KR102131742B1 - Method and system for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of patients using virtual reality - Google Patents

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KR102131742B1
KR102131742B1 KR1020190001214A KR20190001214A KR102131742B1 KR 102131742 B1 KR102131742 B1 KR 102131742B1 KR 1020190001214 A KR1020190001214 A KR 1020190001214A KR 20190001214 A KR20190001214 A KR 20190001214A KR 102131742 B1 KR102131742 B1 KR 102131742B1
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virtual reality
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respiratory
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조광현
표홍렬
조성구
정은아
안용찬
오동렬
노재명
박세준
이우진
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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Abstract

The present invention relates to a method and system for optimizing respiratory gated radiation therapy of a patient by using virtual reality. According to an embodiment of the present invention, a method for optimizing respiratory gated radiation therapy of a patient by using virtual reality comprises the following steps of: modeling virtual reality for respiratory gated radiation therapy, and providing modeled virtual reality to an output terminal; measuring a respiratory signal, a tension signal and a bio-signal of a patient according to the virtual reality provided through the output terminal; evaluating the measured respiratory signal, tension signal and bio-signal, and analyzing correlation between signals; and generating a prediction model for determining a respiratory therapy technique of a patient by learning suitability of the respiratory therapy technique of the patient based on a result analyzed through machine learning or deep learning.

Description

가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZING RESPIRATORY SYNCHROTRON RADIATION THERAPY OF PATIENTS USING VIRTUAL REALITY}METHOD AND SYSTEM FOR OPTIMIZING RESPIRATORY SYNCHROTRON RADIATION THERAPY OF PATIENTS USING VIRTUAL REALITY

본 발명은 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자에게 가상현실(Virtual Reality)을 통해 구현한 CT(Computed Tomography) 모의 치료실, 방사선 치료실 등을 환자에게 노출시킴으로써, 환자의 긴장도에 따른 호흡을 제어하고 정확한 치료 및 환자의 치료 만족도를 향상시킬 수 있는 호흡동조 방사선 치료의 최적화 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient using virtual reality, and more specifically, a CT (Computed Tomography) simulation treatment room implemented through virtual reality (Virtual Reality) to a patient, a radiation treatment room By exposing the back to a patient, the present invention relates to a method and system for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy, which can control breathing according to the patient's tension and improve patient satisfaction with treatment.

방사선 치료는 환자 체외에서부터 방사선을 조사하여 종양을 제거하기 때문에 비침습적이다. 이러한 특징은 암환자의 국소 치료를 외래에 기반하여 수행할 수 있기 때문에 환자의 치료 접근성이 높으며 많은 환자를 치료하기에 적합하다. Radiation therapy is non-invasive because it removes the tumor by irradiation from outside the patient's body. Since these features can be performed on an outpatient basis for local treatment of cancer patients, the patient has high access to treatment and is suitable for treating many patients.

그러나 실제 치료에서는 방사선 치료 장치의 크기, 제한된 치료 시간, 치료실 내부의 분위기나 소음 등 환자에게 불안감을 유발할 요소가 존재한다. 이러한 요소들로 인해 환자의 긴장도가 높을 때 환자의 치료 전 촬영 CT(Computed Tomography)와 치료 중 자세가 불일치할 확률이 높아지며, 환자 본인의 치료 중에 발생하는 불안 자체 또한 치료의 만족도를 낮출 수 있는 문제가 있다. However, in actual treatment, there are factors that may cause anxiety to the patient, such as the size of the radiation treatment device, limited treatment time, and atmosphere or noise in the treatment room. Due to these factors, when the patient's tension is high, the patient's pre-treatment CT (Computed Tomography) and posture during treatment increase the probability of inconsistency, and the anxiety that occurs during the patient's own treatment can also lower the satisfaction of treatment There is.

방사선 치료는 다회에 걸쳐 이루어지며, 이러한 불안은 보통 치료 초기에 나타난다. 만약 환자를 동일한 치료 설비에 다회 노출시킨다면, 실제 치료에서는 환자의 불안감을 낮출 수 있을 것이 분명하다. 하지만 실제 방사선을 전달하지 않은 채 치료 시설을 환자에게 다회 노출시키는 것은 치료 장치를 운영하는 측면에서 어려움이 있다.Radiation therapy occurs multiple times, and this anxiety usually occurs at the beginning of treatment. If the patient is exposed to the same treatment facility multiple times, it is clear that the actual treatment can reduce the patient's anxiety. However, multiple exposures of the treatment facility to the patient without actually transmitting radiation have difficulties in operating the treatment device.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0095148호 (2018.08.27)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0095148 (2018.08.27)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 방사선 치료 전 가상현실을 통해 환자에게 방사선 치료의 과정을 미리 노출시킴으로써, 환자의 방사선 치료 시의 긴장도를 낮추어 정확한 호흡동조 방사선 치료가 이루어질 수 있도록 함과 동시에 긴장도 정량화를 통해 호흡동조 방사선 치료의 전 과정을 최적화할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the problems as described above, by exposing the course of the radiation treatment to the patient in advance through virtual reality before radiation treatment, so that the patient can reduce the tension during radiation treatment to achieve accurate respiratory synchrotherapy At the same time, the objective is to provide a method and system that can optimize the entire process of respiratory synchrotherapy through quantification of tension.

또한, 기계학습 또는 딥러닝을 이용하여 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델의 생성함으로써, 환자에게 알맞은 호흡치료 기법에 대한 결정 및 수행이 이루어질 수 있도록 하는 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method and system for determining and performing an appropriate respiratory treatment technique for a patient by generating a predictive model for determining a patient's respiratory treatment technique using machine learning or deep learning. .

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 모델링된 가상현실을 출력 단말로 제공하는 단계, 출력 단말을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 단계, 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계 및 기계학습 또는 딥러닝을 통해 분석된 결과에 기초하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention comprises: modeling virtual reality for respiratory synchrotron radiation treatment, providing modeled virtual reality to an output terminal, output Measuring a patient's breathing signal, tension signal and bio-signal according to the virtual reality provided through the terminal, evaluating the measured breathing signal, tension signal and bio-signal, analyzing the correlation between the signals, and machine learning or It may include the step of generating a predictive model for determining the patient's respiratory therapy technique by learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the results analyzed through deep learning.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 긴장도 신호에는 ECG(Electocephalogram) 신호 및 EKG(Electrocardiogram) 신호가 포함되고, 생체 신호에는 환자의 음성 신호 및 시각 신호가 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the tension signal includes an ECG (Electocephalogram) signal and an EKG (Electrocardiogram) signal, and the biological signal may include a patient's voice signal and a visual signal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계는, 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계 및 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 환자의 긴장도가 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.Evaluating the measured respiratory signal, the tension signal and the biological signal according to an embodiment of the present invention, and analyzing the correlation between the signals, the virtual reality environment based on the tension signal and the bio-signal to the patient's tension Evaluating the impact, and analyzing the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension, and evaluating the effect of the patient's tension on the patient's breath based on the breathing signal and the tension signal. And analyzing the correlation between breaths.

