KR102098561B1 - Method and program for stroke volume acquisition using arterial pressure waveform - Google Patents

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KR102098561B1
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Abstract

본 발명은 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법 및 그 프로그램 제공된다. 상기 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은 컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는 단계, 상기 컴퓨터가 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계 및 상기 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 학습 모델은, 복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 하고, 상기 서브샘플링 값은, 상기 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나이다.The present invention provides a method and a program for obtaining a cardiac output using an arterial pressure waveform. The method for acquiring a cardiac output using the arterial pressure waveform includes: a computer acquiring patient's cardiac output data for a predetermined period of time; the computer acquiring a patient's arterial pressure data including one or more heartbeat cycles; and the computer Generating a data set by mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data, the computer performing learning by a learning model using the data set as input data, and the computer using the result of the learning And obtaining a cardiac output value by regression analysis, wherein the learning model includes a plurality of calculation steps, sequentially performs each calculation step, and performs subsampling of previous step data values ( subsampling) value is sent to the next step without going through each operation step. Characterized in that, the subsampling value is at least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value.

Description

동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법 및 그 프로그램{METHOD AND PROGRAM FOR STROKE VOLUME ACQUISITION USING ARTERIAL PRESSURE WAVEFORM}METHOD AND PROGRAM FOR STROKE VOLUME ACQUISITION USING ARTERIAL PRESSURE WAVEFORM

본 발명은 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법 및 그 프로그램에 관한 것이다. The present invention relates to a method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform and a program thereof.

심박출량은 심장이 박동을 하면서 짜 내는 피의 양을 의미한다. 일반적으로 스트록볼륨(stroke volume; SV) 또는 카디오출력(cardio output; CO)으로 불리우며, 스트록볼륨은 심장박동 1회에 짜 내는 피의 양이며, 성인 남성의 경우 보통 70ml 정도 되는것으로 알려져있다. 카디오출력은 1분동안 짜내는 피의 양으로, 스트록불륨에 분당 심박수를(Hear Rate; HR) 곱한 값이다. 2L 정도로 알려져 있다.Cardiac output refers to the amount of blood your heart beats and squeezes. It is commonly called stroke volume (SV) or cardio output (CO). Stroke volume is the amount of blood squeezed out of a heartbeat, and is known to be about 70 ml in adult men. The cardio output is the amount of blood squeezed for 1 minute, which is the amount of strobulium multiplied by the heart rate per minute (Hear Rate). It is known as 2L.

심박출량은 특히, 수술 중에 환자의 순환 기능이 정상적으로 작동하는지를 파악하기 위한 가장 중요하면서도 기본적인 지표이지만, 직접 측정이 어렵다. Cardiac output is the most important and basic indicator for determining if a patient's circulatory function is operating normally, especially during surgery, but is difficult to measure directly.

심박출량의 측정하기 위한 열 희석법 또는 지시약 희석법은 심박출량을 측정하기 위하여 카테터 등을 이용하여 경동맥과 우심방, 우심실로 삽관하거나 폐정맥 등을 통하여 좌심실에 삽관하는 등 측정이 용이하지 않고 연속적인 심박출량을 제공하지 않는다.Thermal dilution method or indicator dilution method for measuring cardiac output is not easy to measure, and it is not easy to measure, such as intubation into the left ventricle through the carotid artery, right atrium, right ventricle, or pulmonary vein using a catheter to measure cardiac output. Not provided.

열 희석법으로 연속적인 심박출량을 측정하기 위해서 혈액에 연결된 열선을 사용하여 지속적인 열에너지를 가해주고 온도의 변화를 측정하는 방법이 개발된바 있으나 환자의 체온을 비정상적으로 상승시키는 등의 부작용이 나타난다.In order to measure continuous cardiac output by thermal dilution, a method has been developed to apply a constant heat energy by using a hot wire connected to blood and measure a change in temperature, but side effects such as abnormally increasing the patient's body temperature appear.

초음파센서를 이용한 혈류측정장치는 직접 혈관에 부착해야 하며 수술을 통해 센서를 부착하므로 환자의 심박출량을 측정하는 자주 활용되기 어렵고, 또한 초음파 영상장치는 전문가에 의해 일시적인 심박출량을 측정하는 것이 가능하나 장시간 연속적으로 환자의 질환을 측정하기 어렵다.The blood flow measuring device using an ultrasonic sensor must be directly attached to a blood vessel and attached to the sensor through surgery, so it is difficult to be frequently used to measure the patient's cardiac output, and the ultrasound imaging device can measure the temporary cardiac output by an expert. It is difficult to measure the patient's disease continuously for a long time.

한국등록특허공보 제10-0821409호, 2008.04.10.Korean Registered Patent Publication No. 10-0821409, 2008.04.10.

심박출량을 직접적으로 측정하기 위해서는 폐동맥 카테터를 심장에 거치해야 하지만, 환자의 부담이 커서 특별한 경우가 아니면, 대신 혈압을 실시간으로 측정하여 모니터링 한다. In order to directly measure cardiac output, a pulmonary artery catheter must be mounted on the heart, but unless the patient has a large burden, it is monitored by measuring blood pressure in real time.

그러나, 현재까지 알려진 방법으로는 혈압을 이용하여 심박출량을 정확하게 측정하기가 어렵다.However, it is difficult to accurately measure cardiac output using blood pressure using a method known to date.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동맥압 파동을 이용한 학습을 통해 심박출량을 정확하게 획득하는 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for accurately obtaining a cardiac output through learning using an arterial pressure wave.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환자마다 다른 동맥압 파동데이터에 의하더라도 심박출량을 정확하게 획득하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for accurately obtaining the cardiac output even by different arterial pressure wave data for each patient.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by 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.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은, 컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는 단계, 상기 컴퓨터가 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 단계, 상기 컴퓨터가 상기 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계 및 상기 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 학습 모델은, 복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 하고, 상기 서브샘플링 값은, 상기 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나이다. In order to solve the above-described problem, a method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform according to an embodiment of the present invention comprises: a computer acquiring data on a patient's cardiac output for a predetermined period of time; Obtaining a patient's arterial pressure wave data including a cycle, the computer mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data to generate a data set, and the computer using the data set as input data by a learning model A step of performing learning and the computer using the result of the learning to obtain a cardiac output value by regression analysis (regression analysis), the learning model includes a plurality of calculation steps, each operation The steps are sequentially performed, and the subsampling value of the previous step data value is It is characterized in that it is sent to the next step without going through each operation step, and the subsampling value is at least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value.

상기 학습 모델은 컨볼루션 신경망 모델이고, 상기 복수의 연산 단계는 컨볼루션 레이어(convolution layer) 및 맥스 풀링 레이어(maxpooling layer)를 포함한다.The learning model is a convolutional neural network model, and the plurality of computational steps include a convolution layer and a maxpooling layer.

