터는, SBP, DBP, MBP의 혈압, 맥박 (PR), 호흡 (BT), 심박수 (HR) 및 산소 포화도 (SpO2) 일 수 있고, 제3 알림 모델 (710 (c)) 에 입력되는 3 가지의 생물학적 시험 데이터는, 빌리루빈 수준, 젖산 농도 및 크레아티닌 수준일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, seven kinds of biosignal data input to the second notification model 710 (b) are SBP, DBP, and MBP blood pressure, pulse (PR), respiration (BT), heart rate (HR), and oxygen saturation (SpO). 2 ), and the three biological test data input to the third notification model 710 (c) may be a bilirubin level, a lactate concentration, and a creatinine level. However, it is not limited thereto.
다음으로, 제1 알림 모델 (710 (a)) 에 입력된 4 차원 시계열 데이터들은, Context 레이어를 통해, 하기 [수학식 1]에 의해 다차원 벡터로 인코딩될 수 있다. Next, the 4D time series data input to the first notification model 710 (a) may be encoded into a multidimensional vector by the following [Equation 1] through the context layer.
[수학식 1][Equation 1]
, ,
나아가, 제2 알림 모델 (710 (b)) 에 입력된 생체 신호의 시계열 데이터들은, Context 레이어를 통해, 하기 [수학식 2]에 의해 다차원 벡터로 인코딩될 수 있다.Furthermore, the time series data of the biosignal input to the second notification model 710 (b) may be encoded into a multidimensional vector by the following [Equation 2] through the context layer.
[수학식 2][Equation 2]
, ,
또한, 제3 알림 모델 (710 (c)) 에 입력된 생물학적 시험 데이터의 시계열 데이터들은, Context 레이어를 통해 하기 [수학식 3]에 의해 다차원 벡터로 인코딩될 수 있다.In addition, time series data of biological test data input to the third notification model 710 (c) may be encoded into a multidimensional vector by the following [Equation 3] through the context layer.
[수학식 3][Equation 3]
, ,
여기서, h는 RNN을 통해 생성된 마지막 시점의 은닉 변수(hidden variable, latent variable)를 의미하고 d는 해당 잠재 변수의 차원을 나타낸다.Here, h denotes a hidden variable (latent variable) at the last time point created through RNN, and d denotes the dimension of the latent variable.
마지막으로, 복수의 알림 모델 (710) 각각에서 마지막으로 출력된 벡터값들이 Dense 레이어의 제4 알림 모델 (720) 에 입력되면, 하기 [수학식 4]의 Sigmoid function을 통해 0 또는 1로 출력된다.Finally, when vector values finally output from each of the plurality of
[수학식 4][Equation 4]
여기서, Wo는 알람 발송 여부를 결정하기 위한 선형 벡터를 의미한다. 최종적으로 제4 알림 모델에 의해 출력된 값이 0일 경우, 위험도 알림 모델은 알람을 제공하지 않고, 제4 알림 모델에 의해 출력된 값이 1일 경우 알림을 제공하도록 구성될 수 있다.Here, W o means a linear vector for determining whether to send an alarm. Finally, when the value output by the fourth notification model is 0, the risk notification model may not provide an alarm, and may be configured to provide a notification when the value output by the fourth notification model is 1.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 위험도 알림 모델 (700) 은, 하기 [수학식 5]의 목적 함수에 기초하여, 교차 엔트로피 손실 (cross entropy loss) 및 L2 정규화 (L2 regularization) 의 가중치 방지 (weight decay) 를 기초로 손실 함수 (loss function) 를 구하고, 이를 기초로 시계열적 데이터들의 표현형을 학습하도록 구성된 모델일 수 있다.On the other hand, according to another feature of the present invention, the
[수학식 5] [Equation 5]
, ,
여기서, 는 모델이 예측한 알람 발송 여부 (이진 변수, 0또는 1) 를 의미한다.here, indicates whether the model predicts whether to send an alarm (binary variable, 0 or 1).