본 발명의 일 실시 예에 따른 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계는, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 가상현실의 환경 내에서 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Evaluating the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal according to an embodiment of the present invention, and analyzing the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension, the virtual reality It may include the step of estimating a factor that increases the patient's tension in the virtual reality environment based on the results derived through the analysis of the correlation between the environment and the patient's tension.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 추정된 인자에 기초하여 환자에 대한 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 결정된 노출 횟수에 따라 가상현실을 추가적으로 출력 단말로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention determines the number of exposures of the virtual reality to the patient based on the estimated factors, and the virtual reality according to the determined number of exposures It may further include the step of providing the additional to the output terminal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하여 환자의 긴장도를 평가하고, 예측 모델을 통해 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of optimizing the patient's respiratory synchrotron radiation therapy using virtual reality according to an embodiment of the present invention, when additional provision of virtual reality according to the determined number of exposures is completed, the patient's respiratory signal, tension signal and biosignal The re-measurement may further include the step of evaluating the patient's tension and analyzing the patient's suitability for the respiratory therapy technique through a predictive model.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템은, 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 모델링된 가상현실을 출력 단말로 제공하는 가상현실 모델링부, 출력 단말을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 신호 측정부, 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 제 1 데이터 분석부 및 기계학습 또는 딥러닝을 통해 분석된 결과에 기초하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 예측 모델 생성부를 포함할 수 있다.A system for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention, models virtual reality for respiratory synchrotron radiation therapy and provides virtualized modeled virtual reality as an output terminal Modeling unit, a signal measuring unit for measuring a patient's respiratory signal, tension signal and bio signal according to virtual reality provided through an output terminal, evaluates the measured respiratory signal, tension signal and bio signal, and analyzes the correlation between the signals And a predictive model generator for generating a predictive model for determining the patient's respiratory therapy technique by learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the first data analysis unit and the results analyzed through machine learning or deep learning. Can.

본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 분석부는, 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 제 1 분석유닛 및 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 환자의 긴장도가 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 제 2 분석유닛을 포함할 수 있다.The data analysis unit according to an embodiment of the present invention evaluates the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and analyzes the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension. It may include a first analysis unit and a second analysis unit for evaluating the effect of the patient's tension on the patient's breathing, and analyzing the correlation between the patient's tension and the patient's breathing based on the breathing signal and the tension signal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 분석유닛은, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 가상현실의 환경 내에서 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정할 수 있다.The first analysis unit according to an embodiment of the present invention, based on the results derived through the analysis of the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension, a factor that increases the patient's tension in the virtual reality environment ( Factor).

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실 모델링부는, 추정된 인자에 기초하여 환자에 대한 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 결정된 노출 횟수에 따라 가상현실을 추가적으로 출력 단말로 제공할 수 있다.The virtual reality modeling unit according to an embodiment of the present invention may determine the number of exposures of the virtual reality to the patient based on the estimated factors, and additionally provide the virtual reality to the output terminal according to the determined number of exposures.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템은, 가상현실 모델링부에 의해 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 신호 측정부는 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하고, 재측정된 신호들에 기초하여 환자의 긴장도를 평가하고, 예측 모델을 통해 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 제 2 데이터 분석부를 더 포함할 수 있다.A system for optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention, when additional provision of virtual reality according to the number of exposures determined by the virtual reality modeling unit is completed, the signal measuring unit is a patient The second data analysis unit further re-measures the respiratory signal, the tension signal and the bio-signal of the patient, evaluates the patient's tension based on the re-measured signals, and analyzes the fitness of the patient's respiratory therapy technique through a predictive model. can do.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a recording medium readable by a computer recording a program for executing the above-described method on a computer.

본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법 및 시스템에 따른 기대효과는 다음과 같다.Expected effects according to a method and system for optimizing respiratory synchrotherapy in patients provided as an embodiment of the present invention are as follows.

(1) 환자의 치료 만족도 증대(1) Increasing patient satisfaction with treatment

방사선치료실은 장비의 항온 및 항습을 위해 22도 정도로 유지되어 환자가 느끼기에 춥고, 장비 특성상 소음 및 위압감을 느낄 수 있다. 따라서, 암치료로 인한 불안에 치료실 분위기로 인한 긴장이 더해져 환자의 치료 시 심리상태가 좋지 않을 가능성이 높다. 본 발명을 통해 환자가 치료실 환경에 다회 노출되어 치료실에서 이루어지는 전 과정을 미리 숙지할 수 있다면, 심리적인 적응을 통해 치료 중 불안을 낮출 수 있으며, 환자의 치료 만족도를 증대시킬 수 있다.The radiation treatment room is maintained at about 22 degrees for the constant temperature and humidity of the equipment, so it is cold for the patient to feel, and it is possible to feel noise and overpressure due to the characteristics of the equipment. Therefore, there is a high possibility that the psychological state is poor when the patient is treated because tension due to the atmosphere of the treatment room is added to anxiety due to cancer treatment. Through the present invention, if a patient is exposed to the treatment room environment multiple times to be familiar with the entire process performed in the treatment room, psychological adaptation may reduce anxiety during treatment and increase patient satisfaction with treatment.

(2) 환자의 치료 중 움직임 감소(2) Movement decrease during treatment

치료용 CT를 촬영할 때의 자세와 실제 치료 시 자세가 다르게 될 경우, 방사선이 잘못된 위치에 조사될 수 있다. 이를 위해 다양한 환자 고정도구를 사용하지만, 환자의 긴장도에 따라 근육이완이 달라지는 점까지는 세밀히 보조할 수 없다. 본 발명을 통해 환자의 긴장도를 낮추게 되면, CT 촬영 시 환자의 긴장도와 방사선 치료실에서의 환자 긴장도를 비슷하게 유지하여 환자의 근육이완 정도를 비슷한 수준으로 맞출 수 있다. 이는 환자의 자세 재현도를 높여 고정밀 방사선 치료에 도움이 될 수 있다.Radiation may be irradiated to the wrong position when the posture when the therapeutic CT is taken and the posture during actual treatment are different. To this end, various patient fixation tools are used, but it is not possible to closely support the muscle relaxation depending on the patient's tension. When the patient's tension is lowered through the present invention, the patient's tension in the CT and the patient's tension in the radiation treatment room can be maintained at a similar level to match the degree of muscle relaxation of the patient at a similar level. This may be helpful for high-precision radiation therapy by increasing the patient's posture reproduction.

(3) 환자의 호흡치료 효과 증대 및 긴장도 정량화(3) Increase the patient's respiratory therapy effect and quantify tension

환자의 긴장도는 심리적인 양으로 정량 평가하는 것이 어렵다. 많은 연구들은 정량화를 위해 설문지를 이용하고 있으나 이는 환자의 긴장도를 정량화하기 어려운 문제가 있다. 또한, 환자에 맞는 호흡치료가 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있다. 그러나 본 발명은 환자의 자각상태를 파악하는 HRV (Heart rate variability)를 환자 긴장도를 대변하는 양으로 정의함으로써, 환자의 긴장상태를 손쉽게 파악하여 호흡치료의 효과를 증대시킬 수 있으며, 긴장도가 높은 환자에게 선택적으로 가상현실의 노출횟수를 높여 치료 적응도를 높일 수 있다.It is difficult to quantitatively evaluate the patient's tension with a psychological amount. Many studies use a questionnaire for quantification, but it is difficult to quantify patient tension. In addition, there is a problem that the respiratory treatment for a patient is not properly performed. However, according to the present invention, by defining the HRV (Heart Rate Variability), which identifies the patient's self-awareness, as an amount representing the patient's tension, it is possible to easily grasp the patient's tension and increase the effectiveness of respiratory therapy. You can selectively increase the number of exposures of virtual reality to increase the degree of adaptation to treatment.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 평가 및 상관관계 분석 단계를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 분석에 따른 긴장도 정량화 및 호흡치료 기법의 적합도 예측 과정을 구체화한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템을 나타낸 블록도이다.
1 is a flowchart illustrating a method of optimizing respiratory synchrotron radiation therapy in a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a signal evaluation and correlation analysis step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process for quantifying tension according to signal analysis according to an embodiment of the present invention and for predicting fitness of a respiratory therapy technique.
4 is a block diagram showing a system for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in the specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terminology used in the present invention has been selected from the general terms that are currently widely used as possible while considering the functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art or the appearance of new technologies. In addition, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, their meanings will be described in detail in the description of the applicable invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the entire contents of the present invention, not a simple term name.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "유닛", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.When a certain part of the specification "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components unless otherwise specified. In addition, terms such as "... unit", "unit", and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. Can be implemented. In addition, when a part is "connected" to another part in the specification, this includes not only "directly connected" but also "connected with other components in between".