상기 서브샘플링 값이 미분값인 경우, 상기 미분값은, 동맥압 파동의 모든 지점에서의 미분값을 포함하는 것을 특징으로 한다.When the subsampling value is a differential value, the differential value includes a differential value at all points of the arterial pressure wave.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은, 상기 학습을 수행하는 단계 이후 상기 심박출량 값을 획득하는 단계 이전에, 상기 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여, 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하는 단계 및 상기 컴퓨터가 상기 상수값을 포함하여 상기 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 심박출량 값을 획득하는 단계에서의 상기 학습의 결과는, 상기 상수값을 포함한 상기 학습 모델에 의한 학습의 결과이다.The method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem is obtained before the computer acquires the cardiac output value after the step of performing the learning, the computer is the result of the learning Comprising the step of calculating a constant value on the relationship formula using the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data as a variable, and the computer further comprises the step of performing learning by the learning model including the constant value , The result of the learning in the step of obtaining the cardiac output value is a result of learning by the learning model including the constant value.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법에서, 상기 심박출량 측정 데이터 및 상기 동맥압 파동 데이터는 복수의 환자별로 각각 획득되고, 상기 학습 모델은, 복수의 환자별로 각각 생성되어, 개별적 모델로서 생성되고, 상기 상수값을 산출하는 단계 이전에, 상기 컴퓨터가 복수의 환자별로 각각 생성된 학습 모델의 품질을 평가하는 단계를 더 포함한다.In the method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem, the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data are respectively obtained for a plurality of patients, and the learning model comprises a plurality of It is generated for each patient, generated as a separate model, and before the step of calculating the constant value, the computer further comprises the step of evaluating the quality of the generated learning model for each of the plurality of patients.

상기 심박출량 값을 획득하는 단계는, 상기 평가하는 단계에 의하여 미리 정해진 일정 값 이상의 품질을 획득한 환자의 학습 모델에 의한 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득하는 것을 특징으로 한다.The step of acquiring the cardiac output value is characterized by acquiring a cardiac output value by regression analysis using a result of learning by the patient's learning model that has obtained a quality equal to or greater than a predetermined value by the evaluating step. do.

상기 평가하는 단계는, 하나의 환자의 학습 모델을 복수의 환자 중 상기 하나의 환자를 제외한 나머지 환자에 적용한 결과값을 이용하여 품질을 산출하는 것을 특징으로 한다.The evaluating step is characterized in that the quality is calculated by using a result of applying a learning model of one patient to a patient other than the one of the plurality of patients.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 상기의 방법을 실행시키기 위해 매체에 저장된다.A cardiac output acquisition program using arterial pressure waveforms according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problems is combined with a computer that is hardware, and is stored in a medium to execute the above method.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 서버장치는, 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는, 심박출량 측정 데이터 획득부, 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는, 동맥압 파동 데이터 획득부, 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는, 데이터 셋 생성부, 상기 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하고, 상기 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는, 심박출량 값 획득부를 포함하고, 상기 학습 모델은, 복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 하고, 상기 서브샘플링 값은, 상기 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나이다.A cardiac output acquisition server device using an arterial pressure waveform according to another embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a cardiac output measurement data acquisition unit for acquiring cardiac output measurement data for a predetermined period of time, at least one An arterial pressure wave data acquisition unit for acquiring arterial pressure wave data of a patient including a heartbeat cycle, a data set generation unit mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data to generate a data set, and inputting the data set And a cardiac output value acquiring unit for performing a learning by a low learning model and obtaining a cardiac output value by regression analysis using the results of the learning, wherein the learning model comprises a plurality of calculation steps. Including, sequentially performing each operation step, and subsampling the previous step data values ng) is characterized by sending the value to the next step without going through each operation step, and the subsampling value is at least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific matters of the present invention are included in the detailed description and drawings.

상기 본 발명에 의하면, 환자의 심박출량 측정 데이터 및 동맥압 파동 데이터를 이용하여 생성된 학습모델을 이용함으로써, 동맥압 파형을 통해 심박출량을 획득할 수 있다.According to the present invention, by using a learning model generated using the patient's cardiac output measurement data and arterial pressure wave data, the cardiac output can be obtained through the arterial pressure waveform.

상기 본 발명에 의하면, 평균값뿐만 아니라 최대값, 최소값 및 미분값을 사용하여 학습 모델에 적용함으로써, 동맥압 파동데이터가 환자마다 다름에도 본 발명의 학습 모델에 의해 다양한 환자의 심박출량 값을 획득할 수 있다.According to the present invention, by applying not only the average value but also the maximum, minimum, and differential values to the learning model, it is possible to obtain cardiac output values of various patients by the learning model of the present invention even though the arterial pressure wave data varies from patient to patient. have.

상기 본 발명에 의하면, 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상의 상수값을 함께 학습하여 생성된 학습모델을 이용함으로써, 보다 더 정확한 심박출량을 획득할 수 있다.According to the present invention, by using the learning model generated by learning the constant value on the relational expression using the cardiac output measurement data and arterial pressure wave data as variables, a more accurate cardiac output can be obtained.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 이용한 학습 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하여 학습을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 복수의 환자별로 학습 모델의 품질을 평가하여 최종 학습 모델을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 학습 모델에 사용되는 훈련용 데이터의 품질 지수를 나타낸 그래프이다.
도 6 및 도 7은 최종 예측 모델을 통해 예측된 값으로 분석을 적용한 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a view for explaining a method of obtaining a cardiac output using an arterial pressure waveform according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a learning model using cardiac output measurement data and arterial pressure wave data.
FIG. 3 is a diagram for explaining that learning is performed by calculating a constant value on a relational expression using cardiac output measurement data and arterial pressure wave data as variables.
4 is a diagram for explaining a method of generating a final learning model by evaluating the quality of the learning model for each of a plurality of patients.
5 is a graph showing a quality index of training data used in a learning model.
6 and 7 are diagrams showing the results of applying the analysis with values predicted through the final prediction model.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and are common in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components other than the components mentioned. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same components, and “and / or” includes each and every combination of one or more of the mentioned components. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined.

본 명세서에서 '컴퓨터'는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨터는 데스크 탑 PC, 노트북(Note Book)뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다. 또한, 컴퓨터는 의료용 컴퓨터, 의료용 PC, 의료용 태블릿, 의료 장치도 해당될 수 있으며, 클라이언트로부터 요청을 수신하여 정보처리를 수행하는 서버도 해당될 수 있다.In the present specification, 'computer' includes all of various devices capable of performing arithmetic processing and providing a result to a user. For example, the computer is not only a desktop PC, a notebook, but also a smart phone, a tablet PC, a cellular phone, and a personal communication service phone (PCS phone), synchronous / asynchronous. A mobile terminal of an International Mobile Telecommunication-2000 (IMT-2000), a Palm Personal Computer (PC), and a Personal Digital Assistant (PDA) may also be applicable. Further, the computer may also be a medical computer, a medical PC, a medical tablet, a medical device, and a server that receives a request from a client and performs information processing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method of obtaining a cardiac output using an arterial pressure waveform according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은, 컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간동안 환자의 심박출량 측정데이터를 획득하는 단계(S100), 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계(S200), 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 단계(S300), 데이터 셋을 입력데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계(S400) 및 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계(S500)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform includes: a computer acquiring patient cardiac output measurement data for a predetermined period of time (S100); Acquiring step (S200), mapping the cardiac output measurement data and arterial pressure wave data to generate a data set (S300), performing a learning by a learning model using the data set as input data (S400) and the result of the learning And obtaining a cardiac output value by regression analysis using (S500).

심박출량 측정데이터를 획득하는 단계(S100) 및 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계(S200)는, 동시에 수행될 수 있으며, 심박출량 측정데이터를 먼저 획득한 후 동맥압 파동데이터를 획득할 수 있고, 동맥압 파동데이터를 먼저 획득한 후 심박출량 측정데이터를 획득할 수도 있다.The step of acquiring cardiac output measurement data (S100) and the step of acquiring arterial pressure wave data (S200) may be performed simultaneously, the cardiac output measurement data may be obtained first, and then the arterial pressure wave data may be obtained, and the arterial pressure wave data may be obtained. The heart rate measurement data may be obtained after data is first acquired.

컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간동안 환자의 심박출량 측정데이터를 획득하는 단계(S100)는, 폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하거나 또는 도플러 효과를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득할 수 있다. In step S100 of the computer acquiring the patient's cardiac output data for a predetermined period of time, the cardiac output data may be obtained using a pulmonary artery catheter or the Doppler effect.

폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 심장에 카테터를 직접 넣어 획득한 데이터로서, 대응되는 동맥압 파동 데이터와 함께, 참고 데이터로서 학습에 활용하기 위함이다. 또한, 폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 미리 정해진 일정 시간동안 측정하는 것이며, 예컨대, 비질런스(vigilance)의 시간 지연을 고려하여 최소 단위로서 10분동안 측정할 수 있다. Acquiring cardiac output measurement data using a pulmonary artery catheter is data obtained by directly inserting a catheter into the heart, and is used for learning as reference data together with corresponding arterial pressure wave data. In addition, acquiring cardiac output measurement data using a pulmonary artery catheter is measured for a predetermined period of time, and for example, it can be measured for 10 minutes as a minimum unit in consideration of a time delay of vigilance.

도플러 효과를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 도플러 효과를 이용하여 혈액이 대동맥을 통해 흘러나오는 속도를 실시간으로 측정한 다음, 시간에 대해 적분하고 대동맥 단면적을 곱하여 획득할 수 있다.Acquisition of cardiac output data using the Doppler effect can be obtained by real-time measuring the velocity of blood flowing through the aorta using the Doppler effect, then integrating over time and multiplying the aortic cross-sectional area.

하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계(S200)에서, 동맥압 파동 데이터는 동맥압 데이터가 모두 포함되며, 예컨대, 대퇴동맥압 데이터 또는 요골동맥압 데이터가 포함된다. 또한, 동맥압 파동 데이터는 하나 이상의 심장박동 주기를 포함하여 획득하는 것으로, 예컨대, 적어도 하나의 호흡 주기를 완전히 포함할 수 있는 10.24초 동안 측정된 동맥압 파동 데이터가 포함되고, 짧게는 심박 하나인 2초 미만 동안 측정된 동맥압 파동 데이터가 포함된다. In the step of obtaining arterial pressure wave data of a patient including one or more heartbeat cycles (S200), the arterial pressure wave data includes all arterial pressure data, for example, femoral arterial pressure data or radial arterial pressure data. In addition, the arterial pressure wave data is obtained by including one or more heartbeat cycles, for example, the arterial pressure wave data measured for 10.24 seconds, which may completely cover at least one breathing cycle, is briefly 2 seconds, which is one heart rate. Arterial pressure wave data measured for less than is included.

심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 단계(S300)는, 서로 대응되는 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 학습을 수행하기 위한 학습 훈련용 데이터를 생성하는 것이다. The step (S300) of mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data to generate a data set is to generate learning training data for performing learning by mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data corresponding to each other.

폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 경우 정확한 심박출량 값이 획득될 수 있고, 심박출량 측정데이터와 대응되는 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 학습 훈련함으로써, 훈련된 학습 모델을 이용하는 경우, 추후 동맥압 파동 데이터만을 획득하여도 정확한 심박출량 값을 알 수 있다.When the cardiac output measurement data is obtained using the pulmonary artery catheter, an accurate cardiac output value can be obtained, and by training and training by mapping the cardiac output measurement data and corresponding arterial pressure wave data, when using a trained learning model, the arterial pressure is later Accurate cardiac output values can be obtained even by obtaining only wave data.

데이터 셋을 입력데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계(S400)에서 학습 모델은, 복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 한다. In step S400 of performing learning by a learning model using a data set as input data, the learning model includes a plurality of calculation steps, sequentially performs each calculation step, and subsampling the previous step data value. It is characterized in that the value is sent to the next step without going through each of the above steps.

또한, 학습모델은 다양한 기계학습 알고리즘이 적용될 수 있고, 예를 들어, 딥러닝 모델이 적용됨에 따라 심층신경망으로 구축될 수 있다.In addition, various machine learning algorithms can be applied to the learning model, and for example, as a deep learning model is applied, it can be built into a deep neural network.

본 발명의 실시예들에 따른 심층신경망(Deep Neural Network; DNN)은, 하나 이상의 컴퓨터 내에 하나 이상의 레이어(Layer)를 구축하여 복수의 데이터를 바탕으로 판단을 수행하는 시스템 또는 네트워크를 의미한다. 예를 들어, 심층신경망은 컨볼루션 풀링 레이어(Convolutional Pooling Layer), 로컬 접속 레이어(a locally-connected layer) 및 완전 연결 레이어(fully-connected layer)을 포함하는 레이어들의 세트로 구현될 수 있다. 컨볼루션 풀링 레이어 또는 로컬 접속 레이어는 영상 내 특징들을 추출하도록 구성 될 수 있다. 완전 연결 레이어는 영상의 특징 간의 상관 관계를 결정할 수 있다. 일부 실시 예에서, 심층신경망의 전체적인 구조는 컨볼루션 풀링 레이어에 로컬 접속 레이어가 이어지고, 로컬 접속 레이어에 완전 연결 레이어가 이러지는 형태로 이루어질 수 있다. 심층신경망은 다양한 판단기준(즉, 파라미터(Parameter))를 포함할 수 있고, 입력되는 영상 분석을 통해 새로운 판단기준(즉, 파라미터)를 추가할 수 있다.A deep neural network (DNN) according to embodiments of the present invention refers to a system or a network in which one or more layers are built in one or more computers to perform judgment based on a plurality of data. For example, the deep neural network may be implemented as a set of layers including a convolutional pooling layer, a locally-connected layer, and a fully-connected layer. The convolutional pooling layer or the local access layer can be configured to extract features in the image. The fully connected layer can determine a correlation between features of an image. In some embodiments, the overall structure of the deep neural network may be formed in such a way that a local connection layer continues to the convolutional pooling layer and a full connection layer goes to the local connection layer. The deep neural network may include various criteria (ie, parameters), and may add new criteria (ie, parameters) through input image analysis.

본 발명의 실시예들에 따른 심층신경망은, 콘볼루셔널 신경망이라고 부르는 구조로서, 주어진 영상 데이터들로부터 가장 분별력(Discriminative Power)이 큰 특징을 스스로 학습하는 특징 추출레이어(Feature Extraction Layer)과 추출된 특징을 기반으로 가장 높은 예측 성능을 내도록 예측 모델을 학습하는 예측레이어(Prediction Layer)이 통합된 구조로 구성될 수 있다. The deep neural network according to embodiments of the present invention has a structure called a convolutional neural network, and extracts a feature extraction layer for self-learning features having the greatest discriminative power from given image data. Based on the features, a prediction layer that learns a prediction model to produce the highest prediction performance may be configured as an integrated structure.

특징 추출레이어는 영상의 각 영역에 대해 복수의 필터를 적용하여 특징 지도(Feature Map)를 만들어 내는 콘볼루션 레이어(Convolution Layer)과 특징 지도를 공간적으로 통합함으로써 위치나 회전의 변화에 불변하는 특징을 추출할 수 있도록 하는 통합레이어(Pooling Layer)을 번갈아 수 차례 반복하는 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 점, 선, 면 등의 낮은 수준의 특징에서부터 복잡하고 의미 있는 높은 수준의 특징까지 다양한 수준의 특징을 추출해낼 수 있다. The feature extraction layer spatially integrates a convolution layer that creates a feature map by applying a plurality of filters for each region of the image and a feature map spatially, so that the feature that does not change in position or rotation changes. It can be formed into a structure that repeats the multiple layers alternately several times to allow extraction. Through this, various levels of features can be extracted from low-level features such as points, lines, and faces to complex and meaningful high-level features.

