KR102120089B1 - Model for predicting recovery of stroke patient - Google Patents

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KR102120089B1 KR1020190130604A KR20190130604A KR102120089B1 KR 102120089 B1 KR102120089 B1 KR 102120089B1 KR 1020190130604 A KR1020190130604 A KR 1020190130604A KR 20190130604 A KR20190130604 A KR 20190130604A KR 102120089 B1 KR102120089 B1 KR 102120089B1
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Abstract

뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 적용하여, 뇌 전체 영역의 일차 연결 정보를 결정하며, 일차 연결 정보를 기준으로, 병변에 대한 영향이 소정 기준보다 낮은 연결에 해당하는 이차 연결 정보를 획득하고, 상기 초기 장애 정도 및 상기 이차 연결 정보를 기초로, 상기 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하는, 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법이 개시된다. Information on lesions obtained from brain imaging data of stroke patients is applied to the dormant state of functional fMRI (fMRI) to determine the primary connection information of the entire brain area, and based on the primary connection information, the effect on lesions Disclosed is a method of predicting the degree of recovery of a stroke patient by obtaining secondary connection information corresponding to a connection lower than a predetermined criterion, and generating a recovery prediction model for the lesion based on the initial degree of disability and the secondary connection information do.

Description

뇌졸중 환자의 운동 회복 예측 모델{MODEL FOR PREDICTING RECOVERY OF STROKE PATIENT}Prediction model for exercise recovery in stroke patients {MODEL FOR PREDICTING RECOVERY OF STROKE PATIENT}

개시된 실시예는 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법, 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치 및 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다. The disclosed embodiment relates to a recording medium recording a program for executing a method for predicting the degree of recovery of a stroke patient, a device for predicting a degree of recovery of a stroke patient, and a method for predicting a degree of recovery of a stroke patient in a computer.

뇌졸중은 후천적 장애를 일으키는 원인이다. 뇌졸중 관련 장애는 환자의 일일 생활 및 삶의 질을 급격하게 떨어뜨린다. 따라서, 효율적인 재활 계획은 환자의 미래의 삶에 중요할 수 있다. 특히, 재활 예측은 임상의사에게는 각각 개인에 맞춘 재활계획을 세울 수 있게 도와주며, 환자에게는 보다 현실적인 목표를 세울 수 있게 도와줄 수 있다. 뇌 조직은 복잡한 네트워크라는 특징을 가지고 있다. 그러므로 뇌졸중으로 인한 손상은 뇌 조직을 통해 퍼지게 되며, 뇌구조는 주요병변으로부터 손상을 받지만, 멀리 있는 뇌의 영역의 기능에도 영향을 줄 수 있다.Stroke is the cause of acquired disorders. Stroke-related disorders dramatically reduce a patient's daily life and quality of life. Therefore, an efficient rehabilitation plan can be important to the patient's future life. In particular, rehabilitation prediction can help clinicians develop individualized rehabilitation plans and help patients set more realistic goals. Brain tissue is characterized by a complex network. Therefore, the damage caused by stroke spreads through the brain tissue, and the brain structure is damaged from the major lesions, but it can also affect the function of distant brain regions.

최근 재활예측은 병변과 연결분석 (connectivity analyses) 을 통하여 연구되고 있으며, 몇몇 중요한 인자들이 밝혀졌다. 그러나, 예측은 여전히 어려운 작업인데, 그것은 개개인간의 다양함 때문이다. 이에 따라, 개개인마다의 다양성에 구애 받지 않고, 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측할 수 있는 보다 정확한 예측 모델이 필요한 실정이다. Recent rehabilitation predictions are being studied through lesions and connectivity analyses, and several important factors have been identified. However, prediction is still a difficult task because of the diversity among individuals. Accordingly, there is a need for a more accurate prediction model capable of predicting the degree of recovery of stroke patients, regardless of individual diversity.