이러한 구성의 위험도 알림 모델 (700) 은, 단순히 위험도 시퀀스의 임계적 수준에 기초하여 알림을 제공했을 때 보다, 거짓 알림을 줄일 수 있다. 즉, 위험도 알림 모델 (700) 은 다양한 데이터를 더욱 고려함에 따라, 개체에 대하여 조치가 필요한 시점에 알림을 제공할 수 있다.The
한편, 본 발명의 위험도 알림 모델 (700) 의 구조는 이에 제한되지 않고, 위험도 시퀀스 및/또는 개체에 대한 데이터를 기초로 고 위험군에 알림을 제공하는 한, 다양한 머신러닝 알고리즘에 기초할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 위험도 알림 모델은, Randomized Decision forest 알고리즘, Penalized Logistic Regression 알고리즘의 기계학습에 의한 알고리즘과 보다 다양한 딥 러닝 알고리즘에 기초하여, 입력된 위험도 시퀀스 점수, 나아가 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 알림 발송 여부를 결정 (분류) 하도록 구성될 수도 있다.Meanwhile, the structure of the
이하에서는, 실시예 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측 방법 및 이를 이용한 디바이스에 대한 평가의 결과를 설명한다.Hereinafter, with reference to Example 1, a method for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention and a result of evaluation of a device using the same will be described.
실시예 1: 본 발명의 다양한 실시예에 적용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 대한 제1 평가Example 1: First evaluation of the risk sequence generation model applied to various embodiments of the present invention
평가에서는, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터에 의해 패혈증 위험도 또는 사망 위험도를 평가하도록 구성된, 위험도 시퀀스 생성 모델에 대한 평가가 수행되었다. In the assessment, an assessment was performed on a risk sequence generation model, configured to assess the risk of sepsis or risk of death by means of biosignal data and biological test data.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부에 따른 위험도 시퀀스 생성 결과를 도시한 것이다.5A and 5B are diagrams illustrating a result of generating a risk sequence according to whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
도 5a의 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) 및 (h)를 참조하면, 생존 개체에 대한 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터에 대하여 생성된 시퀀스가 도시된다. 나아가, 도 5a의 (i)를 참조하면 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생성된 위험도 시퀀스가 도시된다. 보다 구체적으로, 도 5a의 (i)를 참조하면 생존 개체의 경우, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터에 기초하여 산출된 위험 점수는 0에 가까운 것으로 나타난다. 즉, 사망 위험도가 낮은 개체의 경우, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 위험도가 낮은 것으로 예측될 수 있다. Referring to (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) and (h) of Figure 5a, the biosignal data and the biological test data for a living organism The generated sequence is shown. Furthermore, referring to FIG. 5A (i), a risk sequence generated by a risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention is illustrated. More specifically, referring to (i) of FIG. 5A , in the case of a living individual, the risk score calculated based on the biosignal data and the biological test data appears to be close to zero. That is, in the case of an individual having a low risk of death, a low risk may be predicted by the risk sequence generation model.
이와 대조적으로, 도 5b의 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) 및 (h)를 참조하면, 사망 개체에 대한 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터에 대하여 생성된 시퀀스를 참조하면, 생존 개체에 비하여 데이터 값이 큰 폭으로 변화하는 것으로 나타난다. 나아가, 도 5b의 (i)를 참조하면, 시퀀스 생성 모델에 의해 생성된 사망 개체에 대한 위험도 시퀀스에서 위험 점수는 1에 가까운 것으로 나타난다. 즉, 사망 위험도가 낮은 개체의 경우, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 위험도가 높은 것으로 예측될 수 있다. In contrast, referring to (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) and (h) of FIG. 5B , biosignal data for a deceased individual and Referring to the sequences generated for the biological test data, it appears that the data values change significantly compared to the living individuals. Furthermore, referring to (i) of FIG. 5B , the risk score appears to be close to 1 in the risk sequence for the dead individual generated by the sequence generation model. That is, in the case of an individual having a low risk of death, a high risk may be predicted by the risk sequence generation model.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에서, 본 발명의 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스는, 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 생성된 위험도 시퀀스, 보다 구체적으로 위험 점수와 함께 개체에 대한 생체 신호 데이터 및/또는 생물학적 시험 데이터를 기초로 알림 발송 여부를 결정하도록 구성된 위험도 알림 모델을 더 이용할 수 있다.On the other hand, in various embodiments of the present invention, the device for predicting the risk of death or sepsis of the present invention, the risk sequence generated by the risk sequence generation model, more specifically, biosignal data and/or biological signal data for an individual together with a risk score A risk notification model configured to determine whether to send a notification based on the test data is further available.