콘볼루션 레이어는 입력 영상의 각 패치에 대하여 필터와 국지 수용장(Local Receptive Field)의 내적에 비선형 활성 함수(Activation Function)을 취함으로 서 특징지도(Feature Map)을 구하게 되는데, 다른 네트워크 구조와 비교하여, CNN은 희소한 연결성(Sparse Connectivity)과 공유된 가중치(Shared Weights)를 가진 필터를 사용하는 특징이 있다. 이러한 연결구조는 학습할 모수의 개수를 줄여주고, 역전파 알고리즘을 통한 학습을 효율적으로 만들어 결과적으로 예측 성능을 향상 시킨다. The convolution layer obtains a feature map by taking a non-linear activation function in the filter and the dot product of the local receptive field for each patch of the input image, compared to other network structures. Therefore, CNN has a feature of using a filter having sparse connectivity and shared weights. Such a connection structure reduces the number of parameters to be learned and efficiently improves prediction performance by efficiently learning through a backpropagation algorithm.

통합 레이어(Pooling Layer 또는 Sub-sampling Layer)은 이전 콘볼루션 레이어에서 구해진 특징 지도의 지역 정보를 활용하여 새로운 특징 지도를 생성한다. 일반적으로 통합 레이어에 의해 새로 생성된 특징지도는 원래의 특징 지도보다 작은 크기로 줄어드는데, 대표적인 통합 방법으로는 특징 지도 내 해당 영역의 최대값을 선택하는 최대 통합(Max Pooling)과 특징 지도 내 해당 영역의 평균값을 구하는 평균 통합(Average Pooling) 등이 있다. 통합 레이어의 특징지도는 일반적으로 이전 레이어의 특징 지도보다 입력 영상에 존재하는 임의의 구조나 패턴의 위치에 영향을 적게 받을 수 있다. 즉, 통합레이어는 입력 영상 혹은 이전 특징 지도에서의 노이즈나 왜곡과 같은 지역적 변화에 보다 강인한 특징을 추출할 수 있게 되고, 이러한 특징은 분류 성능에 중요한 역할을 할 수 있다. 또 다른 통합 레이어의 역할은, 깊은 구조상에서 상위의 학습 레이어로 올라갈수록 더 넓은 영역의 특징을 반영할 수 있게 하는 것으로서, 특징 추출 레이어가 쌓이면서, 하위 레이어에서는 지역적인 특징을 반영하고 상위 레이어로 올라 갈수록 보다 추상적인 전체 영상의 특징을 반영하는 특징 생성할 수 있다.The integrated layer (Pooling Layer or Sub-sampling Layer) creates a new feature map by utilizing the region information of the feature map obtained from the previous convolution layer. In general, the feature map newly created by the integrated layer is reduced to a smaller size than the original feature map. As a typical method of integration, the maximum pooling that selects the maximum value of the area in the feature map and the corresponding feature within the feature map And Average Pooling, which calculates the average value of a region. In general, the feature map of the integrated layer may be less affected by the position of any structure or pattern existing in the input image than the feature map of the previous layer. That is, the integrated layer can extract features that are more robust to regional changes such as noise or distortion in an input image or a previous feature map, and these features can play an important role in classification performance. Another integrated layer's role is to enable the deeper structure to reflect the characteristics of a wider area as it goes up to the upper learning layer. As the feature extraction layer is accumulated, the lower layer reflects regional features and goes up to the upper layer. More and more features can be generated that reflect the characteristics of a more abstract overall image.

이와 같이, 콘볼루션 레이어와 통합 레이어의 반복을 통해 최종적으로 추출된 특징은 다중 신경망(MLP: Multi-layer Perception)이나 서포트 벡터 머신(SVM: Support Vector Machine)과 같은 분류 모델이 완전 연결 레이어(Fully-connected Layer)의 형태로 결합되어 분류 모델 학습 및 예측에 사용될 수 있다.As such, the final feature extracted through the iteration of the convolutional layer and the integration layer is that a classification model such as a multi-layer perception (MLP) or a support vector machine (SVM) is a fully connected layer. -connected layer) to be used for classification model learning and prediction.

다만, 본 발명의 실시예들에 따른 심층신경망의 구조는 이에 한정되지 아니하고, 다양한 구조의 신경망으로 형성될 수 있다.However, the structure of the deep neural network according to the embodiments of the present invention is not limited to this, and may be formed of neural networks having various structures.

일 실시예로 학습 모델은 컨볼루션 신경망 모델이고, 복수의 연산 단계는 컨볼루션 레이어(convolution layer) 및 맥스 풀링 레이어(maxpooling layer)를 포함하고, 컨볼루션 신경망 모델을 이용한 학습 모델에 관한 설명은 도 2의 설명에서 후술한다.In one embodiment, the learning model is a convolutional neural network model, and the plurality of computational steps include a convolution layer and a maxpooling layer, and a description of the learning model using the convolutional neural network model is illustrated. It will be described later in the description of 2.

각각의 환자마다 동맥압 파동의 형태는 같을 수 있으나, 데이터 값은 전부 다를 수 있으므로, 2 이상의 환자의 데이터 셋을 입력데이터로 학습을 수행하면 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 학습을 수행하는 입력데이터는 하나의 환자의 데이터 셋을 이용한다. The shape of the arterial pressure wave may be the same for each patient, but since the data values may be different, accuracy may be deteriorated by learning data sets of two or more patients as input data. Therefore, the input data for learning uses one patient's data set.

학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계(S500)에서, 회귀 분석이란, 종속 변수와 2 이상의 독립 변수 사이의 관계를 최소 제곱법에 의해 추정하는 분석 방법으로서, 본 발명에서는, 학습 모델을 통해 여럿 중의 하나의 답을 고르는 것이 아닌, 하나의 숫자를 추정하기 위한 것으로 회귀 분석을 이용한다.In the step (S500) of acquiring a cardiac output value by regression analysis using a result of learning, regression analysis is an analysis method for estimating a relationship between a dependent variable and two or more independent variables by a least square method, the present invention Essay uses regression analysis to estimate a single number rather than picking one of the answers through a learning model.

도 2는 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 이용한 학습 모델을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a learning model using cardiac output measurement data and arterial pressure wave data.

학습 모델의 입력데이터(10)는, 도 1의 설명에서 상술한 매핑된 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터의 데이터 셋이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 학습 모델의 입력데이터(10)가 입력되어, 컨볼루션 레이어(31 ~ 36)와 맥스풀링 레이어(41 ~ 46)를 거쳐 완전 연결 레이터(50)로 출력된다. The input data 10 of the learning model is a data set of mapped cardiac output data and arterial pressure wave data described above in the description of FIG. 1. As shown in FIG. 2, input data 10 of the learning model is input, and is output to the fully connected rater 50 through the convolution layers 31 to 36 and the maxpooling layers 41 to 46.

입력데이터(10)가 컨볼루션 레이어(31)와 맥스풀링 레이어(41)를 거치며, 서브 샘플링 값(21)은 컨볼루션 레이어(31)와 맥스풀링 레이어(41)를 거치지 않고 입력데이터(10) 값을 그대로 다음 단계로 보낸다. 또한, 컨볼루션 레이어(31)와 맥스풀링 레이어(41)를 거친 값 중, 이 값을 그대로 서브 샘플링 값(22)으로서 다음 단계로 보낸다. 이 단계를 반복한다.The input data 10 passes through the convolution layer 31 and the max spooling layer 41, and the sub-sampling value 21 does not pass through the convolution layer 31 and the max spooling layer 41, and the input data 10 Send the value as it is to the next step. In addition, among the values that have passed through the convolution layer 31 and the maxpooling layer 41, this value is sent as the sub-sampling value 22 as it is to the next step. Repeat this step.

