KR102313044B1 - Method and system for evaluating elderly health status using characteristics of walk-in-place - Google Patents
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Abstract
제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템은 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하는 제자리 걸음 데이터 수집부; 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출하는 제자리 걸음 특성 분석부; 상기 제자리 걸음 특성에 대한 상기 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 건강 상태 학습부; 및 새로운 대상자로부터 획득한 제자리 걸음 특성을 상기 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 새로운 대상자의 건강 상태를 평가하는 건강 상태 평가부를 포함한다. Provided are a method and system for evaluating the health status of the elderly using a standing gait characteristic. A health status evaluation system for the elderly using standing-in-place characteristics according to an embodiment of the present invention includes: a standing-by-step data collection unit for collecting standing-by-step data from a subject; a standing gait characteristic analyzer for analyzing the standing gait data to extract standing gait characteristics; a health state learning unit for machine learning the health state of the subject with respect to the standing-in-place characteristic to construct a health state evaluation model based on the standing-to-walk characteristic; and a health state evaluation unit for evaluating the health state of the new subject by inputting the standing gait characteristic obtained from the new subject into the health state evaluation model.
Description
본 발명은 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법 및 시스템에 관한 것으로, 제한된 공간에서 간단한 장비를 이용하여 측정한 제자리 걸음 특성에 기초하여 노인의 건강 상태를 평가할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for evaluating the health condition of an elderly person using a standing gait characteristic, and to a method and system capable of evaluating the health condition of an elderly person based on the standing gait characteristic measured using simple equipment in a limited space.
급속도로 인구 고령화가 진행되면서 노인 의료비 지출로 인한 개인적, 사회적 부담이 증가하고 있다. 노인의 건강 상태는 보행 특성에 영향을 미친다고 알려져 있다. 보행은 하지의 여러 관절에서 잘 조화된 역학 운동이 동시에 일어나는 복합적인 과정으로, 운동 능력과 감각 능력뿐만 아니라 기억력, 집중력, 실행능력 등 고위 수준의 인지기능이 관여한다. 즉, 보행 특성은 하지(발목, 무릎, 고관절)의 골관절염(osteoarthritis), 신경근병(neuromuscular diseases, 예를 들어, 퇴행성 척추질환), 뇌기능 장애(brain dysfunction, 예를 들어, 치매), 뇌혈관 질환(cerebrovascular disease, 예를 들어, 뇌졸중), 심폐질환(cardiorespiratory diseases), 대사장애(metabolic disturbances) 등과 같은 건강 상태를 반영할 수 있다. 따라서, 보행 특성을 이용하여 노인의 건강 상태를 평가한다면, 관련 질병의 조기 진단과 증상 관리, 적절한 치료 등에 주요하게 활용될 수 있다. With the rapid aging of the population, the personal and social burden of medical expenses for the elderly is increasing. It is known that the health status of the elderly affects gait characteristics. Gait is a complex process in which well-coordinated dynamic movements occur simultaneously in several joints of the lower extremities, and high-level cognitive functions such as memory, concentration, and execution are involved as well as motor and sensory abilities. That is, gait characteristics include osteoarthritis of the lower extremities (ankle, knee, hip), neuromuscular diseases (eg, degenerative spinal disease), brain dysfunction (eg, dementia), cerebrovascular It may reflect health conditions such as cerebrovascular disease (eg, stroke), cardiorespiratory diseases, metabolic disturbances, and the like. Therefore, if the health status of the elderly is evaluated using walking characteristics, it can be mainly used for early diagnosis of related diseases, symptom management, and appropriate treatment.
다만, 이러한, 보행 능력을 분석하고 정량화 하기 위해, 미국 특허 공개 공보 US 2009-0141933은 카메라를 이용하여 보행 시 이미지를 획득하고, 다리의 움직임을 분석하여 동작을 예측하고 보행 사이클을 예측하는 기술을 제안하였다. 다만, 이러한 종래 기술은 고가의 모션 캡쳐 시스템(motion capture system), 근전도계(electromyograph), 힘 플레이트(force plate) 등과 같은 장비, 최대 16 미터 길이의 직선 구조 공간과 같은 여유 공간과 경험이 풍부한 실험자가 필요하다. 즉, 상술한 장비를 활용한 보행 능력 평가 방법은 특수 기기 및 인력이 투입됨에 따라 높은 비용이 발생했을 뿐만 아니라, 거동이 불편한 노인이 상술한 실험을 온전히 수행하는 것은 어려움이 있어 정확한 결과 데이터를 취하기 어려운 단점이 있었다.However, in order to analyze and quantify such walking ability, U.S. Patent Publication No. US 2009-0141933 discloses a technique for acquiring an image while walking using a camera and analyzing the movement of the leg to predict motion and predict the gait cycle. suggested. However, this prior art is expensive motion capture system (motion capture system), electromyograph (electromyograph), equipment such as force plate (force plate), etc., free space such as a straight structure space of up to 16 meters in length and experience rich experimentation. self is needed That is, the method for evaluating walking ability using the above-described equipment not only caused high costs due to the input of special equipment and manpower, but also made it difficult for an elderly person with reduced mobility to fully perform the above-described experiment, so it is difficult to take accurate result data. There were difficult drawbacks.