개시된 실시예는 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하기 위해, 뇌졸중 환자의 초기 장애 정도 이외에 병변 분석 네트워크를 통해 획득한 이차 연결 정보를 이용함으로써, 회복 예측의 정확도를 높이기 위한 회복 정도를 예측하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The disclosed embodiment is a method and apparatus for predicting a degree of recovery for improving the accuracy of recovery prediction by using secondary connection information obtained through a lesion analysis network in addition to the initial disorder degree of stroke patients in order to predict the degree of recovery of stroke patients It is about.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법은, 뇌졸중 환자의 뇌 구조적 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 적용하여, 뇌 전체 영역의 일차 연결 정보를 결정하는 단계; 일차 연결 정보를 기준으로, 병변에 대한 영향이 소정 기준보다 낮은 연결에 해당하는 이차 연결 정보를 획득하는 단계; 에 의한 병변의 이차 연결 정보 및 초기 운동 기능 장애 정도를 기초로, 회복 예측 모델을 생성할 수 있다. According to an embodiment, a method for predicting the degree of recovery of a stroke patient applies primary information about lesions obtained from brain structural image data of a stroke patient to a dormant state functional MRI (fMRI) of a normal person, thereby connecting the entire area of the brain Determining information; Obtaining secondary connection information corresponding to a connection having an influence on a lesion lower than a predetermined criterion based on the primary connection information; A recovery prediction model may be generated based on secondary connection information of the lesion and initial motor dysfunction.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법에 있어서, 이차 연결 정보를 획득하는 단계는, 하나의 병변에 대한 복수의 정상인의 이차 연결 정보의 평균값을 기초로 하나의 병변에 대한 이차 연결 정보를 획득할 수 있다. In a method of predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the step of acquiring secondary connection information, secondary connection to one lesion based on an average value of secondary connection information of a plurality of normal people to one lesion Information can be obtained.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법은, 환자의 나이와 병변의 크기 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 최종 회복 예측 모델을 생성하는 단계는, 초기 장애 정도 및 이차 연결 정보와 함께 환자의 나이 및 병변의 크기를 포함하여 상기 회복 예측 모델을 생성할 수 있다. According to an embodiment, the method for predicting the degree of recovery of a stroke patient further includes obtaining information about the patient's age and lesion size, and generating a final recovery prediction model includes initial disability degree and secondary connection information Together, the recovery prediction model can be generated including the patient's age and lesion size.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법은, 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터를 MRI 기법을 통해 획득하는 단계; 및 획득한 뇌 영상 데이터에 상기 환자의 머리 움직임의 보정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, a method of predicting the degree of recovery of a stroke patient includes: obtaining brain image data of a stroke patient through MRI technique; And performing correction of the head movement of the patient on the obtained brain image data.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법에 있어서, 이차 연결 정보는, 병변에 대해 영향을 받지 않거나, 병변에 대해 영향을 받는 정도가 기 설정된 소정 기준 미만인 연결 정보를 추출하게 되는데 이때 한 병변에 대한 이차 연결 정보를 병변이 없는 기준 연결 정보와 각 연결의 값의 크기를 비교하여 더 낮은 연결의 개수를 파악함으로써 정보를 획득하였고, 이 정량적 수치는 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측할 수 있다. In a method of predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the secondary connection information extracts connection information that is not affected by the lesion or that the degree of influence of the lesion is less than a predetermined criterion. Secondary connection information for a lesion was obtained by comparing the size of the value of each connection with the reference connection information without a lesion to obtain the number of lower connections, and this quantitative value can predict the degree of recovery of stroke patients. .