서브 샘플링 값(21 ~ 26)은 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나이다. 평균값뿐만 아니라, 최대값, 최소값, 미분값을 사용함으로써 학습 모델의 성능을 더 높일 수 있다. The sub-sampling values 21 to 26 are at least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value. In addition to the average value, the performance of the learning model can be further improved by using the maximum, minimum, and differential values.

바람직하게, 서브 샘플링 값(21 ~26)은 이전 단계 데이터 값의 미분값이다. 미분값은, 동맥압 파동의 모든 지점에서의 미분값을 포함한다. 동맥압 파동의 데이터는 환자마다 다르게 나타나기 때문에, 동맥압 파동의 형태를 이용하여 학습함으로써, 각 환자마다의 공통점으로서 학습 모델에 반영될 수 있다. 따라서, 동맥압 파동의 형태를 이용하여 학습하기 위하여 미분값을 서브 샘프링 값으로 이용한다.Preferably, the sub-sampling values 21-26 are derivatives of previous step data values. The differential value includes the differential value at all points of the arterial pressure wave. Since data of the arterial pressure wave is different for each patient, by learning using the shape of the arterial pressure wave, it can be reflected in the learning model as a common point for each patient. Therefore, the differential value is used as a sub-sampling value to learn using the shape of the arterial pressure wave.

도 3은 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하여 학습을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining that learning is performed by calculating a constant value on a relational expression using cardiac output measurement data and arterial pressure wave data as variables.

도 3을 참고하면, 본 발명의 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은, 학습을 수행하는 단계 이후 심박출량 값을 획득하는 단계 이전에, 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여, 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하는 단계(S430) 및 컴퓨터가 상수값을 포함하여 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계(S460)를 더 포함한다. 또한, 심박출량 값을 획득하는 단계는, 상수값을 포함한 학습 모델에 의한 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득한다(S502).Referring to FIG. 3, a method for acquiring a cardiac output using an arterial pressure waveform of the present invention includes a cardiac output measurement data and a computer using a result of the learning before the computer acquires a cardiac output after the step of performing learning. The method further includes calculating a constant value (S430) on a relational expression using arterial pressure wave data as a variable (S460), and the computer performing learning by a learning model including the constant value. In addition, in the step of acquiring the cardiac output value, the cardiac output value is obtained by regression analysis using the result of learning by the learning model including the constant value (S502).

심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하여, 상수값을 포함하여 학습을 수행하는 것은, 각각 환자마다의 특성, 즉 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터와의 관계의 특성이 상이함으로써, 스케일(scale) 또한 각각의 환자마다 상이하므로, 환자마다의 상이한 스케일(scale)을 맞추는 학습 모델을 생성하기 위하여, 상기 관계식 상에서 상수값을 산출하고, 산출된 상수값을 포함하여 학습을 수행함으로써, 환자마다의 상이한 스케일을 맞출 수 있다. Calculating a constant value on a relational expression in which the cardiac output measurement data and arterial pressure wave data are variables, and performing learning including the constant value is a characteristic of each patient, that is, a relationship between the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data. Since the characteristics are different, the scale is also different for each patient, so in order to generate a learning model that fits a different scale for each patient, a constant value is calculated on the relational expression, and the calculated constant value is included. By performing learning, different scales can be adjusted for each patient.

만일, 한 명의 환자의 데이터만을 이용하는 경우에는 하기의 수학식 1에서 wi =1, bi = 0으로 적용하거나, 상수값을 산출하는 단계를 생략할 수 있다.If only one patient's data is used, in the following Equation 1, w i = 1, b i = 0, or the step of calculating a constant value may be omitted.

상기 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식은 하기의 수학식 1과 같다.The relational expressions using the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data as variables are as shown in Equation 1 below.

(수학식 1)(Equation 1)

SVscaled = SVCNN * wi + bi SV scaled = SV CNN * w i + b i

SVCNN은 개별 스케일 계수(individual scale coefficient)를 적용하기 전, CNN 모델이 계산한 SV값, wi 및 bi는 개별 스케일 계수이고, i는 각각의 환자, SVscaled는 개별 스케일 계수를 적용하여 보정한 값.SV CNN is the SV value calculated by the CNN model, w i and b i are the individual scale coefficients, i is the individual patient, and SV scaled is the individual scale coefficient before applying the individual scale coefficient. Corrected value.

도 4는 복수의 환자별로 학습 모델의 품질을 평가하여 최종 학습 모델을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a method of generating a final learning model by evaluating the quality of the learning model for each of a plurality of patients.

도 4를 참고하면, 본 발명의 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법은, 컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간동안 복수의 환자의 심박출량 측정 데이터를 각각 획득하는 단계(S102), 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 복수의 환자의 동맥압 파동 데이터를 각각 획득하는 단계(S202), 환자별로 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 각각 매핑하고 데이터 셋을 생성하는 단계(302), 환자별 각각의 데이터 셋을 입력데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계(S402), 복수의 환자별로 각각 생성된 학습 모델의 품질을 평가하는 단계(S410), 학습의 결과를 이용하여, 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하는 단계(S430), 상수값을 포함하여 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계(S460) 및 상수값을 포함한 학습 모델에 의한 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계(S502)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a method for acquiring cardiac output using an arterial pressure waveform of the present invention comprises: a step in which a computer acquires cardiac output measurement data of a plurality of patients for a predetermined time (S102), including one or more heartbeat cycles Acquiring the arterial pressure wave data of a plurality of patients, respectively (S202), mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data for each patient and generating a data set (302), each data set for each patient as input data Performing learning by the learning model (S402), evaluating the quality of each generated learning model for each of the plurality of patients (S410), using the results of the training, cardiac output measurement data and arterial pressure wave data as variables Calculating a constant value on the relational expression (S430), performing a learning by a learning model including the constant value (S460) and includes a constant value Using a result of learning by the learning model includes the step (S502) for obtaining cardiac output value by regression analysis.

심박출량 측정데이터를 획득하는 단계(S102) 및 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계(S202)는, 동시에 수행될 수 있으며, 심박출량 측정데이터를 먼저 획득한 후 동맥압 파동데이터를 획득할 수 있고, 동맥압 파동데이터를 먼저 획득한 후 심박출량 측정데이터를 획득할 수도 있다.The step of acquiring cardiac output measurement data (S102) and the step of acquiring arterial pressure wave data (S202) may be performed simultaneously, the cardiac output measurement data may be obtained first, and then the arterial pressure wave data may be obtained, and the arterial pressure wave data may be obtained. The heart rate measurement data may be obtained after data is first acquired.

도 1의 설명에서 상술한 바와 같이, 각각의 환자마다 동맥압 파동의 형태는 같을 수 있으나, 데이터 값은 전부 다를 수 있으므로, 2 이상의 환자의 데이터 셋을 입력데이터로 학습을 수행하면 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 학습을 수행하는 입력데이터는 하나의 환자의 데이터 셋을 이용한다. As described above in the description of FIG. 1, the shape of the arterial pressure wave may be the same for each patient, but since data values may be different, accuracy may be deteriorated when learning a data set of two or more patients as input data. . Therefore, the input data for learning uses one patient's data set.

복수의 환자의 데이터 셋을 입력데이터로 학습을 수행하더라도, 각각의 환자마다의 데이터 셋을 입력데이터로서, 학습을 각각 수행한다. Even if a plurality of patient data sets are trained as input data, each data set for each patient is input data and learning is performed.

복수의 환자별로 각각 생성된 학습 모델의 품질을 평가하는 단계(S410)는, 하나의 환자의 학습 모델을 복수의 환자 중 상기 하나의 환자를 제외한 나머지 환자에 적용한 결과값을 이용하여 품질을 산출하는 것이다.In the step of evaluating the quality of the learning model generated for each of the plurality of patients (S410), the quality is calculated by using a result of applying a learning model of one patient to the remaining patients excluding the one of the plurality of patients will be.