따라서, 제한된 공간에서 간단한 장비를 이용하여 보행을 측정하고 이로부터 노인의 건강 상태를 평가할 수 있는 방법 및 시스템이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a method and a system capable of measuring a gait using simple equipment in a limited space and evaluating the health status of an elderly person therefrom.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구체적으로, 제한된 공간에서 간단한 장비를 이용하여 대상자의 제자리 걸음 특성을 측정하고 이에 기초하여 대상자의 건강 상태를 평가할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and specifically, it provides a method and system for measuring the standing gait characteristic of a subject using simple equipment in a limited space and evaluating the subject's health status based on this. .
본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템은 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하는 제자리 걸음 데이터 수집부; 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출하는 제자리 걸음 특성 분석부; 상기 제자리 걸음 특성에 대한 상기 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 건강 상태 학습부; 및 새로운 대상자로부터 획득한 제자리 걸음 특성을 상기 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 새로운 대상자의 건강 상태를 평가하는 건강 상태 평가부를 포함한다. An elderly health status evaluation system according to an embodiment of the present invention includes: a standing step data collection unit for collecting standing step data from a subject; a standing gait characteristic analyzer for analyzing the standing gait data to extract standing gait characteristics; a health state learning unit for machine learning the health state of the subject with respect to the standing-in-place characteristic to construct a health state evaluation model based on the standing-to-walk characteristic; and a health state evaluation unit for evaluating the health state of the new subject by inputting the standing gait characteristic obtained from the new subject into the health state evaluation model.
본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 방법은 다수의 대상자로부터 제자리 걸음에 따른 제자리 걸음 데이터를 취득하고, 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출하며, 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 단계; 평가 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하고, 제자리 걸음 특성을 추출하는 단계; 및 상기 평가 대상자의 제자리 걸음 특성을 상기 구축된 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 평가 대상자의 건강 상태를 평가하는 단계를 포함한다.The elderly health status evaluation method according to an embodiment of the present invention acquires standing gait data from a plurality of subjects, analyzes the standing gait data to extract standing gait characteristics, and health based on the standing gait characteristics building a state evaluation model; collecting standing gait data from the subject to be evaluated and extracting situation characteristics; and inputting the standing gait characteristic of the subject to be evaluated into the constructed health condition evaluation model to evaluate the health condition of the subject to be evaluated.
본 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 방법 및 시스템은 제자리 걸음 데이터를 기반으로 함으로써 기존에 사용되던 고가의 보행 분석 시스템을 사용하지 않으며 전문 인력과 물리적 공간에 대한 요구가 적은 방법으로 대상자의 건강 상태 평가에 활용 가능한 보행 데이터를 수집할 수 있다. The elderly health status evaluation method and system according to this embodiment do not use the expensive gait analysis system that was used in the past because it is based on the standing gait data, and evaluate the health status of the subject in a method that requires less professional manpower and physical space. It is possible to collect gait data that can be used for
간단하며 자동화된 방법으로 제자리 걸음 특성을 분석하여 인공신경망 모델의 입력으로 사용함에 따라, 입력 데이터의 가공 및 특징 생성(feature engineering)에 요구되는 시간 소모적이며 노동 집약적인 과정을 최소화할 수 있다.Time-consuming and labor-intensive processes required for processing and feature engineering of input data can be minimized by analyzing the gait characteristics in a simple and automated way and using it as an input for an artificial neural network model.
일상생활 중에 쉽게 측정 가능한 제자리 걸음 특성을 이용하여 노인의 노쇠, 근감소(낙상 위험), 인지기능장애 등과 관련된 건강 상태를 모니터링함으로써 관련 질병의 조기 진단, 증상 관리, 적절한 치료의 기회를 제공할 수 있다. It can provide opportunities for early diagnosis, symptom management, and appropriate treatment of related diseases by monitoring health conditions related to senility, muscle loss (fall risk), cognitive dysfunction, etc. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템에 참여하는 대상자 및 대상자에 부착된 센서를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 데이터 수집부의 개략적인 구성을 도시한 예시도이다.
도 3은 제자리 걸음 시 발에 3축 가속도계를 부착하여 측정한 신호의 예시적인 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 제자리 걸음 특성 분석을 위해 도 3의 신호를 스펙트로그램(spectrogram)으로 변환한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템의 건강 상태 학습부의 예시적인 기계학습 모델을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a health status evaluation system for the elderly using a standing gait characteristic according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram exemplarily illustrating a subject participating in a health condition evaluation system for the elderly and a sensor attached to the subject according to an embodiment of the present invention.
2B is an exemplary diagram illustrating a schematic configuration of a standing step data collection unit according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary graph of a signal measured by attaching a three-axis accelerometer to the foot when walking in place.
4A and 4B are exemplary views in which the signal of FIG. 3 is converted into a spectrogram for analyzing the characteristics of walking in place.