이에, 본 발명의 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스는, 단순히 위험도 시퀀스의 임계적 수준에 기초하여 알림을 제공했을 때 보다, 거짓 (false) 알림을 줄일 수 있다. 즉, 위험도 알림 모델을 이용하는 본 발명의 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스는, 다양한 데이터를 더욱 고려함에 따라, 개체에 대하여 조치가 필요한 시점에 알림을 제공할 수 있다.Accordingly, the device for predicting the risk of death or sepsis of the present invention can reduce false notifications compared to when a notification is simply provided based on the critical level of the risk sequence. That is, the device for predicting the risk of death or sepsis of the present invention using the risk notification model may provide a notification at a time when an action is required for an individual by further considering various data.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부 예측 결과를 도시한 것이다. 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 패혈증 발병 여부 예측 결과를 도시한 것이다.5C is a diagram illustrating a result of predicting whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention. 5D is a diagram illustrating a result of predicting whether sepsis occurs according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to an embodiment of the present invention.
도 5c의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 예측된 사망 여부의 AUC (Area Under the Curve) 수준 및 AP (Average Precision) 값이 도시된다. 보다 구체적으로, 도 5c의 (a)를 참조하면, 세브란스 ICU로부터 획득한 데이터를 기초로 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 12 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.992로, AP값은 0.909로 높은 수준으로 나타난다. 이때, AUC 값은 우수한 진단 능력과 연관된, 적중률을 의미할 수 있다. 도 5c의 (b)를 참조하면, MIMIC-Ⅲ로부터 획득한 데이터에 기초하여 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 12 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.849, AP값은 0.515로 나타난다.Referring to (a) and (b) of Figure 5c, the AUC (Area Under the Curve) level and AP (Average Precision) value of death predicted by the risk sequence generation model of the present invention are shown. More specifically, referring to (a) of Figure 5c, as a result of evaluation based on data obtained from Severance ICU, the AUC value according to the
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스 생성뿐만 아니라, 사망 위험도의 예측에 이용될 수 있다. That is, the risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention may be used not only to generate the risk sequence but also to predict the risk of death.
도 5d의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 예측된 패혈증 발병 여부의 AUC 수준 및 AP값이 도시된다. 보다 구체적으로, 도 5d의 (a)를 참조하면, 세브란스 ICU로부터 획득한 데이터를 기초로 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 6 시간 전 패혈증 발병 예측에 따른 AUC값은 0.865로, AP값은 0.276으로 나타난다. 도 5b의 (b)를 참조하면, MIMIC-Ⅲ로부터 획득한 데이터에 기초하여 평가를 실시한 결과 (보다 구체적으로 세브란스 ICU로부터 학습된 모델을 MIMIC-III 데이터로 평가), 본 발명의 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 6 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.679, AP값은 0.166으로 나타난다.Referring to (a) and (b) of FIG. 5D , the AUC level and AP value of sepsis occurrence predicted by the risk sequence generation model of the present invention are shown. More specifically, referring to (a) of Figure 5d, as a result of evaluation based on data obtained from Severance ICU, the AUC value according to the prediction of the onset of
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델은, 사망 위험도의 예측뿐만 아니라, 패혈증 발병의 위험도를 예측하는 것에 이용될 수 있다. That is, the risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention may be used not only to predict the risk of death, but also to predict the risk of developing sepsis.
*실시예 2: 본 발명의 다양한 실시예에 적용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 대한 제2 평가*Example 2: Second evaluation of the risk sequence generation model applied to various embodiments of the present invention
평가에서는, 생체 신호 데이터, 생물학적 시험 데이터 및 레퍼런스 특징 데이터에 의해 패혈증 위험도 또는 사망 위험도를 평가하도록 구성된, 위험도 시퀀스 생성 모델에 대한 평가가 수행되었다. In the assessment, an assessment was performed on a risk sequence generation model, configured to assess sepsis risk or mortality risk by biosignal data, biological test data, and reference characteristic data.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 사망 여부 예측 결과를 도시한 것이다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스에 따른 패혈증 발병 여부 예측 결과를 도시한 것이다.6A illustrates a result of predicting whether or not death according to the device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention. 6B is a diagram illustrating a result of predicting whether sepsis occurs according to a device for predicting the risk of death or sepsis according to another embodiment of the present invention.
