JP2007536645A - Real-time predictive modeling method and apparatus for patients with chronic diseases - Google Patents

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Abstract

本発明の様々な実施例は、(例えば、慢性疾患患者などの)患者の介護を改善するための方法及び装置に関するものである。一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、本発明は、(例えば、毎時間、毎日、毎週、又は毎月などの定期的な)リアルタイム出力を通じてそのような介護を改善し、多くの慢性疾患と関連する併存疾患の発症を阻止するべく設計可能である。本発明の様々な実施例は、データ収集の容易化、データ伝送の単純化、慢性疾患患者の情報の効率的な解釈、後続の分析の基礎を形成するための時系列の提供、医療行為と患者の独自のライフスタイルの間の関係を理解するための慢性疾患患者又は本発明のその他のユーザーの能力の拡張、及び/又は(患者の医師などの)医療サービス提供者の作業負荷の軽減により、慢性疾患患者の介護を改善可能である。この観点において、本発明は、慢性疾患患者と医療サービス提供者の間におけるさもなければ不可能である会話を生成するのに有用であろう。  Various embodiments of the present invention relate to methods and apparatus for improving patient care (e.g., patients with chronic illness, for example). In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the present invention may provide its real-time output through a real-time output (eg, periodic, such as hourly, daily, weekly, or monthly). Can be designed to improve such care and prevent the onset of comorbidities associated with many chronic diseases. Various embodiments of the present invention include facilitating data collection, simplification of data transmission, efficient interpretation of chronically ill patient information, providing a time series to form the basis for subsequent analysis, medical practices and By expanding the ability of chronically ill patients or other users of the present invention to understand the relationships between their own lifestyles and / or reducing the workload of healthcare service providers (such as patient physicians) Can improve the care of patients with chronic diseases. In this regard, the present invention would be useful in generating conversations that would otherwise be impossible between a chronically ill patient and a health care provider.

Description

本発明の様々な実施例は、(例えば、慢性疾患患者などの)患者の介護を改善する方法及び装置に関するものである。一実施例においては(この例は、例示を意図としており、限定を意図したものではない)、本発明は、(例えば、毎時間、毎日、毎週、毎月などの定期的な)リアルタイム出力を通じてこのような介護を改善することにより、多数の慢性疾患と関連した併存疾患の発生を阻止するべく設計可能である。本発明の様々な実施例は、データ収集を容易にし、データ伝送を単純化し、慢性疾患患者の情報を効率的に解釈し、時系列を提供して後続分析の基礎を形成し、慢性疾患患者又は本発明のその他のユーザーの能力を拡張して医療行為と患者自身のライフスタイルの間の関係を理解すると共に/又は、(患者の医師などの)医療サービス提供者の作業負荷を軽減することにより、慢性疾患患者の介護を改善可能である。この観点において、本発明は、さもなければ不可能である慢性疾患患者と医療サービス提供者間における会話を生成するのに有用であろう。   Various embodiments of the present invention relate to methods and apparatus for improving patient care (e.g., chronically ill patients, etc.). In one embodiment (this example is intended to be illustrative and not limiting), the present invention provides this through real-time output (eg, hourly, daily, weekly, monthly, etc.) By improving such care, it can be designed to prevent the occurrence of co-morbidities associated with many chronic diseases. Various embodiments of the present invention facilitate data collection, simplify data transmission, efficiently interpret information for patients with chronic diseases, provide time series to form the basis for subsequent analysis, Or extend the capabilities of other users of the present invention to understand the relationship between medical practice and the patient's own lifestyle and / or reduce the workload of a healthcare service provider (such as a patient's physician) Can improve the care of patients with chronic diseases. In this regard, the present invention would be useful for generating conversations between chronically ill patients and healthcare providers that would otherwise be impossible.

特定の一実施例においては、本発明は、慢性疾患患者などのユーザーによって生成された定期的なデータと医師や医療サービス提供者などの更なる外部供給源によって生成された定期的なデータを記録、保存、分析、及び/又は(例えば、本明細書に記述されている様々な数学的演算メカニズムに従って)モデル化する1つ又は複数のネットワークサイトにリンクされた、少なくとも1つの未加工データ収集装置を有することができる。一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、出力は、検討のために、テレビ受像機、電話機(固定回線型、携帯型)、無線装置、及び/又はコンピュータなどによって本発明のユーザーに定期的に(例えば、既定の方式又はスケジュールなどによって)提供可能であり、且つ、医師などの様々な供給源に出力することも可能である(出力は、慢性疾患患者、患者の介護者、及び/又は医師を含む(但し、これらに限定されない)1人又は多数の受領者に対して別個に又は同時に提供可能である)。一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、医師に対する出力は、医師が患者の進捗状況の要約にアクセスできるような方式で提供可能である。別の例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、本発明の出力を本発明の予測モデル化に従ってフォーマットすることにより、ユーザー/患者の仕様を満足させることが可能であり、且つ、これを利用することにより、患者の進捗状況を分析すると共に/又は、緊急事態が存在する場合に治療を変更可能である。   In one particular embodiment, the present invention records periodic data generated by users such as chronically ill patients and periodic data generated by additional external sources such as doctors and health care providers. At least one raw data collection device linked to one or more network sites for modeling, storage, analysis, and / or modeling (eg, according to various mathematical computing mechanisms described herein) Can have. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the output is for review for television receivers, telephones (fixed line, portable), wireless devices, and It can be provided to the user of the present invention on a regular basis (for example, by a predetermined method or schedule) by a computer or the like, and can be output to various sources such as a doctor (the output is Including, but not limited to, one or many recipients, including, but not limited to, chronically ill patients, patient caregivers, and / or physicians). In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the output to the physician can be provided in a manner that allows the physician to access a summary of the patient's progress. In another example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the user's / patient specification is met by formatting the output of the present invention according to the predictive modeling of the present invention. And can be used to analyze the patient's progress and / or change treatment in the event of an emergency.

尚、本出願においては、「予測モデル化」という用語は、傾向の検出、分散の検出、予測、及び/又は予想を含む(但し、これらに限定されない)広範な数学的カテゴリを意味することを意図している。   In this application, the term “predictive modeling” is intended to mean a broad mathematical category that includes (but is not limited to) trend detection, variance detection, prediction, and / or prediction. Intended.

又、本出願においては、「リアルタイム」という用語は、(相対的に低速且つ「バッチ」又は非対話型の方式で発生するのとは対照的に)本質的に同時発生型又は対話型のプロセスを意味することを意図している。   Also, in this application, the term “real time” refers to an essentially simultaneous or interactive process (as opposed to occurring in a relatively slow and “batch” or non-interactive manner). Is meant to mean

糖尿病は、食物を利用する身体の能力を損なう慢性疾患である。膵臓において製造されるインスリンというホルモンは、身体がエネルギーのために食物を利用するのを支援している。糖尿病を患っている人々の場合には、膵臓がインスリンを製造しないか、又は身体がインスリンを正しく使用することができない。インスリンがなければ、血液中にブドウ糖(これは、身体の主なエネルギー源である)が増加する。糖尿病を患っているアメリカ人の約90〜95%(約1600万人)が2型の糖尿病を患っている。   Diabetes is a chronic disease that impairs the body's ability to use food. A hormone called insulin, produced in the pancreas, helps the body use food for energy. In the case of people with diabetes, the pancreas does not produce insulin or the body cannot use insulin correctly. Without insulin, glucose increases in the blood, which is the body's main energy source. About 90-95% (about 16 million) of Americans with diabetes have type 2 diabetes.

2型糖尿病の症状のいくつか(1.頻繁な排尿、2.過剰な喉の渇きと空腹、3.劇的な体重の減少、4.怒りっぽさ、5.虚弱と疲労、並びに、6.吐き気と嘔吐)は、1型糖尿病の症状と同一である。   Some of the symptoms of type 2 diabetes (1. frequent urination, 2. excessive thirst and hunger, 3. dramatic weight loss, 4. anger, 5. weakness and fatigue, and 6 Nausea and vomiting) is the same as the symptoms of type 1 diabetes.

2型糖尿病の更なる症状は、1.繰り返し発症する又は治癒困難な皮膚感染、2.歯肉又は膀胱の感染、3.視力障害、4.手足のうずきやしびれ、並びに、5.皮膚の痒みを含みうる。   Further symptoms of type 2 diabetes are: 1. skin infections that repeatedly develop or are difficult to cure; 2. Gingival or bladder infection; 3. Visual impairment, 4. tingling and numbness in limbs, and 5. May include itching of the skin.

1型糖尿病とは異なり、2型糖尿病の症状は、通常、数ヶ月、或いは、場合によっては、数年にわたって徐々に発症し、2型糖尿病を患った人々の中には、自身が気付かないほどの穏やかな症状を有する者も存在している。   Unlike type 1 diabetes, the symptoms of type 2 diabetes usually develop gradually over months or even years, and some people with type 2 diabetes are not aware of themselves. Some people have mild symptoms.

糖尿病の原因は、依然として謎であるが、研究者は、インスリンの正常な機能が過剰な脂肪によって妨げられることから、体重の過多が糖尿病の始まりをトリガ可能であることを発見している。2型糖尿病は、通常、(例えば、健康的な体重の維持、血中ブドウ糖レベルの抑制、及び合併症の回避を支援するべく設計された)運動と個別の食事計画によって治療されている。食事と運動のみによって血中ブドウ糖レベルが低減しない場合には、食事及び運動に加えて、糖尿病薬、インスリン、又はこれらの両方が必要となろう。   The cause of diabetes remains a mystery, but researchers have discovered that overweight can trigger the onset of diabetes because the normal functioning of insulin is hindered by excess fat. Type 2 diabetes is usually treated with exercise and a separate diet plan (eg, designed to help maintain healthy weight, control blood glucose levels, and avoid complications). If diet and exercise alone do not reduce blood glucose levels, in addition to diet and exercise, diabetes drugs, insulin, or both may be required.

糖尿病は、通常、治癒は不可能であるが、治療は可能である。適切な治療、毎日の介護、及び家族のサポートにより、患者は、健康的且つ能動的な生活を送ることができる。   Diabetes is usually not curable but can be treated. With proper treatment, daily care, and family support, patients can lead a healthy and active life.

この観点において、この種の慢性疾患は、これまで、通常は、一時的に(離隔した一時的なインターバルにおいてのみ)治療されてきた。具体的には、慢性的な病気の患者には、特定の疾患を患っていると識別された後に、3ヶ月、6ヶ月、又は12ヶ月のインターバルを有する規則的な提供者による介入がスケジューリングされている。例えば、糖尿病の場合には、これらの介入は、ヘモグロビンA1C試験(過去90日間における平均血糖を推定可能な血液測定)の利用を特徴としてきた。この試験に加えて、慢性の糖尿病患者は、自宅で血糖を測定し、ときどき、自身の医療サービス提供者に対して平均を報告する場合がある。このような平均計測に依存することにより、慢性的に病気の糖尿病患者の医師は、自身が処方した特定の治療法が効果的に機能しているかどうかの判定を試みることになる。しかしながら、このような糖尿病患者を含む多くの慢性疾患患者の場合には、ごくわずかな変化しか発生していないにも拘わらず(或いは、なんの変化も発生していないにもかかわらず)、多数の慢性疾患患者の状態は悪化しているのである。   In this regard, this type of chronic disease has heretofore been usually treated temporarily (only at spaced apart temporary intervals). Specifically, chronically ill patients are scheduled for regular donor intervention with an interval of 3 months, 6 months, or 12 months after being identified as having a particular disease. ing. For example, in the case of diabetes, these interventions have been characterized by the use of the hemoglobin A1C test (a blood measurement that can estimate average blood glucose over the past 90 days). In addition to this study, chronic diabetics measure blood glucose at home and sometimes report the average to their health care providers. By relying on such an average measurement, a chronically ill diabetic physician will attempt to determine whether a particular treatment that he / she has prescribed is working effectively. However, in the case of many chronically ill patients, including those with diabetes, a large number of patients, even though very little change has occurred (or no change has occurred) The condition of patients with chronic diseases is getting worse.

これらの失敗の本質的な原因は、慢性疾患患者が、自身の糖尿病を制御するために実行を要する内容を実行するための自身の動機付けを消失することにあると考えられている。彼らは、自身の薬を不規則に摂取し、不適切な食事を摂り、十分な運動を行わない。これらの失敗の更なる原因は、治療法の開発のために医療専門家が集計済みのデータに依存しているという点と、利用可能なすべてのデータを分析するために彼らが過度に単純な統計を使用しているという点によって説明することができる。   It is believed that the primary cause of these failures is that chronically ill patients lose their motivation to do what they need to do to control their diabetes. They take their medicines irregularly, eat inappropriate food, and do not exercise enough. A further cause of these failures is that health professionals rely on aggregated data for the development of treatments and that they are overly simple to analyze all available data This can be explained by using statistics.

例えば、ブドウ糖レベルの毎日の平均のみに依存することは、減衰効果をもたらし、且つ、慢性疾患の糖尿病患者のブドウ糖が実際の状態よりも良好に制御されているように見せる可能性がある(一般的な糖尿病患者は、その特定の慢性疾患患者の介護特性に合焦するのに利用可能な単一変数(即ち、血糖)を不規則に提供しているが、全糖尿病患者の約65%は、高血圧をも患っており、大部分は、体重過多でもあり、多くの者が十分な運動を行っておらず、かなりの数が低酸素飽和度に苦しんでいる。そして、介護の最適化に利用可能であり、且つ、その介護を改善するべく機能する(且つ、これに加えて、健康管理システムにとって費用効率が優れた)治療法を提供可能なこれらの重要なファクタのすべてに関するデータを具備している慢性疾患患者は、現在、ほとんど存在していないのである)。   For example, relying solely on the daily average of glucose levels can have a dampening effect and can make the glucose of chronically ill diabetics appear to be better controlled than the actual condition (generally) Individual diabetics irregularly provide a single variable (ie, blood glucose) that can be used to focus on the care characteristics of that particular chronically ill patient, but about 65% of all diabetic patients Suffering from high blood pressure, mostly overweight, many not doing enough exercise, and a significant number suffering from hypoxia, and optimizing care Data on all of these important factors that can be used to provide treatments that are available and that function to improve their care (and that are cost-effective for health care systems) Have Chronic disease patients, currently, it's not almost non-existent).

最後に、これまで、様々な患者監視メカニズムが提案されていることに留意されたい。この例には、以下の特許文献に記述されているメカニズムが含まれている。   Finally, it should be noted that various patient monitoring mechanisms have been proposed so far. This example includes the mechanism described in the following patent document.

米国特許第6,852,080号は、自動的な遠隔患者介護のためのフィードバックを個々の患者に提供するシステム及び方法に関するものである。更に詳しくは、この特許の開示内容によれば、個々の患者の生理的尺度を監視するためのセンサを具備した医療装置が、尺度の組を規則的に記録している。遠隔地の患者は、音声フィードバックを患者自己評価インジケータに関係したQoL(Quality of Life)尺度の組として処理する。データベースが、収集された尺度の組、識別及び収集された装置尺度の組、及びQoL尺度の組を個々の患者の患者介護レコードとして収集する。サーバーが、識別及び収集された装置尺度の組とQoL尺度の組を医療装置から定期的に受信し、データベース内に保存されているその他の収集された装置尺度の組との関連において患者介護レコード内の識別及び収集された装置尺度の組、QoL尺度の組、及び収集された装置尺度の組を分析する。   US Pat. No. 6,852,080 relates to a system and method for providing feedback to individual patients for automatic remote patient care. More specifically, according to the disclosure of this patent, medical devices with sensors for monitoring the physiological scales of individual patients regularly record the scale sets. The remote patient treats audio feedback as a set of Quality of Life (QoL) measures related to the patient self-assessment indicator. A database collects collected measure sets, identified and collected device measure sets, and QoL measure sets as individual patient care records. The patient care record in relation to other collected device measure sets that the server periodically receives from the medical device a set of identified and collected device measures and a set of QoL measures The set of identified and collected device measures, the set of QoL measures, and the set of collected device measures are analyzed.

米国特許第6,383、136号は、健康分析と異常状態の予測に関するものである。更に詳しくは、この特許は、複数の健康レコード信号を入力する段階を含む患者の健康状態を追跡する方法を開示している。それぞれの信号は、様々な時点において取得された患者の健康状態に関係した正常なレンジ内にあると考えられる既定の健康通知パラメータの計測値のレコードを有している。この健康レコード信号を保存する。保存されている健康レコード信号を処理することにより、既定の健康パラメータが異常なレンジ内の値をとる可能な傾向を予想する。この傾向により、既定のパラメータが異常なレンジ内の値をとると予想された場合に、将来の異常に関する通知信号を提供する。   US Pat. No. 6,383,136 relates to health analysis and prediction of abnormal conditions. More particularly, this patent discloses a method for tracking the health status of a patient that includes inputting a plurality of health record signals. Each signal has a record of measurements of predetermined health notification parameters that are considered to be within a normal range related to the patient's health status acquired at various times. Save this health record signal. By processing the stored health record signal, one predicts a possible tendency for a given health parameter to take a value within an abnormal range. This trend provides a notification signal for future anomalies when a predetermined parameter is expected to take a value within an anomalous range.

以上において開示した利点及び改善に加えて、本発明のその他の目的及び利点については、添付の図面との関連において以下の説明を参照することにより、明らかとなろう。これらの添付の図面は、本明細書の一部を構成し、本発明の例示用の実施例を包含しており、且つ、本発明の様々な目的及び特徴を例示している。   In addition to the advantages and improvements disclosed above, other objects and advantages of the present invention will become apparent by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. These accompanying drawings form part of the present specification, include exemplary embodiments of the present invention, and illustrate various objects and features of the present invention.

以下、本発明の詳細な実施例について開示するが、開示される実施例は、様々な形態において実施可能である本発明を例示しているものに過ぎないことを理解されたい。又、本発明の様々な実施例との関連において付与されている例のそれぞれは、例示を意図するものであり、限定を意図したものではない。更には、添付の図面は、必ずしも正確な縮尺で描かれてはおらず、いくつかの特徴は、特定のコンポーネントの詳細を示すべく、誇張されている場合がある。従って、本明細書に記述されている特定の構造的及び機能的な詳細は、限定を意図したものと解釈されるべきではなく、本発明を様々に利用するべく当業者に開示するための代表的な基礎としてのみ解釈することを要するものである。   DETAILED DESCRIPTION While detailed embodiments of the present invention are disclosed below, it is to be understood that the disclosed embodiments are merely illustrative of the invention that can be implemented in various forms. In addition, each of the examples given in connection with the various embodiments of the present invention is intended to be illustrative and not limiting. Moreover, the attached drawings are not necessarily drawn to scale, and some features may be exaggerated to show details of particular components. Accordingly, specific structural and functional details described herein are not to be construed as limiting, but are representative of those skilled in the art for making various uses of the present invention. It needs to be interpreted only as a basic basis.

まず、図1、図9、及び図10を参照すれば、本発明の様々な実施例によるシステム/方法に関する図が示されている。この観点において、本発明は、データを収集、転送、保存、及び/又は分析するべくセットアップ可能である。入力を分析することにより、最新の分析及び予測モデル化の結果について患者及び/又は本発明のその他のユーザーに通知可能である。一例においては、本発明は、入力/出力データ管理装置とプライベートネットワークセンターを包含可能である。本発明は、少なくとも1つの中央プライベートネットワークセンターサイト/サーバーコンピュータによってサポートされている多数のデータ管理装置を通じて本発明に(ワールドワイドなアクセスなどの)複数のユーザーアクセスを提供するインターネットコンピュータアーキテクチャ(又は、その他の通信技術及び/又は装置)に基づいたものであってよい。当然のことながら、イントラネットやその他のタイプの閉じたシステムアーキテクチャにおいて本発明を構築することも可能である。   Referring first to FIGS. 1, 9, and 10, there are shown diagrams for systems / methods according to various embodiments of the present invention. In this regard, the present invention can be set up to collect, transfer, store, and / or analyze data. By analyzing the input, the patient and / or other users of the present invention can be notified of the latest analysis and predictive modeling results. In one example, the present invention can include an input / output data management device and a private network center. The present invention provides an Internet computer architecture that provides multiple user access (such as worldwide access) to the present invention through multiple data management devices supported by at least one central private network center site / server computer (or Other communication technologies and / or devices) may be used. Of course, it is possible to construct the invention in an intranet or other type of closed system architecture.