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a method of optimizing respiratory synchrotron radiation therapy in a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 모델링된 가상현실을 출력 단말(200)로 제공하는 단계(S100), 출력 단말(200)을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 단계(S200), 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계(S300) 및 기계학습 또는 딥러닝을 통해 분석된 결과에 기초하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention is to model virtual reality for respiratory synchrotron radiation therapy and output the modeled virtual reality Step (S100) provided by (200), step (S200) of measuring a patient's breathing signal, tension signal and bio-signal according to virtual reality provided through the output terminal 200 (S200), measured breathing signal, tension signal and living body Evaluating the signal, analyzing the correlation between the signals (S300) and learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the results analyzed through machine learning or deep learning to determine the patient's respiratory therapy technique It may include the step of generating a predictive model (S400).

본 발명의 일 실시 예에 따른 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 모델링된 가상현실을 출력 단말(200)로 제공하는 단계(S100)에서, 가상현실 모델링부(10)에 의해 생성되는 가상현실에는 호흡동조 방사선 치료 과정에 따른 장소들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 호흡동조 방사선 치료는 면담 -> 호흡 훈련 -> CT(Computed Tomography) 모의치료 -> 방사선 치료 순서로 수행될 수 있는데, 이에 따라 가상현실은 가상현실 모델링부(10)에 의해 면담을 위한 진료실, 호흡 훈련실, CT 모의치료실 및 방사선 치료실이 구현된 형태로 3차원 모델링될 수 있다. In step (S100) of modeling virtual reality for respiratory synchrotron radiation treatment according to an embodiment of the present invention and providing the modeled virtual reality to the output terminal 200, the virtual reality modeling unit 10 generates Virtual reality may include places according to the respiratory synchrotherapy process. For example, respiratory synchrotherapy can be performed in the order of Interview -> Respiration training -> CT (Computed Tomography) simulation -> Radiation therapy, whereby virtual reality is interviewed by the virtual reality modeling unit 10. For the treatment room, respiratory training room, CT simulation room, and radiation treatment room, 3D modeling can be implemented.

전술한 바에 따라 가상현실 모델링부(10)에서 호흡동조 방사선 치료 과정에 따른 장소들이 가상현실로 모델링되면, 모델링된 가상현실이 출력 단말(200)로 제공됨으로써 환자에게 노출될 수 있다. 이때, 가상현실 모델링부(10)에서 출력 단말(200)로 제공되는 가상현실은 호흡동조 방사선 치료 과정의 순서에 따라 제공될 수 있다. 예를 들어, 전술한 치료 과정에 따라 가상현실은 호흡 훈련실, CT 모의치료실, 방사선 치료실 순서로 출력 단말(200)로 제공될 수 있다. 가상현실로서 방사선 치료실이 제공되는 경우, 환자 인도, 영상 유도, 호흡 유도 및 방사선 조사 등 방사선 치료실에서 수행되는 과정에 대한 안내가 제공될 수 있다. 이러한 안내에 따라 환자는 제공되는 가상현실 상에서 호흡동조 방사선의 치료 과정을 체험할 수 있다.If the locations according to the respiratory synchrotron radiation treatment process are modeled as virtual reality in the virtual reality modeling unit 10 as described above, the modeled virtual reality may be exposed to the patient by being provided to the output terminal 200. At this time, the virtual reality provided from the virtual reality modeling unit 10 to the output terminal 200 may be provided according to the order of the respiratory synchrotron radiation treatment process. For example, according to the above-described treatment process, virtual reality may be provided to the output terminal 200 in the order of a respiratory training room, a CT simulation treatment room, and a radiation treatment room. When a radiation treatment room is provided as a virtual reality, guidance on a process performed in a radiation treatment room such as patient delivery, image guidance, respiratory induction, and irradiation may be provided. Following this guidance, the patient can experience the treatment process of respiratory synchrotron radiation in the provided virtual reality.

출력 단말(200)을 통해 출력되는 가상현실은 시각적으로 구현된 구성을 비롯하여 사운드적으로 구현된 구성을 모두 포함하는 개념이다. 예를 들어, 방사선 치료실이 구현된 가상현실이 출력 단말(200)로 출력되면, 환자(i.e. 사용자)는 방사선 치료실의 CT 갠트리(Gantry), 카우치(Couch) 등을 포함하는 시각적인 구성뿐만 아니라 CT 갠트리의 이동 소음, 카우치의 이동 소음 등에 대한 사운드적인 구성을 출력 단말(200)을 통해 제공받을 수 있다.The virtual reality output through the output terminal 200 is a concept including both a visually implemented configuration and a soundly implemented configuration. For example, when a virtual reality in which a radiation treatment room is implemented is output to the output terminal 200, a patient (ie a user) CT as well as a visual configuration including CT gantry, couch, etc. of the radiation treatment room The sound configuration for the moving noise of the gantry and the moving noise of the couch may be provided through the output terminal 200.

한편, 출력 단말(200)이란 가상현실의 환경을 디스플레이 형태 또는 사운드 형태 등으로 다양하게 출력이 가능한 단말로서, 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display, HMD), 증강현실(Augmented Reality, AR) 기반의 렌즈, 모니터 스크린 등을 모두 포함할 수 있다.Meanwhile, the output terminal 200 is a terminal capable of variously outputting a virtual reality environment in a display form or a sound form, such as a head mounted display (HMD), augmented reality (AR)-based lens , Monitor screens, and the like.

이와 같이 호흡동조 방사선 치료 과정에 따른 장소들이 가상현실로 모델링되어 출력 단말(200)을 통해 환자에게 노출되면, 환자는 방사선 치료의 전 과정을 미리 체험하여 손쉽게 숙지할 수 있으므로, 실제 방사선 치료의 시간 및 비용을 최소화할 수 있으며 동시에 환자의 방사선 치료에 대한 적응력을 향상시킬 수 있다.When the places according to the respiratory synchrotron radiation treatment process are modeled as virtual reality and exposed to the patient through the output terminal 200, the patient can easily experience and understand the entire process of radiation therapy in advance, so the time of the actual radiation therapy And minimizing costs and improving patient adaptability to radiation therapy.