도 6a의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 예측된 사망 여부의 AUC (Area Under the Curve) 수준 및 AP (Average Precision) 수준이 도시된다. 보다 구체적으로, 도 6a의 (a)를 참조하면, 세브란스 ICU로부터 획득한 데이터를 기초로 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 12 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.981로, AP값은 0.848로 높은 수준으로 나타난다. 이때, AUC 값은 우수한 진단 능력과 연관된, 적중률을 의미할 수 있다. 도 6a의 (b)를 참조하면, MIMIC-Ⅲ로부터 획득한 데이터에 기초하여 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 12 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.940, AP값은 0.723로 나타난다.6A (a) and (b), the AUC (Area Under the Curve) level and AP (Average Precision) level of death predicted by the risk sequence generation model of the present invention are shown. More specifically, referring to (a) of Figure 6a, as a result of evaluation based on data obtained from the Severance ICU, the AUC value according to the
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델은, 위험도 시퀀스 생성뿐만 아니라, 사망 위험도의 예측에 이용될 수 있다. That is, the risk sequence generation model used in various embodiments of the present invention may be used not only to generate the risk sequence but also to predict the risk of death.
도 6b의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의해 예측된 패혈증 발병 여부의 AUC 수준 및 AP 수준이 도시된다. 보다 구체적으로, 도 6b의 (a)를 참조하면, 세브란스 ICU로부터 획득한 데이터를 기초로 평가를 실시한 결과, 본 발명의 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 6 시간 전 패혈증 발병 예측에 따른 AUC값은 0.819로, AP값은 0.185로 나타난다. 도 5b의 (b)를 참조하면, MIMIC-Ⅲ로부터 획득한 데이터에 기초하여 평가를 실시한 결과 (보다 구체적으로 세브란스 ICU로부터 학습된 모델을 MIMIC-III 데이터로 평가), 본 발명의 위험도 예측용 디바이스에 이용되는 위험도 시퀀스 생성 모델에 의한 6 시간 전 사망 예측에 따른 AUC값은 0.835, AP값은 0.454로 나타난다.Referring to (a) and (b) of FIG. 6B , the AUC level and the AP level of the occurrence of sepsis predicted by the risk sequence generation model of the present invention are shown. More specifically, referring to (a) of Figure 6b, as a result of evaluation based on data obtained from Severance ICU, the AUC value according to the prediction of the onset of
즉, 생체 신호 데이터 및 생물학적 시험 데이터 각각에 대하여 최소값, 최대값 및 평균값으로 구성된, 레퍼런스 특징 데이터를 추가 학습 데이터로 이용한 위험도 시퀀스 생성 모델은, 사망 위험도의 예측뿐만 아니라, 패혈증 발병의 위험도를 예측하는 것에 이용될 수 있다.That is, the risk sequence generation model using the reference feature data as additional learning data, consisting of the minimum, maximum, and average values for each of the biosignal data and the biological test data, is designed to predict not only the risk of death but also the risk of developing sepsis. can be used for
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스
110: 수신부
120: 입력부
130: 표시부
140: 저장부
150: 프로세서
200: 개체
300: 데이터
310: 생체 신호 데이터
320: 생물학적 시험 데이터
330: 연령 데이터
340: 레퍼런스 특징 데이터
400: 생체 신호 계측 디바이스
500: 의료진 디바이스
600, 600': 위험도 시퀀스 생성 모델
610, 620: 분석 모듈
630: Logit 모듈
640: 해석 가능한 모듈
700: 위험도 알림 모델
710: 복수의 알림 모델
710 (a): 제1 알림 모델
710 (b): 제2 알림 모델
710 (c): 제3 알림 모델
720: 제 4 알림 모델
1000: 위험도 예측 시스템100: device for predicting the risk of death or sepsis
110: receiver
120: input unit
130: display unit
140: storage
150: processor
200: object
300: data
310: biosignal data
320: biological test data
330: age data
340: reference feature data
400: biosignal measuring device
500: medical staff device
600, 600': risk sequence generation model
610, 620: analysis module
630: Logit module
640: interpretable module
700: risk notification model
710: multiple notification models
710 (a): first notification model
710 (b): second notification model
710 (c): third notification model
720: fourth notification model
1000: risk prediction system
Claims (24)
개체에 대한 생체 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 생체 신호 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 위험도 시퀀스를 기초로 상기 개체에 대한 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계;
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터를 기초로, 위험 점수를 산출하는 단계;
상기 위험 점수를 입력으로 하여 알림 발송 여부를 출력하도록 구성된, 딥러닝 알고리즘 기반의 위험도 알림 모델을 이용하여 상기 위험 점수를 기초로 알림 발송 여부를 결정하는 단계;