5 illustrates an exemplary machine learning model of the health state learning unit of the health state evaluation system for the elderly according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method for evaluating the health status of the elderly using a standing gait characteristic according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 인지할 수 있다. 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION The detailed description set forth below in conjunction with the appended drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, one of ordinary skill in the art will recognize that the present invention may be practiced without these specific details. Specific terms used in the following description are provided to help the understanding of the present invention, and the use of these specific terms may be changed to other forms without departing from the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템의 블록도이다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템에 참여하는 대상자 및 대상자에 부착된 센서를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 데이터 수집부의 개략적인 구성을 도시한 예시도이다. 도 3은 제자리 걸음 시 발에 3축 가속도계를 부착하여 측정한 신호의 예시적인 그래프이다. 도 4a 및 도 4b는 제자리 걸음 특성 분석을 위해 도 3의 신호를 스펙트로그램으로 변환한 예시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템의 건강 상태 학습부의 예시적인 기계학습 모델을 도시한 것이다.1 is a block diagram of a health status evaluation system for the elderly using a standing gait characteristic according to an embodiment of the present invention. 2A is a diagram exemplarily illustrating a subject participating in a health condition evaluation system for the elderly and a sensor attached to the subject according to an embodiment of the present invention. 2B is an exemplary diagram illustrating a schematic configuration of a standing step data collection unit according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary graph of a signal measured by attaching a three-axis accelerometer to the foot when walking in place. 4A and 4B are exemplary views in which the signal of FIG. 3 is converted into a spectrogram for analyzing the characteristics of walking in place. 5 illustrates an exemplary machine learning model of the health state learning unit of the health state evaluation system for the elderly according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 노인 건강 상태 평가 시스템(10)은 제자리 걸음 데이터 수집부(100), 제자리 걸음 특성 분석부(110), 건강 상태 학습부(120), 건강 상태 평가부(130) 및 데이터 베이스부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the elderly health
실시예들에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템은, 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 본 명세서의 노인 건강 상태 평가 시스템 및 이에 포함된 각 부(unit)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈(module)", "서버(server)", "시스템", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU) 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.An elderly health status evaluation system according to embodiments may be entirely hardware, or may have aspects that are partly hardware and partly software. For example, the health status evaluation system for the elderly of the present specification and each unit included therein may collectively refer to a device for exchanging data in a specific format and content in an electronic communication method and software related thereto. As used herein, terms such as “unit”, “module”, “server”, “system”, “device” or “terminal” refer to a combination of hardware and software driven by the hardware. it is intended to be For example, the hardware herein may be a data processing device including a central processing unit (CPU) or other processor. In addition, software driven by hardware may refer to a running process, an object, an executable file, a thread of execution, a program, and the like.
또한, 노인 건강 상태 평가 시스템을 구성하는 각각의 부는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 도 1에서 제자리 걸음 데이터 수집부(100), 제자리 걸음 특성 분석부(110), 건강 상태 학습부(120), 건강 상태 평가부(130) 및 데이터 베이스부(140)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되나, 이는 노인 건강 상태 평가 시스템을 구성하는 장치를 해당 장치에 의해 실행되는 동작에 의해 단지 기능적으로 구분한 것이다. 따라서, 실시예에 따라서는 제자리 걸음 데이터 수집부(100), 제자리 걸음 특성 분석부(110), 건강 상태 학습부(120), 건강 상태 평가부(130) 및 데이터 베이스부(140)는 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있고, 하나 이상이 다른 부와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있으며, 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다.In addition, each part constituting the elderly health status evaluation system is not necessarily intended to refer to physically distinct and distinct components. In FIG. 1 , the standing step
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 시스템(10)의 대상자는 노인일 수 있다. 여기서, 노인은 일정 연령 이상으로 나이 들어 늙은 사람을 의미하며, 노인복지법 상 만 65세 이상인 자로 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 대상자는 상기 연령 이하의 대상자로 구성될 수도 있고, 상기 연령 이상의 대상자들로 구성될 수도 있다.In addition, the target of the elderly health