いずれの場合にも、(例えば、慢性疾患患者の初期入力データなどの)患者の初期入力データは、患者に関係する健康関係パラメータの計測レコード又は計測レコードの組み合わせから構成可能である。データは、少なくとも1つの入力装置(例えば、血糖計、血圧モニター、体重計、オキシメーター、物理的活動モニター、及び/又はデジタルカメラなど)を通じて本発明に入力可能である。データは、一連の時間インターバルによって時間的に離隔した様々なパラメータの計測値を有することができる。データは、体脂肪の割合、心電図、ストレス試験、CBC(白血球数、赤血球数、ヘモグロビン、ヘマトクリット、MCV、MCH、MCHC、血小板数)、BMP(ナトリウム、カリウム、塩化物、炭酸水素塩、アニオンギャップ、ブドウ糖、BUN、クレアチニン)、LFT(アルブミン、総ビリルビン及び直接ビリルビン、アルカリ性フォスファターゼ、ALT/GPT、AST/GOT)、HDL−P(コレステロール、トリグリセリド、HDL−コレステロール、LDL−コレステロール)、Monotest、鉄、TIBC、%Sat、FT4、チロキシン、TSH、総T3、T3摂取率、FTI、フェリチン、ビタミンB12、葉酸、DHEA−F、CANCER AG 125−A、黄体形成ホルモン、FSH、テストステロン、Pros Spec Ag、緑内症などの様々な眼の試験、及びその他のパラメータなどの変数の計測値を更に含んでいる(但し、これらに限定されない)。   In either case, the patient's initial input data (e.g., initial input data for a chronically ill patient) can be composed of a measurement record of a health related parameter related to the patient or a combination of measurement records. Data can be input to the present invention through at least one input device (eg, a blood glucose meter, blood pressure monitor, weight scale, oximeter, physical activity monitor, and / or digital camera, etc.). The data can have measurements of various parameters separated in time by a series of time intervals. Data include body fat percentage, electrocardiogram, stress test, CBC (white blood cell count, red blood cell count, hemoglobin, hematocrit, MCV, MCH, MCHC, platelet count), BMP (sodium, potassium, chloride, bicarbonate, anion gap) , Glucose, BUN, creatinine), LFT (albumin, total bilirubin and direct bilirubin, alkaline phosphatase, ALT / GPT, AST / GOT), HDL-P (cholesterol, triglycerides, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol), Monotest, iron , TIBC,% Sat, FT4, thyroxine, TSH, total T3, T3 uptake rate, FTI, ferritin, vitamin B12, folic acid, DHEA-F, CANCER AG 125-A, luteinizing hormone, FSH, testostero , Pros Spec Ag, various eye tests such as glaucoma, and other parameter measurements such as but not limited to.

別の実施例においては、本発明のユーザーは、キーボード、スキャナ、マイクロフォン、カメラ、無線及びモバイル装置、その他のコンピュータシステム、並びに、医療用センサ及び計測装置を通じたものなどの(但し、これらに限定されない)その他のタイプの入力装置を使用して本発明に対して直接的に健康レコードデータを入力可能である。このような医療用センサ及び計測装置の例は、温度計、血圧計、及びEKG装置を含んでいる(但し、これらに限定されない)。データ信号は、血液試験、尿試験、及びその他の医療試験の結果を包含可能である(但し、これらに限定されない)。   In other embodiments, users of the present invention may include, but are not limited to, keyboards, scanners, microphones, cameras, wireless and mobile devices, other computer systems, and those through medical sensors and measurement devices. Health record data can be entered directly into the present invention using other types of input devices. Examples of such medical sensors and measuring devices include (but are not limited to) thermometers, sphygmomanometers, and EKG devices. Data signals can include (but are not limited to) results of blood tests, urine tests, and other medical tests.

更に別の実施例においては、計測に関係する保存データ及び(例えば、慢性疾患患者などの)患者に関係するその他の入力は、プリンタによって出力された印刷紙のシートを含む(但し、これに限定されない)様々な出力装置によって出力可能であり、且つ、ファクシミリ装置、音声合成装置、コンピュータ、及びその他の装置によって出力することも可能である。   In yet another embodiment, stored data related to the measurement and other input related to the patient (eg, a chronically ill patient) includes (but is not limited to) a sheet of printed paper output by the printer. It can be output by various output devices, and can also be output by a facsimile machine, a voice synthesizer, a computer, and other devices.

次に、本発明との関連において使用可能な様々なデータ供給源を参照することとする。一例においては(この例は、例示を意図するものであり、限定を意図したものではない)、時系列データを生成するための少なくとも1つの装置を(慢性疾患患者などの)ユーザーに提供可能である。このような1つ又は複数の装置は、血糖計、血圧モニター、体重計、オキシメーター、物理的活動モニター、及び/又はデジタルカメラを包含可能である(但し、これらに限定されない)。一例においては、ユーザーは、患者が従来の介護を受けた場合にも本質的に同一の方式となるであろう1つ又は複数の装置を使用する医療行為によって計測値を取得可能である。別の例においては、取得されたデータ(計測値など)を手作業又はその他の方法でユーザーが記録することを必要としていない(例えば、記録作業は、自動的且つユーザーに対してトランスペアレントに実行可能である)。データは、通信(例えば、無線技術)によって本発明のデータ管理装置に搬送可能である(これについては、後程詳述する)。   Reference will now be made to various data sources that can be used in connection with the present invention. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the user can be provided with at least one device (such as a chronically ill patient) for generating time series data. is there. Such one or more devices can include (but are not limited to) a blood glucose meter, blood pressure monitor, weight scale, oximeter, physical activity monitor, and / or digital camera. In one example, the user can obtain measurements by medical practice using one or more devices that would be essentially the same when the patient received conventional care. In another example, the acquired data (such as measurements) does not require the user to record manually or otherwise (eg, the recording can be performed automatically and transparently to the user) Is). Data can be conveyed by communication (eg, wireless technology) to the data management device of the present invention (this will be described in detail later).

一例においては、本発明は、少なくとも3つの供給源からのデータを利用可能である。一例において(この例は、例示を意図するものであり、限定を意図したものではない)、3つの供給源とは、次のとおりであってよい。   In one example, the present invention can utilize data from at least three sources. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the three sources may be as follows:

・第1供給源:この第1供給源は、ユーザー入力を包含可能であり、次のようなデータを生成可能である(当然のことながら、以下の計測値、方法、及び頻度は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)。   First source: This first source can contain user input and can generate the following data (of course, the following measurements, methods, and frequencies are illustrative Intended, not intended to be limiting).

Figure 2007536645
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・第2供給源:この第2供給源は、治療を担当する医師などの入力データ供給源から患者の医療履歴(例えば、初期入力)が本発明に入力される際に生成可能である。このような供給源により、本発明が必要としている情報を(例えば、定期的に)更新可能である。このような患者データが最初に本発明に入力される際には、患者の履歴の基点を生成可能であり、過去の試験結果を内蔵可能であり、且つ、履歴分析及び/又は追加入力のために、外部供給源によって患者のファイルを再検討することも可能である。同様に、将来の医療的介入データを本発明に入力することも可能である。   Second source: This second source can be generated when a patient's medical history (eg, initial input) is input to the present invention from an input data source such as a physician in charge of treatment. With such a source, the information required by the present invention can be updated (eg, periodically). When such patient data is first input to the present invention, a patient history base point can be generated, past test results can be incorporated, and for historical analysis and / or additional input. In addition, patient files can be reviewed by external sources. Similarly, future medical intervention data can be entered into the present invention.

・第3供給源:データのこの第3供給源は、薬学面における準拠/情報を有することが可能であり、インタビュー及び/又はその他の手段により、例えば、ユーザーの薬局、保健計画、及び/又はPBM(Pharmacy Benefits Manager)によって提供可能である(このようなデータは、(例えば、定期的に)更新可能である)。   Third source: This third source of data can have pharmacological compliance / information and can be interviewed and / or other means, eg, the user's pharmacy, health plan, and / or It can be provided by a pharmacy benefits manager (PBM) (such data can be updated (eg, periodically)).

前述のように、本発明の様々な実施例は、1つ又は複数のデータ供給源を使用することにより、個々の患者の時系列を生成可能である(これらの時系列は、内部的又は外部的に参照可能である)。又、本発明の様々な実施例は、(例えば、分散の制御を含む制御変数の観点において患者の発症及び評価並びに患者の進捗状況の調査を円滑に実行することによって)データ供給源の独立的な分析を提供可能である。このような管理業務は、本発明の分析及び予測モデル化の使用を通じて実行可能であろう。   As described above, various embodiments of the present invention can generate time series for individual patients by using one or more data sources (these time series can be internal or external). Can be referred to). Also, various embodiments of the present invention are independent of data sources (eg, by smoothly performing patient onset and assessment and patient progress surveys in terms of control variables including control of variance). Simple analysis can be provided. Such administrative tasks could be performed through the use of the analysis and predictive modeling of the present invention.

別の例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、本発明によって生成された時系列の複数の分析により、患者の治療法を評価するためのリンクを生成可能である。(1)系列が本発明によって互いに相関している程度、又は(2)系列が本発明によって互いに相関していない程度は、有用な治療上の入力を提供可能である。又、システム識別法を使用し、データセットを利用することにより、正確な管理変数の結果の観点において特定の治療選択肢の貢献を促進することが可能である(並びに、これらのデータセットは、結果的に有効性の比較と患者固有のコスト有効度分析をもたらすことになる)。   In another example (this example is intended to be illustrative and not limiting), a link to evaluate patient therapy with multiple time series analyzes generated by the present invention. Can be generated. The extent to which (1) sequences are correlated with each other according to the present invention or (2) sequences are not correlated with each other according to the present invention can provide useful therapeutic input. Also, using system identification methods and utilizing datasets can facilitate the contribution of specific treatment options in terms of precise control variable results (and these datasets are Resulting in a comparison of effectiveness and patient-specific cost effectiveness analysis).

次に、ユーザーに関する及び/又はユーザーから提供されるデータを管理するデータ管理装置(Data Management Device:DMD)を参照しよう。一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、DMDは、小型であって、ユーザーの近く(患者の自宅や職場など)に配置可能なものであってよい。別の例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、DMDは、サーバー装置を有することができる。DMDは、ユーザーについて及び/又はユーザーによって生成されたデータを収集可能であり(このようなデータ収集は、例えば、無線で実行可能である)、DMDは、ユーザーのケーブル、陸上、又はセルラー電話線などの媒体伝送/通信手段に接続可能であり、DMDは、例えば、定期的なインターバルにおいてプライベートネットワークセンター(Private Network Center:PNC)に接続し、データを提供可能である。   Next, reference will be made to a data management device (DMD) that manages data related to and / or provided by the user. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the DMD is small and can be placed near the user (such as the patient's home or work). It's okay. In another example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the DMD may have a server device. The DMD can collect data about and / or generated by the user (such data collection can be performed, for example, wirelessly), and the DMD can be a user's cable, land, or cellular telephone line. The DMD can connect to a private network center (PNC) and provide data at regular intervals, for example.

この観点において、PNCは、データ分析アルゴリズム、計算、及び/又は予測モデル化プロセスを実行するメカニズムを有することができる。このサイトにおいて、すべての関連するデータを記録及び保存可能であり、且つ、(推移における変化と可能な分散について)分析及び/又はモデル化可能である。データ及び情報をライフスタイルデータ並びに患者の治療に関する外部的に生成された情報と統合することにより、例えば、システム識別数学と組み合わせられた時系列の非線形分析を使用して進捗の評価を提供可能である。一例においては(この例は、例示を意図しており、制限を意図したものではない)、データ伝送及び/又は保存は、HIPAAに準拠したものであってよい。   In this regard, the PNC can have a mechanism for performing data analysis algorithms, calculations, and / or predictive modeling processes. At this site, all relevant data can be recorded and stored and can be analyzed and / or modeled (for changes in transition and possible variances). By integrating data and information with lifestyle data and externally generated information about patient treatment, for example, it is possible to provide an assessment of progress using time series nonlinear analysis combined with system identification mathematics is there. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting), data transmission and / or storage may be compliant with HIPAA.

別の実施例においては、ユーザーからPNCへの情報のフローと、PNCから様々な独立及び/又は同時ユーザーへの出力(例えば、毎時間、毎日、毎週、又は毎月などの定期的な出力)を生成可能である(情報に対するアクセスは、時間又は同時ユーザーの数によって必ずしも制限される必要はない)。利用可能な(例えば、PNCからの)このような出力は、様々な形態において提供可能である(例えば、コンピュータモニター上におけるなどの印刷や、オーディオ、ビジュアルであってよい)。更には、データは、アクセスのために、電話線などの媒体伝送/通信によってユーザーのDMDに送信可能である。一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、出力をコンピュータモニターや無線装置画面などの視覚的ディスプレイに提供することにより、(例えば、活動のためのアドバイス、フォローアップための推奨内容、適宜の動作における変化、及び/又は必要に応じた医師との面談通知を含む)出力の供給のためのユーザー通知とフィードバックをユーザーに対して提供している。   In another embodiment, the flow of information from the user to the PNC and the output from the PNC to various independent and / or concurrent users (eg, periodic output such as hourly, daily, weekly, or monthly). (Access to information does not necessarily have to be limited by time or the number of concurrent users). Such output (eg, from a PNC) that can be used can be provided in a variety of forms (eg, can be printed, such as on a computer monitor, audio, visual). Furthermore, the data can be sent to the user's DMD for access via a medium transmission / communication such as a telephone line. In one example (this example is intended to be illustrative and not limiting) by providing output on a visual display such as a computer monitor or wireless device screen (eg, for activity Providing users with user notifications and feedback for providing output (including advice, recommendations for follow-up, changes in appropriate behavior, and / or interview notifications with physicians as needed).

別の実施例においては、出力は、ユーザーとコミュニケートするべくコンピュータが生成した画像を包含可能である。本明細書においては、このような出力を、しばしば、「仮想コンパニオン」と呼んでいる(これは、例えば、視覚的に表示され、且つ、定期的なフィードバックの言葉によるプレゼンテーションを提供するコンピュータによって生成された画像である)。このプレゼンテーションは、ユーザーによる本発明の使用の継続を動機付けすると共に、(眼科訪問及び/又はその他の医療的又は健康管理関連のフォローアップなどの例を含む)定期的な患者の要件に患者が準拠することを促すのに有用であろう。   In another embodiment, the output can include a computer generated image to communicate with the user. In this specification, such output is often referred to as a “virtual companion” (which is generated, for example, by a computer that is visually displayed and provides a verbal presentation of regular feedback. Image). This presentation will motivate users to continue using the present invention, and the patient's regular patient requirements (including examples such as ophthalmic visits and / or other medical or healthcare related follow-ups) Useful for encouraging compliance.

従って、本発明は、出力の内容を適宜変化させることにより、ユーザーによる準拠と参加を促すことができる。又、(例えば、特定の疾患及び/又は治療について理解することができるように)ユーザーがその他の者とコミュニケートすることができる少なくとも1つのアクセスポイントを提供可能である。   Therefore, according to the present invention, compliance and participation by the user can be promoted by appropriately changing the content of the output. It is also possible to provide at least one access point that allows the user to communicate with others (eg, so that they can understand a particular disease and / or treatment).

以下、本発明の様々な実施例との関連において(例えば、特定の患者の予測モデル化を実行するべく)利用可能な例示用のモデル、アルゴリズム、及び統計評価を参照することとする。このような例示用のモデル、アルゴリズム、及び統計評価は、例示を意図したものであり、限定を意図したものではないことに留意されたい。又、これらの例示用のモデル、アルゴリズム、及び統計評価に適用されている名称は、これらの名称が本出願の請求項内において利用されている場合に本明細書に記述されている技法を包含することを意図していることについても留意されたい。   Reference will now be made to exemplary models, algorithms, and statistical evaluations available in the context of various embodiments of the present invention (eg, to perform predictive modeling of a particular patient). It should be noted that such exemplary models, algorithms, and statistical evaluations are intended to be illustrative and not limiting. Also, the names applied to these exemplary models, algorithms, and statistical evaluations include the techniques described herein when these names are utilized within the claims of this application. Note also that it is intended to.

(1.傾向検出アルゴリズム)
傾向検出アルゴリズムは、所与の時系列が、所与の時間ウィンドウ内において、有意な上向きの傾向、有意な下向きの傾向、又は傾向なしのサインを示しているかどうかを検出するべく設計された一連の計算を有することができる。このプロセスに必要な入力は、時間1...Tにおいて計測されたデータY1...YTとして定義される時系列のデータであり、ここで、Y1は、最初のデータポイントを表しており、YTは、時間Tにおけるデータポイントを表している。
(1. Trend detection algorithm)
A trend detection algorithm is a series designed to detect whether a given time series shows a sign of a significant upward trend, a significant downward trend, or no trend within a given time window. You can have a calculation of The input required for this process is time 1. . . Data Y 1 . . . Time series data defined as Y T , where Y 1 represents the first data point and Y T represents the data point at time T.

(A.線形モデル)
この時系列の線形モデルは、次のように記述される。
(A. Linear model)
This time-series linear model is described as follows.

t=β0+β1t+Et (1) Y t = β 0 + β 1 t + E t (1)

ここで、Etは、自動相関ランダム雑音であるが、この事実は、この傾向検出のバージョンにおいては、重要ではない。このモデルの係数β0及びβ1は、通常の最小二乗法(Ordinary Least Square:OLS)を使用して推定される。このモデルは、付与された応答データに最も良好にフィットする直線を算出し、推定された係数 Here Et is auto-correlated random noise, but this fact is not important in this trend detection version. The coefficients β 0 and β 1 of this model are estimated using the ordinary least squares method (OLS). This model calculates the best fit to the given response data and calculates the estimated coefficients

Figure 2007536645
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が、ゼロと大きく異なっている場合には、標準試験統計量 Is significantly different from zero, the standard test statistic

Figure 2007536645
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によって試験可能であり、ここで、 Where can be tested by

Figure 2007536645
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は、回帰出力によって付与されるサンプル標準偏差である。この試験統計量τは、t分布に従って分布しており、傾向を検出するための臨界値は、95%の信頼性レベルに対応した±1.96に設定可能である。1.96を上回る値は、有意な正の傾向を表すことになり、−1.96を下回る値は、有意な負の傾向を表すことになろう。但し、信頼性レベルは、調節可能であり、その場合には、対応する臨界値も適宜変化することになろう。 Is the sample standard deviation given by the regression output. This test statistic τ is distributed according to the t distribution, and the critical value for detecting the tendency can be set to ± 1.96 corresponding to a reliability level of 95%. A value above 1.96 will represent a significant positive trend and a value below −1.96 will represent a significant negative trend. However, the reliability level can be adjusted, in which case the corresponding critical value will change accordingly.

(B.区分的な線形モデル(piece−wise linear model))
更なるメカニズムは、非線形単調傾向の検出において更に安定しているアルゴリズムを使用するものである。このアルゴリズムは、2004年にFried及びImhoffによって記述されているものであってよい。この方法は、非線形の傾向を更に良好に特徴判定するべく、式(1)の線形モデルの代わりに、区分的な線形モデルを含んでいる。又、自動相関Etは、試験統計量において使用される自動共分散を判定するべく、自動回帰(AutoRegressive:AR)モデルを使用してモデル化されている。最後に、区分的な回帰に関連した推定器におけるバイアスを低減するべく、論文に含まれている手順及び式を使用して「収縮推定値(shrinkage estimate)」を取得する。この方法は、以前の手順とは異なっているが、このアルゴリズムの出力は、依然として、論文に記述されている指定された確率分布に従って、有意な正の傾向、有意な負の傾向、又は傾向なしを検出する試験統計量τである。
(B. piece-wise linear model)
A further mechanism is to use an algorithm that is more stable in detecting non-linear monotonic trends. This algorithm may be that described by Fried and Imhoff in 2004. This method includes a piecewise linear model instead of the linear model of equation (1) to better characterize the non-linear trend. Moreover, autocorrelation E t, in order to determine the autocovariance used in the test statistic, autoregressive: are modeled using (AutoRegressive AR) model. Finally, to reduce the bias in the estimator associated with piecewise regression, a “shrinkage estimate” is obtained using the procedures and formulas included in the paper. Although this method differs from the previous procedure, the output of this algorithm still follows a significant positive trend, a significant negative trend, or no trend, according to the specified probability distribution described in the article. Is a test statistic τ for detecting.

(C.パターン認識)
傾向を検出するための更なるメカニズムは、可能な「傾向テンプレート」を明示的に設計した後に、所与の時系列が、それらのテンプレートの中の1つに示されている傾向とマッチングするかどうかを判定するものである。これらのテンプレートは、線形又は非線形単調又は非単調傾向と、傾向なしのテンプレート(直線)をも包含可能である。所与の時系列と予め定義されているテンプレートライブラリ中の1つのテンプレート間のマッチングを判定するための1つのアルゴリズムについては、Haimowitz他によって記述されている(1995年)。このようなアルゴリズムの出力は、傾向テンプレートと時系列の間に観察される傾向の最も起こりそうなマッチングと、その傾向が始まったと推定される推定時点kを含んでいる。
(C. Pattern recognition)
A further mechanism for detecting trends is that after explicitly designing possible “trend templates”, a given time series matches the trend shown in one of those templates. It is a judgment. These templates can also include linear or non-linear monotonic or non-monotonic trends and non-trending templates (straight lines). One algorithm for determining matching between a given time series and one template in a predefined template library is described by Haimowitz et al. (1995). The output of such an algorithm includes the most likely match of the trend observed between the trend template and the time series and the estimated time point k at which the trend is estimated to have started.

(2.分散検出アルゴリズム)
これらのアルゴリズムを使用することにより、時系列データ内の分散における変化を検出する。例えば、データの分散の増大は、激しく変動する時系列の末尾に向かう読取値において観察可能であり、相対的に早期の読取値は、相対的に小さなレンジ内に閉じ込められることになる。分散における変化は、傾向における変化とは別個に考慮することが可能であり、2つの周期からのデータは、同一の平均レベルと異なる分散を具備可能である。
(2. Distributed detection algorithm)
By using these algorithms, changes in variance in time series data are detected. For example, an increase in data variance can be observed in readings toward the end of a time series that fluctuates strongly, with relatively early readings being confined within a relatively small range. Changes in variance can be considered separately from changes in trend, and data from two periods can have the same average level and different variance.