상기 알림 발송 여부에 따른 상기 개체에 대한 위험도 알림을 제공하는 단계, 및
상기 개체에 대한 생물학적 시험 데이터 (biological test) 를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 위험도 알림 모델은,
상기 위험 점수를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제1 알림 모델, 상기 생체 신호 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제2 알림 모델, 및 상기 생물학적 시험 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제3 알림 모델 중 적어도 하나의 모델, 및
상기 적어도 하나의 모델에 의해 출력된 상기 벡터값에 기초하여 사망 위험 알림을 제공 여부를 결정하도록 구성된 제4 알림 모델을 포함하고,
상기 적어도 하나의 모델은 벡터값을 출력하는 투-레이어 (two-layer) 의 LSTM (Long short-term memory) 을 포함하고,
상기 제4 알림 모델은, 상기 적어도 하나의 모델로부터 출력된 벡터값을 통합하여 알람 제공 여부를 결정하는 덴스 레이어 (Danse layer) 를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.A method for predicting risk of death or risk of sepsis implemented by a processor, the method comprising:
receiving biosignal data for the subject;
generating a risk sequence of the individual using a risk sequence generation model configured to generate a risk sequence based on the biosignal data;
predicting a risk of death or a risk of sepsis for the subject based on the risk sequence;
calculating a risk score based on the biosignal data using the risk sequence generation model;
determining whether to send a notification based on the risk score using a risk notification model based on a deep learning algorithm, configured to output whether to send a notification by inputting the risk score as an input;
providing a risk level notification to the entity according to whether the notification is sent, and
receiving biological test data for the subject;
The risk notification model is
A first alert model configured to output a vector value based on the risk score, a second alert model configured to output a vector value based on the biosignal data, and a second alert model configured to output a vector value based on the biological test data 3 at least one of the notification models, and
a fourth notification model configured to determine whether to provide a death risk notification based on the vector value output by the at least one model;
The at least one model includes a two-layer long short-term memory (LSTM) that outputs a vector value,
The fourth notification model includes a density layer that determines whether to provide an alarm by integrating the vector values output from the at least one model.
상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는,
상기 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는,
상기 위험도 시퀀스를 기초로, 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
Receiving the biosignal data includes:
Receiving the biosignal data of at least one of a group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for the subject;
Predicting the risk of death or the risk of sepsis comprises:
Based on the risk sequence, the method of predicting the risk of death or sepsis comprising the step of predicting the risk of death.
상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는,
미리 결정된 시간 단위로 상기 생체 신호 데이터를 복수회 수신하는 단계를 포함하고,
상기 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 미리 결정된 시간 단위로 복수회 수신한 상기 생체 신호 데이터를 기초로 상기 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계,
상기 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는,
상기 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법. 3. The method of claim 2,
Receiving the biosignal data includes:
Receiving the biosignal data a plurality of times in a predetermined time unit,
The step of generating the risk sequence comprises:
generating a risk sequence of the predetermined time unit based on the biosignal data received a plurality of times in the predetermined time unit using the risk sequence generation model;
Predicting the risk of death or the risk of sepsis comprises:
A method of predicting a risk of death or sepsis, comprising predicting a risk of death based on the risk sequence of the predetermined time unit.