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치는, 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터로부터 초기 장애 정도를 결정하고, 뇌 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 적용하여, 뇌 전체 영역의 일차 연결 정보를 결정하며, 일차 연결 정보를 기준으로, 병변에 대한 영향이 소정 기준보다 낮은 연결에 해당하는 이차 연결 정보를 획득하고, 초기 장애 정도 및 이차 연결 정보를 기초로, 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하는 프로세서; 및 회복 예측 모델을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the apparatus for predicting the degree of recovery of a stroke patient determines an initial degree of impairment from brain image data of a stroke patient, and provides information about lesions obtained from the brain image data of a normal person in a dormant state fMRI (functional MRI) Applying to determine the primary connection information of the entire brain area, based on the primary connection information, to obtain secondary connection information corresponding to the connection with a lower impact on the lesion than the predetermined criterion, initial failure level and secondary connection information Basically, a processor that generates a recovery prediction model for a lesion; And a memory that stores a recovery prediction model.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치에 있어서, 프로세서는, 복수의 정상인의 일차 연결 정보로부터 획득한 복수의 이차 연결 정보의 평균값을 기초로 이차 연결 정보를 획득할 수 있다. In an apparatus for predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the processor may acquire secondary connection information based on an average value of a plurality of secondary connection information obtained from a plurality of normal people's primary connection information.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치에 있어서, 프로세서는, 환자의 나이와 병변의 크기에 관한 정보를 획득하고, 초기 장애 정도 및 이차 연결 정보와 함께 환자의 나이 및 병변의 크기를 기초로 회복 예측 모델을 생성할 수 있다. In an apparatus for predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the processor acquires information about the patient's age and the size of the lesion, and the patient's age and the size of the lesion along with the initial degree of disability and secondary connection information A recovery prediction model may be generated based on.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치에 있어서, 프로세서는, 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터를 MRI 기법을 통해 획득하고, 획득한 뇌 영상 데이터에 환자의 머리 움직임의 보정을 수행할 수 있다. In an apparatus for predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the processor may acquire brain image data of the stroke patient through an MRI technique and perform correction of the head motion of the patient on the obtained brain image data have.

일 실시예에 따라 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치에 있어서, 이차 연결 정보는, 병변에 대해 영향을 받지 않거나, 병변에 대해 영향을 받는 정도가 기 설정된 소정 기준 미만인 연결 정보를 추출하게 되는데 이때 한 병변에 대한 이차 연결 정보를 병변이 없는 기준 연결 정보와 각 연결의 값의 크기를 비교하여 더 낮은 연결의 개수를 파악함으로써 정보를 획득하였고, 이 정량적 수치는 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측할 수 있다.In an apparatus for predicting the degree of recovery of a stroke patient according to an embodiment, the secondary connection information extracts connection information that is not affected by the lesion or that the degree of influence of the lesion is less than a predetermined criterion. Secondary connection information for a lesion was obtained by comparing the size of the value of each connection with the reference connection information without a lesion to obtain the number of lower connections, and this quantitative value can predict the degree of recovery of stroke patients. .

도 1은 고령화에 따른 인구 구조의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 뇌졸중 진료 인원의 증감률에 대해 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 뇌졸중이 발생한 환자의 뇌의 손상에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 뇌의 연결성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 재활 예측에 대해 수행된 기존의 연구에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 13은 병변에 의한 뇌의 손상 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 국소빈혈 뇌졸중 환자의 병변 영역이 촬영된 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 내지 도 17은 병변의 이차 연결을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 20은 환자의 병변에 대한 이차 연결을 행렬로 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 회복 예측 장치가 3개월 이후의 회복 증가량을 예측하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 24는 초기장애정도와 예측인자를 결합하여 모델링을 수행한 결과를 도시한 그래프이다.
도 25는 일 실시예에 따른 초기장애정도와 예측인자를 결합하여 수행한 모델링을 검증하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 초기 장애 정도와 예측 인자를 결합하여 수행한 모델링의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 27은 일 실시예에 따른 회복 예측 장치의 블록도이다.
1 is a view for explaining a change in the population structure according to aging.
2 is a graph for explaining the increase and decrease rate of stroke medical personnel.
3 is a view for explaining brain damage in a patient with a stroke.
4 is a view for explaining the connectivity of the brain.
5 to 7 are diagrams for explaining an existing study performed for rehabilitation prediction.
8 to 13 are views for explaining a damaged area of the brain due to a lesion.
14 is a view for explaining the results of the lesion area of the ischemia stroke patient.
15 to 17 are views for explaining the process of extracting the secondary connection of the lesion.
18 to 20 are diagrams for explaining a method of expressing a secondary connection to a patient's lesion in a matrix.
21 is a diagram for explaining a method of predicting an increase in recovery after 3 months by a recovery prediction apparatus according to an embodiment.
22 to 24 are graphs showing results of modeling by combining the initial degree of disability and the predictor.
25 is a view for explaining a method of verifying the modeling performed by combining the initial failure degree and the predictor according to an embodiment.
26 is a graph for explaining the performance of modeling performed by combining an initial failure level and a predictor according to an embodiment.
27 is a block diagram of an apparatus for predicting recovery according to an embodiment.