時系列の分散における変化をサーチするアルゴリズムを利用する前に、系列を傾向除去(detrend)し、且つ、自動相関用の補正を実行する必要があろう。傾向除去及び自動相関用の補正を実行した後に、分散における1つ又は複数の変化を検出するべく、残余物を分析することになる。   Before using an algorithm that searches for changes in the variance of the time series, it may be necessary to detrend the series and perform corrections for autocorrelation. After performing the trend removal and autocorrelation corrections, the residue will be analyzed to detect one or more changes in variance.

(A.ARIMAモデル)
データZ1...ZTの時系列の傾向除去と相関用の補正は、ARIMA(p,d,q)モデルを使用して実行可能である。このモデルは、次式によって記述される。
(A. ARIMA model)
Data Z 1 . . . Z T time series trend removal and correlation correction can be performed using the ARIMA (p, d, q) model. This model is described by the following equation:

t=α1t-1+...+αpt-p+et+β1t-1+...+βqt-q (2) Y t = α 1 Y t-1 +. . . + Α p Y tp + e t + β 1 e t-1 +. . . + Β q etq (2)

従って、「p」項は、包含する自動回帰成分の数(換言すれば、モデル内に包含している時間ラグの量)を表している。「q」項は、移動平均成分の数(即ち、包含しているイノベーションの数)を規定している。「d」項は、所望の差別化の次数を規定している。例えば、d=1の場合には、Yt=Zt−Zt-1、Yt-1=Zt-1−Zt-2(以下、同様)である。d=0の場合には、{Y1...Yt}={Z1...Zt}である。恐らくは、傾向除去の後に、残余物は、ゼロを中心としたものとなり、従って、残余物の分布における変化を検出することにより、アルゴリズムは、本質的に残余物の広がりにおける変化(即ち、換言すれば、それらの分散)を検出することになろう。 Therefore, the “p” term represents the number of autoregressive components to be included (in other words, the amount of time lag included in the model). The “q” term defines the number of moving average components (ie, the number of innovations included). The “d” term defines the desired degree of differentiation. For example, when d = 1, Y t = Z t −Z t−1 , Y t−1 = Z t−1 −Z t−2 (hereinafter the same). If d = 0, {Y 1 . . . Y t } = {Z 1 . . . Z t }. Presumably, after trend removal, the residue is centered around zero, so by detecting changes in the distribution of the residue, the algorithm essentially changes in the spread of the residue (ie, in other words For example, their dispersion) will be detected.

ARIMAモデルは、時系列の一表現であり、その推定方法は、時系列の能力を有する任意の標準的な統計ソフトウェアパッケージによって実現可能である。パラメータ(p,d,q)は、事前の情報に従って調査者が設定可能であるが(又は、当分野の専門家が入力可能である)、例えば、標準的な統計ソフトウェアパッケージによって実行される最小二乗予測誤差を使用して最良のARIMAモデルを判定する自動化された方法を想起することも可能である。分散の変化分析の能力内において、ARIMAモデルの目的は、0平均及び分散   The ARIMA model is a representation of a time series, and its estimation method can be implemented by any standard statistical software package with time series capabilities. The parameters (p, d, q) can be set by the investigator according to prior information (or can be entered by experts in the field), for example, the minimum performed by a standard statistical software package It is also possible to recall an automated method for determining the best ARIMA model using the squared prediction error. Within the ability to analyze change in variance, the aim of the ARIMA model is zero mean and variance

Figure 2007536645
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を有して独立的且つランダムに分布するという特性を具備した残余物の組X1...Xtを判定することにある。これらの残余物は、観察値Ytとモデル予測値 A set of residuals X 1 . . . It is to determine Xt . These residuals are observed values Y t and model predicted values.

Figure 2007536645
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の間の差を取得することによって判定される。正式には、次式のとおりである。 Is determined by obtaining the difference between. Formally, it is as follows:

Figure 2007536645
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(B.D統計法)
(a.Dk統計量の定義)
(BD statistical method)
(A. Definition of D k statistics)
formula

Figure 2007536645
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が、平均0及び分散 Is mean 0 and variance

Figure 2007536645
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を有する相関していないランダム変数X1...XTの系列の二乗の累積合計(Cumulative Sum:CUSUM)であるとしよう(t=1,2,...,T)。そして、次式 Uncorrelated random variables X 1 . . . Let XT be the cumulative sum of the squares of the sequence of T (CUUMUM) (t = 1, 2,..., T). And the following formula

k=Ck/CT−k/T (4) D k = C k / C T −k / T (4)

が、中心化(並びに、正規化)された二乗の累積合計であるとしよう(ここで、k=1,...,Tであり、D0=Dt=0である)。 Let be the cumulative sum of the squares (and normalized) squared (where k = 1,..., T and D 0 = D t = 0).

(b.分散における単一の変化の検出)
k統計量により、相関していないランダム変数の系列の分散における変化を検出可能である。k*が、maxk|Dk|が実現するkの値であるとしよう。Dk統計量を極大化する時間k*は、分散における変化の最も起こりそうな場所として取得される。このポイントは、変数X1...XTが、平均0及び分散
(B. Detection of a single change in variance)
The D k statistic can detect changes in the variance of a sequence of uncorrelated random variables. Let k * be the value of k realized by max k | D k |. The time k * that maximizes the D k statistic is taken as the most likely place of change in variance. This point depends on the variables X 1 . . . XT is mean 0 and variance

Figure 2007536645
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を有して正規分布しているものと仮定される場合に、検出可能である(t=1...T)。その期間内に変化が存在しているかどうかを試験するための尤度比率の対数は、次の通りである。 Can be detected (t = 1... T). The logarithm of the likelihood ratio to test whether there is a change within that period is as follows:

Figure 2007536645
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次いで、式(5)における尤度比率を極大化するkの値(即ち、k*)を使用し、Dk*を算出する。kが固定されている場合には、Dkの値は、2つの独立したサンプル間における分散の等価性を試験する通常のF統計の関数として記述可能である。具体的には、前述の変数のフルセットX1...XTを検討してみよう。第1サンプルは、観察値Xi(ここで、i=1,...,k*である)から構成され、 Next, D k * is calculated using the value of k that maximizes the likelihood ratio in equation (5) (ie, k * ). If k is fixed, the value of D k can be described as a function of normal F statistics that tests the equivalence of variance between two independent samples. Specifically, the full set of variables X 1 . . . Let us consider the X T. The first sample consists of observations X i (where i = 1,..., K * ),

Figure 2007536645
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を有しており、第2サンプルは、Xj(ここで、j=k*+1,...,Tである)であり、 And the second sample is X j, where j = k * + 1,.

Figure 2007536645
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を有しているものとしよう。この場合には、ナル仮定 Suppose you have In this case, the null assumption

Figure 2007536645
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に対する Against

Figure 2007536645
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は、次式のとおりである。 Is as follows.

T-k*、k*=((CT−Ck*)/(T−k*)/(Ck*/k* F Tk *, k * = ( (CT-C k *) / (Tk *) / (C k * / k *)

従って、Dk*は、FT-k*、k*の観点において、次式のように表現可能である。 Therefore, D k * can be expressed as the following equation from the viewpoint of F Tk * and k * .

Figure 2007536645
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特定のDk*において、FT-k*,k*を算出可能であり、望ましい信頼性レベル(通常は、95%である)において、分散における変化の有意性を判定可能である。 At a particular Dk * , F Tk *, k * can be calculated, and the significance of the change in variance can be determined at the desired confidence level (usually 95%).

CUSUMを使用するその他の方法を利用することも可能であり、以上において概説したD統計法は、それらその他の手順のすべてを同様に包含するものと見なす必要がある。   Other methods using CUSUM can also be utilized, and the D-statistics outlined above should be considered to encompass all of these other procedures as well.

(c.複数の変化の検出アルゴリズム)
従って、単一ポイントの変化が存在し得る場合には、Dk関数を使用可能である。但し、複数の変化ポイントが存在し得る場合には、可能な変化ポイントを検出した後に連続的に分割することにより、系列の各区分に対するDkの連続的な適用に基づいた反復的なアルゴリズムを利用する必要がある。このような手順を実行するアルゴリズムは、例えば、「Use of Cumulative Sums of Squares for Retrospective Detection of Changes of Variance」(Inclan及びTiao、Journal of the American Statistical Association、1994年)に見出すことができる。
(C. Multiple Change Detection Algorithm)
Thus, if a single point change can exist, the D k function can be used. However, if multiple change points may exist, an iterative algorithm based on the continuous application of D k for each segment of the sequence is performed by continuously dividing after detecting possible change points. Need to use. An algorithm for performing such a procedure can be described, for example, in “Use of Cumulative Sums of Squares for Retrospective Detection of Changes of Variation” (Inclan and Tio, Journal of Ath 94).

(C.非パラメトリック法(ランク統計))
a.二乗の累積合計(CUSUM)を使用してランダム変数のシーケンスにおける変化を検出する方法の代替法は、非パラメトリックランク統計を使用するものである。連続したランダム変数のシーケンスX1...Xtが観察され、これらの分布の観点において、時点τにおいて、これらの変数における変化が発生しているかどうかを検出することを所望しているとしよう。この手順の場合には、これらの変数の1つ又は複数の分布関数が判明している必要はない。R1...Rtが、T個の観察値の完全なサンプル内におけるt個の観察値X1...Xtのランクであるとしよう。Ut,Tを次式のように定義しよう。
(C. Non-parametric method (rank statistics))
a. An alternative to using a cumulative sum of squares (CUSUM) to detect changes in a sequence of random variables is to use non-parametric rank statistics. A sequence of consecutive random variables X 1 . . . Suppose X t is observed and, in terms of these distributions, it is desirable to detect whether a change in these variables has occurred at time τ. For this procedure, it is not necessary to know one or more distribution functions of these variables. R 1 . . . R t is t observations X 1 ... In a complete sample of T observations. . . Suppose the rank of X t. Let us define U t, T as

t,T=2Wt−t(T+1) (7) U t, T = 2W t −t (T + 1) (7)

ここで、Wt=ΣRj(ここで、j=1...tである)である。Ut,Tの分布は、ゼロを中心として対称であり、大きな負の値は、平均における増大を示し、大きな正の値は、正方向における変化を示していることに留意されたい。 Here, W t = ΣR j (where j = 1... T). Note that the distribution of U t, T is symmetric around zero, with large negative values indicating an increase in mean and large positive values indicating a change in the positive direction.

次いで、Pettitt(1971)によって概説されている手順に準拠し、Wtの分布的側面を定義可能であり、これは、変化なしのナル仮定の場合に、試験統計量KTの構築に結びつく。KTを次式のように定義しよう。 Then, conforms to the procedures outlined by Pettitt (1971), can be defined distribution aspects of W t, which, in the case of the null assumption no change, leading to the construction of the test statistic K T. Let us define K T as follows:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

この結果、KTの値kに関連する有意性確率は、次式によって付与されるものと見なすことができる。 As a result, the significance probability related to the value k of K T can be regarded as being given by the following equation.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

これらの式を使用することにより、推定される変化の時点   By using these formulas, the estimated point of change

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を見出し、且つ、そのp値であるpを算出するために調査者に必要とされるのは、入力X1...XTのみである。pの拒絶レベルは、任意のレベルに設定可能であるが、統計的有意性の宣言のためには、0.05未満の数値が一般的である。 And the investigator needs to calculate the input X 1 . . . Only X T. The rejection level of p can be set to any level, but a numerical value less than 0.05 is common for the declaration of statistical significance.

観察された変数X1...XTは、任意の分布から導出可能であり、これらの残余物の分布は判明していなくてもよいことから、このアルゴリズムを使用することにより、傾向除去された時系列からの相関していない残余物を分析可能である。但し、残余物は、傾向除去の後には、時間に伴う傾向(平均における変化)を示さないはずであるため、分布に変化が検出された場合には、それは、分散における変化、即ち、可能な値の範囲における残余物の広がりの増大又は減少が発生していることを示している。 Observed variables X 1 . . . X T is derivable from any distribution, since it may be the distribution of these residues is not known, by using this algorithm, not correlated from the series when detrended The residue can be analyzed. However, since the residue should not show a trend with time (change in mean) after trend removal, if a change in the distribution is detected, it is a change in variance, i.e. possible It shows that an increase or decrease in the spread of the residue in the range of values has occurred.

b.変数の分布における複数の変化を検出するべく、分散における変化のためのこの試験の一般化を実行可能である。このような一般化は、Meelis他(1991年)に見出すことが可能であり、これは、試験統計量としてD統計量を有するInclan及びTiao(1995年)によって使用された複数変化アルゴリズムの検出に非常に類似している。   b. A generalization of this test for changes in variance can be performed to detect multiple changes in the distribution of variables. Such a generalization can be found in Meelis et al. (1991), which is a detection of the multiple change algorithm used by Inclan and Tiao (1995) with D statistic as the test statistic. Very similar.

(3.予測)
時系列における値を予測する能力は、任意の又はすべての過去及び現在の情報を使用する段階を伴っている。これらの時系列を生成するプロセスの正確な特性は、しばしば、不明であり、且つ、雑音などの複雑にするファクタを包含可能であるため、予測を実現するべく、様々なモデルが存在している。予測は、2つのカテゴリに分類される。第1のカテゴリである補間は、時系列の過去の値を予測する段階を伴っている。第2のカテゴリである外挿は、将来の値を予測する段階を伴っており、この第2のカテゴリは、予想とも呼ばれている。以下に提示するモデルは、両方の目的を実現するべく、適宜、使用可能である。
(3. Prediction)
The ability to predict values in a time series involves using any or all past and current information. The exact characteristics of the processes that generate these time series are often unknown and can include complicating factors such as noise, so various models exist to achieve predictions . Predictions fall into two categories. The first category, interpolation, involves a step of predicting time-series past values. Extrapolation, the second category, involves predicting future values, and this second category is also called prediction. The model presented below can be used as appropriate to achieve both objectives.

(A.一般的なARMAXモデル)
一般的なARMAX(r,m,n)モデルは、時系列Y1...Ytという「外部」からの共変量の追加の組を有する(節2Aに記述されている)ARMAモデルである。このモデルは、次式のように記述される。
(A. General ARMAX model)
A general ARMAX (r, m, n) model is a time series Y 1 . . . An ARMA model (described in Section 2A) with an additional set of “external” covariates from Y t . This model is described as:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

ここで、αiは、自動回帰係数であり、βjは、移動平均係数であり、εtは、イノベーションであり、Ytは、対象の変数である。X(t,k)は、それぞれの列が時系列である説明用の回帰行列であり、X(t,k)は、t番目の行とk番目の列を表している。このモデルに対する入力は、モデル化対象の時系列Y1...Ytと、共変量として使用される1つ(又は、複数)の時系列X(1...t,1...k)である。 Here, α i is an automatic regression coefficient, β j is a moving average coefficient, ε t is an innovation, and Y t is a target variable. X (t, k) is an explanatory regression matrix in which each column is a time series, and X (t, k) represents the t th row and the k th column. The input to this model is the time series Y 1 . . . Y t and one (or multiple) time series X (1... T, 1... K) used as covariates.

このモデルのパラメータは、最小二乗法を使用するアルゴリズムによって再帰的に推定可能であり、且つ、これは、標準的な統計ソフトウェアパッケージによって実行可能である。次の値   The parameters of this model can be estimated recursively by an algorithm that uses the least squares method, and this can be done by standard statistical software packages. Next value

Figure 2007536645
Figure 2007536645

の推定の際に、式(19)により、任意の時点におけるデータの予測補間 When estimating the data, the prediction interpolation of the data at an arbitrary time is obtained by the equation (19)

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を算出可能である。又、この式によれば、次の式を使用することにより、t+1における時系列内の次のデータポイントの外挿予測が可能である。 Can be calculated. Further, according to this equation, extrapolation prediction of the next data point in the time series at t + 1 is possible by using the following equation.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

次いで、式(20)を使用することにより、予め予想されている値のビルドオフにより、予想を次のh個の値に拡張可能である。   Then, by using equation (20), the prediction can be extended to the next h values by a build-off of the previously predicted value.

(B.GARCH)
GARCH(General Autoregressive Conditional Heteroscedastic)モデルは、時間と共に変化可能であることから、これを使用して時系列データの分散をモデル化する。X1...XTというデータが存在しているとしよう(ここで、Xtは、通常、正規分布している(Xt〜N(0,h))。このデータを記述するGARCH(p,q)モデルは、次の通りであり、
(B. GARCH)
The GARCH (General Automatic Conditional Heterostatic) model is variable with time, and is used to model the distribution of time series data. X 1 . . . Assume that there is data X T (where X t is normally distributed normally (X t to N (0, h)). GARCH (p, q) model describing this data Is as follows:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

α0>0、αi≧0、βj≧0という制約を有している。パラメータ「p」は、含まれることになる観察値の推定分散のラグ項の数を決定する。パラメータ「q」は、含まれる二乗されたデータ観察値のラグ項の数を決定する。パラメータ(p,q)は、通常、事前の情報によって調査者が設定するか、又は当分野の専門家が入力するが、例えば、標準的な統計ソフトウェアパッケージによって実行される最小二乗予測誤差を使用することによって最良のARIMAモデルを判定する自動化された方法を想起することも可能である。このモデルに対する唯一の入力は、時系列X1...Xtである。 There are constraints that α 0 > 0, α i ≧ 0, and β j ≧ 0. The parameter “p” determines the number of lag terms of the estimated variance of observations that will be included. The parameter “q” determines the number of lag terms of the squared data observations included. Parameters (p, q) are usually set by the investigator with prior information or entered by experts in the field, but using, for example, the least square prediction error performed by a standard statistical software package It is possible to recall an automated method for determining the best ARIMA model. The only input to this model is the time series X 1 . . . Xt .

このモデルのパラメータは、標準的な統計パッケージを使用して再帰的に推定可能である。値   The parameters of this model can be estimated recursively using standard statistical packages. value

Figure 2007536645
Figure 2007536645

の推定の際に、すべての時点における分散の予測補間 Predictive interpolation of variances at all points in estimating

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を式(21)によって算出可能である。又、この式によれば、次の式を使用することによって時点t+1における分散の外挿予測が可能である。 Can be calculated by the equation (21). Also, according to this equation, extrapolation prediction of the variance at the time point t + 1 is possible by using the following equation.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

次いで、式(22)を使用することにより、予め予想されている値のビルドオフにより、予想を次のh個の値に拡張可能である。   Then, by using equation (22), the prediction can be extended to the next h values by a build-off of the previously predicted value.

(C.Kalmanフィルタリング)
カルマン(Kalman)フィルタは、次の線形の確率論的差分方程式によって支配される離散した時間制御されたプロセスの状態Xtを推定するべく設計されており、
(C. Kalman filtering)
The Kalman filter is designed to estimate the state X t of a discrete time controlled process governed by the following linear stochastic difference equation:

t=AXt-1+Bμt-1+ωt-1 (23) X t = AX t−1 + Bμ t−1 + ω t−1 (23)

次のような観察不能な計測値Ztを有している。 It has a measurement value Zt that cannot be observed as follows.

t=HXt+υt (24) Z t = HX t + υ t (24)

ランダム変数ωt及びυtは、それぞれ、プロセス及び計測雑音を表しており、これらは、独立しており、白色であって、正規確率分布を有するものと仮定されている。 The random variables ω t and υ t represent process and measurement noise, respectively, which are assumed to be independent, white, and have a normal probability distribution.

p(ω)〜N(0,Q) (25)
p(υ)〜N(0.R) (26)
p (ω) to N (0, Q) (25)
p (υ) to N (0.R) (26)

ここで、プロセス雑音共分散Q及び計測雑音誤差R行列は、一定であると仮定されている。   Here, the process noise covariance Q and the measurement noise error R matrix are assumed to be constant.

時系列の「真」の状態の推定値   Estimated time series true state

Figure 2007536645
Figure 2007536645

は、再帰的カルマンアルゴリズムを使用して算出しなければならない。再帰的カルマンアルゴリズムは、2つの部分を具備している。第1の部分は、時間更新段階と呼ばれており、第2の部分は、計測更新段階と呼ばれている。これらの式は、次の通りである。 Must be calculated using a recursive Kalman algorithm. The recursive Kalman algorithm has two parts. The first part is called the time update stage, and the second part is called the measurement update stage. These equations are as follows.

(時間更新式)

Figure 2007536645
(Time update type)
Figure 2007536645

A及びBは、式(1)からのものであり、Qは、式(3)からのものである。初期条件(即ち、   A and B are from equation (1) and Q is from equation (3). Initial conditions (ie

Figure 2007536645
Figure 2007536645

及びPt-1)は、例えば、30日のデータを下回らない試験期間からのものである And P t-1 ), for example, from a test period that does not fall below the 30-day data

(計測更新式) (Measurement update type)

Figure 2007536645
Figure 2007536645

更新段階における第1のタスクは、「カルマン利得」、即ち、KtHを演算することにある。次の段階は、観察されたZt及びその他の推定されたパラメータから The first task in the update phase is to calculate the “Kalman gain”, ie K t H. The next step is from the observed Zt and other estimated parameters

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を取得するものである。最後の段階は、誤差共分散Ptの推定値を取得するものである。これが完了した後に、本プロセスは、次の時間スライスによって再開される。Q及びRの推定は、オフラインで実行され、且つ、それらが一定に留まっていると仮定することにより、最適なフィルタ性能を実現するべく「チューニング」可能である。 Is something to get. The last step is to obtain an estimate of the error covariance P t. After this is complete, the process resumes with the next time slice. Q and R estimates can be performed “offline” to achieve optimal filter performance by assuming they are performed offline and remain constant.