글래스고혼수척도 (Glasgow coma scale, GCS), 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 (bilirubin) 수준, 크레아티닌 (creatinine) 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH (anterior pituitary hormone) 수준 및 해마토크리트 수치로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 상기 개체에 대한 상기 생물학적 시험 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터 및 상기 생물학적 시험 데이터를 기초로, 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하는 단계는,
상기 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로, 상기 패혈증 위험도를 예측하는 단계를 더 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
Glasgow coma scale (GCS), arterial blood oxygen saturation, inspiratory oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output, potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count , receiving said biological test data for said subject at least one selected from the group consisting of lactate concentration, anterior pituitary hormone (APH) level and hematocrit level,
The step of generating the risk sequence comprises:
Using the risk sequence generation model, based on the biosignal data and the biological test data, further comprising the step of generating a sepsis risk sequence,
Predicting the risk of death or the risk of sepsis comprises:
Based on the sepsis risk sequence, the method of predicting the risk of death or sepsis further comprising the step of predicting the risk of sepsis.
상기 생물학적 시험 데이터를 수신하는 단계는,
미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 상기 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법. 5. The method of claim 4,
Receiving the biological test data comprises:
A method of predicting a risk of death or sepsis, comprising receiving a maximum value, a minimum value, and an average value of the biological test data measured a plurality of times in a predetermined time unit.
상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는,
상기 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법. 5. The method of claim 4,
Receiving the biosignal data includes:
A method of predicting the risk of death or sepsis, comprising receiving the biosignal data of at least one of the group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for the subject.
상기 위험도 알림을 제공하는 단계 이전에 수행되는,
상기 개체에 대한 약물 투여 기록 또는 알림 발송 기록을 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 알림 모델은, 상기 제1 알림 모델 및 상기 제4 알림 모델을 포함하고,
상기 제1 알림 모델은,
상기 위험 점수 및, 상기 약물 투여 기록 또는 상기 알림 발송 기록을 기초로 벡터값을 출력하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
Performed before the step of providing the risk notification,
Further comprising the step of receiving a drug administration record or a notification sending record for the subject,
The notification model includes the first notification model and the fourth notification model,
The first notification model is
The method of predicting the risk of death or sepsis, further configured to output a vector value based on the risk score and the drug administration record or the notification sending record.
상기 사망 위험도는,
미리 결정된 시간 전 사망 발생의 위험도로 정의되고,
상기 패혈증 위험도는,
상기 미리 결정된 시간 전 패혈증 발병의 위험도로 정의되는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
The risk of death is
defined as the risk of death occurring before a predetermined time,
The sepsis risk is
A method of predicting a risk of death or sepsis, defined as a risk of developing sepsis before the predetermined time.
상기 위험도 시퀀스 생성 모델은,
표본 개체에 대하여, 위험도가 발생하기 미리 결정된 시간 전에 획득된 학습용 생체 신호 데이터를 수신하는 단계;
상기 학습용 생체 신호 데이터를 기초로 학습용 위험도 시퀀스를 생성하는 단계, 및
상기 학습용 위험도 시퀀스를 기초로 상기 위험도가 발생하기 임의의 시간 전에 상기 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계에 의해 학습된 모델인, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
The risk sequence generation model is
Receiving the biosignal data for learning acquired before a predetermined time before the risk level occurs with respect to the sample object;
generating a risk sequence for learning based on the biosignal data for learning; and
A method for predicting the risk of death or sepsis, which is a model trained by predicting the risk for the sample subject at any time before the risk occurs based on the learning risk sequence.
상기 표본 개체는, 사망한 개체이고,
상기 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계는,
상기 학습용 위험도 시퀀스를 기초로, 상기 표본 개체에 대한 사망 위험도를 예측하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.12. The method of claim 11,
The sample subject is a dead subject,
The step of estimating the risk for the sample entity,
Based on the learning risk sequence, the method of predicting the risk of death or sepsis, comprising the step of predicting the risk of death for the sample object.