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

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

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part of the specification "includes" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .

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

도 1은 고령화에 따른 인구 구조의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a change in the population structure according to aging.

도 1을 참조하면, 시간에 따른 고령화 추이 및 전체 인구를 차지하는 나이 별 인구 수에 대한 구조가 도시되어 있다. 앞으로의 사회는 고령화가 점차 빠르게 진행됨에 따라, 55세 이상의 인구가 인구의 상당 부분을 차지할 예정이다. Referring to FIG. 1, the aging trend over time and the structure of the number of populations by age occupying the entire population are illustrated. In the future society, as the aging population progresses rapidly, the population over 55 will make up a large portion of the population.

이러한 고령화 등의 인구 변화로 인해, 신체 장애를 가진 환자의 수가 점차 늘어날 추세이다. 예를 들어, 뇌졸중 환자의 수가 늘어나게 되어, 신체 장애를 가진 환자의 수가 증가할 수 있다. 따라서, 뇌졸중 환자의 회복을 위한 재활 치료의 역할이 커져가고 있는 실정이다. Due to such a change in population, such as aging, the number of patients with physical disabilities is gradually increasing. For example, as the number of stroke patients increases, the number of patients with physical disabilities may increase. Therefore, the role of rehabilitation treatment for recovery of stroke patients is increasing.

재활 치료는 뇌졸중 환자의 일상생활로의 복귀를 위해, 또는 초기장애정도를 가능한 많이 줄이기 위해 뇌졸중 환자에게 매우 중요하다. 이러한 점에서, 재활 예측은 치료자들이 개인 맞춤형 재활 계획 수립에 도움을 주며, 환자가 보다 현실적인 목표를 세울 수 있도록 도움을 줄 수 있다.Rehabilitation therapy is very important for stroke patients in order to return stroke patients to their daily lives, or to reduce the extent of initial disability as much as possible. In this regard, rehabilitation prediction can help therapists develop personalized rehabilitation plans and help patients set more realistic goals.

도 2는 뇌졸중 진료 인원의 증감률에 대해 설명하기 위한 그래프이다. 2 is a graph for explaining the increase and decrease rate of stroke medical personnel.

도 2를 참조하면, 인구 10만명 당 사망자 수는 감소하고 있는 반면에, 응급실에서 확인된 뇌졸중으로 인한 진료 인원은 꾸준히 증가하고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 뇌졸중 발명이 증가하고 있다는 점을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, it can be seen that while the number of deaths per 100,000 people is decreasing, the number of medical personnel due to stroke confirmed in the emergency room is steadily increasing. That is, it can be confirmed that the invention of stroke is increasing.

도 3은 뇌졸중이 발생한 환자의 뇌의 손상에 대해 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining brain damage in a patient with a stroke.

도 3을 참조하면, 뇌 손상은 신경망을 통해 확산되며, 뇌구조에서 뇌 손상이 일어나는 부분은 주로 중요병변이 발생한 부분에 해당하지만, 뇌졸중은 중요병변이 발생한 부분 이외에 멀리 떨어져 있는 뇌조직에도 영향을 줄 수 있다. Referring to FIG. 3, brain damage spreads through a neural network, and brain damage in the brain structure mainly corresponds to a significant lesion, but stroke affects distant brain tissue in addition to the significant lesion. Can give.