このアルゴリズムに対する唯一の入力は、観察された時系列Z1...Ztである。出力は、推定されたフィルタリング済みの時系列 The only input to this algorithm is the observed time series Z 1 . . . It is Z t. The output is an estimated filtered time series

Figure 2007536645
Figure 2007536645

であり、これは、「プロセス雑音」が除去されている。又、カルマンフィルタによれば、まず、 This is because "process noise" has been removed. According to the Kalman filter, first,

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を演算することにより、予想が可能である。 Can be predicted.

そして、次いで、   And then

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を使用し、式 Use the expression

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を使用することにより、 By using

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を算出する。 Is calculated.

この結果、式(32+33)を使用することにより、予め予想されている値のビルドオフにより、予想を次のh個の値に拡張可能である。   As a result, by using the equation (32 + 33), the prediction can be expanded to the next h values by build-off of a value predicted in advance.

(D.マルコフ(Markov)モデル)
時系列は、確率論的なプロセス(即ち、将来が、条件付きで過去及び現在に依存しているプロセス)としてモデル化することも可能である。確率論的プロセスの最も単純な形態がランダム変数のマルコフチェーンである。マルコフチェーンは、現在が付与された場合に将来が条件付きで過去から独立しているという特性を具備するランダム変数の集合{Xt}として定義される(ここで、インデックスtは、0,1...と継続している)。換言すれば、次式のとおりである。
(D. Markov model)
The time series can also be modeled as a stochastic process (ie, a process whose future is conditionally dependent on the past and present). The simplest form of a stochastic process is a random variable Markov chain. A Markov chain is defined as a set of random variables {X t } that has the property that the future is conditional and independent of the past when given the present (where index t is 0,1 ... and so on). In other words, it is as follows.

P(Xt=j|X0=i0,X1=i1,...Xt-1=it-1)=P(Xt=j|Xt-1=it-1) (34) P (X t = j | X 0 = i 0 , X 1 = i 1 ,... X t-1 = i t-1 ) = P (X t = j | X t-1 = i t-1 ) (34)

このフレームワークによれば、Xの分布内において現在の状態からその他の可能な状態に遷移する確率を要約する時系列内に含まれる観察データにのみ基づいて遷移行列を構築可能である。遷移行列Tのij番目のエントリは、時点t−1において状態iにおけるXが、tにおいて状態jに遷移する確率(即ち、P(Xt=j|Xt-1=it-1)を表している。 According to this framework, a transition matrix can be constructed only based on observation data included in a time series that summarizes the probability of transition from the current state to other possible states within the distribution of X. The ij-th entry of the transition matrix T indicates the probability that X in the state i at time t−1 transitions to the state j at t (ie, P (X t = j | X t−1 = i t−1 )). Represents.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

このフレームワーク及び遷移行列に基づいて、特定の時間量内において特定の状態に到達する確率の算出、特定の状態に到達する予想時間の算出、及びこれらの回答の周辺の確率分布の構築を含む(但し、これらに限定されない)予測コンピュータシミュレーションを実行可能である。   Based on this framework and transition matrix, includes calculating the probability of reaching a specific state within a specific amount of time, calculating the expected time to reach a specific state, and building a probability distribution around these answers Predictive computer simulation can be performed (but not limited to).

(E.ランダムウォークモデル)
時系列内の値を予測する更なる方法は、ランダムウォークモデルを使用するものである。ランダムウォークモデルにおいては、任意の時点tにおいてプロセスを次式によって記述可能であると仮定している。
(E. Random walk model)
A further method for predicting values in a time series is to use a random walk model. In the random walk model, it is assumed that the process can be described by the following equation at an arbitrary time point t.

t=Yt-1+α (36) Y t = Y t-1 + α (36)

ここで、Yは、ランダム変数であり、αは、付加ランダム変数である。Yが連続的である場合には、このプロセスは、ブラウン運動と呼ばれている。αが非ゼロである場合には(これは、一方向における一定の傾向を示している)、このモデルは、「ドリフトを有するランダムウォーク(random walk with drift)」と呼ばれている。傾向を含むかどうかの決定と、その傾向を表すのに使用される定数は、調査者によって生成可能である。但し、包含する傾向のレベルを判定する自動化されたルーチンを想起するのは容易である。例えば、OLSを使用して線形の傾向をまず推定可能である。   Here, Y is a random variable, and α is an additional random variable. If Y is continuous, this process is called Brownian motion. If α is non-zero (which shows a constant trend in one direction), the model is called a “random walk with drift”. The determination of whether a trend is included and the constants used to represent the trend can be generated by the investigator. However, it is easy to recall an automated routine that determines the level of tendency to include. For example, a linear trend can first be estimated using OLS.

実際には、Yt+1におけるポイント毎の予測は、傾向が存在すると考えられる場合には、単純にYt又は「Yt+なんらかの付加的な定数α」である。但し、ランダムウォークモデルによれば、その予想値を取り囲む信頼性インターバルを構築する能力を得ることとができる。予想誤差の分散は、期間1...tからの予測内の誤差の分散によって推定される(即ち、Var(Y1...Yt)。1段階の予測誤差は、単純に実際の値Yとその1段階予測値 In practice, the point-by-point prediction at Y t + 1 is simply Y t or “Y t + some additional constant α” if a trend is considered to exist. However, according to the random walk model, it is possible to obtain the ability to construct a reliability interval surrounding the predicted value. The variance of the forecast error is as follows: . . Estimated by the variance of the error in the prediction from t (ie, Var (Y 1 ... Y t ). One step prediction error is simply the actual value Y and its one step prediction

Figure 2007536645
Figure 2007536645

の間の差である。予測誤差の推定分散 Is the difference between Estimated variance of prediction error

Figure 2007536645
Figure 2007536645

の計算の後に、インターバルを After calculating

Figure 2007536645
Figure 2007536645

として定義することにより、予想 Expected by defining as

Figure 2007536645
Figure 2007536645

について、信頼性インターバルを構築する。「n」段階先の予想値(即ち、 Construct a confidence interval for. Expected value "n" steps ahead (ie

Figure 2007536645
Figure 2007536645

は、信頼性インターバル The reliability interval

Figure 2007536645
Figure 2007536645

を具備しており、従って、信頼性インターバルは、不確かさの増大に伴って成長する。 Therefore, the reliability interval grows with increasing uncertainty.

(F.マルチレイヤニューラルネットワーク)
マルチレイヤニューラルネットワークを利用することにより、データを分類可能な非線形モデルを実装することができる。このプロセスにおいては、非線形マッピングを支配するパラメータは、分類用の線形弁別手段を支配するものと同時に学習される。この結果、モデル内に存在する非線形性に関する事前の知識を具備する必要性が除去される。以下、3レイヤニューラルネットワークをトレーニングする逆伝播アルゴリズムについて概説する。このプロセスは、誤差における勾配降下を利用しており、且つ、最小平均二乗アルゴリズムの自然な拡張である。尚、この分析は、特殊なケースについて実行されているが、これは、格段に一般的なネットワーク及びトレーニングプロトコルにも容易に拡張可能である。
(F. Multi-layer neural network)
By using a multi-layer neural network, a nonlinear model capable of classifying data can be implemented. In this process, the parameters governing the nonlinear mapping are learned simultaneously with those governing the linear discriminating means for classification. This eliminates the need to have prior knowledge about the non-linearity present in the model. The back propagation algorithm for training a three-layer neural network is outlined below. This process utilizes gradient descent in error and is a natural extension of the least mean square algorithm. Note that this analysis has been performed for special cases, but it can be easily extended to much more common networks and training protocols.

(a.3レイヤネットワークの定義)
3レイヤネットワークは、入力レイヤ、隠蔽レイヤ、及び出力レイヤから構成されており、これらは、変更可能な重みによって相互接続されている。又、しばしば、非入力ユニットに接続されたバイアスユニットが存在している。
(A. Definition of 3 layer network)
A three-layer network is composed of an input layer, a concealment layer, and an output layer, which are interconnected with variable weights. Often there is a bias unit connected to a non-input unit.

Xが、入力のd次元ベクトルであるとしよう。   Let X be the input d-dimensional vector.

入力ベクトルは、入力レイヤに提示され、それぞれの入力ユニットの出力は、ベクトル内の対応するコンポーネントに等しい。それぞれの隠蔽ユニットが、その入力の重み付けされた合計を演算し、そのスカラーネット活性化を形成する。換言すれば、このネット活性化は、隠蔽ユニットにおける重みを有する入力の内積である。バイアスユニットをw0と表記した場合には、次のように記述可能である。 The input vector is presented to the input layer and the output of each input unit is equal to the corresponding component in the vector. Each concealment unit computes a weighted sum of its inputs to form its scalar net activation. In other words, this net activation is the inner product of the inputs with weights in the concealment unit. When the bias unit is expressed as w 0, it can be described as follows.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

添え字iは、入力レイヤ内におけるユニットをインデックス付けしており、jは、隠蔽におけるユニットをインデックス付けし、wjiは、隠避ユニットjにおける入力から隠蔽レイヤへの重みを表している。それぞれの隠蔽ユニットは、その活性化の非線形関数である出力f(netj)を放出する。従って、次のように記述可能である。 Subscript i indexes units in the input layer, j indexes units in concealment, and w ji represents the weight from input to concealment layer in concealment unit j. Each concealment unit emits an output f (net j ) that is a non-linear function of its activation. Therefore, it can be described as follows.

j=f(netjy j = f (net j )

それぞれの出力は、同様に、隠蔽ユニット信号に基づいて、そのネット活性化を次のように演算する。   Similarly, each output calculates its net activation based on the concealment unit signal as follows.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

ここで、添え字kは、出力レイヤにおけるユニットをインデックス付けしており、nHは、隠蔽ユニットの数を表している。   Here, the subscript k indexes the units in the output layer, and nH represents the number of concealment units.

この結果、出力ユニットzkは、そのネットの非線形関数を通じて演算され、次式が得られる。 As a result, the output unit z k is calculated through the nonlinear function of the net, and the following expression is obtained.

zk=g(netkzk = g (net k )

従って、出力zkは、複数の重み付け及び非線形性を経験した後の入力特徴ベクトルXの関数である。 Thus, the output z k is a function of the input feature vector X after experiencing multiple weightings and nonlinearities.

(b.逆伝播アルゴリズム)
LMSと同様に、パターン上におけるトレーニング誤差が、教師によって付与される望ましい出力tkと実際の出力zkの間の二乗された差の出力ユニットにわたる合計であると見なそう。
(B. Back propagation algorithm)
As with LMS, consider that the training error on the pattern is the sum across the output unit of the squared difference between the desired output t k given by the teacher and the actual output z k .

Figure 2007536645
Figure 2007536645

ここで、T及びZは、ターゲットと長さcのネットワーク出力ベクトルであり、Wは、ネットワーク内におけるすべての重みを表している。   Here, T and Z are network output vectors of target and length c, and W represents all weights in the network.

逆伝播学習規則は、勾配降下に基づいている。重みは、ランダム値によって初期化され、次いで、それらは、誤差を低減することになる方向において変更される。   The back propagation learning rule is based on gradient descent. The weights are initialized with random values, then they are changed in a direction that will reduce the error.

ΔW=−η(∂J/∂W) ΔW = -η (∂J / ∂W)

ここで、ηは、学習レートであり、且つ、重みの変化における相対的なサイズを示しているに過ぎない。コンポーネントの形態において、これは、次のように形態を有している。   Here, η is a learning rate and merely indicates a relative size in the change in weight. In the form of components, this has the form:

Δwpq=−η(∂J/∂wpqΔw pq = −η (∂J / ∂w pq )

この勾配降下式は、基準関数を低減する重み空間内において処置することを要求している。基準関数Jは、負となることはできず、従って、学習は、異常な場合を除いて、常に、最終的に停止することになる。反復アルゴリズムは、反復mにおいて重みベクトルを取得し、それを次のように更新することを必要としている。   This gradient descent equation requires treatment in a weight space that reduces the criterion function. Criterion function J cannot be negative, so learning will always eventually stop unless it is unusual. The iterative algorithm requires obtaining a weight vector at iteration m and updating it as follows.

W(m+1)=W(m)+ΔW(m) W (m + 1) = W (m) + ΔW (m)

ここで、mは、特定のパターンプレゼンテーションにインデックス付けしている。   Here, m indexes a specific pattern presentation.

ここで、3レイヤネットのΔwpqの評価には、微分のためにチェーン規則を使用することを伴っている。まず、次のように記述される隠蔽から出力への重みを検討しよう。 Here, the evaluation of Δw pq of the three-layer net involves using a chain rule for differentiation. First, consider the weight from concealment to output described as:

∂J/∂mkj=(∂J/∂netk)(∂netk/∂mkj)=−δk(∂netk/∂mkj∂J / ∂m kj = (∂J / ∂net k ) (∂net k / ∂m kj ) = − δ k (∂net k / ∂m kj )

ここで、ユニットkの感度は、次のように定義され、   Here, the sensitivity of unit k is defined as follows:

δk=−(δJ/δnetkδ k = − (δJ / δnet k )

且つ、これは、ユニットのネット活性化によって全体的な誤差が変化する方式を記述している。活性化関数が微分可能であると仮定することにより(活性化関数を選択しているため、これは妥当な仮定である)、微分し、出力ユニットについて次式が得られる。 And this describes a scheme in which the overall error changes with unit net activation. By assuming that the activation function is differentiable (this is a reasonable assumption since the activation function is selected), differentiation is performed and the following equation is obtained for the output unit:

δk=−∂J/∂netk=−(∂J/∂zk)(∂zk/∂netk)=(tz−zk)g’(netkδ k = −∂J / ∂net k = − (∂J / ∂z k ) (∂z k / ∂net k ) = (t z −z k ) g ′ (net k )

微分係数が次のとおりであることに留意すれば、   Note that the derivative is

∂netk/∂mkj=yj ∂net k / ∂m kj = y j

隠蔽から出力への重みの学習規則は、次のように記述される。 The learning rule of the weight from concealment to output is described as follows.

Δmkj=ηδkj=η(tk−zk)g’(netk)yj Δm kj = ηδ k y j = η (t k −z k ) g ′ (net k ) y j

ここで、入力から隠蔽へのユニットの学習規則を観察し、再度、微分のチェーン規則を使用し、次のように計算する。   Here we observe the unit learning rules from input to concealment, and again use the chain rules of differentiation and calculate as follows:

∂J/∂wji=(∂J/∂yj)(∂yj/∂netj)(∂netj/∂wji∂J / ∂w ji = (∂J / ∂y j ) (∂y j / ∂net j ) (∂net j / ∂w ji )

右辺の第1項は、すべての重みmkjを伴っており、従って、次のように記述される。 The first term on the right hand side is associated with all weights m kj and is therefore written as:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

隠蔽から出力へのユニットの微分と同様に、隠蔽ユニットの感度を次のように定義する。   Similar to the differentiation of the unit from concealment to output, the sensitivity of the concealment unit is defined as follows:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

隠蔽ユニットにおける感度は、単純に、隠蔽から出力への重みmkjによって重み付けされ、いずれもf’(netj)によって乗算された出力ユニットにおける個々の感度の合計であるという事実を使用することにより、入力から隠蔽への重みの学習規則は、次のように記述される。 By using the fact that the sensitivity in the concealment unit is simply weighted by the concealment-to-output weight m kj , both being the sum of the individual sensitivities in the output unit multiplied by f ′ (net j ). The learning rule of weight from input to concealment is described as follows.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

重みのそれぞれの組について見出した2つの学習規則により、残っているのは、トレーニングプロトコルを定義して学習を実装する段階である。関心があるのは、管理された学習のみであり、過大な量のデータを取り扱うことにはならないため、バッチトレーニングを利用することとする(この場合には、学習が行われる前に、すべてのパターンがネットワークに対して提示される)。   With the two learning rules found for each set of weights, all that remains is to define the training protocol and implement learning. Since we are only interested in supervised learning and will not handle excessive amounts of data, we will use batch training (in this case, all Pattern is presented to the network).

(c.バッチ逆伝播)
Do r←r+1
m←0;Δwji←0;Δmkj←0
Do m←m+1
Xm←m番目の入力ベクトルを選択する
Δwji←Δwji+ηxiηj;Δmkj←Δmkj+ηδkj
Until m=nH
ji←wji+Δwji;mkj←mkj+Δmkj
Unitl ‖▽J(W)‖<θ
Return W
(C. Batch back propagation)
Dor r ← r + 1
m ← 0; Δw ji ← 0; Δm kj ← 0
Do m ← m + 1
Xm ← m-th input vector is selected Δw ji ← Δw ji + ηx i η j ; Δm kj ← Δm kj + ηδ k y j
Until m = nH
w ji ← w ji + Δw ji ; m kj ← m kj + Δm kj
Unitl ‖ ▽ J (W) ‖ <θ
Return W

(G.極値分析)
時系列データの適切な分布への分類は、極値のリスクを判定するのに不可欠である。分布をフィッティングすることによってこのリスクを判定するプロセスは、極値分析と呼ばれている。極値は、しばしば、危機的状態と関連付けられているため、これは重要である。データの誤分類は、危機的状態に到達するリスクの過小評価に結びつく可能性を有している。
(G. Extreme value analysis)
Classification of time series data into an appropriate distribution is essential for determining extreme risk. The process of determining this risk by fitting the distribution is called extreme value analysis. This is important because extreme values are often associated with critical situations. Data misclassification has the potential to lead to an underestimation of the risk of reaching critical conditions.

しばしば、データの基礎となる分布として正規分布が仮定されている。これは、完全に対称であるという特性を具備しているため、この仮定は、データの振る舞いに関する誤解を招く恐れのある結論に結びつく。大部分の物理的データは、正規分布の対称性にフィットしておらず、データ値に対するなんらかの自然な境界に起因して正又は負に偏っている(即ち、血中ブドウ糖は、正でなければならない)。極値分析の方法は、リスクの適切な査定を実行可能とするべく、その真の形状を取得する分布をデータにフィッティングするというものである。   Often, a normal distribution is assumed as the underlying distribution of the data. Since this has the property of being completely symmetric, this assumption leads to a potentially misleading conclusion regarding the behavior of the data. Most physical data do not fit the normal distribution symmetry and are either positively or negatively biased due to some natural bounds on the data values (ie blood glucose is not positive) Must not). The method of extreme value analysis is to fit a distribution that obtains its true shape to the data so that an appropriate assessment of risk can be performed.

例えば、血中ブドウ糖読取値の場合には、これらの読取値の一般的な形状にフィッティングする多数の分布が存在している(即ち、これらは、下限と大きな上部テールを具備している)。これらには、Gumbel、Gamma、log−Pearson、Weibull、及びlognormal分布が含まれる(但し、これらに限定されない)。極値分析を血中ブドウ糖計測値に適用するには、パラメータフィッティングと適合度試験という2つの段階が存在している。パラメータフィッティングにおいては、すべてのデータが付与された際に、所与の分布のもっとも有望なパラメータを見出しており、これは、異なる分布について別個に実行される。適合度試験においては、算出されたパラメータにより、仮定された分布のそれぞれに対してデータがどれほど良好にフィットしているかを試験している。   For example, in the case of blood glucose readings, there are a number of distributions that fit into the general shape of these readings (ie, they have a lower limit and a large upper tail). These include (but are not limited to) Gumbel, Gamma, log-Pearson, Weibull, and lognormal distributions. There are two stages in applying extreme value analysis to blood glucose measurements: parameter fitting and fitness testing. In parameter fitting, when all the data is applied, it finds the most promising parameters for a given distribution, which is performed separately for different distributions. In the goodness-of-fit test, it is tested how well the data fits to each of the assumed distributions using the calculated parameters.

(a.パラメータフィッティング)
パラメータフィッティングには、多数の方法が存在しているが、例として、最尤推定に合焦することとする。最尤推定においては、パラメータを、値が固定されているが未知である量と見なしている。それらの値の最良の推定値は、実際に観察されるサンプルを得る確率を極大化するものであると定義される。対照的に、Bayesian法を使用する別の手順においては、パラメータを、なんらかの既知の以前の分布を具備するランダム変数と見なしている。次いで、サンプルの観察値により、これを事後密度に変換し、パラメータの真の値の推定値を更新している。但し、この手順は、基本的にほとんど常に最尤推定と同一の推定値を生成するため、ここでは、この説明は省略する。
(A. Parameter fitting)
There are many methods for parameter fitting, but as an example, focus on maximum likelihood estimation. In maximum likelihood estimation, the parameters are considered as quantities whose values are fixed but unknown. The best estimate of those values is defined as maximizing the probability of obtaining a sample that is actually observed. In contrast, in another procedure using the Bayesian method, the parameters are considered random variables with some known previous distribution. Next, this is converted into a posterior density according to the observed value of the sample, and the estimated value of the true value of the parameter is updated. However, this procedure basically generates almost the same estimated value as the maximum likelihood estimation, and therefore the description thereof is omitted here.