본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 측정부(20)에서 출력 단말(200)을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 단계(S200)에서 호흡 신호는 신호 측정부(20)에 의해 환자의 체표면 상의 일 지점 또는 체표면 전체의 부피 변화로 측정되거나 환자의 체내에 삽입된 마커(Marker)의 움직임 변화로 측정될 수 있다. 이와 같이 호흡 신호를 측정하기 위해서 가상현실이 제공되기 이전에 환자의 체표면에는 움직임 또는 부피 변화를 측정하는 센서가 착용되거나 환자의 체내에 마커가 미리 삽입될 수 있다.In the signal measuring unit 20 according to an embodiment of the present invention, the respiratory signal, the tension signal and the biological signal of the patient according to the virtual reality provided through the output terminal 200 (S200), the respiratory signal is a signal measurement The portion 20 may be measured as a change in volume of a point on the patient's body surface or the entire body surface, or as a movement change of a marker inserted into the patient's body. In order to measure the respiratory signal as described above, a sensor for measuring movement or volume change may be worn on a patient's body surface before virtual reality is provided or a marker may be pre-inserted in the patient's body.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따라 측정되는 호흡 신호는 가상현실의 종류에 따라 분류되어 후술할 예측 모델을 생성하기 위한 단계에서 활용되거나 새로운 입력 신호로서 활용될 수 있다. 예를 들어, 가상현실이 호흡 훈련실인 경우에 측정되는 호흡신호는 후술할 예측 모델을 생성하기 위한 신호 분석 및 학습 단계에서 활용될 수 있다. 또한, 가상현실이 방사능 치료실인 경우에 측정되는 호흡신호는 측정되는 시기(ex. 가상현실이 환자에게 최초로 노출된 시점 또는 가상현실이 환자에게 여러 번 노출된 이후 시점)에 따라 후술할 예측 모델을 생성하기 위한 신호 분석 및 학습 단계에서 활용되거나, 예측 모델을 통한 호흡치료 기법의 적합도를 분석하기 위한 입력 신호로서 활용될 수 있다.At this time, the respiratory signal measured according to an embodiment of the present invention may be classified according to the type of virtual reality and used in a step for generating a prediction model to be described later or as a new input signal. For example, the respiratory signal measured when the virtual reality is the respiratory training room may be utilized in a signal analysis and learning step for generating a predictive model to be described later. In addition, the respiratory signal measured when the virtual reality is a radiotherapy room is a predictive model to be described later according to the measurement time (ex. the time when the virtual reality is first exposed to the patient or the time after the virtual reality is exposed to the patient several times) It can be used in the signal analysis and learning stage to generate, or it can be used as an input signal to analyze the fitness of the respiratory therapy technique through a predictive model.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 긴장도 신호에는 ECG(Electroencephalogram) 신호 및 EKG(Electrocardiogram) 신호가 포함될 수 잇다. ECG 신호는 대뇌 피질의 활동에 의한 전위 변화와 뇌파에 의하여 일어나는 뇌전류를 측정한 신호값을 말하며, EKG 신호는 심전도를 측정한 신호값을 말한다. 이와 같은 긴장도 신호의 측정을 위해 가상현실이 제공되기 이전에 환자의 신체에는 미리 뇌파 측정 센서 및 심전도 측정 센서가 착용될 수 있다. 측정된 긴장도 신호(ex. ECG 신호 및 EKG 신호 등)는 환자의 호흡동조 방사능 치료에 대한 긴장상태를 정량화하는데 활용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the tension signal may include an ECG (Electroencephalogram) signal and an EKG (Electrocardiogram) signal. The ECG signal refers to a signal value measuring the electric potential change caused by the activity of the cerebral cortex and the brain current caused by the EEG, and the EKG signal refers to a signal value measuring the electrocardiogram. Before the virtual reality is provided for the measurement of the tension signal, an EEG measurement sensor and an ECG measurement sensor may be worn on the patient's body in advance. The measured tension signal (ex. ECG signal and EKG signal, etc.) can be used to quantify the state of tension for the patient's respiratory syncytial radiotherapy.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 생체 신호에는 환자의 음성 신호 및 시각 신호가 포함될 수 있다. 여기서 말하는 생체 신호는 가상현실로 구현되는 환경에 대한 환자의 신체적인 변화를 의미한다. 예를 들어, 가상현실이 방사선 치료실인 경우, 치료실 내의 기계(ex. 갠트리 또는 카우치 등)가 움직임에 따라 발생하는 소음 및 배경 변화로 인한 시야 변화(ex. 눈동자의 움직임 등)가 생체 신호로 측정될 수 있다. 이와 같은 생체 신호는 환자가 착용한 출력 단말(200) 자체에 내장된 카메라 또는 마이크 등을 통해 측정될 수 있다. 전술한 카메라 또는 마이크 등으로 측정된 생체 신호는 가상현실의 환경에 따른 신체 변화를 정량화하는데 활용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the biological signal may include a patient's voice signal and a visual signal. The bio-signal here refers to a patient's physical change to the environment realized by virtual reality. For example, when the virtual reality is a radiation treatment room, a change in the field of view (e.g., movement of the pupil, etc.) due to noise and background changes caused by movement of a machine (ex. gantry or couch) in the treatment room is measured as a biosignal. Can be. Such a bio-signal may be measured through a camera or microphone built in the output terminal 200 itself worn by the patient. The bio-signal measured by the above-described camera or microphone may be used to quantify body changes according to the environment of virtual reality.

이하에서는 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호의 분석 및 학습 과정(S300, S400)을 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the analysis and learning processes (S300, S400) of the breathing signal, the tension signal, and the biosignal will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 평가 및 상관관계 분석 단계(S300)를 나타낸 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 분석에 따른 긴장도 정량화 및 호흡치료 기법의 적합도 예측 과정을 구체화한 순서도이다.2 is a flow chart showing a signal evaluation and correlation analysis step (S300) according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a signal analysis according to an embodiment of the present invention to quantify the tension and predict the fitness of the respiratory therapy technique It is a flowchart that embodies the process.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 데이터 분석부(30)에서 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계(S300)는, 제 1 분석유닛(31)에서 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계(S310)를 포함할 수 있다. 2 and 3, evaluating a respiratory signal, a tension signal and a biosignal measured in the first data analysis unit 30 according to an embodiment of the present invention, and analyzing the correlation between the signals ( In step S300), the first analysis unit 31 evaluates the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and analyzes the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension. It may include (S310).

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계(S310)는 제 1 분석유닛(31)에 의한 데이터 분석 과정으로서, 가상현실을 통해 구현된 호흡동조 방사능 치료를 위한 주변환경의 변화에 따른 환자의 긴장도를 정량화하고, 주변환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 파악하는 과정으로 이해될 수 있다.Analyzing the correlation between the environment of the virtual reality and the patient's tension according to an embodiment of the present invention (S310) is a data analysis process by the first analysis unit 31, the respiratory synchrotron radiation implemented through the virtual reality It can be understood as a process of quantifying the patient's tension according to changes in the surrounding environment for treatment, and grasping the correlation between the surrounding environment and the patient's tension.

예를 들어, 가상현실이 방사능 치료실인 경우, 제 1 분석유닛(31)에서는 생체 신호와 긴장도 신호를 기초로 치료실 내의 기계(ex. 갠트리 또는 카우치 등)가 움직임에 따라 발생하는 소음 및 배경 변화로 인한 시야 변화(ex. 눈동자의 움직임 등)에 따라 환자의 뇌파(i.e. ECG 신호) 및 심전도(i.e. EKG 신호)가 어떻게 변화하는지를 분석할 수 있다. 이를 통해 제 1 분석유닛(31)에서는 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 어떠한 영향을 미치는지를 평가하여 정량화할 수 있으며, 주변환경의 변화와 환자의 긴장도 간의 상관관계를 도출할 수 있다.For example, when the virtual reality is a radiotherapy room, in the first analysis unit 31, noise and background changes caused by movement of a machine (eg, gantry or couch) in the treatment room based on the bio-signal and the tension signal are used. It is possible to analyze how the patient's EEG (ie ECG signal) and electrocardiogram (ie EKG signal) change according to the visual field change (ex. pupil movement, etc.). Through this, the first analysis unit 31 can evaluate and quantify the effect of the virtual reality environment on the patient's tension, and derive a correlation between changes in the surrounding environment and the patient's tension.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 데이터 분석부(30)에서 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계(S300)는, 제 2 분석유닛(32)에서 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 환자의 긴장도가 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.Also, referring to FIGS. 2 and 3, the respiratory signal, the tension signal, and the biosignal measured by the first data analysis unit 30 according to an embodiment of the present invention are evaluated, and the correlation between the signals is analyzed. Step (S300), the second analysis unit 32 on the basis of the respiratory signal and the tension signal to evaluate the effect of the patient's tension on the patient's breathing, and analyze the correlation between the patient's tension and the patient's breathing It may include (S320).