도 4는 뇌의 연결성에 대해 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the connectivity of the brain.

도 4를 참조하면, 휴지 상태(Resting-state)의 fMRI는 혈액산소수준의존(blood-oxygen level dependent) 신호 내의 0.1Hz 보다 낮은 자발적 저주파 신호를 기반으로 하다. 이러한 자발적 저주파 신호는, 외부의 자극이 없음에도 불구하고, 의미 있는 뇌활동일 수 있다.Referring to FIG. 4, rest-state fMRI is based on a spontaneous low-frequency signal lower than 0.1 Hz in a blood-oxygen level dependent signal. This spontaneous low-frequency signal may be a meaningful brain activity despite no external stimulus.

특히, 휴지 상태 fMRI는 특정 과제 기반의 fMRI에 비해 요구 조건이 적기 때문에, 신경학적 장애를 가진 환자에게 보다 적합할 수 있다. In particular, the resting fMRI has fewer requirements than the fMRI based on a specific task, and thus may be more suitable for patients with neurological disorders.

도 5 내지 도 7은 재활 예측에 대해 수행된 기존의 연구에 대해 설명하기 위한 도면이다. 5 to 7 are diagrams for explaining an existing study performed for rehabilitation prediction.

최근에 재활예측은 병변과 연결 분석을 이용하여 많이 연구가 수행되고 있으며, 몇몇 예측자가 그것을 증명하였다. 예를 들어, 도 5는 시간에 따른 병변 데이터를 가지고 기능의 회복을 예측하는 접근 방법에 대해 설명하기 위한 그래프이다. 또한, 도 6에는 공격(attack)에 따른 노드 제거 및 에지 제거를 기반으로 병변의 영향에 대해 연구한 내용이 설명되어 있다. 또한, 도 7에는 병변 중심의 손상 연결에 초점을 맞춘 연구에 관한 내용이 설명되어 있다.Recently, many studies have been conducted on rehabilitation prediction using lesion and linkage analysis, and some predictors have proved it. For example, FIG. 5 is a graph for explaining an approach for predicting recovery of function with lesion data over time. In addition, FIG. 6 describes a study of the effect of lesions based on node removal and edge removal according to an attack. In addition, FIG. 7 describes a study focusing on the connection of lesion-center damage.

도 8 내지 도 13은 병변에 의한 뇌의 손상 영역을 설명하기 위한 도면이다. 8 to 13 are views for explaining a damaged area of the brain due to a lesion.

도 8을 참조하면, 뇌는 복잡한 네트워크로 구성됨을 확인할 수 있다. 한편, 뇌졸중이 발생됨에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 뇌의 특정 영역이 주요 병변에 의해 손상될 수 있다. 주요 병변에 의해 뇌의 특정 영역이 손상되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 일차 신경망이 손상될 수 있다. 일차 신경망에 발생된 손상은 도 11에 도시된 바와 같이, 뇌 네트워크를 통해 확산될 수 있다. 또한, 손상이 뇌 네트워크를 통해 확산됨에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이 2차 신경망이 병변에 의해 영향을 받을 수 있다. 즉, 손상의 확산으로 인해, 도 13에 도시된 바와 같이 2차 신경망이 강력하게 병변의 영향을 받을 수 있다. Referring to Figure 8, it can be seen that the brain is composed of a complex network. On the other hand, as stroke occurs, as shown in FIG. 9, certain areas of the brain may be damaged by major lesions. When a specific region of the brain is damaged by a major lesion, the primary neural network may be damaged, as shown in FIG. 10. The damage generated in the primary neural network can spread through the brain network, as shown in FIG. 11. In addition, as the damage spreads through the brain network, the secondary neural network may be affected by the lesion as shown in FIG. 12. That is, due to the spread of the damage, as shown in Figure 13, the secondary neural network can be strongly affected by the lesion.