상기 표본 개체는, 패혈증 발병 개체이고,
상기 표본 개체의 패혈증 발병 시점으로부터 미리 결정된 시간 이전에 획득된 학습용 생물학적 시험 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 학습용 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 학습용 생물학적 시험 데이터 및 상기 학습용 생체 신호 데이터를 기초로 학습용 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 표본 개체에 대한 위험도를 예측하는 단계는,
상기 학습용 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로 상기 표본 개체에 대한 패혈증 발병 위험도를 예측하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.12. The method of claim 11,
The sample subject is an individual with sepsis,
Further comprising the step of receiving the biological test data for learning obtained before a predetermined time from the onset of sepsis of the sample object,
The step of generating the risk sequence for learning comprises:
Generating a sepsis risk sequence for learning based on the biological test data for learning and the biosignal data for learning,
The step of estimating the risk for the sample entity,
A method of predicting death or sepsis risk, comprising predicting the risk of developing sepsis for the sample object based on the learning sepsis risk sequence.
상기 수신부와 통신하도록 연결된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 생체 신호 데이터를 기초로 위험도 시퀀스를 생성하도록 구성된 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하고, 상기 위험도 시퀀스를 기초로 상기 개체에 대한 사망 위험도 또는 패혈증 위험도를 예측하고, 상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터를 기초로, 위험 점수를 산출하고, 상기 위험 점수를 입력으로 하여 알림 발송 여부를 출력하도록 구성된, 딥러닝 알고리즘 기반의 위험도 알림 모델을 이용하여 상기 위험 점수를 기초로 알림 발송 여부를 결정하고, 상기 알림 발송 여부에 따른 상기 개체에 대한 위험도 알림을 제공하도록 구성되고,
상기 위험도 알림 모델은,
상기 위험 점수를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제1 알림 모델, 상기 생체 신호 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제2 알림 모델, 및 상기 생물학적 시험 데이터를 기초로 벡터값을 출력하도록 구성된 제3 알림 모델 중 적어도 하나의 모델, 및
상기 적어도 하나의 모델에 의해 출력된 상기 벡터값에 기초하여 사망 위험 알림을 제공 여부를 결정하도록 구성된 제4 알림 모델을 포함하고,
상기 적어도 하나의 모델은 벡터값을 출력하는 투-레이어 (two-layer) 의 LSTM (Long short-term memory) 을 포함하고,
상기 제4 알림 모델은, 상기 적어도 하나의 모델로부터 출력된 벡터값을 통합하여 알람 제공 여부를 결정하는 덴스 레이어 (Danse layer) 를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.a receiver configured to receive biosignal data for the subject and biological test data for the subject; and
a processor coupled to communicate with the receiver;
The processor is
generating a risk sequence of the subject using a risk sequence generation model configured to generate a risk sequence based on the biosignal data, and predicting a risk of death or a risk of sepsis for the subject based on the risk sequence, and Using the risk sequence generation model, the risk score is calculated based on the biosignal data, and the risk using the deep learning algorithm-based risk notification model is configured to output whether or not to send a notification by inputting the risk score as an input. is configured to determine whether to send a notification based on the score, and to provide a risk level notification to the entity according to whether the notification is sent,
The risk notification model is
A first alert model configured to output a vector value based on the risk score, a second alert model configured to output a vector value based on the biosignal data, and a second alert model configured to output a vector value based on the biological test data 3 at least one of the notification models, and
a fourth notification model configured to determine whether to provide a death risk notification based on the vector value output by the at least one model;
The at least one model includes a two-layer long short-term memory (LSTM) that outputs a vector value,
The fourth notification model includes a density layer that determines whether to provide an alarm by integrating the vector values output from the at least one model, a device for predicting the risk of death or sepsis.
상기 수신부는
상기 개체에 대한 온도, 맥박, 산소 포화도, 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 평균혈압으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나의 상기 생체 신호 데이터를 수신하도록 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 위험도 시퀀스를 기초로, 사망 위험도를 예측하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.15. The method of claim 14,
the receiving unit
configured to receive the biosignal data of at least one of a group consisting of temperature, pulse, oxygen saturation, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, and mean blood pressure for the subject,
The processor is
A device for predicting a risk of death or sepsis, further configured to predict a risk of death based on the risk sequence.