본 발명의 일 실시 예에 따른 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 단계(S320)는 제 2 분석유닛(32)에 의한 데이터 분석 과정으로서, 가상현실을 통해 구현된 호흡동조 방사능 치료 과정에서 환자의 긴장도에 따른 환자의 호흡량, 호흡주기 등의 변화를 정량화하고, 환자의 긴장도와 환자의 호흡 변화 간의 상관관계를 파악하는 과정으로 이해될 수 있다.The step of analyzing the correlation between the patient's tension and the patient's breath according to an embodiment of the present invention (S320) is a data analysis process by the second analysis unit 32, and respiratory synchrotron radiotherapy implemented through virtual reality In the process, it can be understood as a process of quantifying changes in the patient's respiratory volume and breathing cycle according to the patient's tension, and grasping the correlation between the patient's tension and the patient's respiratory changes.

예를 들어, 가상현실이 방사능 치료실인 경우, 제 2 분석유닛(32)에서는 환자 인도, 영상 유도, 호흡 유도 등의 전 과정에서 측정되는 환자의 뇌파(i.e. ECG 신호) 및 심전도(i.e. EKG 신호)에 따라 환자의 호흡량, 호흡주기 등이 어떻게 변화하는지를 분석할 수 있다. 이를 통해 제 2 분석유닛(32)에서는 환자의 긴장도가 환자의 호흡 변화에 어떠한 영향을 미치는지를 평가하여 정량화할 수 있으며, 환자의 긴장도와 환자의 호흡량, 호흡주기 등의 호흡 변화 간의 상관관계를 도출할 수 있다.For example, when the virtual reality is a radiotherapy room, in the second analysis unit 32, the patient's EEG (ie ECG signal) and electrocardiogram (ie EKG signal) measured in all processes such as patient delivery, image induction, and breath induction. Depending on how the patient's breathing volume, breathing cycle, etc., can be analyzed. Through this, the second analysis unit 32 can evaluate and quantify how the patient's tension affects the patient's respiratory changes, and derive a correlation between the patient's tension and the patient's respiratory volume, respiratory changes such as breathing cycle can do.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전술한 호흡 신호, 긴장도 신호, 생체 신호의 분석(S300)이 완료되면, 예측 모델 생성부(40)에서는 기계학습 또는 딥러닝을 통해 분석된 결과에 기초하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성할 수 있다(S400). Referring to FIGS. 2 and 3, when the analysis (S300) of the above-described breathing signal, tension signal, and biosignal according to an embodiment of the present invention is completed, the prediction model generator 40 performs machine learning or deep learning. A predictive model for determining a patient's respiratory therapy technique may be generated by learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the analyzed result (S400 ).

예를 들어, 호흡 신호 자체의 분석 결과로서 가상현실이 호흡 치료실일 때 선택된 환자의 호흡치료 기법에 따른 호흡 변화가 도출되고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계 및 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계가 도출되면, 예측 모델 생성부(40)에서 기계학습 또는 딥러닝을 통해 현재 환자의 호흡치료 기법이 얼마만큼 적합한지를 학습할 수 있다. 예측 모델 생성부(40)에서는 이와 같은 학습 과정을 통해 호흡치료 기법의 필요성에 따른 환자군, 호흡치료 기법의 종류에 따른 환자군 등으로 군집화(Clustering)하여 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성할 수 있다.For example, as a result of analysis of the breathing signal itself, when the virtual reality is the respiratory treatment room, a respiratory change according to the respiratory treatment technique of the selected patient is derived, and the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension and the patient's tension and When a correlation between breaths is derived, the predictive model generation unit 40 may learn how suitable the current patient's respiratory therapy technique is through machine learning or deep learning. The predictive model generation unit 40 clusters the patient group according to the necessity of the respiratory therapy technique, the patient group according to the type of the respiratory therapy technique, and the like, through the learning process to determine the predictive model for determining the patient's respiratory therapy technique. Can be created.

한편, 여기서 호흡치료 기법이란 호흡동조 방사선 치료 과정에서 환자의 호흡을 제어하기 위한 치료 기법을 말한다. 예를 들어, 호흡치료 기법에는 환자의 호흡과 연동된 내부 장기의 움직임을 제어하기 위한 Breath hold(BH), Active Breath Control(ABC) 또는 Shallow Breathing 등이 포함될 수 있다. 만약 예측 모델을 통해 환자에게 별도의 호흡치료 기법이 필요하지 않은 경우(i.e. 환자의 자세 및 호흡 재현도가 높은 경우)에는 호흡을 별도로 제어하지 않고 자연스러운 호흡에 따라 움직이는 종양에 방사선을 조사하는 Free Breathing 방식이 이용될 수 있다.Meanwhile, the respiratory treatment technique refers to a treatment technique for controlling breathing of a patient in the course of respiratory synchrotherapy. For example, respiratory therapy techniques may include breath hold (BH), active breath control (ABC), or shallow breathing to control movement of the patient's breathing and linked internal organs. If the patient does not need a separate respiration treatment technique through a predictive model (ie, the patient's posture and breathing reproducibility are high), free breathing that irradiates tumors moving according to natural breathing without controlling breathing separately Method can be used.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 제 2 데이터 분석부(50)에서 환자의 호흡 신호 및 긴장도 신호가 측정 모듈(ex. 뇌파 측정 센서, 심전도 센서 등)로부터 입력되면, 예측 모델을 이용하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 예측하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 입력되는 환자의 호흡 신호 및 긴장도 신호는 가상현실을 제공하는 과정에서 측정되는 신호이거나 실제 현실에서 환자가 방사능 치료 과정을 수행함에 따라 측정된 신호일 수 있다.Referring to FIG. 3, a method of optimizing a patient's respiratory synchrotron radiation therapy using a virtual reality according to an embodiment of the present invention includes: a second data analysis unit 50 measures a patient's respiratory signal and tension signal If it is input from (ex. EEG measurement sensor, ECG sensor, etc.), it may further include the step of predicting the fitness of the patient's respiratory therapy technique using a predictive model (S500). The input patient's breathing signal and tension signal may be a signal measured in the process of providing virtual reality or a signal measured in real reality as the patient performs a radiotherapy process.

예를 들어, 가상현실로서 방사능 치료실이 환자에게 노출되어 호흡 신호 및 긴장도 신호가 측정된 경우, 측정된 호흡 신호 및 긴장도 신호가 제 2 데이터 분석부(50)로 입력되면, 해당 신호에 대한 분석을 통해 정량 평가값을 도출할 수 있다. 제 2 데이터 분석부(50)는 도출된 정량 평가값을 기초로 하여 예측 모델을 통해 호흡치료 기법에 대한 적합도를 예측할 수 있다.For example, when the radiotherapy room is exposed to a patient as a virtual reality and the respiratory signal and the tension signal are measured, when the measured respiratory signal and the tension signal are input to the second data analysis unit 50, analysis of the corresponding signal is performed. Through this, quantitative evaluation values can be derived. The second data analysis unit 50 may predict fitness for a respiratory therapy technique through a predictive model based on the derived quantitative evaluation value.