제자리 걸음 데이터 수집부(100)는 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집할 수 있다. 노인 건강 상태 평가 시스템(10)은 상기 제자리 걸음 데이터를 측정하기 위한 하나 이상의 센서(101)를 포함할 수 있다. The standing step
여기서, 센서(101)는 대상자(H)의 신체에 탈, 부착이 용이하며 휴대가 가능한 소형 사이즈의 가속도계 또는 자이로스코프(gyroscope)를 포함할 수 있다. Here, the
가속도계 또는 자이로스코프를 이용하여 제자리 걸음 동작의 운동학적 데이터를 수집하는 경우, 도 2a에 도시된 바와 같이 노인 건강 상태 평가 시스템(10)에 참여하는 대상자(H)는 신체에 센서(101)를 장착하게 된다. 센서(101)가 장착되는 대상자(H)의 신체 부위는 대상자(H)의 제자리 걸음 동작과 직접적으로 연관된 신체 부위일 수 있다. 예시적으로, 센서(101)가 장착되는 대상자(H)의 신체 부위는 대상자(H)의 골반(pelvis), 허벅지(thigh), 정강이(shank) 및 발(foot) 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the kinematic data of the gait motion is collected using an accelerometer or a gyroscope, the subject H participating in the elderly health
상기 가속도계는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기 등을 측정할 수 있으며 자이로스코프는 회전하는 물체의 회전각과 기울기 등을 측정할 수 있다. 즉, 대상자(H)의 신체 분절에 부착된 가속도계 및 자이로스코프는 제자리 걸음 동작 시 신체 관절에서 발생하는 운동에 대한 정량적 데이터를 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에 제공할 수 있다. The accelerometer may measure the acceleration of a moving object or the strength of an impact, and the gyroscope may measure the rotation angle and inclination of the rotating object. That is, the accelerometer and the gyroscope attached to the body segment of the subject H may provide quantitative data on the motion occurring in the body joints during the standing-still motion to the standing-step
즉, 센서(101)는 제자리 걸음 특성을 이용하여 대상자(H)의 건강 상태를 평가하는데 있어서 도구적인 역할을 수행한다. 제자리 걸음 데이터 수집부(100)는 대상자(H)의 제자리 걸음 데이터를 각 센서(101)로부터 수신할 수 있다. 제자리 걸음 데이터 수집부(100)와 센서(101)는 무선으로 신호의 송신 및 수신이 가능하도록 구성될 수 있다.That is, the
몇몇 실시예에서, 노인 건강 상태 평가 시스템(10)은 도 2b에 도시된 바와 같은, 카메라(102) 및 압력 매트(103)를 더 포함할 수 있다. 카메라(102)는 사용자의 신체 관절 위치와 각도 등을 측정할 수 있다. 압력 매트(103)는 대상자의 제자리 걸음이 수행되는 제한된 공간에 해당한다. 또한, 압력 매트(103)는 사용자의 족저압을 측정할 수 있다. 카메라(102)를 통해 수집된 사용자의 제자리 걸음 데이터(사용자의 신체 관절 위치와 각도) 및 압력 매트(103)를 통해 수집된 제자리 걸음 데이터(사용자의 족저압)는 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제자리 걸음 데이터는 상기 측정된 운동학적 데이터, 상기 측정된 대상자의 신체 관절 위치와 각도 및 상기 측정된 대상자의 족저압 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In some embodiments, the elderly health
제자리 걸음 특성 분석부(110)는 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에서 수신된 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출한다. 구체적으로, 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터들을 추출한다. 또한, 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 상기 제자리 걸음 특성은 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 이미지는 시간에 따른 신호의 주파수 및 에너지 변화를 보여주는 스펙트로그램일 수 있다. 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 푸리에 변환(Fourier transform) 또는 웨이브릿 변환(wavelet transform)을 통해 시간 영역 신호를 스펙트로그램으로 변환할 수 있다. The standing walking
도 4a는 도 3의 신호에 국소 푸리에 변환(short-time Fourier transform, STFT)을 적용해 생성한 스펙트로그램을 예시적으로 도시한 것이며, 도 4b는 연속 웨이브릿 변환(continuous wavelet transform, CWT)을 적용해 생성한 스펙트로그램을 예시적으로 도시한 것이다. 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 제자리 걸음 동작의 운동학적 데이터를 표현하는 이미지는 스펙트로그램일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 건강 상태 학습부(120)는 상기 제자리 걸음 특성에 대한 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축한다. 여기서, 제자리 걸음 특성은 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 분석된 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지를 포함할 수 있다.FIG. 4A exemplarily shows a spectrogram generated by applying a short-time Fourier transform (STFT) to the signal of FIG. 3, and FIG. 4B is a continuous wavelet transform (CWT). The spectrogram generated by applying it is shown as an example. The image representing the kinematic data of the standing motion in the standing walking
건강 상태 학습부(120)는 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화(abstraction, 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업)를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합인 심층학습(deep learning)을 이용해서 도 5에 도시된 것과 같은 구조의 건강 상태 평가 모델을 구축할 수 있다. 상기 심층학습 모델은 동물의 시각 피질의 구조와 유사하게 뉴런 사이의 연결 패턴을 형성하는 컨볼루셔널(convolutional) 신경망, 시간에 따라 매순간 신경망을 쌓아올리는 재귀(recurrent) 신경망, 입력 집합에 대한 확률 분포를 학습할 수 있는 제한 볼츠만 머신(restricted Boltzmann machine) 등을 기반으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The health
건강 상태 학습부(120)에서 학습을 위해 사용되는 입력은 복수의 대상자 각자의 제자리 걸음 특성이고 출력은 상기 복수 대상자 각자의 건강 상태이다.An input used for learning by the health
여기서, 대상자의 건강 상태는 대상자의 노쇠 정도, 대상자의 근감소 정도 및/또는 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 포함한다. 상기 대상자의 노쇠 정도는 비노쇠(non-frailty) 또는 노쇠(frailty)로 이분화되거나 비노쇠(non-frailty), 전노쇠(pre-frailty) 또는 노쇠(frailty)로 삼분화될 수 있다. 건강 상태 학습부(120)는 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 생성된 제자리 걸음 특성(파라미터 및/또는 이미지)을 입력 값으로 사용하고, 대상자의 노쇠 정도를 출력 값으로 사용하여 제1 건강 상태 평가 모델을 구축할 수 있다.Here, the health status of the subject includes a degree of senility of the subject, a degree of muscle weakness of the subject, and/or a degree of cognitive dysfunction of the subject. The subject's degree of frailty may be dichotomized into non-frailty or frailty, or triangulated into non-frailty, pre-frailty, or frailty. The health