(最尤度)
n個の独立したベクトルの組が、トレーニングサンプルの組Dから到来する。ここで、p(x|w)(ここで、x∈D)が、既知のパラメトリック形態を具備しており、従って、パラメータベクトルθの値によって一意に判定されると仮定する。サンプルは独立的に導出されているため、次式が得られる。
(Maximum likelihood)
A set of n independent vectors comes from the set D of training samples. Here it is assumed that p (x | w) (where xεD) has a known parametric form and is therefore uniquely determined by the value of the parameter vector θ. Since the samples are derived independently, the following equation is obtained.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

p(D|θ)を、サンプルの組に関するθの尤度と呼ぶ。θの最尤推定は、定義により、p(D|θ)を最大化する値   Let p (D | θ) be the likelihood of θ for a set of samples. Maximum likelihood estimation of θ is a value that maximizes p (D | θ) by definition.

Figure 2007536645
Figure 2007536645

である。p(D|θ)が、振る舞いが良好であり、微分可能である場合には、これは、微分法の標準的な方法によって見出すことができる。分析のためには、多くの場合に、尤度自体よりも尤度の対数によって作業するほうが容易である。対数は、単調に増加するため、対数の尤度を極大化する It is. If p (D | θ) has good behavior and is differentiable, this can be found by standard methods of differentiation. For analysis, it is often easier to work with the logarithm of likelihood than the likelihood itself. Since the logarithm monotonically increases, the likelihood of the logarithm is maximized

Figure 2007536645
Figure 2007536645

は、尤度をも極大化する。 Also maximizes the likelihood.

(b.適合性試験)
カイ二乗適合性試験を使用することにより、データのサンプルが、特定の分布を有する母集団から到来したかどうかを試験する。カイ二乗適合性試験をビニング(binning)されたデータ(即ち、複数の分類に仕分けされたデータ)に対して適用する。ビニングされていないデータの場合には、カイ二乗試験を生成する前に、ヒストグラム又は頻度テーブルを単純に算出可能であるため、これは、実際には制限ではない。但し、カイ二乗試験統計の値は、データをビニングする方法に依存している。従って、まず、Lloydのアルゴリズムを使用することにより、サンプルの数及びサンプル値に基づいて最適なビニングを見出すこととする。参考までに、Lloydのアルゴリズムについては、「Least−Squares Quantization in PCM」(Lloyd、IEEE Transactions on Information Theory 28 (2):129〜137頁、1982年)を参照されたい。
(B. Compatibility test)
Test whether a sample of data came from a population with a specific distribution by using the chi-square fit test. A chi-square suitability test is applied to binned data (ie, data sorted into multiple classifications). In the case of non-binned data, this is not really a limitation, since a histogram or frequency table can simply be calculated before generating the chi-square test. However, the value of the chi-square test statistic depends on the method of binning the data. Therefore, first, by using the Lloyd algorithm, an optimum binning is found based on the number of samples and the sample value. For reference, the Lloyd algorithm is referred to “Least-Squares Quantization in PCM” (Lloyd, IEEE Transactions on Information Theory 28 (2): 129-137, 1982).

(カイ二乗適合性)
カイ二乗試験は、データが指定された分布に準拠しているという仮定の下に定義されている。試験統計量の演算のために、データをk個のビンに分割し、試験統計量を次のように定義する。
(Chi-square compatibility)
The chi-square test is defined under the assumption that the data conform to the specified distribution. For the calculation of test statistics, the data is divided into k bins and the test statistics are defined as follows:

Figure 2007536645
Figure 2007536645

ここで、Oiは、ビンiにおける観察頻度であり、Eiは、ビンiにおける予想頻度である。予想頻度は、Ei=n(F(Yu)−F(Yl))によって算出され、ここで、Fは、試験対象の分布の累積分布関数であり、Yuは、分類iにおける上限であり、Ylは、分類iにおける下限であり、nは、サンプルサイズである。 Here, O i is the observation frequency in bin i, and E i is the expected frequency in bin i. Expected frequency is calculated by E i = n (F (Y u) -F (Y l)), where, F is a cumulative distribution function of the distribution of the test object, Y u is the upper limit in the classification i , Y l is the lower limit in category i, and n is the sample size.

試験統計量は、自由度(k−c)を有するカイ二乗分布に略準拠しており、ここで、kは、ビンの数であり、cは、(場所及びスケールパラメータ並びに形状タパラメータを含む)分布の予想パラメータ+1である。例えば(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、3パラメータWeibull分布の場合には、c=4である。   The test statistic is approximately compliant with a chi-square distribution with degrees of freedom (k−c), where k is the number of bins and c is (including location and scale parameters and shape parameters) ) Expected distribution parameter +1. For example (this example is intended to be illustrative and not limiting), in the case of a three parameter Weibull distribution, c = 4.

従って、データが、指定された分布を有する母集団からのものであるという仮定は、次の場合に、拒絶される。   Therefore, the assumption that the data is from a population with a specified distribution is rejected if:

2>X2 (α,k-c) X 2 > X 2 (α, kc)

ここで、X2 (α,k-c)は、自由度(k−c)を有するカイ二乗パーセント点関数であり、有意性レベルは、αである。 Here, X 2 (α, kc) is a chi-square percent point function having degrees of freedom (k−c), and the significance level is α.

本発明の別の実施例においては、数学的な分析により、結果的に患者のデータ(例えば、慢性疾患患者のデータ)の高度な分析に基づいた記述的出力が得られる。一例においては、予測モデル化の記述的出力は、ユーザーによるアクセスのために、媒体伝送/通信手段を介してDMDに転送されている。更に別の実施例においては、本発明の予測モデル化によって生成される出力は、患者にフィードバックを提供するビジュアルディスプレイから構成可能であり、このフィードバックは、物理的活動のためのアドバイス、フォローアップ治療のための推奨事項、適宜の振る舞いにおける変化、及び/又は必要に応じた医療サービス提供者との接触(例えば、眼科訪問及び医療的なフォローアップ)を包含可能である(但し、これらに限定されない)。   In another embodiment of the invention, the mathematical analysis results in descriptive output based on advanced analysis of patient data (eg, chronically ill patient data). In one example, the predictive modeling descriptive output is forwarded to the DMD via media transmission / communication means for access by the user. In yet another embodiment, the output generated by the predictive modeling of the present invention can be comprised of a visual display that provides feedback to the patient, such as advice for physical activity, follow-up therapy. Recommendations, changes in appropriate behavior, and / or contact with medical service providers as needed (eg, ophthalmic visits and medical follow-ups), including but not limited to ).

予測モデル化は、患者及び/又は医師などの多数の供給源に対して出力を提供可能である。様々な入力及び出力供給源間において対話型の会話が可能である。本発明に対するデータ入力は、高度な分析に基づいて編成及び分析可能である。   Predictive modeling can provide output for a number of sources such as patients and / or physicians. Interactive conversations are possible between various input and output sources. Data input for the present invention can be organized and analyzed based on advanced analysis.

本発明の様々な実施例は、患者に依存しないものであってよく、データ伝送を提供し、患者の準拠を促進すると共に/又は、(例えば、慢性疾患患者の介護における)リアルタイム介入のためのリアルタイムデータを提供可能である。本発明は、動的なアルゴリズムと予測モデル化の結果に基づいて、すべてがアクセス可能な定期的なフィードバックを多数の出力場所に対して提供可能である。   Various embodiments of the present invention may be patient-independent, provide data transmission, promote patient compliance and / or for real-time intervention (eg, in the care of patients with chronic diseases) Real-time data can be provided. The present invention can provide periodic feedback that is accessible to all, multiple output locations, based on the results of dynamic algorithms and predictive modeling.

慢性疾患患者の介護を改善することによって、慢性疾患患者のデータを構成要素に分解すると共に慢性疾患患者を個別に特徴付ける慢性的な病気の特定の形態を予測モデル化を通じて識別することにより、慢性疾患の治療に伴う複雑さを低減可能である。本発明は、個別の患者のデータを利用することにより、慢性疾患患者又はその他の本発明のユーザーの問題点を改善するべく定量的に利用される意思決定ツールを生成可能である。本発明は、個々の患者にとって適切な分析の基礎を識別し、且つ、その慢性疾患患者にとって最も適切な方法を従来の統計的な方法と比較可能である。このような比較により、この正しいツールに関連した利益の大きさを特定可能である。このような比較により、医師などのいくつかの供給源に対して固有の出力を提供可能であり、彼らは、特定の慢性疾患患者に利用する介護を決定可能である。   By improving the care of patients with chronic illnesses, the data for patients with chronic illnesses can be broken down into components and identified through predictive modeling to identify specific forms of chronic illnesses that individually characterize patients with chronic illnesses. The complexity associated with the treatment of can be reduced. The present invention can generate decision making tools that are used quantitatively to improve the problems of chronically ill patients or other users of the present invention by utilizing individual patient data. The present invention can identify the basis of analysis appropriate for an individual patient and compare the most appropriate method for that chronically ill patient with conventional statistical methods. Such a comparison can identify the amount of benefit associated with this correct tool. Such a comparison can provide a unique output for several sources, such as a physician, who can determine the care available to a particular chronically ill patient.

別の実施例においては、本発明は、予測のための一般的な基礎に関する統計的な分析試験を実行可能である。本発明の予測モデルは、適切な生成関数に基づいたものであってよく、且つ、これを使用することにより、悲劇的な医療イベントの可能性を制御可能である。特定の期間の後に、本発明により、統計的な基礎を改善すると共に決定指示書を更新するための十分なデータを生成可能である。推定値は、本質的に、データを利用することにより、継続的に更新可能である。複数の時系列を利用可能であることから、外部的な分析(即ち、1つの時系列を別のものに関係付ける段階)が可能であり、治療法の効き目を確認することができる。   In another embodiment, the present invention can perform statistical analytical tests on a general basis for prediction. The predictive model of the present invention may be based on a suitable generator function and by using it can control the potential for tragic medical events. After a certain period, the present invention can generate sufficient data to improve the statistical basis and update the decision instructions. The estimate can be updated continuously by using the data in essence. Since a plurality of time series can be used, an external analysis (that is, a stage relating one time series to another) is possible, and the effectiveness of the treatment can be confirmed.

前述のように、本発明の一実施例においては、本技術は、有線接続された(又は、邪魔な)装置を必要とすることなしに、データを生成する能力を有しており、患者又は介護者による手作業によるデータ入力を伴うことなしに、患者の自宅、事務所、又は旅行中におけるデータ生成を実行可能であり、データ伝送に関連した義務から慢性的な病気を有する患者を解放する。生成されたデータは、直接的な物理的接続を必要とすることなしに、(例えば、DMD及び/又はPNCに対して無線で)入力可能である。例えば、PCN内においては、一連の数学的、統計的、及び/又はモデル化の手順を利用することにより、患者のデータから、患者の現在及び予測される健康状態に関する情報を収集可能である。   As described above, in one embodiment of the present invention, the technology has the ability to generate data without the need for wired (or intrusive) devices, Data generation can be performed at the patient's home, office, or travel without the need for manual data entry by the caregiver, freeing patients with chronic illness from the duties associated with data transmission . The generated data can be input (eg, wirelessly to the DMD and / or PNC) without requiring a direct physical connection. For example, within the PCN, a series of mathematical, statistical, and / or modeling procedures can be utilized to collect information about the current and predicted health status of the patient from the patient data.

この観点において、患者データの収集及び監視に対する前述の様々なモデル、アルゴリズム、及び統計的評価の適用例を次に参照することとする。尚、このような適用例は、例示を意図しており、限定を意図したものではないことに留意されたい。   In this regard, reference will now be made to the application of the various models, algorithms, and statistical evaluations described above for patient data collection and monitoring. It should be noted that such application examples are intended to be illustrative and not limiting.

(1.傾向分析)
この例においては、傾向分析は、血中ブドウ糖、血圧、物理的活動、及び体重という4つの計測値について実行可能である。この分析は、前述の節1Aと同様に、傾向を線形としてモデル化することによって実現可能である。この傾向検出は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをX1...Xtと呼ぼう。このデータは、式(1)に記述されているモデルに対する唯一の入力である。アルゴリズムからの出力は、試験統計量τとなり、これは、周知の研究済みの統計分布であるt確率分布に従って分布している。τが、基準値1.96(これは、95%の信頼性レベルに対応している)を上回っている場合には、朝食における患者の血中ブドウ糖レベルにおける過去t日内に、傾向の「有意」な証拠が存在するものと考えられる。この有意性試験は、既定の信頼性閾値に従って自動的に実行可能である。この結果、最終的に、出力は、例えば、(−1,0,1)などの数値であり、これは、有意な負の傾向、有意な傾向なし、又は有意な正の傾向をそれぞれ示している。
(1. Trend analysis)
In this example, trend analysis can be performed on four measurements: blood glucose, blood pressure, physical activity, and weight. This analysis can be realized by modeling the trend as linear, as in Section 1A above. This trend detection can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to X 1 . . . Let us call the X t. This data is the only input to the model described in equation (1). The output from the algorithm is a test statistic τ, which is distributed according to the t probability distribution, a well-known studied statistical distribution. If τ is above the reference value of 1.96 (which corresponds to a confidence level of 95%), within the past t days in the patient's blood glucose level at breakfast the “significant” "There seems to be some evidence." This significance test can be performed automatically according to a predefined confidence threshold. As a result, the output is finally a numerical value such as (-1, 0, 1), which indicates a significant negative trend, no significant trend, or a significant positive trend, respectively. Yes.

更には(又は、この代わりに)、傾向は、前述の節1Bに記述されているアルゴリズム(即ち、Fried及びImhoffによって使用されているもの)を使用し、モデルを区分的な線形としてモデル化することによって検出することも可能である。この傾向検出は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをX1...Xtと呼ぼう。このデータは、モデルに対する唯一の入力である。モデル内の「区分」の数kは、調査者によって決定されることになる。このアルゴリズムからの出力は、試験統計量τとなり、これは、Fried及びImhoffによる論文に記述されている確率テーブルに従って分布している。τが95%の信頼性レベルに対応する臨界値を上回っている場合には、朝食における患者の血中ブドウ糖レベルの過去t日間に、傾向の「有意」な証拠が存在していると考えられる。この有意性試験は、既定の信頼性閾値に従って自動的に実行可能である。この結果、最終的に、出力は、例えば、(−1,0,1)などの数値となり、これは、有意な負の傾向、有意な傾向なし、又は有意な正の傾向をそれぞれ示してる。 Further (or alternatively), the trend uses the algorithm described in Section 1B above (ie, that used by Fried and Imhoff) to model the model as piecewise linear. It is also possible to detect by. This trend detection can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to X 1 . . . Let us call the X t. This data is the only input to the model. The number k of “sections” in the model will be determined by the investigator. The output from this algorithm is the test statistic τ, which is distributed according to the probability table described in the article by Fried and Imhoff. If τ is above a critical value corresponding to a 95% confidence level, there is likely “significant” evidence of a trend in the past t days of the patient's blood glucose level at breakfast . This significance test can be performed automatically according to a predefined confidence threshold. As a result, the output finally becomes a numerical value such as (−1, 0, 1), which indicates a significant negative tendency, no significant tendency, or a significant positive tendency, respectively.

更には(又は、この代わりに)、傾向は、前述の節1Cに記述されているパターン認識アルゴリズムを使用することによって検出することも可能である。この傾向検出は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをX1...Xtと呼ぼう。このデータがモデルに対する唯一の入力である。専門家である調査者により、可能な線形単調、非線形単調、線形非単調、非線形非単調傾向、並びに、傾向なしを示すものを記述する傾向テンプレートが予め生成されており、このそれぞれに番号が割り当てられる。このアルゴリズムからの出力は、最も有望なテンプレートを意味する番号となる。選択されたテンプレートが、傾向なしを意味しているテンプレートでない場合には、朝食における患者の血中ブドウ糖レベルの過去t日間に、傾向の「有意」な証拠が存在しているものと考えられる。この有意性試験は、既定の信頼性閾値に従って自動的に実行可能である。この結果、最終的に、出力は、例えば、(−1,0,1)などの数値となり、これは、有意な負の傾向、有意な傾向なし、又は有意な正の傾向をそれぞれ示してる。 Further (or alternatively), the trend can be detected by using the pattern recognition algorithm described in Section 1C above. This trend detection can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to X 1 . . . Let us call the X t. This data is the only input to the model. A professional investigator has pre-generated trend templates that describe possible linear monotonic, non-linear monotonic, linear non-monotonic, non-linear non-monotonic trends, and no trend, each assigned a number. It is done. The output from this algorithm is a number that represents the most promising template. If the selected template is not a template that means no trend, it is likely that there is “significant” evidence of a trend in the past t days of the patient's blood glucose level at breakfast. This significance test can be performed automatically according to a predefined confidence threshold. As a result, the output finally becomes a numerical value such as (−1, 0, 1), which indicates a significant negative tendency, no significant tendency, or a significant positive tendency, respectively.

いずれの場合にも(即ち、使用される傾向検出アルゴリズムとは無関係に)、次いで、アルゴリズムの出力を使用して患者用の結果を生成することになろう。血中ブドウ糖の例を継続すれば、朝食前の血中ブドウ糖に関するデータの過去t日間におけるアルゴリズムの出力が有意な正の傾向を示した場合には、本システム内において、この患者に対して(例えば、傾向が報告された日に)フラグが自動的に上がることになろう。   In either case (i.e., regardless of the trend detection algorithm used), the output of the algorithm will then be used to generate results for the patient. Continuing with the blood glucose example, if the algorithm's output over the past t days of data on blood glucose before breakfast shows a significant positive trend for this patient in the system ( For example, the flag will automatically rise (on the day the trend is reported).

このプロセスは、昼食前又は後、夕食前又後、就寝時に計測された血中ブドウ糖、又は毎日の平均に応じたもの;血圧(心臓収縮及び/又は心臓拡張);物理的活動;及び/又は体重を含む(但し、これらに限定されない)あらゆる入力に使用可能である。又、有意な負の傾向、有意な傾向なし、又は有意な正の傾向を示す可能な出力も、前述の入力のいくつか又はすべてにおいて同一であってよく、且つ、同一の試験統計量及び確率分布によって判定可能である。更には、時間「ウィンドウ」1...Tも、任意の長さの時間(例えば、30データポイントを上回るもの)を包含可能である。   This process depends on blood glucose measured before or after lunch, before or after dinner, at bedtime, or on a daily average; blood pressure (systole and / or diastole); physical activity; and / or It can be used for any input including (but not limited to) body weight. Also, possible outputs showing a significant negative trend, no significant trend, or a significant positive trend may be the same for some or all of the aforementioned inputs, and the same test statistics and probabilities It can be determined by the distribution. Furthermore, the time “window” . . T can also encompass any length of time (eg, greater than 30 data points).

列挙した入力のいずれか又はすべての傾向の分析は、当事者(患者の医師、患者の介護者、及び/又は患者:但し、これらに限定されない)の1人又は複数に対する報告書又は通信のその他の形態において使用可能である。   An analysis of any or all of the listed inputs can be used to report or otherwise communicate reports or communications to one or more of the parties (patient physician, patient caregiver, and / or patient: but not limited to) It can be used in the form.

(A.物理的活動)
医師報告書:物理的活動の傾向分析の結果は、患者の状態について医師に対してより良く通知するべく、医師による検討のためにシステムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。又、負の傾向の連続した期間を使用することにより、患者に関する即座のアクションをとるように医師に対して示唆する警告を生成することも可能である。
(A. Physical activity)
Physician report: the results of physical activity trend analysis are in charts, graphs and / or text reports generated by the system for review by the physician to better inform the physician about the patient's condition It can be used. It is also possible to generate a warning that suggests the physician to take immediate action on the patient by using consecutive periods of negative trends.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものであってよく、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、介護者による患者とのやり取りを改善するべく、特に介護者の好みに適合されている。又、負の傾向の連続した期間に基づいた警告を介護者に送信することも可能である。   Caregiver report: This content may be similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but especially to improve caregiver interaction with the patient. Adapted to caregiver preference. It is also possible to send a warning to the caregiver based on a continuous period of negative trends.

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型のコンポーネントを包含可能な動機付け又は祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational or celebration content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(B.体重)
医師報告書:体重の傾向分析の結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。一例においては、正の傾向(即ち、体重の増加)の連続した期間を使用することにより、警告を生成することも可能である。
(B. Weight)
Physician Report: The results of weight trend analysis can be used in charts, graphs, and / or text reports generated by the system. In one example, the alert can be generated by using a continuous period of positive trends (ie, weight gain).

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものであってよく、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。又、一例においては、正の傾向(即ち、体重の増加)の連続した期間に基づいた警告を介護者に送信することも可能である。   Caregiver report: This content may be similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. In one example, it is also possible to send a warning to the caregiver based on a continuous period of positive trends (ie weight gain).