이때, 예측 모델에서 예측하는 호흡치료 기법의 적합도는 현재 환자가 수행하고 있는 호흡치료 기법이 존재하는지 여부에 따라 서로 다른 형태로 추정될 수 있다. 예를 들어, 만약 현재 환자가 수행하는 호흡치료 기법이 있다면, 현재 수행하는 호흡치료 기법이 환자에게 얼마만큼 적합한지 여부에 대한 정보가 퍼센트값 등의 수치와 함께 도출될 수 있다. 만약 현재 환자가 수행하고 있는 호흡치료 기법이 없다면, 현재 환자에게 호흡치료 기법이 필요한지 여부가 먼저 분석되고, 호흡치료 기법이 필요하다면 환자에게 가장 적합한 호흡치료 기법에 대한 정보가 퍼센트값 등의 수치와 함께 도출될 수 있다.At this time, the fitness of the respiratory therapy technique predicted by the predictive model may be estimated in different forms depending on whether there is a respiratory therapy technique currently being performed by the patient. For example, if there is a breathing treatment technique currently performed by a patient, information on how suitable the breathing technique currently performed is suitable for a patient may be derived along with a numerical value such as a percentage value. If there is no respiratory therapy technique currently being performed by the patient, whether or not the current patient needs respiratory therapy is analyzed first. Can be derived together.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제 2 데이터 분석부(50)는 이와 같이 예측 모델을 활용함으로써, 환자에게 호흡치료 기법이 필요한지 여부, 호흡치료 기법이 필요하다면 어떠한 호흡치료기법이 환자에게 적합할지 여부 및 환자가 현재 수행하는 호흡치료 기법이 얼만큼 적합한지 등을 분석할 수 있다. 이를 통해 실제 방사능 치료 이전에 환자별로 적합한 호흡치료 기법을 미리 결정하여 적용함으로써, 호흡동조 방사능 치료의 효율 및 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 환자의 현재 상태를 적절히 반영하여 호흡치료 기법을 조정함으로써, 환자에 대한 맞춤형 호흡치료 기법을 실시간으로 제공할 수 있다.The second data analysis unit 50 according to an embodiment of the present invention utilizes the predictive model as described above, to determine whether a patient needs a respiratory therapy technique, and if a respiratory therapy technique is required, which respiratory therapy technique is suitable for the patient? And how appropriate the patient's current respiratory therapy technique is. Through this, it is possible to improve the efficiency and accuracy of respiratory-synchronized radiotherapy by determining and applying a suitable respiratory therapy method for each patient before actual radiotherapy. In addition, by adjusting the respiratory therapy technique to properly reflect the current state of the patient, it is possible to provide a customized respiratory therapy technique for the patient in real time.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계(S310)는, 제 1 분석유닛(31)에서 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 가상현실의 환경 내에서 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정하는 단계(S311)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an effect of a virtual reality environment on a patient's tension is evaluated based on a tension signal and a biosignal according to an embodiment of the present invention, and a correlation between a virtual reality environment and a patient's tension is analyzed. Step S310 is a factor that increases the patient's tension in the environment of the virtual reality based on the results derived through analysis of the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension in the first analysis unit 31 It may include the step (S311) of estimating (Factor).

이때, 환자의 긴장도를 상승시키는 인자란 가상현실 환경 내의 치료 장치, 소음 등 시각적 또는 사운드적 구성요소 뿐만 아니라 특정한 치료 과정 등을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 분석유닛(31)에서 방사능 치료실로 구현된 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 따라 갠트리의 이동으로 소음이 발생한 경우에 환자의 긴장도가 가장 높은 것으로 분석되면, 갠트리의 이동 소음을 환자의 긴장도를 상승시키는 인자로 추정할 수 있다. 또는, 제 1 분석유닛(31)에서 방사선 치료실로 구현된 가상현실의 영상 유도 과정에서 환자의 긴장도가 가장 높은 것으로 분석되면, 영상 유도 과정 자체를 환자의 긴장도를 상승시키는 인자로 추정할 수 있다.At this time, the factors that increase the patient's tension may include all specific treatment procedures, as well as visual or sound components such as treatment devices and noise in a virtual reality environment. For example, when noise is generated due to movement of the gantry according to a correlation between the virtual reality environment implemented as a radiotherapy room and the patient's tension in the first analysis unit 31, when the patient's tension is analyzed to be the highest, the gantry The movement noise of can be estimated as a factor that increases the patient's tension. Alternatively, if it is analyzed that the patient's tension is highest in the image induction process of the virtual reality implemented as the radiation treatment room in the first analysis unit 31, the image induction process itself may be estimated as a factor that increases the patient's tension.

이와 같이 제 1 분석유닛(31)에서는 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계의 분석이 완료되면, 호흡동조 방사선 치료 과정에서 환자의 긴장상태를 유발하는 요인을 분석하여 어떤 과정, 어느 시점 또는 어떤 장치로 인해 긴장하는지를 환자 본인이 정확히 파악하여 훈련하거나 임상의 등이 훈련시킬 수 있도록 할 수 있다.As described above, when the analysis of the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension is completed, the first analysis unit 31 analyzes the factors causing the patient's tension in the respiratory synchrotron radiation process, and analyzes the process, at any point in time, or It is possible for the patient to accurately grasp which device is strained so that the patient can train or train a clinician.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 가상현실 모델링부(10)에서 추정된 인자에 기초하여 환자에 대한 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 결정된 노출 횟수에 따라 가상현실을 추가적으로 출력 단말(200)로 제공하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, a method of optimizing a patient's respiratory synchrotron radiation therapy using virtual reality according to an embodiment of the present invention is based on factors estimated by the virtual reality modeling unit 10, virtual reality for a patient It may further include the step (S600) of determining the number of exposures and providing virtual reality to the output terminal 200 according to the determined number of exposures.

이는 방사능 치료 과정에서 환자의 긴장도를 높이는 환경적 요소를 환자에게 반복적으로 노출시킴으로써, 해당 요소에 대한 환자의 긴장도를 낮춤과 동시에 실제 방사능 치료 과정에의 적응력을 높이기 위한 과정으로 이해될 수 있다. This can be understood as a process for increasing the adaptability to the actual radiation treatment process while simultaneously reducing the patient's tension with respect to the element by repeatedly exposing the patient with an environmental factor that increases the patient's tension in the radiation treatment process.

이때, 결정된 노출 횟수에 따라 출력 단말(200)로 제공되는 가상현실은 환자의 긴장도를 상승시키는 인자가 포함된 일 부분 또는 일 과정(ex. 방사능 치료실에서의 갠트리 이동 과정)이거나 환자의 긴장도를 상승시키는 인자가 포함된 전체 장소(ex. 방사능 치료실)일 수 있다. 또한, 가상현실의 노출 횟수는 제 1 분석유닛(31)을 통해 평가된 환자의 긴장도에 따라 결정될 수 있다. At this time, the virtual reality provided to the output terminal 200 according to the determined number of exposures is a part or a process (eg, a gantry movement process in a radiotherapy room) containing a factor that increases the patient's tension, or increases the patient's tension This may be the entire site (eg, radiotherapy room) containing the prescribing factors. In addition, the number of exposures of the virtual reality may be determined according to the strain level of the patient evaluated through the first analysis unit 31.