또한, 상기 대상자의 근감소 정도는 비근감소증(non-sarcopenia) 또는 근감소증(sarcopenia)으로 이분화될 수 있다. 건강 상태 학습부(120)는 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 생성된 제자리 걸음 특성을 입력 값으로 사용하고, 대상자의 근감소 정도를 출력 값으로 사용하여 제2 건강 상태 평가 모델을 구축할 수 있다.In addition, the degree of sarcopenia of the subject may be bisected into non-sarcopenia or sarcopenia. The health
또한, 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도는 비인지장애(non-cognitive impairment, non-CI) 또는 인지장애(CI)로 이분화되거나 비인지장애, 경도인지장애(mild CI) 또는 중등도 이상의 인지장애(moderate-to-severe CI)로 삼분화될 수 있다. 건강 상태 학습부(120)는 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 생성된 제자리 걸음 특성을 입력 값으로 사용하고, 인지 기능 장애 정도를 출력 값으로 사용하여 제3 건강 상태 평가 모델을 구축할 수 있다. In addition, the degree of cognitive impairment of the subject is dichotomized into non-cognitive impairment (non-CI) or cognitive impairment (CI), or non-cognitive impairment, mild cognitive impairment (mild CI), or moderate or higher cognitive impairment ( moderate-to-severe CI). The health
건강 상태 학습부(120)에서 구축되는 건강 상태 평가 모델은 상기 대상자의 노쇠 정도를 판단하는 제1 건강 상태 평가 모델, 상기 대상자의 근감소 정도를 판단하는 제2 건강 상태 평가 모델 및 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 판단하는 제3 건강 상태 평가 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The health state evaluation model built in the health
건강 상태 학습부(120)에서 구축된 건강 상태 평가 모델은 데이터 베이스부(140)에 저장될 수 있다. 데이터 베이스부(140)는 건강 상태 평가 모델 및 이에 기초가 되는 제자리 걸음 데이터 및/또는 제자리 걸음 특성 등과 같은 정보를 임시적으로 저장하거나 보관하도록 구성될 수 있다. The health state evaluation model built in the health
건강 상태 평가부(130)는 건강 상태 학습부(120)에서 구축된 건강 상태 평가모델을 활용하여 새로운 대상자의 건강 상태를 평가할 수 있다. 여기서, 새로운 대상자는 상기 모델의 구축에 사용되지 않은 다른 대상자를 의미할 수 있다. The health
상기 제자리 걸음 데이터 수집과 제자리 걸음 특성 분석 과정을 거쳐 취득된 새로운 대상자의 제자리 걸음 특성은 건강 상태 평가부(130)로 제공되어 상기 건강 상태 평가 모델에 입력되고, 새로운 대상자의 건강 상태가 출력될 수 있다. 구체적으로, 건강 상태 평가부(130)는 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도, 제2 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 근감소 정도 또는 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 평가할 수 있다. The standing gait characteristics of the new subject acquired through the standing gait data collection and standing gait characteristics analysis process may be provided to the health
건강 상태 평가부(130)는 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도를 비노쇠 또는 노쇠로 이분화하여 판단하거나, 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도를 비노쇠, 전노쇠 또는 노쇠로 삼분화하여 판단할 수 있다. 건강 상태 평가부(130)는 제2 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 근감소 정도를 비근감소증 또는 근감소증으로 이분화하여 판단할 수 있다. 또한, 건강 상태 평가부(130)는 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 비인지장애 또는 인지장애로 이분화하여 판단하거나, 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 비인지장애, 경도인지장애 또는 중등도 이상의 인지장애로 삼분화하여 판단할 수 있다.The health
건강 상태 평가부(130)는 각 건강 상태 평가 모델에서 출력된 결과를 해당 대상자에게 제공할 수 있으며, 제자리 걸음 특성을 기반으로 노인의 노쇠, 근감소(낙상 위험), 인지 기능 장애 등과 관련된 건강 상태의 모니터링을 제공할 수 있다. 이에 따라, 관련 질병의 조기 진단, 증상 관리, 적절한 치료의 기회를 대상자에게 제공할 수 있다.The health
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 평가 방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a health condition evaluation method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 평가 방법의 순서도이다. 상기 방법은 상술한 도 1 내지 도 5의 시스템에서 수행될 수 있고, 본 실시예에 설명을 위해 도 1 내지 도 5가 참조될 수 있다.6 is a flowchart of a health status evaluation method according to an embodiment of the present invention. The method may be performed in the system of FIGS. 1 to 5 described above, and FIGS. 1 to 5 may be referred to for explanation in this embodiment.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법은 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 단계(S100), 평가 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하고, 제자리 걸음 특성을 추출하는 단계(S110) 및 평가 대상자의 제자리 걸음 특성을 상기 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 평가 대상자의 건강 상태를 평가하는 단계(S120)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , in the method for evaluating the health of the elderly using the standing-in-place characteristic according to an embodiment of the present invention, the step of constructing a health condition evaluation model based on the standing-in-place characteristic (S100), and collecting standing-up data from the subject to be evaluated and extracting the standing gait characteristics (S110) and inputting the standing gait characteristics of the subject to be evaluated into the health condition evaluation model to evaluate the health condition of the subject to be evaluated (S120).
제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축한다(S100).Building a health status evaluation model based on the standing gait characteristics (S100).