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型のコンポーネントを包含可能な動機付け及び祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational and celebration content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(C.血圧)
医師報告書:血圧における傾向分析の結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ及び/又はテキスト報告書内において使用可能である。傾向分析は、上昇傾向を有する、下降傾向を有する、又は変化を有していない心臓収縮及び心臓拡張の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。このような分析は、患者の投薬法及び/又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に寄与することも可能である。
(C. Blood pressure)
Physician report: Trend analysis results in blood pressure can be used in charts, graphs and / or text reports generated by the system. Trend analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of cardiac contraction and diastole that have an upward trend, a downward trend, or no change. Such analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient medication and / or other treatment by the physician.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものであってよく、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を包含しているが、特に介護者の好みに適合されている。傾向分析は、上昇傾向を有する、下降傾向を有する、又は変化を有していない心臓収縮及び心臓拡張の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content may be similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. Trend analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of cardiac contraction and diastole that have an upward trend, a downward trend, or no change.

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型のコンポーネントを包含可能な動機付け又は祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational or celebration content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(ブドウ糖)
医師報告書:ブドウ糖における傾向分析の結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。傾向分析は、朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び毎日の平均などの計測値の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。このような分析は、患者の投薬法及び/又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に寄与することも可能である。
(Glucose)
Physician report: The results of trend analysis on glucose can be used in charts, graphs, and / or text reports generated by the system. Trend analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of measurements such as before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and daily average . Such analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient medication and / or other treatment by the physician.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものであってく、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。傾向分析は、朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び毎日の平均などの計測値の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content is similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. Trend analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of measurements such as before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and daily average .

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型のコンポーネントを包含可能な動機付け又は祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational or celebration content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(2.分散における変化の検出)
この例においては、血中ブドウ糖又は血圧の時系列において、分散における変化の検出を実行可能である。いずれかの測定値の時系列の傾向除去と自動相関のための補正を前述の節2Aに記述されているARIMAモデルを使用して実行可能である。次いで、このモデルからの残余物(これは、式(3)に記述されている)をアルゴリズムに対する入力として使用し、分散における変化を検出する。このモデル化は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをZ1...Ztと呼ぼう。このデータが、ARIMA(p,d,q)モデルに対する唯一の入力である。パラメータ(p,d,q)は、事前の母集団に基づいた分析に基づいて決定される。別の実施例においては、パラメータ(p,d,q)は、糖尿病及び/又は高血圧の分野の専門家によって決定される。別の実施例においては、パラメータ(p,d,q)は、最も効果的な値を見出すサーチアルゴリズムによって自動的に決定される。本アルゴリズムからの出力は、相関していない傾向除去された残余物を表す一連のデータX1...Xtである。
(2. Detection of changes in dispersion)
In this example, changes in variance can be detected in the time series of blood glucose or blood pressure. Correction for time series trend removal and autocorrelation of any measurement can be performed using the ARIMA model described in Section 2A above. The residue from this model (which is described in equation (3)) is then used as input to the algorithm to detect changes in variance. This modeling can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is represented by Z 1 . . . Let us call the Z t. This data is the only input to the ARIMA (p, d, q) model. The parameters (p, d, q) are determined based on an analysis based on a prior population. In another embodiment, the parameters (p, d, q) are determined by experts in the field of diabetes and / or hypertension. In another embodiment, the parameters (p, d, q) are automatically determined by a search algorithm that finds the most effective value. The output from the algorithm is a series of data X 1 . . . Xt .

次いで、このデータX1...Xtを分散検出アルゴリズムに対する入力として使用する。一実施例においては、単一又は複数の変化を検出するための分析は、前述の節2Bに記述されている分散検出アルゴリズム内における変更によって実行される。アルゴリズムからの出力は、試験統計量Tであり、これは、周知の研究済みの統計分布であるF確率分布に従って分布している。Tが、95%の信頼性レベル及び適切な自由度に対応した臨界値を上回っている場合には、朝食における患者の血中ブドウ糖レベルにおける過去t日間に、分散の変化の「有意」な証拠が存在しているものと考えられる。この有意性試験は、既定の信頼性閾値に従って自動的に実行可能である。この結果、最終的に、出力の1つの態様は、例えば、(−1,0,1)などの数値となり、これは、分散における有意な減少、分散における有意な変化なし、又は分散における有意な増加をそれぞれ示している。出力の第2の態様は、1〜t間の期間内の分散の変化の最も起こりそうな時点を示す値k*であろう。 The data X 1 . . . Xt is used as input to the distributed detection algorithm. In one embodiment, the analysis to detect single or multiple changes is performed by a change in the distributed detection algorithm described in Section 2B above. The output from the algorithm is a test statistic T, which is distributed according to the F probability distribution, a well-known studied statistical distribution. If T is above a critical value corresponding to a 95% confidence level and an appropriate degree of freedom, “significant” evidence of a change in variance over the past t days in the patient's blood glucose level at breakfast Is considered to exist. This significance test can be performed automatically according to a predefined confidence threshold. This ultimately results in one aspect of the output being a numerical value such as, for example, (-1, 0, 1), which is a significant decrease in variance, no significant change in variance, or significant variance. Each indicates an increase. The second aspect of the output will be a value k * that indicates the most likely time of change of variance in the period between 1 and t.

更には(或いは、この代わりに)、前述の節2Cに記述されているアルゴリズムを使用して分散の単一又は複数の変化を検出することも可能であり、これは、非パラメトリック統計を利用している。このアルゴリズムからの出力は、試験統計量KTである。値pによって付与されるこの統計の有意性は、等式(9)によって付与される式を使用して算出可能である。pが0.05を下回っている場合には、朝食における患者の血中ブドウ糖レベルの過去t日間に、分散の変化の「有意」な証拠が存在していると考えられる。この有意性試験は、既定の信頼性閾値に従って自動的に実行可能である。この結果、最終的に、結果の1つの態様は、例えば、(−1,0,1)などの数値となり、これは、分散における有意な減少、分散における有意な変化なし、又は分散における有意な増加をそれぞれ示している。出力の第2の態様は、1〜t間の期間内における分散の変化の最も起こりそうな時点を示す値 In addition (or alternatively), it is possible to detect single or multiple changes in variance using the algorithm described in Section 2C above, which utilizes non-parametric statistics. ing. The output from this algorithm is the test statistic KT . The significance of this statistic given by the value p can be calculated using the formula given by equation (9). If p is below 0.05, it is considered that there is “significant” evidence of a change in variance in the past t days of the patient's blood glucose level at breakfast. This significance test can be performed automatically according to a predefined confidence threshold. This ultimately results in one aspect of the result, for example, a numerical value such as (-1, 0, 1), which can be a significant decrease in variance, no significant change in variance, or significant in variance. Each indicates an increase. The second aspect of the output is a value indicating the most likely time of change of variance within the period 1 to t

Figure 2007536645
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であろう。 Will.

いずれの場合にも(即ち、使用される分散検出アルゴリズムとは無関係に)、次いで、アルゴリズムの出力を使用して患者用の結果を生成することになろう。血中ブドウ糖の例を継続すれば、朝食前の血中ブドウ糖に関するデータの過去t日間におけるアルゴリズムの結果が、分散における有意な変化を示している場合には、本システム内において、分散の変化が報告された日及び/又は分散の変化が発生したと推定される日(即ち、k*又は   In either case (i.e., regardless of the distributed detection algorithm used), the output of the algorithm will then be used to generate results for the patient. Continuing with the blood glucose example, if the algorithm results over the last t days of data on blood glucose before breakfast show a significant change in the variance, there will be a change in variance within the system. The reported date and / or the date on which the variance change is estimated to have occurred (ie k * or

Figure 2007536645
Figure 2007536645

)に、この患者についてフラグが自動的に上がることになろう。 ) Will automatically be flagged for this patient.

このプロセスは、昼食前又は後、夕食前又は後、就寝時に計測された血糖ブドウ糖、又は毎日の平均に応じたもの;又は血圧(心臓収縮及び/又は心臓拡張)を含む(但し、これらに限定されない)任意の入力について使用可能である。又、分散における有意な減少、分散における変化なし、又は分散における有意な増加を示している可能な出力は、前述の入力のいくつか又はすべてについて同一のものであってもよく、且つ、これらは、同一の試験統計量及び確率分布によって判定されることになろう。更には、時間「ウィンドウ」1...Tは、任意の長さの時間(例えば、30データポイントを上回るもの)を包含可能である。   This process includes (but is not limited to) glycemic glucose measured before or after lunch, before or after dinner, at bedtime, or according to daily average; or blood pressure (cardiac contraction and / or diastole) Can be used for any input). Also, the possible outputs indicating a significant decrease in variance, no change in variance, or a significant increase in variance may be the same for some or all of the aforementioned inputs, and these are Will be determined by the same test statistics and probability distribution. Furthermore, the time “window” . . T can include any length of time (eg, greater than 30 data points).

列挙した入力のいずれか又はすべての分散における変化の検出は、当事者(患者の医師、患者の介護者、及び/又は患者:但し、これらに限定されない)の1人又は複数に対する報告書又はその他の通信の形態において使用可能であることに留意されたい。このような報告書は、以下のものを包含可能である(但し、これらに限定されない)。   Detection of a change in any or all of the listed inputs can be a report to one or more of the parties (patient physician, patient caregiver, and / or patient: but not limited to) or other Note that it can be used in the form of communication. Such reports can include (but are not limited to) the following:

(A.血圧)
医師報告書:血圧における分散の変化検出アルゴリズムの結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。分散の変化分析は、上方に変化する、下方に変化する、又は変化していない心臓収縮及び/又は心臓拡張読取値の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。又、このような分析は、患者の投薬法及び/又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に対して寄与することも可能である。
(A. Blood pressure)
Physician Report: The results of the variance change detection algorithm in blood pressure can be used in charts, graphs, and / or text reports generated by the system. Variance change analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of systolic and / or diastole readings that change upward, downward, or unchanged. Such analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient dosing and / or other therapies by the physician.

介護者報告書:このコンテンツは、医師報告書に類似したものとなり、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。分散の変化分析は、上方に変化する、下方に変化する、又は変化していない心臓収縮及び/又は心臓拡張読取値の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content is similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically tailored to caregiver preferences. Variance change analysis may be able to drive content and alerts based on various permutations of systolic and / or diastole readings that change upward, downward, or unchanged.

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型のコンポーネントを包含可能な動機付け及び祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational and celebration content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(B.ブドウ糖)
医師報告書:ブドウ糖における分散の変化検出アルゴリズムの結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。分散の変化分析は、朝食前及び後、昼食前及び後、夕食前及び後、就寝時、及び/又は毎日の平均における計測値の結果の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。又、このような分析は、患者の投薬法及び/又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に対して寄与することも可能である。
(B. Glucose)
Physician report: The results of the variance change detection algorithm in glucose can be used in charts, graphs and / or text reports generated by the system. Variance change analysis could drive content and alerts based on various permutations of measurement results before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and / or daily averages. It's okay. Such analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient dosing and / or other therapies by the physician.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものとなり、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。分散の変化分析は、朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び/又は毎日の平均の計測値の結果の様々な順列に基づいてコンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content is similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. Variance change analysis drives content and alerts based on various permutations of average measurement results before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and / or daily average measurements It may be possible.

患者報告書:患者報告書は、患者によって要求された際に、医師及び介護者に付与された内容のすべてを包含可能である。更には、分析により、結果的に対話型コンポーネントを包含可能な動機付け又は祝賀のコンテンツ、示唆、及び/又は問合せの自動生成を実現することも可能である。   Patient report: The patient report can include all of the content given to the doctor and caregiver when requested by the patient. Furthermore, the analysis can also provide automatic generation of motivational or congratulatory content, suggestions, and / or queries that can eventually include interactive components.

(3.予測)
この例においては、血中ブドウ糖又は血圧の時系列において、将来の値の予想を実行可能である。いずれかの計測値の時系列を前述の節3Aの方法を使用して予測可能である。この予想は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをY1...Ytと呼ぼう。又、昼食の前又は後、夕食の前又は後、及び就寝時に計測された血中ブドウ糖;心臓収縮及び心臓拡張の両方における血圧;物理的活動;及び体重を含むその他の計測値に関するデータも存在しているものと仮定しよう。これをデータ行列X(t,k)に生成する(この例においては、9個の追加時系列が存在しているため、k=9である)。このデータをARMAX(r,m,n)モデルに入力する。一例においては、パラメータ(r,m,n)は、事前の母集団に基づいた分析に基づいて判定される。別の例においては、パラメータ(r,m,n)は、糖尿病及び/又は高血圧の分野における専門家によって判定される。別の例においては、パラメータ(r,m,n)は、最も有効な値を見出すサーチアルゴリズムによって自動的に判定される。アルゴリズムからの出力は、最初のh個の予想値を表す一連のデータ
(3. Prediction)
In this example, predictions of future values can be performed in the time series of blood glucose or blood pressure. Any time series of measurements can be predicted using the method of Section 3A above. This prediction can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to Y 1 . . . Let's call it Y t . There are also data on blood glucose measured before or after lunch, before or after dinner, and at bedtime; blood pressure in both cardiac contraction and diastole; physical activity; and other measurements including weight Let's assume that This is generated in the data matrix X (t, k) (in this example, k = 9 since there are nine additional time series). This data is input to the ARMAX (r, m, n) model. In one example, the parameters (r, m, n) are determined based on an analysis based on a prior population. In another example, the parameters (r, m, n) are determined by experts in the field of diabetes and / or hypertension. In another example, the parameters (r, m, n) are automatically determined by a search algorithm that finds the most effective value. The output from the algorithm is a series of data representing the first h expected values

Figure 2007536645
Figure 2007536645

である。 It is.

更には(又は、この代わりに)、前述の節3Bの方法を使用していずれかの計測値の時系列を予想可能である。但し、GARCHモデルを使用する前には、モデルに対する入力X1...Xtを、略ゼロ平均を有するが時間的に恐らく異なる分散を有する正規状態に分散させなければならない。一例においては、このタイプの系列は、前述の節2Aに記述されているARIMAモデルを使用して傾向除去及び自動相関のための補正を実行することにより、血中ブドウ糖又は血圧の計測値から生成可能である。次いで、式(3)に記述されているこのモデルからの残余物をGARCH(p,q)モデルに対する入力として使用する。この予想は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをZ1...Ztと呼ぼう。このデータは、ARIMA(p,d,q)モデルに対する唯一の入力である。パラメータ(p,d,q)は、事前の母集団に基づいた分析に基づいて判定される。別の例においては、パラメータ(p,d,q)は、糖尿病及び/又は高血圧の分野の専門家によって判定される。別の例においては、パラメータ(p,d,q)は、最も有効な値を見出すサーチアルゴリズムによって自動的に判定される。アルゴリズムからの出力は、一連のデータの系列X1...Xtであり、これは、ゼロ平均を有して正規分布しているはずの相関していない傾向除去された残余物を表している。次いで、データX1...Xtを前述の節3Bに記述されているGARCH(p,q)モデルに対する入力として使用する(パラメータp及びqは、ARIMA(p,d,q)モデルにおいて使用されるものとは異なったものであってよい)。アルゴリズムからの出力は、傾向除去された系列の最初のh個の予想値を表す一連のデータ In addition (or alternatively), any time series of measurements can be predicted using the method of Section 3B above. However, before using the GARCH model, the inputs X 1 . . . A X t, it has substantially zero mean to be dispersed to the normal state with a temporally possibly different dispersion. In one example, this type of series is generated from blood glucose or blood pressure measurements by performing corrections for trend removal and autocorrelation using the ARIMA model described in Section 2A above. Is possible. The residue from this model described in equation (3) is then used as input to the GARCH (p, q) model. This prediction can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is represented by Z 1 . . . Let us call the Z t. This data is the only input to the ARIMA (p, d, q) model. The parameters (p, d, q) are determined based on an analysis based on a prior population. In another example, the parameters (p, d, q) are determined by experts in the field of diabetes and / or hypertension. In another example, the parameters (p, d, q) are automatically determined by a search algorithm that finds the most effective value. The output from the algorithm is a series of data series X 1 . . . X t , which represents an uncorrelated trend-removed residue that should be normally distributed with zero mean. Then, data X 1 . . . GARCH the X t is described in Section 3B described above (p, q) is used as input to the model (the parameters p and q, ARIMA (p, d, q ) to differ from those used in the model May be). The output from the algorithm is a series of data representing the first h expected values of the trended series

Figure 2007536645
Figure 2007536645

である。これらの値は、朝食前の血中ブドウ糖読取値の次のh個の日の読取値を表すZt+hの予想値を生成するべく、事前にモデル化されている傾向に追加可能である。 It is. These values can be added to the pre-modeled trend to produce an estimate of Z t + h that represents the reading for the next h days of blood glucose reading before breakfast. .

更には(又は、この代わりに)、予想は、前述の節3Cに含まれているカルマンフィルタの式を使用して実行することも可能である。この予想は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをY1...Ytと呼ぼう。又、昼食の前又は後、夕食の前又は後、及び就寝時に計測された血中ブドウ糖;心臓収縮及び心臓拡張の両方における血圧;物理的活動;及び体重を含むその他の計測値に関するデータも存在するものと仮定しよう。このデータは、行列□t内に包含可能であり、この行列は、可能な外部ファクタを考慮している。このデータをカルマンフィルタモデルに入力する。アルゴリズムからの出力は、患者の朝食前の血中ブドウ糖読取値の最初のh個の日の予想値を表す一連のデータ Further (or alternatively) the prediction can be performed using the Kalman filter equation contained in Section 3C above. This prediction can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to Y 1 . . . Let's call it Y t . There are also data on blood glucose measured before or after lunch, before or after dinner, and at bedtime; blood pressure in both cardiac contraction and diastole; physical activity; and other measurements including weight Let's assume that This data can be contained in a matrix □ t , which takes into account possible external factors. This data is input to the Kalman filter model. The output from the algorithm is a series of data representing the expected value of the first h days of the patient's blood glucose reading before breakfast

Figure 2007536645
Figure 2007536645

である。 It is.

更には(又は、この代わりに)、予想は、前述の節3Dに記述されているマルコフプロセスモデルに基づいたコンピュータシミュレーション手順を使用して実行することも可能である。この予想は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをY1...Ytと呼ぼう。次いで、このデータを血中ブドウ糖の異なるレベルを表す「ビン」に分類可能である。定義されたk個のビンが存在可能であり、このそれぞれが、可能な血中ブドウ糖値の等しいレンジを含んでいる。これらのビンは、患者の血中ブドウ糖の状態を表現可能である。状態jから状態j+1、jからj+2などへの転移の推定確率を算出可能であり、観察データから遷移行列を構築可能である。次いで、この遷移行列をコンピュータシミュレーションにおいて使用し、関連する結果を算出可能である。1つの可能な結果は、患者が、h日以内において、時間t後に、血中ブドウ糖の閾値に到達する確率である。この確率が、定義されたカットオフ(例えば、 Additionally (or alternatively), the prediction can be performed using a computer simulation procedure based on the Markov process model described in Section 3D above. This prediction can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to Y 1 . . . Let's call it Y t . This data can then be classified into “bins” representing different levels of blood glucose. There can be k defined bins, each of which contains an equal range of possible blood glucose values. These bins can represent the blood glucose status of the patient. The estimated probability of transition from state j to state j + 1, j to j + 2, etc. can be calculated, and a transition matrix can be constructed from the observation data. This transition matrix can then be used in computer simulations to calculate relevant results. One possible outcome is the probability that the patient will reach the blood glucose threshold after time t within h days. This probability is a defined cutoff (for example,

Figure 2007536645
Figure 2007536645

)を上回っている場合に、結果は、 ) Result in

Figure 2007536645
Figure 2007536645

の信頼性レベルで予想されていると考えられる。 It is considered that the reliability level is expected.

更には(又は、この代わりに)、予想は、前述の節3Eに記述されているランダムウォークモデルを使用して実行することも可能である。この予想は、例えば、朝食前に収集された血中ブドウ糖データのt個の連続した日に基づいて実行可能である。このデータをY1...Ytと呼ぼう。このデータをランダムウォークモデルに入力する。一定の傾向項が含まれている場合には、調査者は、前述の節1Aに記述されているOLSモデルからの項□の推定値を使用可能である。アルゴリズムからの出力は、患者の朝食前の血中ブドウ糖読取値の最初のh個の日の予想値を表す一連のデータ Further (or alternatively), the prediction can be performed using the random walk model described in Section 3E above. This prediction can be performed, for example, based on t consecutive days of blood glucose data collected before breakfast. This data is converted to Y 1 . . . Let's call it Y t . This data is input to the random walk model. If a certain trend term is included, the investigator can use an estimate of the term □ from the OLS model described in Section 1A above. The output from the algorithm is a series of data representing the expected value of the first h days of the patient's blood glucose reading before breakfast

Figure 2007536645
Figure 2007536645

である。 It is.