학습 모델 생성에 있어서, 품질이 좋은 데이터를 이용하여 학습 모델을 생성하여야 정확한 학습 모델이 생성될 수 있으므로, 데이터의 품질을 평가하는 단계를 이용하여 일정 기준 이상의 품질을 획득한 데이터 셋만을 이용하여 학습 모델을 생성한다.In generating a learning model, since an accurate learning model can be generated only when a learning model is generated using high-quality data, learning is performed using only a data set having a quality higher than a certain standard using a step of evaluating the quality of the data. Create the model.

일 실시예로, 학습 모델의 품질을 평가하는 것은, 전체 환자 25명 가운데, A 환자의 데이터를 이용하여 A 환자를 제외한 나머지 24명의 환자들에게 A 환자의 학습 모델을 적용해서 얼마나 잘 맞추는지를 측정함으로써 A 환자의 학습 모델의 품질을 평가할 수 있다. In one embodiment, evaluating the quality of the learning model measures how well it fits by applying the learning model of patient A to the remaining 24 patients excluding patient A using data of patient A among 25 patients. By doing so, the quality of patient A's learning model can be evaluated.

학습 모델의 품질의 평가 기준은, 일 실시예로, 학습 모델의 예측 정확도를 판단하는 것으로, 예측된 값의 피어슨 상관계수(pearson correlation)를 이용하여 평가하고, 예컨대, 피어슨 상관계수가 0.45이상인 학습 모델을 기준으로 할 수 있다.The evaluation criterion of the quality of the learning model is, in one embodiment, determining the prediction accuracy of the learning model, and evaluating using the Pearson correlation coefficient of the predicted value, for example, learning in which the Pearson correlation coefficient is 0.45 or more. Can be based on a model.

학습 모델의 품질을 평가하여, 일정 기준 이상의 품질을 획득한 학습 모델의 데이터 셋만을 입력데이터로 하는 학습의 결과를 이용하여, 심박출량 측정데이터와 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출한다(S430). 산출된 상수값을 포함하여 학습 모델에 의한 학습을 수행하고(S460) 상수값을 포함한 학습 모델에 의한 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득한다(S502). Evaluate the quality of the learning model, and calculate the constant value on the relational expression using the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data as variables using the results of learning using only the data set of the learning model that has obtained a quality above a certain standard as input data. (S430). Learning by the learning model including the calculated constant value is performed (S460), and a cardiac output value is obtained by regression analysis using the results of learning by the learning model including the constant value (S502).

본 발명의 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법에 의한 효과를 확인하기 위하여, 폐동맥 카테터(Pulmonory Artery Catheter, PAC)를 이용하여 측정된 심박출량 데이터 값은 에드워드 비질런스(edward vigilance)에서 2초에 한 번씩 측정된 데이터로서, 2018년 2월 1일부터 2018년 4월 4일 사이에 서울아산병원에서 간이식 수술을 받은 환자 58명의 데이터로 실험을 진행하였다.In order to confirm the effect of the cardiac output using the arterial pressure waveform of the present invention, the cardiac output data value measured using a pulmonary artery catheter (PAC) was limited to 2 seconds in Edward vigilance. As measured data, an experiment was conducted with data from 58 patients who had undergone liver transplant surgery at Seoul Asan Hospital between February 1, 2018 and April 4, 2018.

58명의 데이터 중, 2018년 2월 1일부터 2018년 3월 10일까지의 데이터 27개는 훈련을 통해 모델을 만드는데 사용하였으며, 나머지 2018년 3월11일부터 2018년 4월 4일 사이의 31개는 실제로 모델을 적용하여 그 결과를 비교하는 데에 사용하였다.Of the 58 data, 27 data from February 1, 2018 to March 10, 2018 were used to build the model through training, and the remaining 31 between March 11, 2018 and April 4, 2018 The dog was actually used to apply the model and compare the results.

도 5는 학습 모델에 사용되는 훈련용 데이터의 품질 지수를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a quality index of training data used in a learning model.

도 5의 그래프를 참고하면, 훈련을 통해 모델을 만든 것으로서, 세로축의 값은, 데이터 품질 지수(Data Quality Index, DQI)로, 데이터 27개를 하나씩 사용하여 27개의 CNN 예측 모델을 만든 다음 그 모델을 나머지 26개의 데이터에 각각 적용한 것이다.Referring to the graph of FIG. 5, as a model was created through training, the vertical axis value is a data quality index (DQI), and 27 CNN prediction models are generated using 27 data one by one, and then the model is generated. Is applied to the remaining 26 data, respectively.

데이터 품질 지수는 모델이 예측한 값과 실제 값의 피어슨 상관 계수(Pearson Correlation, PCR)으로 정의했으며, 데이터 품질은 26개의 예측 결과의 PCR의 평균값으로 정의하였다. 실제 PCR의 평균은 도 5와 같이, 0.21 에서 0.43사이에 분포되는 것을 확인할 수 있다.The data quality index was defined as the Pearson Correlation (PCR) of the predicted and actual values of the model, and the data quality was defined as the average value of the PCR of 26 prediction results. As shown in Fig. 5, the average of the actual PCRs can be found to be distributed between 0.21 and 0.43.

도 5에서 데이터 품질이 우수한 상위 7개의 데이터를 기반으로 최종 예측 모델을 생성하였다.In FIG. 5, a final prediction model is generated based on the top 7 data having excellent data quality.

분석에서는 고해상도 분석과 저해상도 분석 2가지로 나누었으며, 고해상도 분석에서는 2초에 한 번씩 측정된 원본 데이터를 그대로 사용하였으며, 저해상도 분석에서는 10분에 한 번씩 샘플링하여 분석을 수행하였다.In the analysis, high-resolution analysis and low-resolution analysis were divided into two types. In the high-resolution analysis, the original data measured every 2 seconds were used as it was, and in the low-resolution analysis, sampling was performed once every 10 minutes.

심박출량 측정 데이터 값과 동맥압 파동 데이터 값으로부터 추정된 상관관계를 분석한 결과는 하기의 표 1 과 같다. 하기의 표 1은 본 발명과 타사 제품(EV1000)을 비교한 결과이다. 상관관계를 나타내는 지표는 피어슨 상관 계수와 급간내 상관 계수(Intraclass Correlation, ICC)를 사용하였다.Table 1 below shows the results of analyzing the correlations estimated from cardiac output measurement data values and arterial pressure wave data values. Table 1 below is a result of comparing the present invention and other products (EV1000). Pearson correlation coefficients and intraclass correlation coefficients (ICCs) were used as indicators for correlation.


분석 방법

Method of analysis
측정Measure 본 발명The present invention 타사제품Other products
고해상도 분석High resolution analysis 피어슨 상관계수Pearson's correlation coefficient 0.550.55 0.440.44 급간내 상관계수Intra-day correlation coefficient 0.560.56 0.440.44 저해상도 분석Low resolution analysis 피어슨 상관계수Pearson's correlation coefficient 0.540.54 0.440.44 급간내 상관계수Intra-day correlation coefficient 0.440.44 0.560.56

상기 표 1을 참고하면, 고해상도 분석에서는 피어슨 상관계수 및 급간내 상관계수 모두 본 발명이 타사제품과 비교하여 우수하였으며, 저해상도 분석에서는 피어슨 상관계수 기준으로는 본 발명이, 급간내 상관계수 기준으로는 타사제품이 우수한 결과를 보였다.Referring to Table 1 above, in the high resolution analysis, the Pearson correlation coefficient and the intra-interval correlation coefficient were superior to those of other companies' products. In the low-resolution analysis, the present invention was based on the Pearson correlation coefficient, and the intra-interval correlation coefficient was Third-party products showed excellent results.