먼저, 다수의 대상자(H)는 센서(101)를 신체 부위에 장착한 상태로 정해진 시간동안 제자리 걸음 동작을 하게 되며, 센서(101)는 제자리 걸음 데이터를 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에 제공할 수 있다. 즉, 센서(101)는 제자리 걸음에 따른 대상자(H)의 신체 상태를 평가하는데 있어서 도구적인 역할을 수행한다. 제자리 걸음 데이터 수집부(100)는 제자리 걸음 데이터를 각 센서(101)로부터 수신할 수 있다. 센서(101)는 대상자(H)의 신체에 탈, 부착이 용이하며 휴대가 가능한 소형 사이즈의 가속도계 또는 자이로스코프를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 노인 건강 상태 평가 시스템(10)은 도 2b에 도시된 바와 같은, 카메라(102) 및 압력 매트(103)를 더 포함할 수 있다. 카메라(102)는 사용자의 신체 관절 위치와 각도 등을 측정할 수 있다. 압력 매트(103)는 대상자의 제자리 걸음이 수행되는 제한된 공간에 해당한다. 또한, 압력 매트(103)는 사용자의 족저압을 측정할 수 있다. 카메라(102)를 통해 수집된 사용자의 제자리 걸음 데이터(사용자의 신체 관절 위치와 각도) 및 압력 매트(103)를 통해 수집된 제자리 걸음 데이터(사용자의 족저압)는 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제자리 걸음 데이터는 상기 측정된 운동학적 데이터, 상기 측정된 대상자의 신체 관절 위치와 각도 및 상기 측정된 대상자의 족저압 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.First, a plurality of subjects (H) performs a standing step for a predetermined time while the
다음으로, 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출한다. Next, the standing gait characteristics are extracted by analyzing the standing gait data.
제자리 걸음 특성 분석부(110)는 제자리 걸음 데이터 수집부(100)에서 수신된 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출한다. 구체적으로, 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터들을 추출한다. 또한, 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 상기 제자리 걸음 특성은 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 이미지는 시간에 따른 신호의 주파수 및 에너지 변화를 보여주는 스펙트로그램일 수 있다. 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 푸리에 변환 또는 웨이브릿 변환을 통해 시간 영역 신호를 스펙트로그램으로 변환할 수 있다.The standing walking
상기 제자리 걸음 특성에 대한 상기 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축한다. A health status evaluation model based on the standing-to-walk characteristics is constructed by machine learning the health state of the subject for the standing-to-walk characteristics.
건강 상태 학습부(120)는 상기 제자리 걸음 특성에 대한 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축한다. 여기서, 제자리 걸음 특성은 제자리 걸음 특성 분석부(110)에서 분석된 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지를 포함할 수 있다.The health
건강 상태 학습부(120)는 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합인 심층학습을 이용해서 도 5에 도시된 것과 같은 구조의 건강 상태 평가 모델을 구축할 수 있다. 상기 심층학습 모델은 동물의 시각 피질의 구조와 유사하게 뉴런 사이의 연결 패턴을 형성하는 컨볼루셔널 신경망, 시간에 따라 매순간 신경망을 쌓아올리는 재귀 신경망, 입력 집합에 대한 확률 분포를 학습할 수 있는 제한 볼츠만 머신 등을 기반으로 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The health
건강 상태 학습부(120)에서 학습을 위해 사용되는 입력은 복수의 대상자 각자의 제자리 걸음 특성이고 출력은 상기 복수 대상자 각자의 건강 상태이다.An input used for learning by the health
여기서, 대상자의 건강 상태는 대상자의 노쇠 정도, 대상자의 근감소 정도 및/또는 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 포함한다. 건강 상태 학습부(120)에서 구축되는 건강 상태 평가 모델은 상기 대상자의 노쇠 정도를 판단하는 제1 건강 상태 평가 모델, 상기 대상자의 근감소 정도를 판단하는 제2 건강 상태 평가 모델 및 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 판단하는 제3 건강 상태 평가 모델 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the health status of the subject includes a degree of senility of the subject, a degree of muscle weakness of the subject, and/or a degree of cognitive dysfunction of the subject. The health state evaluation model built in the health
다음으로, 평가 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하고, 제자리 걸음 특성을 추출한다(S110).Next, the standing step data is collected from the subject to be evaluated, and the standing step characteristics are extracted (S110).
센서(101), 카메라(102), 압력 매트(103) 중 적어도 하나를 이용해 평가 대상자의 제자리 걸음 데이터를 취득할 수 있다. 제자리 걸음 데이터 수집부(100)는 센서(101), 카메라(102), 압력 매트(103) 중 적어도 하나로부터 평가 대상자의 제자리 걸음 데이터를 수신하고, 제자리 걸음 특성 분석부(110)는 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출할 수 있다.At least one of the
평가 대상자의 건강 상태를 평가한다(S120).The health status of the subject to be evaluated is evaluated (S120).
새로운 대상자로부터 획득한 제자리 걸음 특성은 건강 상태 평가부(130)로 제공되어 구축된 건강 상태 평가 모델의 입력 값으로 제공될 수 있으며, 건강 상태 평가 모델은 새로운 대상자의 건강 상태를 출력 값으로 제공할 수 있다. 즉, 건강 상태 평가부(130)는 새로운 대상자의 제자리 걸음 특성에 기초하여 새로운 대상자의 건강 상태를 평가할 수 있다. 구체적으로, 건강 상태 평가부(130)는 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도, 제2 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 근감소 정도 또는 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 평가할 수 있다. 건강 상태 평가부(130)는 각 건강 상태 평가 모델에 따른 결과를 해당 대상자에게 제공할 수 있으며, 제자리 걸음 특성을 기반으로 노인의 노쇠, 근감소(낙상 위험), 인지기능장애 등과 관련된 건강 상태의 모니터링을 제공할 수 있다. 이에 따라, 관련 질병의 조기 진단, 증상 관리, 적절한 치료의 기회를 대상자에게 제공할 수 있다.The standing gait characteristic obtained from the new subject may be provided to the health
이와 같이, 본 실시예에 따른 노인 건강 상태 평가 방법은 기존에 사용되던 고가의 보행 분석 시스템을 사용하지 않고 대상자의 제자리 걸음 특성을 전문 인력과 물리적 공간에 대한 요구가 적은 방법으로 획득할 수 있다. As such, the elderly health condition evaluation method according to the present embodiment can acquire the subject's gait characteristics in a way that requires less professional manpower and physical space without using the expensive gait analysis system used in the past.