예를 들어, 제 1 분석유닛(31)에서 방사능 치료실에서의 갠트리의 이동 소음이 환자의 긴장도를 상승시키는 인자로 추정된 경우, 가상현실 모델링부(10)에서는 환자의 긴장도에 따라 방사능 치료실에서의 갠트리의 이동 과정에 대한 노출 횟수를 5회로 결정할 수 있다. 이와 같이 결정된 노출 횟수에 따라 출력 단말(200)을 통해 방사능 치료실에서의 갠트리 이동 과정이 5회 동안 반복적으로 환자에게 제공될 수 있다.For example, when the movement noise of the gantry in the radiotherapy room in the first analysis unit 31 is estimated to be a factor that increases the patient's tension, the virtual reality modeling unit 10 in the radiotherapy room according to the patient's tension. The number of exposures for the gantry movement process can be determined five times. Depending on the number of exposures determined as described above, the process of moving the gantry in the radiation treatment room through the output terminal 200 may be repeatedly provided to the patient for 5 times.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법은, 가상현실 모델링부(10)에서 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 신호 측정부(20)에서 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하여, 제 1 데이터 분석부(30)에서 환자의 긴장도를 평가하고, 제 2 데이터 분석부(50)에서 예측 모델을 통해 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a method for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention includes additional provision of virtual reality according to the number of exposures determined by the virtual reality modeling unit 10. When complete, the signal measurement unit 20 re-measures the patient's breathing signal, tension level signal, and biosignal to evaluate the patient's tension level in the first data analysis unit 30, and in the second data analysis unit 50 A step (S700) of analyzing the fitness of the patient's respiratory therapy technique through the predictive model may be further included.

이는 환자의 긴장도를 높이는 환경적 요소를 환자에게 반복적으로 노출시킨 결과, 해당 요소에 대한 환자의 긴장도가 실제로 어느 정도까지 낮춰졌으며, 환자에게 호흡치료 기법이 필요한지 여부 또는 현재 수행하고 있는 호흡치료 기법이 효과적으로 수행되었는지 여부 등을 분석하는 피드백 과정으로 이해될 수 있다. This is a result of repeatedly exposing the environmental factors that increase the patient's tension to the patient. As a result, the patient's tension with respect to the factor has actually been reduced to a certain extent, and whether the patient needs a respiratory therapy technique or the current respiratory therapy technique. It can be understood as a feedback process that analyzes whether it has been effectively performed.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따라 가상현실의 추가적인 제공 과정에서 신호 측정부(20)에서 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호가 재측정되면, 제 1 분석유닛(31) 및 제 2 분석유닛(32)에 의해 전술한 신호의 평가 및 상관관계 분석이 수행될 수 있다. 이때, 제 2 데이터 분석부(50)에서는 각 분석유닛에 의해 분석된 결과에 기초하여 환자의 긴장도를 정량화하여 평가할 수 있으며, 예측 모델을 이용하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석할 수 있다.That is, according to an embodiment of the present invention, when the respiration signal, the tension signal and the biosignal are re-measured in the signal measuring unit 20 in the additional provision process of virtual reality, the first analysis unit 31 and the second analysis unit ( 32), the above-described signal evaluation and correlation analysis can be performed. At this time, the second data analysis unit 50 may quantify and evaluate the patient's tension based on the results analyzed by each analysis unit, and analyze the fitness of the patient's respiratory therapy technique using a predictive model.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템(100)을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a system 100 for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy in a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템(100)은, 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 모델링된 가상현실을 출력 단말(200)로 제공하는 가상현실 모델링부(10), 출력 단말(200)을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 신호 측정부(20), 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 신호들 간의 상관관계를 분석하는 제 1 데이터 분석부(30) 및 기계학습 또는 딥러닝을 통해 분석된 결과에 기초하여 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 예측 모델 생성부(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a system 100 for optimizing respiratory synchrotron radiation therapy of a patient using virtual reality according to an embodiment of the present invention models virtual reality for respiration synchrotron radiation therapy and modeled virtual A virtual reality modeling unit 10 that provides reality to the output terminal 200, a signal measuring unit 20 that measures a patient's breathing signal, tension signal, and biosignal according to the virtual reality provided through the output terminal 200, The first data analysis unit 30 for evaluating the measured respiratory signals, tension signals and bio signals, and analyzing the correlation between the signals, and based on the results analyzed through machine learning or deep learning. A predictive model generator 40 may be included to generate a predictive model for determining a patient's respiratory therapy technique by learning fitness.

본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 분석부는, 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 가상현실의 환경이 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 제 1 분석유닛(31) 및 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 환자의 긴장도가 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 제 2 분석유닛(32)을 포함할 수 있다.The data analysis unit according to an embodiment of the present invention evaluates the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and analyzes the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension. 1 Analysis unit (31) and a second analysis unit (32) for evaluating the effect of the patient's tension on the patient's breathing, and analyzing the correlation between the patient's tension and the patient's breathing based on the breathing signal and tension signal It can contain.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 분석유닛(31)은, 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 가상현실의 환경 내에서 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정할 수 있다.The first analysis unit 31 according to an embodiment of the present invention increases the patient's tension in the virtual reality environment based on the results derived through analysis of the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension. The factor to be estimated can be estimated.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실 모델링부(10)는, 추정된 인자에 기초하여 환자에 대한 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 결정된 노출 횟수에 따라 가상현실을 추가적으로 출력 단말(200)로 제공할 수 있다.The virtual reality modeling unit 10 according to an embodiment of the present invention determines the number of exposures of the virtual reality to the patient based on the estimated factors, and additionally outputs the virtual reality to the output terminal 200 according to the determined number of exposures. Can provide.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템(100)은, 가상현실 모델링부(10)에 의해 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 신호 측정부(20)는 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하고, 재측정된 신호들에 기초하여 환자의 긴장도를 평가하고, 예측 모델을 통해 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 제 2 데이터 분석부(50)를 더 포함할 수 있다.The system 100 for optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient by using virtual reality according to an embodiment of the present invention is further provided with virtual reality according to the number of exposures determined by the virtual reality modeling unit 10 When the signal measuring unit 20 re-measures the patient's respiratory signal, tension signal and bio-signal, evaluates the patient's tension based on the re-measured signals, and uses the predictive model to fit the patient's respiratory therapy technique A second data analysis unit 50 for analyzing may be further included.

본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템(100)과 관련하여서는 전술한 방법에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 시스템(100)과 관련하여, 전술한 방법에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.With respect to the system 100 according to an embodiment of the present invention, the contents of the above-described method may be applied. Therefore, with respect to the system 100, the description of the same contents as the contents of the above-described method is omitted.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a recording medium readable by a computer recording a program for executing the above-described method on a computer. In other words, the above-described method can be written in a program executable on a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable medium. Further, the structure of the data used in the above-described method can be recorded on a computer-readable medium through various means. A recording medium that records an executable computer program or code for performing various methods of the present invention should not be understood as including temporary objects such as carrier waves or signals. The computer-readable medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical read media (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention. .