도 6 및 도 7은 최종 예측 모델을 통해 예측된 값으로 분석을 적용한 결과를 나타내는 도면이다.6 and 7 are diagrams showing the results of applying the analysis with values predicted through the final prediction model.

도 6은 블렌드-알트만 플롯 분석을 적용한 결과 값으로서, 도 6을 참고하면, 고해상도 데이터에서는 각각 타사 제품(도 6의 a)은 14.77, 본 발명(도 6의 b)은 13.63의 편차와 타사 제품(도 6의 a)은 5.01%, 본 발명(도 6의 b)은 4.46%의 에러율을 보였으며, 저해상도 데이터에서는 각각 타사 제품(도 6의 c)은 16.08, 본 발명(도 6의 d)은 15.15의 편차와 타사 제품(도 6의 c)은 4.55%, 본 발명(도 6의 d)은 4.03%의 에러율을 보였다.6 is a result of applying the blend-altman plot analysis. Referring to FIG. 6, in high-resolution data, the third-party product (a in FIG. 6) is 14.77, and the present invention (b in FIG. 6) is 13.63 with a deviation of the third-party product. (A in FIG. 6) showed an error rate of 5.01%, and the present invention (b in FIG. 6) was 4.46%. In the low-resolution data, each of the other products (c in FIG. 6) was 16.08, and the present invention (d in FIG. 6). The deviation of 15.15 and the other products (c in FIG. 6) showed 4.55%, and the present invention (d in FIG. 6) showed an error rate of 4.03%.

따라서, 본 발명의 편차와 에러율이 모두 낮아 본 발명이 타사 제품과 비교하여 우수함을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the present invention is superior to other companies' products because both the deviation and the error rate of the present invention are low.

도 7은 사분면 플롯 분석을 적용한 결과 값으로서, 도 7을 참고하면, 고해상도 데이터에서는 각각 타사 제품(도 7의 a)은 25.03%, 본 발명(도 7의 b)은 24.0%의 에러율을 보여 본 발명이 타사 제품보다 우수함을 확인할 수 있다.7 is a result of applying the quadrant plot analysis. Referring to FIG. 7, in high-resolution data, the third-party product (a in FIG. 7) shows an error rate of 25.03% and the present invention (b in FIG. 7) is 24.0%. It can be seen that the invention is superior to other products.

본 발명의 다른 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 서버장치는, 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는 심박출량 측정 데이터 획득부, 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 동맥압 파동 데이터 획득부, 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 데이터 셋 생성부 및 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하고, 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는 심박출량 값 획득부를 포함한다.Cardiac output acquisition server device using the arterial pressure waveform according to another embodiment of the present invention, a cardiac output measurement data acquisition unit for acquiring the cardiac output data of a patient for a predetermined period of time, the arterial pressure of a patient including one or more heart rate cycles Arterial pressure wave data acquisition unit that acquires wave data, data set generation unit that maps cardiac output measurement data and arterial pressure wave data to generate a data set, and performs training by a learning model using the data set as input data, and results of learning It includes a cardiac output value acquisition unit for acquiring the cardiac output value by regression analysis.

심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하거나 또는 도플러 효과를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득할 수 있다.To obtain the cardiac output measurement data, the cardiac output measurement data may be obtained using a pulmonary artery catheter, or the cardiac output measurement data may be obtained using a Doppler effect.

폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 심장에 카테터를 직접 넣어 획득한 데이터로서, 대응되는 동맥압 파동 데이터와 함께, 참고 데이터로서 학습에 활용하기 위함이다. 또한, 폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 미리 정해진 일정 시간동안 측정하는 것이며, 예컨대, 비질런스(vigilance)의 시간 지연을 고려하여 최소 단위로서 10분동안 측정할 수 있다.Acquiring cardiac output measurement data using a pulmonary artery catheter is data obtained by directly inserting a catheter into the heart, and is used for learning as reference data together with corresponding arterial pressure wave data. In addition, acquiring cardiac output measurement data using a pulmonary artery catheter is measured for a predetermined period of time, and for example, it can be measured for 10 minutes as a minimum unit in consideration of a time delay of vigilance.

도플러 효과를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 것은, 도플러 효과를 이용하여 혈액이 대동맥을 통해 흘러나오는 속도를 실시간으로 측정한 다음, 시간에 대해 적분하고 대동맥 단면적을 곱하여 획득할 수 있다.Acquisition of cardiac output data using the Doppler effect can be obtained by real-time measuring the velocity of blood flowing through the aorta using the Doppler effect, then integrating over time and multiplying the aortic cross-sectional area.

동맥압 파동 데이터는 동맥압 데이터는 모두 포함되며, 예컨대, 대퇴동맥압 데이터 또는 요골동맥압 데이터가 포함된다. 또한, 동맥압 파동 데이터는 하나 이상의 심장박동 주기를 포함하여 획득하는 것으로, 예컨대, 적어도 하나의 호흡 주기를 완전히 포함할 수 있는 10.24초 동안 측정된 동맥압 파동 데이터가 포함되고, 짧게는 심박 하나인 2초 미만 동안 측정된 동맥압 파동 데이터가 포함된다.The arterial pressure wave data includes all arterial pressure data, for example, femoral arterial pressure data or radial arterial pressure data. In addition, the arterial pressure wave data is obtained by including one or more heartbeat cycles, for example, the arterial pressure wave data measured for 10.24 seconds, which may completely cover at least one breathing cycle, is briefly 2 seconds, which is one heart rate. Arterial pressure wave data measured for less than is included.

데이터 셋 생성부는, 서로 대응되는 심박출량 측정 데이터와 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 학습을 수행하기 위한 학습 훈련용 데이터를 생성하는 것이다. The data set generating unit is to generate learning training data for performing learning by mapping corresponding cardiac output measurement data and arterial pressure wave data.

폐동맥 카테터를 이용하여 심박출량 측정데이터를 획득하는 경우 정확한 심박출량 값이 획득될 수 있고, 심박출량 측정데이터와 대응되는 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 학습 훈련함으로써, 훈련된 학습 모델을 이용하는 경우, 추후 동맥압 파동 데이터만을 획득하여도 정확한 심박출량 값을 알 수 있다.When the cardiac output measurement data is obtained using the pulmonary artery catheter, an accurate cardiac output value can be obtained, and by training and training by mapping the cardiac output measurement data and the corresponding arterial pressure wave data, when using a trained learning model, the arterial pressure is later Accurate cardiac output values can be obtained even by obtaining only wave data.

학습 모델은, 복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 한다.The learning model is characterized by including a plurality of operation steps, sequentially performing each operation step, and sending a subsampling value of the previous step data value to the next step without going through each operation step.

서브샘플링 값은, 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나이며, 바람직하게는 이전 단계 데이터 값의 미분값이다. 미분값은, 동맥압 파동의 모든 지점에서의 미분값을 포함한다. 동맥압 파동의 데이터는 환자마다 다르게 나타나기 때문에, 동맥압 파동의 형태를 이용하여 학습함으로써, 각 환자마다의 공통점으로서 학습 모델에 반영될 수 있다. 따라서, 동맥압 파동의 형태를 이용하여 학습하기 위하여 미분값을 서브 샘프링 값으로 이용한다.The subsampling value is at least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value, and is preferably a derivative value of the previous step data value. The differential value includes the differential value at all points of the arterial pressure wave. Since data of the arterial pressure wave is different for each patient, by learning using the shape of the arterial pressure wave, it can be reflected in the learning model as a common point for each patient. Therefore, the differential value is used as a sub-sampling value to learn using the shape of the arterial pressure wave.