간단하며 자동화된 방법으로 제자리 걸음 특성을 분석하여 인공신경망 모델의 입력으로 사용함에 따라, 입력 데이터의 가공 및 특징 생성에 요구되는 시간 소모적이며 노동 집약적인 과정을 최소화할 수 있다.Time-consuming and labor-intensive processes required for processing input data and generating features can be minimized by analyzing the gait characteristics in a simple and automated way and using it as an input for an artificial neural network model.
일상생활 중에 쉽게 측정 가능한 제자리 걸음 특성을 이용하여 노인의 노쇠, 근감소(낙상 위험), 인지기능장애 등과 관련된 건강 상태를 모니터링함으로써 관련 질병의 조기 진단, 증상 관리, 적절한 치료의 기회를 제공할 수 있다.It can provide opportunities for early diagnosis, symptom management, and appropriate treatment of related diseases by monitoring health conditions related to senility, muscle loss (fall risk), cognitive dysfunction, etc. have.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법에 의한 동작은, 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation by the method for evaluating the health condition of the elderly using the standing gait characteristic according to the embodiments described above may be at least partially implemented as a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. A program for implementing the operation by the method for evaluating the health of the elderly using the standing-in-place characteristic according to the embodiments is recorded and the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by the computer is stored. include Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which the present embodiment belongs.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments, the present invention should not be construed as being limited by these embodiments or drawings, and those skilled in the art will appreciate the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.
10: 노인 건강 상태 평가 시스템
100: 제자리 걸음 데이터 수집부
110: 제자리 걸음 특성 분석부
120: 건강 상태 학습부
130: 건강 상태 평가부
140: 데이터 베이스부10: Elderly Health Status Assessment System
100: stationary step data collection unit
110: stand-by step characteristic analysis unit
120: Health State Learning Department
130: health status evaluation department
140: database unit
Claims (15)
상기 압력 매트로부터 측정된 대상자의 족저압을 제자리 걸음 데이터로 수집하는 제자리 걸음 데이터 수집부;
상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출하는 제자리 걸음 특성 분석부;
상기 제자리 걸음 특성에 대한 상기 대상자의 건강 상태를 기계학습하여 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 건강 상태 학습부; 및
새로운 대상자로부터 획득한 제자리 걸음 특성을 상기 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 새로운 대상자의 건강 상태를 평가하는 건강 상태 평가부를 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.A limited space in which a subject's standing gait is performed, comprising: a pressure mat for measuring plantar pressure according to the subject's standing gait;
a standing step data collection unit for collecting the plantar pressure of the subject measured from the pressure mat as standing step data;
a standing gait characteristic analyzer for analyzing the standing gait data to extract standing gait characteristics;
a health state learning unit for machine learning the health state of the subject with respect to the standing-in-place characteristic to construct a health state evaluation model based on the standing-to-walk characteristic; and
A health status evaluation system for the elderly using standing-in-place characteristics, comprising: a health status evaluation unit for evaluating the health status of the new subject by inputting the standing-in-place characteristics obtained from the new subject into the health condition evaluation model.
상기 건강 상태 평가 모델은 상기 대상자의 노쇠 정도를 판단하는 제1 건강 상태 평가 모델, 상기 대상자의 근감소 정도를 판단하는 제2 건강 상태 평가 모델 및 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 판단하는 제3 건강 상태 평가 모델 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 건강 상태 평가부는 상기 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도, 상기 제2 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 근감소 정도 또는 상기 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 평가하는 것을 특징으로 하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.According to claim 1,
The health condition evaluation model includes a first health condition evaluation model for determining the degree of senescence of the subject, a second health condition evaluation model for determining the degree of muscle loss of the subject, and a third health condition for determining the degree of cognitive dysfunction of the subject. at least one of the condition evaluation models;
The health status evaluation unit uses the first health status evaluation model to determine the degree of senescence of the new subject, the muscle loss degree of the new subject using the second health status evaluation model, or the third health status evaluation model for the new subject. A health status evaluation system for the elderly using gait characteristics, characterized in that it evaluates the degree of cognitive dysfunction of
상기 건강 상태 학습부는, 심층학습을 이용해 상기 건강 상태 평가 모델을 생성하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.According to claim 1,
The health state learning unit is a health state evaluation system for the elderly using a standing gait characteristic for generating the health state evaluation model using deep learning.
상기 대상자의 신체에 부착되어 상기 대상자의 제자리 걸음 동작에 따른 운동학적 데이터를 측정하는 센서; 및 상기 대상자의 신체 관절 위치와 각도를 측정하는 카메라를 더 포함하고,
상기 제자리 걸음 데이터는 상기 측정된 운동학적 데이터 및 상기 측정된 대상자의 신체 관절 위치와 각도를 더 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.According to claim 1,
a sensor attached to the subject's body to measure kinematic data according to the subject's gait motion in place; And further comprising a camera for measuring the body joint position and angle of the subject,
The standing gait data is a health status evaluation system for the elderly using the standing gait characteristics further comprising the measured kinematic data and the measured body joint position and angle of the subject.