상기 수신부는
미리 결정된 시간 단위로 상기 생체 신호 데이터를 복수회 수신하도록 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 미리 결정된 시간 단위로 복수회 수신한 상기 생체 신호 데이터를 기초로 상기 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 생성하고, 상기 미리 결정된 시간 단위의 위험도 시퀀스를 기초로 사망 위험도를 예측하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.16. The method of claim 15,
the receiving unit
configured to receive the biosignal data a plurality of times in a predetermined time unit,
The processor is
Using the risk sequence generation model, a risk sequence of the predetermined time unit is generated based on the biosignal data received a plurality of times in the predetermined time unit, and death based on the risk sequence of the predetermined time unit A device for predicting risk of death or sepsis, further configured to predict risk.
상기 수신부는,
글래스고혼수척도, 동맥혈산소포화도, 흡입기산소농도, 중탄산이온 농도, 빌리루빈 수준, 크레아티닌 수준, 혈소판 수치, 총 요 배설량, 칼륨 농도, 나트륨 농도, 백혈구 수치, 젖산 농도, APH 수준 및 해마토크리트 수치로 이루어진 그룹 중 선택된 적어도 하나의 상기 개체에 대한 상기 생물학적 시험 데이터를 수신하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터 및 상기 생물학적 시험 데이터를 기초로, 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하고, 상기 패혈증 위험도 시퀀스를 기초로, 상기 패혈증 위험도를 예측하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.15. The method of claim 14,
The receiving unit,
Glasgow Coma Scale, arterial blood oxygen saturation, inspiratory oxygen concentration, bicarbonate ion concentration, bilirubin level, creatinine level, platelet count, total urine output, potassium concentration, sodium concentration, white blood cell count, lactate concentration, APH level and hematocrit further configured to receive said biological test data for said subject at least one selected from a group;
The processor is
death or sepsis risk, further configured to generate a sepsis risk sequence based on the biosignal data and the biological test data using the risk sequence generation model, and predict the sepsis risk based on the sepsis risk sequence Predictive devices.
상기 생체 신호 데이터를 수신하는 단계는,
미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 상기 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하는 단계를 포함하고,
상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
Receiving the biosignal data includes:
Receiving the maximum value, minimum value, and average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit,
The step of generating the risk sequence of the individual comprises:
Using the risk sequence generation model, based on the maximum value, the minimum value, and the average value of the biosignal data, comprising the step of generating a risk sequence of the individual, a method of predicting the risk of death or sepsis.
상기 개체에 대한 연령 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터 및 상기 연령 데이터에 기초하여, 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하는 단계를 더 포함하는, 사망 또는 패혈증 위험도의 예측 방법.According to claim 1,
Further comprising the step of receiving age data for the subject,
The generating the risk sequence of the subject further comprises generating the risk sequence of the subject based on the biosignal data and the age data using the risk sequence generation model. prediction method.
상기 수신부는,
미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 상기 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는, 상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.15. The method of claim 14,
The receiving unit,
further configured to receive a maximum value, a minimum value, and an average value of the biosignal data measured a plurality of times in a predetermined time unit,
The processor is further configured to generate a risk sequence of the individual based on a maximum value, a minimum value, and an average value of the biosignal data, using the risk sequence generation model.
상기 수신부는,
미리 결정된 시간 단위로 복수회 측정된, 상기 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값을 수신하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는, 상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생물학적 시험 데이터의 최대값, 최소값 및 평균값에 기초하여 상기 패혈증 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.18. The method of claim 17,
The receiving unit,
further configured to receive a maximum value, a minimum value, and an average value of the biological test data measured a plurality of times in a predetermined unit of time,
wherein the processor is further configured to generate the sepsis risk sequence based on the maximum, minimum and average values of the biological test data using the risk sequence generation model.
상기 수신부는,
상기 개체에 대한 연령 데이터를 수신하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 위험도 시퀀스 생성 모델을 이용하여, 상기 생체 신호 데이터 및 상기 연령 데이터에 기초하여, 상기 개체의 위험도 시퀀스를 생성하도록 더 구성된, 사망 또는 패혈증 위험도 예측용 디바이스.15. The method of claim 14,
The receiving unit,
further configured to receive age data for the subject,
The processor is
The device for predicting a risk of death or sepsis, further configured to generate a risk sequence of the individual based on the biosignal data and the age data using the risk sequence generation model.
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