도 1 내지 도 4의 설명에서 상술한 내용은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 서버장치에도 동일하게 적용된다.1 to 4, the above description is equally applied to a cardiac output server device using an arterial pressure waveform according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, a software module executed by hardware, or a combination thereof. The software modules may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside on any type of computer readable recording medium well known in the art.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but a person skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive.

10 : 입력데이터
21, 22, 23, 24, 25, 26 : 서브 샘플링 값
31, 32, 33, 34, 35, 36 : 컨볼루션 레이어
41, 42, 43, 44, 45, 46 : 맥스풀링 레이어
50 : 완전 연결 레이어
10: input data
21, 22, 23, 24, 25, 26: sub-sampling value
31, 32, 33, 34, 35, 36: Convolution Layer
41, 42, 43, 44, 45, 46: Maxpooling layer
50: fully connected layer

Claims (9)

컴퓨터가 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는 단계;
상기 컴퓨터가 하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는 단계;
상기 컴퓨터가 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는 단계;
상기 컴퓨터가 상기 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계; 및
상기 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는 단계를 포함하고,
상기 학습 모델은,
복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 하고,
상기 서브샘플링 값은,
상기 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나인,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
The computer acquiring the patient's cardiac output measurement data for a predetermined period of time;
The computer obtaining arterial pressure wave data of a patient including one or more heartbeat cycles;
The computer mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data to generate a data set;
The computer performing learning by a learning model using the data set as input data; And
The computer comprises the step of obtaining a cardiac output value by regression analysis using the results of the learning,
The learning model,
It includes a plurality of operation steps, each operation step sequentially, characterized in that the sub-sampling (subsampling) value of the previous step data value is sent to the next step without going through each operation step,
The subsampling value is,
At least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제1항에 있어서,
상기 학습 모델은 컨볼루션 신경망 모델이고,
상기 복수의 연산 단계는 컨볼루션 레이어(convolution layer) 및 맥스 풀링 레이어(maxpooling layer)를 포함하는,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
According to claim 1,
The learning model is a convolutional neural network model,
The plurality of calculation steps include a convolution layer and a maxpooling layer,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제1항에 있어서,
상기 서브샘플링 값이 미분값인 경우,
상기 미분값은,
동맥압 파동의 모든 지점에서의 미분값을 포함하는 것을 특징으로 하는,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
According to claim 1,
When the subsampling value is a derivative value,
The derivative value is,
Characterized in that it comprises a differential value at all points of the arterial pressure wave,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제1항에 있어서,
상기 학습을 수행하는 단계 이후 상기 심박출량 값을 획득하는 단계 이전에,
상기 컴퓨터가 상기 학습의 결과를 이용하여, 상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 변수로 하는 관계식 상에서 상수값을 산출하는 단계; 및
상기 컴퓨터가 상기 상수값을 포함하여 상기 학습 모델에 의한 학습을 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 심박출량 값을 획득하는 단계에서의 상기 학습의 결과는,
상기 상수값을 포함한 상기 학습 모델에 의한 학습의 결과인,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
According to claim 1,
After the step of performing the learning, before the step of obtaining the cardiac output value,
Calculating, by the computer, a constant value on a relational expression using the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data as variables using the results of the learning; And
The computer further comprises the step of performing learning by the learning model including the constant value,
The result of the learning in the step of obtaining the cardiac output value,
The result of learning by the learning model including the constant value,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제4항에 있어서,
상기 심박출량 측정 데이터 및 상기 동맥압 파동 데이터는 복수의 환자별로 각각 획득되고,
상기 학습 모델은,
복수의 환자별로 각각 생성되어, 개별적 모델로서 생성되고,
상기 상수값을 산출하는 단계 이전에,
상기 컴퓨터가 복수의 환자별로 각각 생성된 학습 모델의 품질을 평가하는 단계를 더 포함하는,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
According to claim 4,
The cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data are respectively obtained for a plurality of patients,
The learning model,
It is generated for each of a plurality of patients, and is generated as a separate model,
Before the step of calculating the constant value,
The computer further comprising the step of evaluating the quality of the learning model generated for each of the plurality of patients,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제5항에 있어서,
상기 심박출량 값을 획득하는 단계는,
상기 평가하는 단계에 의하여 미리 정해진 일정 값 이상의 품질을 획득한 환자의 학습 모델에 의한 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석에 의해 심박출량 값을 획득하는 것을 특징으로 하는,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
The method of claim 5,
The step of obtaining the cardiac output value,
Characterized in that the cardiac output value is obtained by regression analysis using a result of learning by a learning model of a patient who has obtained a quality higher than a predetermined value by the evaluation step,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
제5항에 있어서,
상기 평가하는 단계는,
하나의 환자의 학습 모델을 복수의 환자 중 상기 하나의 환자를 제외한 나머지 환자에 적용한 결과값을 이용하여 품질을 산출하는 것을 특징으로 하는,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 방법.
The method of claim 5,
The evaluation step,
Characterized in that the quality is calculated by using a result of applying a learning model of one patient to a patient other than the one of the plurality of patients,
A method for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms.
하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위해 매체에 저장된, 동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 프로그램.A program for acquiring cardiac output using arterial pressure waveforms, stored in a medium in combination with a computer, which is hardware, to execute the method of claim 1. 미리 정해진 일정 시간 동안 환자의 심박출량 측정 데이터를 획득하는, 심박출량 측정 데이터 획득부;
하나 이상의 심장박동 주기를 포함한 환자의 동맥압 파동 데이터를 획득하는, 동맥압 파동 데이터 획득부;
상기 심박출량 측정 데이터와 상기 동맥압 파동 데이터를 매핑하여 데이터 셋을 생성하는, 데이터 셋 생성부;
상기 데이터 셋을 입력 데이터로 학습 모델에 의한 학습을 수행하고, 상기 학습의 결과를 이용하여 회귀 분석(regression analysis)에 의해 심박출량 값을 획득하는, 심박출량 값 획득부를 포함하고,
상기 학습 모델은,
복수의 연산 단계를 포함하고, 각 연산 단계를 순차적으로 진행하며, 이전 단계 데이터 값의 서브샘플링(subsampling) 값을 상기 각 연산 단계를 거치지 않고 다음 단계로 보내는 것을 특징으로 하고,
상기 서브샘플링 값은,
상기 이전 단계 데이터 값의 평균값, 최대값, 최소값, 미분값 중 적어도 하나인,
동맥압 파형을 이용한 심박출량 획득 서버장치.
A cardiac output measurement data acquisition unit for acquiring cardiac output data for a predetermined period of time;
An arterial pressure wave data acquisition unit for acquiring arterial pressure wave data of a patient including at least one heartbeat cycle;
A data set generator configured to generate a data set by mapping the cardiac output measurement data and the arterial pressure wave data;
And a cardiac output value acquisition unit configured to perform learning by a learning model using the data set as input data, and to obtain a cardiac output value by regression analysis using the results of the learning,
The learning model,
It includes a plurality of operation steps, each operation step sequentially, characterized in that the sub-sampling (subsampling) value of the previous step data value is sent to the next step without going through each operation step,
The subsampling value is,
At least one of an average value, a maximum value, a minimum value, and a derivative value of the previous step data value,
Server device for acquiring cardiac output using arterial pressure waveform.
KR1020180080209A 2018-07-10 2018-07-10 Method and program for stroke volume acquisition using arterial pressure waveform KR102098561B1 (en)

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