更には(又は、この代わりに)、前述の節3Fに記述されている3レイヤネットワークを(例えば)使用し、血糖過多又は血糖減少イベントを予測する。ネットワークへの入力は、血中ブドウ糖、血圧、物理的活動、及び体重計測値を含む(但し、これらに限定されない)(例えば、前日に)取得された計測値の任意の組み合わせであってよい。それぞれの日の読取値にラベルを付加することにより、前述の管理された学習手順を実現可能である。血糖減少イベントが発生する1日先行した計測には、(例えば)a−1のラベルを付与可能であり、血糖減少または血糖過多イベントのいずれもが発生していない一日先行した計測値には、例えば、0のラベルを付与可能であり、血糖過多イベントが発生する一日先行した計測には、(例えば、)a+1のラベルを付加可能である。このシステム内において使用される隠蔽ユニットの数は、1〜n/10の範囲内のものであってよく、この場合に、nは、利用可能なトレーニングポイントの数を表している。これを上回る数の隠蔽ユニットの使用は、許容不能に大きな試験誤差に結びつく可能性があり、トレーニング誤差は、一般に、隠蔽ユニットの数が上昇するに伴って減少する。使用される活性化関数は、そのような関数において価値を有する肯定的な特徴の多くにフィットするものであってよい。関数は、ゼロを中心とし、且つ、逆対称性を有する必要があり、従って、この例においては、次式を選択する。   In addition (or alternatively), the three-layer network described in Section 3F above (for example) is used (for example) to predict hyperglycemia or hypoglycemia events. The input to the network may be any combination of measurements taken (eg, the previous day), including but not limited to blood glucose, blood pressure, physical activity, and weight measurements. By adding a label to each day reading, the above-described managed learning procedure can be implemented. The measurement that precedes the day when a blood glucose reduction event occurs can be labeled (for example) a-1, and the measurement that precedes the day when neither a hypoglycemia event nor an excessive blood glucose event occurs For example, a label of 0 can be given, and a label of (for example) a + 1 can be added to the measurement one day before the hyperglycemia event occurs. The number of concealment units used in this system may be in the range 1 to n / 10, where n represents the number of training points available. Use of a greater number of concealment units can lead to unacceptably large test errors, and training errors generally decrease as the number of concealment units increases. The activation function used may fit many of the positive features that have value in such a function. The function must be centered on zero and have antisymmetry, so in this example we choose:

f(net)=atanh(b*net) f (net) = atanh (b * net)

全体的なレンジ及びスロープは、それほど重要ではないが、利便性を考慮し、ここでは、a=1.716とb=2/3を選択する。これは、   The overall range and slope are not so important, but for convenience we choose a = 1.716 and b = 2/3. this is,

Figure 2007536645
Figure 2007536645

であると共に、線形レンジが−1<net<+1であることを保証している。前述のパラメータセットの場合には、学習レートは、開始点としてη=0.1を使用することになる。学習レートは、基準関数が学習の際に発散する場合には、低減させ、学習が過度に低速であると思われる場合には、上昇させる必要がある。この結果、このネットワークの出力は、学習プロセスにおいて使用されたラベルに類似した単一の数値となる。次いで、一般的な規則を生成することにより、アクションの可能な方向を略述可能である。例えば(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、ネットワークの出力が|z|≧0.5の場合に、血糖過多又は血糖減少イベントが発生可能であると考え、患者に対する介入を選択可能である。 And guarantees that the linear range is -1 <net <+1. In the case of the above parameter set, the learning rate uses η = 0.1 as a starting point. The learning rate needs to be reduced if the reference function diverges during learning, and increased if learning seems to be too slow. As a result, the output of this network is a single number similar to the label used in the learning process. Then, by generating general rules, the possible directions of action can be outlined. For example (this example is intended to be illustrative and not limiting), it is considered that an hyperglycemic or hypoglycemic event can occur when the network output is | z | ≧ 0.5. , You can choose intervention for the patient.

これらのプロセスは、昼食の前又は後、夕食の前又は後、就寝時に計測された血中ブドウ糖、又は毎日の平均に応じたもの;又は血圧(心臓収縮及び/又は心臓拡張)を含む(但し、これらに限定されない)対象の任意の入力に使用可能である。予想値は、患者が健康問題を予想し得る後述又は前述のシステム内に予め定義されている閾値に対して比較可能である。最終的な結果は、上限を上回る予想値、限度内の予想値、下限を下回る予想値をそれぞれ意味する(1,0,−1)として符号化可能であろう。予想される期間の数又は「h」は、1以上の任意の数値であってよいが、現時点から離れるほど、予想の不確かさが増大する。又、モデルのトレーニングにおいて使用される時間「ウィンドウ」1...Tは、任意の長さの時間(例えば、30データポイントを上回るもの)を包含可能である。   These processes include blood glucose measured at bedtime, before or after lunch, before or after dinner, or according to daily average; or blood pressure (cardiac contraction and / or diastole) (however, (But not limited to) can be used for any target input. The expected value can be compared against a predefined threshold in the system described below or described above, where the patient can anticipate a health problem. The final result could be encoded as (1, 0, -1), meaning an expected value above the upper limit, an expected value within the limit, and an expected value below the lower limit, respectively. The number of expected periods, or “h”, can be any number greater than or equal to 1, but the uncertainty of the prediction increases with distance from the current time. Also, the time “window” used in training the model. . . T can include any length of time (eg, greater than 30 data points).

列挙した入力のいずれか又はすべての予想値を当事者(患者の医師、患者の介護者、及び/又は患者:但し、これらに限定されない)の1人又は複数に対する報告書又はその他の通信の形態において使用可能である。このような報告書は、以下のものを包含可能である(但し、これらに限定されない)。   Any or all of the enumerated values in the form of a report or other communication to one or more of the parties (patient physician, patient caregiver, and / or patient: but not limited to) It can be used. Such reports can include (but are not limited to) the following:

(A.血圧)
医師報告書:血圧の予測の結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。予想血圧(心臓拡張及び/又は心臓収縮)が、医師によって定義されている限度を上回る又は下回ると予想されるかどうかに基づいて、予想値により、コンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。このような分析は、患者の投薬法及び/又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に寄与することも可能である。
(A. Blood pressure)
Physician report: Blood pressure prediction results can be used in charts, graphs, and / or text reports generated by the system. Based on whether the expected blood pressure (diastole and / or systole) is expected to be above or below the limit defined by the physician, the expected value may be able to drive content and alerts. Such analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient medication and / or other treatment by the physician.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似したものとなり、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。例えば、介護者は、危険な予想を示す異なる閾値を具備することを所望する場合がある。予想血圧(心臓拡張及び/又は心臓収縮)が介護者によって定義されている限度を上回る又は下回ると予測されるかどうかに基づいて、予想値により、コンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content is similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. For example, a caregiver may desire to have a different threshold that indicates a dangerous expectation. Based on whether the expected blood pressure (diastolic and / or systolic) is expected to be above or below the limit defined by the caregiver, the expected value may be able to drive content and alerts.

患者報告書:患者は、心臓収縮及び/又は心臓拡張血圧の危険なレベルの切迫した危険状態にある場合に警告を受領可能である。危機的状況を回避するべく、これらの警告には、患者が危険な高血圧又は低血圧を具備するリスクを低減可能な方法を記述したコンテンツを添付可能である。   Patient report: The patient can receive an alert if he is in an imminent danger state with a dangerous level of systolic and / or diastolic blood pressure. In order to avoid critical situations, these warnings can be accompanied by content describing how the patient can reduce the risk of having dangerous high or low blood pressure.

(B.ブドウ糖)
医師報告書:血中ブドウ糖の予測の結果は、本システムによって生成されるチャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書において使用可能である。朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び毎日の平均の計測値の予想血中ブドウ糖が、医師によって定義されている限度を上回る又は下回ると予想されるかどうかに基づいて、予想値により、コンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。又、このような分析は、患者の投薬法及び又は医師によるその他の治療法における変化を駆動する一連の知識に寄与することも可能である。
(B. Glucose)
Physician Report: Blood glucose prediction results can be used in charts, graphs, and / or text reports generated by the system. Expected blood glucose to be above or below the limits defined by the physician before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and daily average measurements Depending on whether or not, it may be possible to drive content and alerts according to expected values. Such an analysis can also contribute to a range of knowledge that drives changes in patient medication and / or other therapies by the physician.

介護者報告書:この内容は、医師報告書に類似するものとなり、チャート、グラフ、及び/又はテキスト報告書を含んでいるが、特に介護者の好みに適合されている。例えば、介護者は、危険な予想について通知するための異なる閾値を具備することを所望する場合がある。朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び毎日の平均の計測値の予想血中ブドウ糖が、介護者によって定義されている限度を上回る又は下回ると予想されているかどうかに基づいて、予想値により、コンテンツ及び警告を駆動可能であってよい。   Caregiver report: This content is similar to a physician report and includes charts, graphs, and / or text reports, but is specifically adapted to caregiver preferences. For example, a caregiver may wish to have a different threshold for notifying about dangerous expectations. Expected blood glucose above and below the limits defined by the caregiver before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and daily average measurements Content and alerts may be driven by the expected value based on whether or not

患者報告書:患者は、朝食の前及び後、昼食の前及び後、夕食の前及び後、就寝時、及び毎日の平均の血中ブドウ糖の危険なレベルの切迫した危険状態にある場合に、警告を受領可能である。それぞれ、血糖減少又は血糖過多などの危険な状況を回避するべく、これらの警告には、患者が危険な高血中ブドウ糖又は低血中ブドウ糖を具備するリスクを低減可能な方法を記述したコンテンツを添付可能である。   Patient Report: Patients are in imminent danger before and after breakfast, before and after lunch, before and after dinner, at bedtime, and at dangerous levels of average blood glucose daily. A warning can be received. In order to avoid dangerous situations such as hypoglycemia or hyperglycemia, respectively, these warnings contain content describing how patients can reduce the risk of having dangerous high blood glucose or low blood glucose. It can be attached.

次に、本発明の一実施例による別のデータ及びデータ処理の別の例を参照する(当然のことながら、この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)。この例においては、2型の糖尿病患者(この例においては、これを「対象者」と呼ぶ)が、6ヶ月にわたってデータを生成している。データは、次のように提供されている(これは、1日においてPNCに送信された対象者のデータである)。   Reference is now made to another example of data and data processing according to one embodiment of the present invention (which is, of course, intended to be illustrative and not limiting). In this example, a type 2 diabetic patient (in this example, this is referred to as a “subject”) has generated data for six months. The data is provided as follows (this is the subject's data sent to the PNC in one day).

(1)血糖読取値
読取時刻 読取値(mg/dcl)
平均(0600−1000) 250
平均(1000−1400) 200
平均(1400−1800) 300
平均(1800−2200) 220
平均(2200−0600) 180
(2)血圧読取値
読取時刻 読取値(mmHg)
0900 160/82
1230 170/84
1800 180/90
(3)物理的活動
読取時刻 読取値(累積燃焼カロリー)
(累積)2200 1800
(4)体重
読取時刻 読取値(kg)
0700 330
(1) Blood glucose reading value Reading time Reading value (mg / dcl)
Average (0600-1000) 250
Average (1000-1400) 200
Average (1400-1800) 300
Average (1800-2200) 220
Average (2200-0600) 180
(2) Blood pressure reading value Reading time Reading value (mmHg)
0900 160/82
1230 170/84
1800 180/90
(3) Physical activity Reading time Reading (cumulative combustion calories)
(Cumulative) 2200 1800
(4) Weight Reading time Reading value (kg)
0700 330

予測モデル化を使用して本発明の一実施例に従って実行された対象者のデータの分析例は、以下の通りである。   An example of subject data analysis performed according to one embodiment of the present invention using predictive modeling is as follows.

(1)生成された警告信号
A.夕食読取値が、過去90日間において、3回超にわたって280を上回っているため、夕食時の高血糖に関する警告又は「フラグ」が上がっている
B.物理的活動が、患者に処方されている最小値(対象物の場合には、1900)を下回っている。
(1) Generated warning signal A. The dinner reading has exceeded 280 for more than three times in the last 90 days, so a warning or “flag” regarding hyperglycemia at dinner is raised. Physical activity is below the minimum value prescribed for the patient (1900 for the object).

(2)予測(後述するGARCHモデルを使用したもの)
A.このモデルにおいては、以下のとおりである。
・tは、本日である。
・1...t−1は、本日より前のすべての日である。
・t+1は、明日である。
(2) Prediction (using the GARCH model described later)
A. In this model, it is as follows.
T is today.
・ 1. . . t-1 is all days prior to today.
T + 1 is tomorrow.

B.すべてのデータは、その日の平均である。例えば、対象者に関して付与されているデータの場合には、「本日」のデータは、次のようなものとなる。
○血糖=230mg/dcl
○血圧=170/85mmHg
○物理的活動=1800cals
○体重=330kg
B. All data are averages for the day. For example, in the case of data given with respect to the target person, the data of “today” is as follows.
○ Blood sugar = 230mg / dcl
○ Blood pressure = 170 / 85mmHg
○ Physical activity = 1800 cals
○ Weight = 330kg

C.GARCHモデルに対する入力は、以下のとおりである。
・X1は、対象者の心臓収縮血圧のフルタイム系列(X11...X1t)である。
・X2は、対象者の心臓拡張血圧のフルタイム系列(X21...X2t)である。
・X3は、対象者の物理的活動のフルタイム系列(X31...X3t)である。
・X4は、対象者の体重のフルタイム系列(X41...X4t)である。
・yは、対象者の血中ブドウ糖レベル(y1...yt)である。
C. The inputs to the GARCH model are as follows:
· X 1 is a full-time series of the systolic blood pressure of the subject (X 11 ... X 1t).
· X 2 is a full-time series of diastolic blood pressure of the subject (X 21 ... X 2t).
X 3 is the full time sequence (X 31 ... X 3t ) of the subject's physical activities.
X 4 is a full-time series of subject weights (X 41 ... X 4t ).
Y is the subject's blood glucose level (y 1 ... Y t ).

D.式の節において先程説明したGARCHモデルアルゴリズムに従ってyt+1を予測する。モデルに登場するすべてのその他の変数及び係数は、最尤アルゴリズムを使用して算出される。
1.予測モデル化による明日の血糖予測値は、215である。これは、慢性的な病気の患者である対象者の「正常」なレンジ内(日毎の平均の1標準偏差内)にあるが、健康な人の正常なレンジ内にはない。
2.過去30日における血圧は、OLSによって計測された場合に、増大している。
3.過去60日における物理的活動は、OLSによって測定された場合に、減少している。
4.過去30日における血糖の分散は、D統計法を使用することにより、増大している。
5.過去60日における体重は、OLSを使用することにより、減少している。
D. Predict y t + 1 according to the GARCH model algorithm just described in the equation section. All other variables and coefficients appearing in the model are calculated using a maximum likelihood algorithm.
1. Tomorrow's blood glucose prediction value by predictive modeling is 215. This is within the “normal” range of subjects who are chronically ill patients (within one standard deviation of the daily average), but not within the normal range of healthy people.
2. The blood pressure in the last 30 days has increased when measured by OLS.
3. Physical activity in the last 60 days has decreased as measured by OLS.
4). The distribution of blood glucose over the past 30 days has increased by using the D-statistic method.
5). Body weight in the past 60 days has been reduced by using OLS.

(3)このような本発明の数学的分析からの結果は、この慢性的に病気である対象物は、その糖尿病の管理状態が不良であり、継続的な血糖の上昇と極端な分散という高リスク状態にあるということを証明している。物理的活動の減少が、血圧の上昇を伴ってこの高リスク状況に寄与している。従って、データ分析は、極端に高い医療的なリスクの様相を明らかにしている。能動的な介入を伴うことなしには、この患者は、持続的に高い平均ブドウ糖に起因した糖尿病の微小血管合併症(腎臓障害、失明、末梢神経機能障害、及び切断に結びつく感染)を発症する非常に高いリスク状態にある。又、患者は、上昇したブドウ糖の分散に起因した糖尿病の大血管合併症(心臓疾患及び麻痺)を発症する非常に高いリスク状態にもある。これらの合併症は、入院及びその他の高価な介入を必要とする深刻且つ慢性的な医療イベントに結びつくことになる。介入は、これらのリスクファクタを検出及び特徴判定すると共に、ブドウ糖及び血圧が制御される時点までの適切な介入の設定、それらの効果の評価、及び介入の機能向上におけるサイクル時間の低減のサポートに有用であるため、前述の合併症を防止し、これにより、高価な入院、切断、及び透析に対するニーズを回避可能である。   (3) The results from the mathematical analysis of the present invention show that this chronically ill target is poorly managed in diabetes, high in continuous blood sugar rise and extreme dispersion. Prove that you are at risk. A decrease in physical activity contributes to this high risk situation with increased blood pressure. Data analysis therefore reveals an extremely high medical risk profile. Without active intervention, this patient develops persistently high average glucose-induced diabetes microvascular complications (kidney disorders, blindness, peripheral nerve dysfunction, and infections that lead to amputation) Very high risk. Patients are also at a very high risk state of developing diabetic macrovascular complications (heart disease and paralysis) due to elevated glucose dispersion. These complications can lead to serious and chronic medical events that require hospitalization and other expensive interventions. Intervention detects and characterizes these risk factors as well as helps set the appropriate interventions up to the point in time when glucose and blood pressure are controlled, evaluate their effects, and reduce cycle time in improving the performance of the intervention. Being useful can prevent the aforementioned complications, thereby avoiding the need for expensive hospitalization, amputation, and dialysis.

(4)前述の例は、対象者にスケジュールされている次回の医療アポイントメントに先行して発生する早期の警告を提供する。又、この例は、同様に、血圧の低減と物理的活動の増大に加えて、患者である対象者の血糖を低減するべく設計された様々な介入を円滑に実行するための予測モデル化ツールをも提供している。対象者は、恐らく、緊急治療室における介入を伴うことなしに、非緊急的な介入を受け入れ、事前に治療を受けることになろう(この結果、健康管理システムの緊急関連支出が節約される)。腎臓障害の回避に合焦した患者を動機付けするための計画を導入可能である。このような計画は、カウンセリング、食事の変更、栄養面における入力、並びに、薬理的なルーチン及び物理的活動における変化の示唆を包含可能である(但し、これらに限定されない)。更には(又は、この代わりに)、本発明のツールは、対象者が具備し得る自身の物理的活動のレベルを妨げる問題点を解決するべく設計された介入を円滑に実行することも可能である。   (4) The above example provides an early warning that occurs prior to the next medical appointment scheduled for the subject. This example also illustrates a predictive modeling tool for smoothly performing various interventions designed to reduce blood glucose in a patient subject in addition to reducing blood pressure and increasing physical activity. Is also provided. The subject will likely accept non-emergency intervention and receive treatment in advance, without any intervention in the emergency room (this saves emergency-related spending on the health care system) . Plans can be introduced to motivate patients who are focused on avoiding kidney damage. Such plans can include (but are not limited to) counseling, dietary changes, nutritional input, and suggestions for changes in pharmacological routines and physical activities. In addition (or alternatively), the tool of the present invention can also smoothly perform interventions designed to solve problems that hinder the level of physical activity that a subject may have. is there.

更に別の実施例においては、適切な変数を利用して時系列を生成することにより、本発明は、適切なファクタの統合分析のための基礎を提供すると共に、(例えば)糖尿病患者の場合におけるように、原因と影響の分離を促進することにより、個性化された慢性疾患患者の介護の開発を実現している。   In yet another embodiment, by generating time series using appropriate variables, the present invention provides the basis for integrated analysis of appropriate factors and (for example) in the case of diabetic patients. In this way, the development of care for patients with individualized chronic diseases has been realized by promoting the separation of causes and effects.

更には、本発明によって実装可能なこのような介護を使用することにより、慢性疾患患者の介護を改善し、定期的な出力の形態において患者に強化をもたらすことができる。この観点において、例えば、糖尿病患者などの慢性疾患患者に対して、自身の治療法に毎日参加する能力を付与可能である。本発明の使用を通じて可能である本質的に連続的な介護を通じた慢性疾患患者の介護の改善は、慢性疾患患者及び/又は医療サービス提供者などの本発明のユーザーを、過度に単純化された統計と大きなグループの平均化に伴う弊害から解放するのに有用であろう。   Furthermore, the use of such care that can be implemented by the present invention can improve the care of patients with chronic illness and provide enhancement to the patient in the form of regular output. In this regard, for example, it is possible to provide patients with chronic diseases such as diabetic patients the ability to participate daily in their therapy. The improved care of chronically ill patients through essentially continuous care that is possible through the use of the present invention has oversimplified users of the present invention, such as chronically ill patients and / or health care providers. It will be useful to free you from the negative effects of statistics and large group averaging.

特定の一例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、出力情報を患者、介護者、及び/又は医療サービス提供者に2〜24時間のインターバルのレンジ内において伝達可能である。このような出力情報は、例えば、「仮想コンパニオン」(看護師を表現したコンピュータ画像)を介して(例えば、患者に)伝達可能である。仮想コンパニオンは、(a)夕食に食べるものに対して注意を払い、(b)血圧を制御するための運動を増やすことを推奨し(昨日の運動の欠如に言及し)、(c)投薬の調節のための即座の医療アポイントメントの必要性を通知するなどの(但し、これらに限定されない)フィードバックを患者に対して提供可能である。   In one particular example (this example is intended to be illustrative and not limiting), the output information can range from 2 to 24 hours for patients, caregivers, and / or health care providers. Can be transmitted within. Such output information can be transmitted (for example, to a patient) via, for example, a “virtual companion” (a computer image representing a nurse). The virtual companion recommends (a) paying attention to what to eat for dinner, (b) increasing exercise to control blood pressure (referring to lack of exercise yesterday), and (c) medication Feedback can be provided to the patient, such as but not limited to notification of the need for immediate medical appointments for adjustment.