10: 가상현실 모델링부 20: 신호 측정부
30: 제 1 데이터 분석부 31: 제 1 분석유닛
32: 제 2 분석유닛 40: 예측 모델 생성부
50: 제 2 데이터 분석부
100: 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템
200: 출력 단말
10: virtual reality modeling unit 20: signal measurement unit
30: first data analysis unit 31: first analysis unit
32: second analysis unit 40: prediction model generation unit
50: second data analysis unit
100: system for optimizing patient's respiratory synchrotherapy
200: output terminal

Claims (13)

가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법에 있어서,
상기 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 상기 모델링된 가상현실을 출력 단말로 제공하는 단계;
상기 출력 단말을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 단계;
상기 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 상기 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계; 및
기계학습 또는 딥러닝을 통해 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 상기 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 상기 신호들 간의 상관관계를 분석하는 단계는,
상기 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 상기 가상현실의 환경이 상기 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 상기 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계; 및 상기 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 상기 환자의 긴장도가 상기 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 상기 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법.
In the method of optimizing the patient's respiratory synchrotherapy using virtual reality,
Modeling virtual reality for the respiratory synchrotherapy, and providing the modeled virtual reality to an output terminal;
Measuring a breathing signal, a tension signal and a biosignal of a patient according to virtual reality provided through the output terminal;
Evaluating the measured respiratory signal, tension signal, and vital signal, and analyzing a correlation between the signals; And
Including machine learning or deep learning to generate a predictive model for determining the patient's respiratory therapy technique by learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the analyzed result; includes,
Evaluating the measured respiratory signal, tension signal and biosignal, and analyzing the correlation between the signals,
Evaluating the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and analyzing a correlation between the virtual reality environment and the patient's tension; And evaluating the effect of the patient's tension on the patient's breathing based on the breathing signal and tension signal, and analyzing the correlation between the patient's tension and the patient's breathing. How to optimize respiratory synchrotherapy.
제 1 항에 있어서,
상기 긴장도 신호에는 ECG(Electroencephalogram) 신호 및 EKG(Electrocardiogram) 신호가 포함되고,
상기 생체 신호에는 상기 환자의 음성 신호 및 시각 신호가 포함되는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법.
According to claim 1,
The tension signal includes an ECG (Electroencephalogram) signal and an EKG (Electrocardiogram) signal,
The bio-signal is a method of optimizing patient's respiratory synchrotherapy, characterized in that the patient's voice and visual signals are included.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 상기 가상현실의 환경이 상기 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 상기 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 단계는,
상기 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 상기 가상현실의 환경 내에서 상기 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법.
According to claim 1,
Evaluating the effects of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and analyzing the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension,
And estimating a factor that increases the patient's tension in the virtual reality environment based on a result obtained through analysis of a correlation between the virtual reality environment and a patient's tension. How to optimize respiratory synchrotherapy in patients.
제 4 항에 있어서,
상기 추정된 인자에 기초하여 상기 환자에 대한 상기 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 상기 결정된 노출 횟수에 따라 상기 가상현실을 추가적으로 상기 출력 단말로 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법.
The method of claim 4,
And determining the number of exposures of the virtual reality to the patient based on the estimated factor, and further providing the virtual reality to the output terminal according to the determined number of exposures. How to optimize tuned radiation therapy.
제 5 항에 있어서,
상기 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 상기 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하여 상기 환자의 긴장도를 평가하고, 상기 예측 모델을 통해 상기 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하는 방법.
The method of claim 5,
When additional provision of virtual reality according to the determined number of exposures is completed, re-measurement of the patient's respiratory signals, tension signals and bio signals to evaluate the patient's tension, and through the predictive model, A method of optimizing respiratory syncytial radiation therapy in a patient, further comprising analyzing the fitness.
가상현실을 이용하여 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템에 있어서,
상기 호흡동조 방사선 치료를 위한 가상현실을 모델링하고, 상기 모델링된 가상현실을 출력 단말로 제공하는 가상현실 모델링부;
상기 출력 단말을 통해 제공된 가상현실에 따른 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 측정하는 신호 측정부;
상기 측정된 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 평가하고, 상기 신호들 간의 상관관계를 분석하는 제 1 데이터 분석부; 및
기계학습 또는 딥러닝을 통해 상기 분석된 결과에 기초하여 상기 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 학습함으로써 상기 환자의 호흡치료 기법을 결정하기 위한 예측 모델을 생성하는 예측 모델 생성부를 포함하고,
상기 데이터 분석부는,
상기 긴장도 신호 및 생체 신호에 기초하여 상기 가상현실의 환경이 상기 환자의 긴장도에 미치는 영향을 평가하고, 상기 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계를 분석하는 제 1 분석유닛 및 상기 호흡 신호 및 긴장도 신호에 기초하여 상기 환자의 긴장도가 상기 환자의 호흡에 미치는 영향을 평가하고, 상기 환자의 긴장도와 환자의 호흡 간의 상관관계를 분석하는 제 2 분석유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템.
In the system for optimizing the patient's respiratory synchrotherapy using virtual reality,
A virtual reality modeling unit for modeling virtual reality for the respiratory synchrotherapy and providing the modeled virtual reality as an output terminal;
A signal measurement unit for measuring a patient's breathing signal, tension signal and bio signal according to virtual reality provided through the output terminal;
A first data analysis unit for evaluating the measured respiratory signal, tension signal, and biosignal, and analyzing correlation between the signals; And
And a predictive model generator for generating a predictive model for determining the patient's respiratory therapy technique by learning the fitness of the patient's respiratory therapy technique based on the analyzed result through machine learning or deep learning.
The data analysis unit,
A first analysis unit and the respiratory signal for evaluating a correlation between the virtual reality environment and the patient's tension, evaluating the effect of the virtual reality environment on the patient's tension based on the tension signal and the biosignal, and And a second analysis unit for evaluating the effect of the patient's tension on the patient's breathing based on the tension signal and analyzing the correlation between the patient's tension and the patient's breathing. System for optimizing radiation therapy.
제 7 항에 있어서,
상기 긴장도 신호에는 ECG(Electroencephalogram) 신호 및 EKG(Electrocardiogram) 신호가 포함되고,
상기 생체 신호에는 상기 환자의 음성 신호 및 시각 신호가 포함되는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템.
The method of claim 7,
The tension signal includes an ECG (Electroencephalogram) signal and an EKG (Electrocardiogram) signal,
A system for optimizing respiratory synchrotron radiation treatment of a patient, wherein the biosignal includes the patient's voice signal and a visual signal.
삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 분석유닛은,
상기 가상현실의 환경과 환자의 긴장도 간의 상관관계에 대한 분석을 통해 도출된 결과를 기초로 상기 가상현실의 환경 내에서 상기 환자의 긴장도를 상승시키는 인자(Factor)를 추정하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템.
The method of claim 7,
The first analysis unit,
Based on the results obtained through the analysis of the correlation between the virtual reality environment and the patient's tension, the patient is characterized by estimating a factor that increases the patient's tension within the virtual reality environment. A system for optimizing respiratory synchrotherapy.
제 10 항에 있어서,
상기 가상현실 모델링부는,
상기 추정된 인자에 기초하여 상기 환자에 대한 상기 가상현실의 노출 횟수를 결정하고, 상기 결정된 노출 횟수에 따라 상기 가상현실을 추가적으로 상기 출력 단말로 제공하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템.
The method of claim 10,
The virtual reality modeling unit,
Optimizing the patient's respiratory synchrotherapy, characterized in that the number of exposures of the virtual reality to the patient is determined based on the estimated factor, and the virtual reality is additionally provided to the output terminal according to the determined number of exposures. System to do.
제 11 항에 있어서,
상기 가상현실 모델링부에 의해 상기 결정된 노출 횟수에 따른 가상현실의 추가적인 제공이 완료되면, 상기 신호 측정부는 상기 환자의 호흡 신호, 긴장도 신호 및 생체 신호를 재측정하고,
상기 재측정된 신호들에 기초하여 상기 환자의 긴장도를 평가하며, 상기 예측 모델을 통해 상기 환자의 호흡치료 기법의 적합도를 분석하는 제 2 데이터 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자의 호흡동조 방사선 치료를 최적화하기 위한 시스템.
The method of claim 11,
When the additional provision of virtual reality according to the number of exposures determined by the virtual reality modeling unit is completed, the signal measuring unit re-measures the patient's breathing signal, tension signal, and bio signal,
And a second data analysis unit for evaluating the patient's tension based on the re-measured signals and analyzing the fitness of the patient's respiratory therapy technique through the predictive model. System for optimizing treatment.
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium in which a program for implementing the method of any one of claims 1, 2, 4 to 6 is recorded.
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