상기 제자리 걸음 특성은 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지 중 적어도 하나를 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.5. The method of claim 4,
The standing gait characteristic includes at least one of spatiotemporal gait factor, parameters related to joint angle and plantar pressure change, and an image related to spatiotemporal gait factor, joint angle and plantar pressure change.
상기 이미지는 국소 푸리에 변환 기반의 스펙트로그램인 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.6. The method of claim 5,
The image is a local Fourier transform-based spectrogram, a health status evaluation system for the elderly using a standing gait characteristic.
상기 이미지는 연속 웨이브릿 변환 기반의 스펙트로그램인 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 시스템.6. The method of claim 5,
The image is a continuous wavelet transformation-based spectrogram, a health status evaluation system for the elderly using a standing gait characteristic.
다수의 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하고, 상기 제자리 걸음 데이터를 분석하여 제자리 걸음 특성을 추출하며, 상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 단계;
평가 대상자로부터 제자리 걸음 데이터를 수집하고, 제자리 걸음 특성을 추출하는 단계; 및
상기 평가 대상자의 제자리 걸음 특성을 상기 구축된 건강 상태 평가 모델에 입력시켜 상기 평가 대상자의 건강 상태를 평가하는 단계를 포함하고,
상기 제자리 걸음 데이터는 압력 매트로부터 제공되는 대상자의 족저압을 포함하고, 상기 압력 매트는 대상자의 제자리 걸음이 수행되는 제한된 공간으로서, 상기 대상자의 제자리 걸음에 따른 족저압 변화가 측정되는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.A method for evaluating the health of the elderly using the standing-in-place characteristics performed in the elderly health condition evaluation system using the standing-in-place, the method comprising:
collecting standing gait data from a plurality of subjects, analyzing the standing gait data to extract standing gait characteristics, and constructing a health status evaluation model based on the standing gait characteristics;
collecting standing gait data from the subject to be evaluated and extracting situation characteristics; and
Comprising the step of evaluating the health status of the subject to be evaluated by inputting the standing gait characteristics of the subject to be evaluated into the constructed health condition evaluation model,
The standing gait data includes plantar pressure of the subject provided from a pressure mat, wherein the pressure mat is a limited space in which the subject's situation is performed. A method of assessing the health status of the elderly using
상기 건강 상태 평가 모델은 상기 대상자의 노쇠 정도를 판단하는 제1 건강 상태 평가 모델, 상기 대상자의 근감소 정도를 판단하는 제2 건강 상태 평가 모델 및 상기 대상자의 인지 기능 장애 정도를 판단하는 제3 건강 상태 평가 모델 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 평가 대상자의 건강 상태를 평가하는 단계는,
상기 제1 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 노쇠 정도, 상기 제2 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 근감소 정도 또는 상기 제3 건강 상태 평가 모델을 이용하여 새로운 대상자의 인지 기능 장애 정도를 평가하는 것을 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.9. The method of claim 8,
The health condition evaluation model includes a first health condition evaluation model for determining the degree of senescence of the subject, a second health condition evaluation model for determining the degree of muscle loss of the subject, and a third health condition for determining the degree of cognitive dysfunction of the subject. at least one of the condition evaluation models;
The step of evaluating the health status of the subject to be evaluated,
The degree of senility of the new subject using the first health status evaluation model, the degree of muscle loss of the new subject using the second health status evaluation model, or the degree of cognitive dysfunction of the new subject using the third health status evaluation model A method of assessing health status of the elderly using gait characteristics, comprising evaluating
상기 제자리 걸음 특성에 기초한 건강 상태 평가 모델을 구축하는 단계는,
심층학습을 이용해 상기 건강 상태 평가 모델을 구축하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.9. The method of claim 8,
The step of constructing a health condition evaluation model based on the standing gait characteristic includes:
A method for evaluating the health of the elderly using the gait characteristic of building the health status evaluation model using deep learning.
상기 제자리 걸음 데이터는 상기 대상자의 신체에 부착된 센서로부터 제공되는 운동학적 데이터 및 카메라로부터 제공되는 상기 대상자의 신체 관절 위치와 각도를 더 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.9. The method of claim 8,
The standing gait data includes kinematic data provided from a sensor attached to the subject's body and the position and angle of the subject's body joints provided from a camera.
상기 제자리 걸음 특성은 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 파라미터 및 시공간적 보행 요소, 관절 각도 및 족저압 변화와 관련된 이미지 중 적어도 하나를 포함하는 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.12. The method of claim 11,
The standing gait characteristic includes at least one of a spatiotemporal gait factor, parameters related to joint angle and plantar pressure change, and an image related to spatiotemporal gait factor, joint angle, and plantar pressure change.
상기 이미지는 국소 푸리에 변환 기반의 스펙트로그램인 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.13. The method of claim 12,
The image is a spectrogram based on a local Fourier transform, a method for evaluating the health of the elderly using a standing gait characteristic.
상기 이미지는 연속 웨이브릿 변환 기반의 스펙트로그램인 제자리 걸음 특성을 이용한 노인 건강 상태 평가 방법.13. The method of claim 12,
The image is a continuous wavelet transformation-based spectrogram, a method for evaluating the health of the elderly using a standing-in-place characteristic.
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