別の特定の例においては(この例は、例示を意図しており、限定を意図したものではない)、糖尿病介護システム(Diabetes Care System:DCS)を確立可能であり、これは、前述のリアルタイムの総合的なシステム及び方法を利用することにより、糖尿病患者の介護の例におけるように、慢性疾患患者の介護を変更及び改善可能である。例えば、毎月の更新の代わりに、介護者は、試験、食物摂取、運動、体重、及び/又は血中酸素飽和度に関する(例えば、毎時間、毎日、毎週などの)定期的な更新を受領可能である。本発明のアルゴリズム及び予測モデル化に基づいて、患者は、自身の健康を維持及び/又は改善するためにとるべきアクションに関する定期的なフィードバックを受領可能である。   In another specific example (this example is intended to be illustrative and not limiting), a Diabetes Care System (DCS) can be established, which is described in real time as described above. Can be used to modify and improve the care of patients with chronic diseases, as in the example of care for diabetic patients. For example, instead of monthly updates, caregivers can receive regular updates (eg, hourly, daily, weekly, etc.) regarding testing, food intake, exercise, weight, and / or blood oxygen saturation It is. Based on the algorithm and predictive modeling of the present invention, patients can receive regular feedback regarding actions to be taken to maintain and / or improve their health.

更には、これにより、糖尿病患者における高血糖又は低血糖症状の発見などの悲惨な医療イベントの可能性を患者データの高度な分析と予測モデルの使用を通じて軽減可能であり、このそれぞれは、例えば、患者の独自のデータにのみ依存したものであってよい(大惨事の可能性を、そのようなイベントが発生可能な時期を予測する正確なプロセスを実現することによって低減し、これにより、適切な介入を円滑に実行するための十分な時間を有して患者及び患者の介護者/医療サービス提供者に警告を提供可能であるという点に留意されたい)。   Furthermore, this can reduce the possibility of disastrous medical events such as the discovery of hyperglycemia or hypoglycemia symptoms in diabetic patients through the use of advanced analysis of patient data and predictive models, each of which, for example, May rely solely on the patient's own data (reducing the possibility of a catastrophe by implementing an accurate process that predicts when such an event can occur, and (Note that alerts can be provided to the patient and their caregiver / medical service provider with sufficient time to smoothly perform the intervention).

本発明の別の実施例は、(a)慢性疾患患者の疾患タイプの確認と、(b)これに続くその慢性疾患患者の適切な識別を特徴とし、予測モデル化(この予測モデルは、悲劇的な医療イベントの発生の制御に使用可能である)のための基礎を提供するデータ管理と、(c)時系列の評価による治療法の構造化に使用可能な情報の提供と、(d)これに続く数学的技法の使用によるその特定の慢性疾患患者に対して機能する方法(これは、効果のないリソースの利用を回避しつつ慢性疾患患者の状態の直接的な改善を実現可能である)に対する介入に合焦したそれらの方法の効き目の査定と、を包含可能である。   Another embodiment of the present invention is characterized by (a) confirmation of the disease type of a patient with chronic disease and (b) subsequent appropriate identification of the patient with chronic disease, and predictive modeling (which is a tragedy (C) providing information that can be used to structure treatments by time series evaluation; (d) A method that works for the patient with that particular chronic disease through the use of subsequent mathematical techniques (which can directly improve the condition of the patient with chronic disease while avoiding the use of ineffective resources Assessment of the effectiveness of those methods focused on interventions).

本発明の別の実施例においては、PNCは、データを記録、保存、分析、及び/又は予測モデル化し、患者データ内における変化を認識可能である。変化は、例えば、病気又は健康の推移と状態における分散を包含可能である。更には、計測されたデータを追加データ(例えば、ライフスタイルデータ及び/又は医師生成情報)と統合し、システム識別数学と組み合わせられた時系列の非線形分析を使用することにより、慢性疾患患者の進捗状況の本質的に連続的な評価を提供可能である。   In another embodiment of the invention, the PNC can record, store, analyze, and / or predictively model data and recognize changes in patient data. Changes can include, for example, variance in disease or health transitions and conditions. In addition, the progress of chronically ill patients can be achieved by integrating measured data with additional data (eg, lifestyle data and / or physician-generated information) and using time-series nonlinear analysis combined with system identification mathematics. It can provide an essentially continuous assessment of the situation.

本発明は、任意の適切なコンピュータハードウェア及び/又はコンピュータソフトウェアを使用して実装可能であることに留意されたい。この観点において、当業者は、使用可能なコンピュータハードウェアのタイプ(例えば、メインフレーム、ミニコンピュータ、パーソナルコンピュータ(PC)、ネットワーク(例えば、イントラネット及び/又はインターネット)、使用可能なコンピュータプログラミング法のタイプ(例えば、目的指向プログラミング)、及び使用可能なコンピュータプログラミング言語/構造のタイプ(例えば、C++、Basic HTML、ASP)に習熟している。   It should be noted that the present invention can be implemented using any suitable computer hardware and / or computer software. In this regard, those skilled in the art will be aware of the types of computer hardware that can be used (eg, mainframe, minicomputer, personal computer (PC), network (eg, intranet and / or Internet), types of computer programming methods that can be used. Familiarity with (eg, object-oriented programming) and the types of computer programming languages / structures available (eg, C ++, Basic HTML, ASP).

以上、本発明の多数の実施例について説明したが、これらの実施例は、例示を意図したものに過ぎず、限定を意図したものではなく、当業者には、多くの変更が明らかであろうことを理解されたい。例えば、本明細書には、特定の方法が「コンピュータ実装されている」又は「コンピュータ実装可能である」と説明されている。この観点において、それらの方法は、コンピュータを使用して実装可能ではあるが、それらの方法は、必ずしもコンピュータを使用して実装されることを要するものではないことに留意されたい。又、それらの方法がコンピュータを使用して実装されるという観点において、すべての段階を必ずしもコンピュータを使用して実装する必要があるわけでもない。更には、以上においては、主に、糖尿病との関連において、本発明について説明しているが、当然のことながら、本発明は、1つ又は複数の任意のその他の所望の医療的状態に適用可能であろう。例えば、糖尿病関係のデータを、心臓及び/又は組織状態に関係した健康通知パラメータ用の心電図信号などの患者/ユーザーからのその他の入力によって置換(又は、拡張)可能である。更には、本発明に関係する様々な期間(例えば、定期的な期間)は、(a)秒による、(b)分による、(c)日により、(d)週による、(e)月によるを含む(但し、これらに限定されない)グループから選択することも可能である。又、様々な段階は、任意の所望の順序によって実行可能である。   While a number of embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are merely intended to be illustrative and not limiting and many variations will be apparent to those skilled in the art. Please understand that. For example, this specification describes a particular method as being “computer-implemented” or “computer-implementable”. In this regard, it should be noted that although the methods can be implemented using a computer, the methods do not necessarily have to be implemented using a computer. Also, not all steps need necessarily be implemented using a computer in terms of being implemented using a computer. Furthermore, while the foregoing has described the present invention primarily in the context of diabetes, it will be appreciated that the present invention applies to one or more of any other desired medical condition. It will be possible. For example, diabetes related data can be replaced (or expanded) by other input from the patient / user, such as an electrocardiogram signal for health notification parameters related to heart and / or tissue status. Further, the various time periods (eg, regular time periods) related to the present invention are (a) seconds, (b) minutes, (c) days, (d) weeks, (e) months. It is also possible to select from a group including (but not limited to). Also, the various steps can be performed in any desired order.

本発明の一実施例による方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method according to an embodiment of the present invention. 糖尿病患者における合併症又は関連疾患発生の統計的要約のグラフィカルな表現である。A graphical representation of a statistical summary of complications or related disease occurrences in diabetic patients. 糖尿病の一般的な合併症と関連したコストの統計的要約のグラフィカルな表現である。A graphical representation of a statistical summary of costs associated with common complications of diabetes. 必要な介護タイプに応じた糖尿病患者に起因して発生するコストの割合を表すグラフィカルな概要である。It is a graphical overview showing the proportion of costs incurred due to diabetic patients depending on the type of care required. 糖尿病の合併症を低減する可能性を実証した多数の臨床実験の結果のグラフィカルな概要である。1 is a graphical overview of the results of numerous clinical experiments that have demonstrated the potential to reduce diabetic complications. 図6Aと図6Bの関連を示す。FIG. 6B shows the relationship between FIG. 6A and FIG. 6B. 回避されたコストを含む健康イベントに対して様々な介入法が具備している影響を要約したグラフィカルな概要である(前半)。A graphical overview summarizing the impact of various interventions on health events, including avoided costs (first half). 回避されたコストを含む健康イベントに対して様々な介入法が具備している影響を要約したグラフィカルな概要である(後半)。A graphical overview summarizing the impact of various interventions on health events, including avoided costs (second half). 糖尿病の改善された制御と、改善された介護管理と、コストの節約と、の間の関係を実証する研究に関するグラフィカルな要約の組である。A graphical summary set of studies demonstrating the relationship between improved control of diabetes, improved care management, and cost savings. 図8Aと図8Bの関連を示す。The relationship between FIG. 8A and FIG. 8B is shown. 図3、図4、図5、図6、及び図7に示されている臨床実験に基づいた本発明の一実施例の適用に帰することできる臨床的な改善及びコストの節約の特性及びタイミングを示す表の組である(前半)。Characteristics and timing of clinical improvements and cost savings that can be attributed to the application of one embodiment of the present invention based on the clinical experiments shown in FIGS. 3, 4, 5, 6, and 7. (First half). 図3、図4、図5、図6、及び図7に示されている臨床実験に基づいた本発明の一実施例の適用に帰することできる臨床的な改善及びコストの節約の特性及びタイミングを示す表の組である(後半)。Characteristics and timing of clinical improvements and cost savings that can be attributed to the application of one embodiment of the present invention based on the clinical experiments shown in FIGS. 3, 4, 5, 6, and 7. It is a set of tables showing (second half). 本発明の一実施例によるシステム及び方法を示すフローチャートである(少なくとも1つの計測装置と患者「データ管理装置」間における情報の転送を示しており、この場合に、この情報の転送は、1つ又は複数の計測装置からデータ管理装置へ及び/又はデータ管理装置から1つ又は複数の計測装置に対して実行されている)。FIG. 6 is a flow chart illustrating a system and method according to an embodiment of the present invention (depicting the transfer of information between at least one measurement device and a patient “data management device”; Or from a plurality of measuring devices to a data management device and / or from a data management device to one or more measuring devices). 本発明の一実施例によるシステム及び方法を示すフローチャートである(少なくとも1つの「仮想プライベートネットワーク」装置とISPサーバー間における情報の転送を示しており、この場合に、この情報の転送は、1つ又は複数の仮想プライベートネットワーク装置からISPサーバーへ及び/又はISPサーバーから1つ又は複数の仮想プライベートネットワーク装置に対して実行されている)。FIG. 4 is a flow chart illustrating a system and method according to one embodiment of the present invention (depicting the transfer of information between at least one “virtual private network” device and an ISP server, where the transfer of information is one; Or from a plurality of virtual private network devices to an ISP server and / or from an ISP server to one or more virtual private network devices).

Claims (36)

患者の状態を予測モデル化するコンピュータ実装された方法において、
前記患者によって提示される物理的パラメータの複数の計測を実行する段階と、
前記複数の計測を時系列データに編成する段階と、
前記時系列データに対して分散検出アルゴリズムを適用して前記患者の将来の状態を予測する段階と、
を有する方法。
In a computer-implemented method for predictive modeling of patient status,
Performing a plurality of measurements of physical parameters presented by the patient;
Organizing the plurality of measurements into time-series data;
Applying a distributed detection algorithm to the time series data to predict the future state of the patient;
Having a method.
前記分散検出アルゴリズムは、(a)ARIMAモデル、(b)D統計法、及び(c)非パラメトリック法を含むグループから選択されたアルゴリズムを有する請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the variance detection algorithm comprises an algorithm selected from the group comprising (a) an ARIMA model, (b) a D statistical method, and (c) a non-parametric method. 前記ARIMAモデルは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項2記載の方法。
t=α1t-1+...+αpt-p+et+β1t-1+...+βqt-q
3. The method of claim 2, wherein the ARIMA model has an expression specified at least in part as
Y t = α 1 Y t-1 +. . . + Α p Y tp + e t + β 1 e t-1 +. . . + Β q e tq
前記D統計法は、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項2記載の方法。
k=(Ck/Ct)−(k/T)
3. The method of claim 2, wherein the D statistic has an expression specified at least in part as
D k = (C k / C t ) − (k / T)
前記非パラメトリック法は、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項2記載の方法。
t,T=2Wt−t(T+1)
The method of claim 2, wherein the non-parametric method has an expression at least partially designated as:
U t, T = 2W t −t (T + 1)
前記患者の前記将来の状態の前記予測は、更なる計測が実行されて時系列データに編成されるに伴って、リアルタイムで実行される請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the prediction of the future state of the patient is performed in real time as further measurements are performed and organized into time series data. 前記患者の前記将来の状態の前記予測は、(a)前記患者、(b)前記患者と関連した介護者、及び(c)前記患者と関連した医療サービス提供者の少なくとも1つに提供される請求項6記載の方法。   The prediction of the future state of the patient is provided to at least one of (a) the patient, (b) a caregiver associated with the patient, and (c) a health care provider associated with the patient. The method of claim 6. 前記医療サービス提供者は、(a)医師及び(b)看護師を含むグループから選択される請求項7記載の方法。   8. The method of claim 7, wherein the medical service provider is selected from the group comprising (a) a doctor and (b) a nurse. 前記物理的パラメータは、(a)血中ブドウ糖レベル、(b)血圧、(c)血中酸素飽和度、(d)電気的活動、(e)体重、及び(f)物理的活動を含むグループから選択される請求項1記載の方法。   The physical parameters include (a) blood glucose level, (b) blood pressure, (c) blood oxygen saturation, (d) electrical activity, (e) body weight, and (f) physical activity. The method of claim 1 selected from. 複数の計測は、前記患者によって提示される複数の物理的パラメータのそれぞれから構成されている請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein a plurality of measurements consists of each of a plurality of physical parameters presented by the patient. 前記患者は、慢性疾患患者である請求項10記載の方法。   The method of claim 10, wherein the patient is a chronically ill patient. 患者の状態を予測モデル化するコンピュータ実装された方法において、
前記患者によって提示される物理的パラメータの複数の計測を実行する段階と、
前記複数の計測を時系列データに編成する段階と、
前記時系列データに対して予測アルゴリズムを適用して前記患者の将来の状態を予測する段階と、
を有し、
前記予測アルゴリズムは、(a)一般的なARMAXモデル、(b)GARCHモデル、(c)カルマンフィルタリング、(d)マルコフモデル、(e)ランダムウォークモデル、(f)マルチレイヤニューラルネットワーク、及び(g)極値分析を含むグループから選択されたアルゴリズムを有する方法。
In a computer-implemented method for predictive modeling of patient status,
Performing a plurality of measurements of physical parameters presented by the patient;
Organizing the plurality of measurements into time-series data;
Applying a prediction algorithm to the time series data to predict the future state of the patient;
Have
The prediction algorithm includes: (a) a general ARMAX model; (b) a GARCH model; (c) a Kalman filtering; (d) a Markov model; (e) a random walk model; (f) a multi-layer neural network; ) A method having an algorithm selected from the group including extreme value analysis.
前記一般的なARMAXモデルは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
Figure 2007536645
The method of claim 12, wherein the general ARMAX model has an expression specified at least in part as:
Figure 2007536645
前記GARCHモデルは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
Figure 2007536645
13. The method of claim 12, wherein the GARCH model has an expression specified at least in part as
Figure 2007536645
前記カルマンフィルタリングは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
t=AXt-1+Bμt-1+ωt-1
The method of claim 12, wherein the Kalman filtering comprises an expression specified at least in part as
X t = AX t−1 + Bμ t−1 + ω t−1
前記マルコフモデルは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
P(Xt=j|X0=i0,X1=i1,...Xt-1=it-1)=P(Xt=j|Xt-1=it-1
13. The method of claim 12, wherein the Markov model has an expression specified at least in part as
P (X t = j | X 0 = i 0 , X 1 = i 1 ,... X t-1 = i t-1 ) = P (X t = j | X t-1 = i t-1 )
前記ランダムウォークモデルは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
t=Yt-1+α
The method of claim 12, wherein the random walk model has an expression at least partially specified as:
Y t = Y t-1 + α
前記マルチレイヤニューラルネットワークは、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
Figure 2007536645
The method of claim 12, wherein the multi-layer neural network has an expression specified at least in part as
Figure 2007536645
前記極値分析は、パラメータフィッティングを含み、且つ、少なくとも部分的に次式によって指定された式を有する請求項12記載の方法。
Figure 2007536645
13. The method of claim 12, wherein the extreme value analysis includes parameter fitting and has an expression specified at least in part by
Figure 2007536645
前記極値分析は、適合性試験を含み、且つ、少なくとも部分的に次式として指定された式を有する請求項12記載の方法。
Figure 2007536645
The method of claim 12, wherein the extreme value analysis includes a suitability test and has an expression at least partially designated as:
Figure 2007536645
前記患者の前記将来の状態の前記予測は、更なる計測が実行されて時系列データに編成されるに伴って、リアルタイムで実行される請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein the prediction of the future state of the patient is performed in real time as further measurements are performed and organized into time series data. 前記患者の前記将来の状態の前記予測は、(a)前記患者、(b)前記患者に関連した介護者、及び(c)前記患者に関係した医療サービス提供者の少なくとも1つに提供される請求項21記載の方法。   The prediction of the future state of the patient is provided to at least one of (a) the patient, (b) a caregiver associated with the patient, and (c) a health care provider associated with the patient. The method of claim 21. 前記医療サービス提供者は、(a)医師及び(b)看護師を含むグループから選択される請求項22記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein the medical service provider is selected from the group comprising (a) a doctor and (b) a nurse. 前記物理的パラメータは、(a)血中ブドウ糖レベル、(b)血圧、(c)血中酸素飽和度、(d)電気的活動、(e)体重、及び(f)物理的活動を含むグループから選択される請求項12記載の方法。   The physical parameters include (a) blood glucose level, (b) blood pressure, (c) blood oxygen saturation, (d) electrical activity, (e) body weight, and (f) physical activity. The method of claim 12 selected from. 複数の計測は、前記患者によって提示される複数の物理的パラメータのそれぞれから構成されている請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein a plurality of measurements is comprised of each of a plurality of physical parameters presented by the patient. 前記患者は、慢性疾患患者である請求項25記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the patient is a chronically ill patient. 患者の状態を予測モデル化するコンピュータ実装された方法において、
前記患者によって提示される物理的パラメータの複数の計測を実行する段階と、
前記複数の計測を時系列データに編成する段階と、
前記時系列データに対して傾向検出アルゴリズムを適用して前記患者の将来の状態を予測する段階と、
を有し、
前記傾向分析アルゴリズムは、(a)区分的な線形モデル及び(b)パターン認識を含むグループから選択されるアルゴリズムを有する方法。
In a computer-implemented method for predictive modeling of patient status,
Performing a plurality of measurements of physical parameters presented by the patient;
Organizing the plurality of measurements into time-series data;
Applying a trend detection algorithm to the time series data to predict the future state of the patient;
Have
The trend analysis algorithm comprises an algorithm selected from the group comprising (a) a piecewise linear model and (b) pattern recognition.
前記患者の前記将来の状態の前記予測が、更なる計測が実行されて時系列データに編成されるに伴って、リアルタイムで実行される請求項27記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the prediction of the future state of the patient is performed in real time as further measurements are performed and organized into time series data. 前記患者の前記将来の状態の前記予測は、(a)前記患者、(b)前記患者と関連した介護者、及び(c)前記患者と関係した医療サービス提供者の少なくとも1つに対して提供される請求項28記載の方法。   The prediction of the future state of the patient is provided to at least one of (a) the patient, (b) a caregiver associated with the patient, and (c) a health care provider associated with the patient. 30. The method of claim 28, wherein: 前記医療サービス提供者は、(a)医師及び(b)看護師を含むグループから選択される請求項29記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the medical service provider is selected from the group comprising (a) a doctor and (b) a nurse. 前記物理的パラメータは、(a)血中ブドウ糖レベル、(b)血圧、(c)血中酸素飽和度、(d)電気的活動、(e)体重、及び(f)物理的活動を含むグループから選択される請求項27記載の方法。   The physical parameters include (a) blood glucose level, (b) blood pressure, (c) blood oxygen saturation, (d) electrical activity, (e) body weight, and (f) physical activity. 28. The method of claim 27, selected from: 複数の計測は、前記患者によって提示される複数の物理的パラメータのそれぞれから構成されている請求項27記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein a plurality of measurements is comprised of each of a plurality of physical parameters presented by the patient. 前記患者は、慢性疾患患者である請求項32記載の方法。   33. The method of claim 32, wherein the patient is a chronically ill patient. 前記段階は、引用された順序で実行される請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the steps are performed in the order cited. 前記段階は、引用された順序で実行される請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein the steps are performed in the order cited. 前記段階は、引用された順序で実行される請求項27記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the steps are performed in the order cited.
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