2차 신경망은 좀더 많은 수의 연결을 가지고 있으며, 정보를 네트워크 구조에 전달함에 있어서는 대체로 더 많은 뇌의 영역을 커버할 수 있다. 2차 신경망은 주요병변에 의해 직접적으로 손상 받지는 않는다. Secondary neural networks have a larger number of connections, and can generally cover more areas of the brain when transferring information to a network structure. Secondary neural networks are not directly damaged by major lesions.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 병변의 2차 커넥션을 재활을 예측하는데 이용하였다. 2차 커넥션의 특징으로는 병변의 영향을 비교적 강하게 받으며, 그 커넥션은 네트워크 구조에서 정보 확산측면에서 볼 때 훨씬 많고, 넓은 영역을 커버한다는 것이다. 또한, 2차 커넥션은 직접 손상을 입지 않은 커넥션을 나타낸다.The recovery prediction apparatus according to an embodiment used a secondary connection of the lesion to predict rehabilitation. The characteristic of the secondary connection is that it is relatively strongly affected by lesions, and the connection is much larger in terms of information dissemination in the network structure and covers a large area. Also, the secondary connection represents a connection that is not directly damaged.

도 14는 국소 빈혈 뇌졸중 환자의 병변 영역이 촬영된 결과를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 14 is a view for explaining the result of imaging the lesion area of an ischemia stroke patient.

도 14에는 뇌졸중이 아닌 신경 정신병학적인 질환을 동반한 환자들을 제외하고, 뇌졸중 환자에 대해 뇌졸중 발현 후 2주동안 MRI 데이터 수집과 행동검사를 수행하여 획득된 결과가 도시되어 있다. FIG. 14 shows the results obtained by performing MRI data collection and behavioral testing for 2 weeks after stroke expression for stroke patients, excluding patients with neuropsychiatric disorders other than stroke.

운동장애는 FMA (Fugl-Meyer assessment) 를 사용하여 MRI 데이터를 획득하는 날 측정 되었고. 뇌졸중 발현 후 3달 뒤에 다시 한번 측정되었다. 참가자들은 그들의 눈을 감도록 지시 받았고, resting-state fMRI 스캔을 하는 동안 움직임이 없도록 지시 받았다.Movement disorders were measured on the day of MRI data acquisition using FMA (Fugl-Meyer assessment). It was measured again 3 months after the onset of stroke. Participants were instructed to close their eyes and no motion during resting-state fMRI scans.

이 때, fMRI 데이터는 Philips ACHIEVA MR scanner를 통해 획득되었다. At this time, fMRI data were obtained through a Philips ACHIEVA MR scanner.

도 15 내지 도 17은 병변의 이차 연결을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 15 to 17 are views for explaining the process of extracting the secondary connection of the lesion.

도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 환자 한 명의 병변을 정상인의 resting-state fMRI 데이터 상으로 옮겨서, 병변에 대한 시계열 정보에 대한 뇌 전체의 연결성을 상관관계 분석을 통해 파악할 수 있고, 이 연결을 병변에 대한 일차연결이 된다..Referring to FIG. 15, the recovery prediction apparatus according to an embodiment may grasp the connectivity of the entire brain to time-series information about the lesion by moving the lesion of one patient onto resting-state fMRI data of a normal person through correlation analysis. And this link becomes the primary link to the lesion.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 먼저 뇌 전체를 Automated Anatomical Labeling (AAL) 템플릿 기준에서 94개의 영역으로 나누고, 해당 영역의 병변의 일차 연결로 연결된 복셀이 있다면 그 복셀들의 시계열 정보와 병변이 없고, 병변의 일차 연결이 없었던 영역들간의 상관관계 분석을 통해 이차 연결을 파악할 수 있다. 이때 복셀이라고 하는 것은 픽셀의 3차원 의미로써, MRI 데이터 상의 한 값을 가지는 최소 단위가 된다.The recovery prediction apparatus according to an embodiment first divides the entire brain into 94 regions on the basis of the Automated Anatomical Labeling (AAL) template, and if there is a voxel connected by the primary connection of the lesion of the region, there is no time series information and lesions of the voxels, Secondary connections can be identified through correlation analysis between areas that had no primary connection to the lesion. In this case, a voxel is a 3D meaning of a pixel and is a minimum unit having a value on MRI data.

회복 예측 장치는 이차 연결에 관한 값을 행렬에 입력할 수 있다. 회복 예측 장치는 이러한 과정을 모든 64명의 정상인에게 수행할 수 있다. 다시 말하면, 회복 예측 장치는 한 환자의 병변에 대해 이러한 병변의 이차 연결 정보를 64명의 정상인으로부터 추출할 수 있다. 즉, 한 병변에 대해 64개의 행렬을 획득할 수 있다.The recovery prediction apparatus may input a value related to the secondary connection into the matrix. The recovery prediction device can perform this process for all 64 normal people. In other words, the recovery prediction apparatus can extract secondary connection information of these lesions from 64 normal people for a patient's lesion. That is, 64 matrices can be obtained for one lesion.

도 17을 참조하면, 하나의 병변에 대해 이러한 이차 연결 과정을 복수의 정상인에게서 획득하고, 복수의 정상인의 수만큼 평균을 취하여 나온 하나의 행렬이 해당 병변에 대한 이차 연결이 되는 것이다. Referring to FIG. 17, a process of obtaining a secondary linking process for a lesion from a plurality of normal persons and taking an average by the number of the plurality of normal persons is a secondary linking to the lesion.

도 18 내지 도 20은 환자의 병변에 대한 이차 연결을 기준 행렬과 비교하여 병변에 대한 영향력이 낮은 연결을 획득하는 과정이며 그 결과를 행렬로 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 18 to 20 are diagrams for explaining a method of obtaining a connection having a low influence on a lesion by comparing a secondary connection to a patient's lesion with a reference matrix, and expressing the result in a matrix.

도 18을 참조하면, 행렬에서 홀수에 해당하는 영역은 병변측 영역, 짝수에 해당하는 영역은 건측 영역으로 재배치될 수 있다.Referring to FIG. 18, in the matrix, an area corresponding to an odd number may be rearranged as a lesion-side area, and an area corresponding to an even number as a key-side area.

이 때, 비대칭의 인접한 행렬은 전치행렬을 추가함으로써 대칭적인 행렬로 수정될 수 있다. At this time, asymmetric adjacent matrices can be modified into symmetric matrices by adding transpose matrices.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 각 커넥션의 영향력을 상대적으로 평가하기 위하여 병변이 없는 정상인으로부터 추출한 기준 네트워크를 이용하여 그 커넥션의 값보다 작은 값을 1로 큰 값은 0으로 하여 가중치 행렬(weighted matrix)을 바이너리 행렬(binary matrix)로 만들어주고, 여기서 반구간 커넥션들 중에 1로 마커된 커넥션의 수를 세고, 이것을 예측 인자로 사용할 수 있다.The recovery prediction apparatus according to an embodiment uses a reference network extracted from a normal person without a lesion to relatively evaluate the impact of each connection, and a value smaller than the value of the connection is set to 1 and a value larger than 0 is set to a weighting matrix (weighted) matrix) into a binary matrix, where you can count the number of connections marked as 1 among the half-section connections and use them as predictors.

이 커넥션의 수가 많을수록 뇌 전체에 병변의 영향력이 낮다고 할 수 있고, 이는 회복을 하기에 좋은 조건의 네트워크 상황이 되어 더 나은 회복을 보일 수 있다.The larger the number of these connections, the lower the impact of lesions on the entire brain, which can be a better condition for a better recovery and better recovery.

도 19 내지 20에는 전술한 바와 같이, 각 병변의 이차 연결을 구하고, 레퍼런스 네트워크를 나누어 작은 값을 1, 큰 값을 0으로 바꿔준 결과가 도시되어 있다.19 to 20, as described above, a secondary connection of each lesion is obtained, and a result of dividing a reference network and changing a small value to 1 and a large value to 0 is shown.

또한, 도 21에는 반구간 연결들 중에 1로 되어 있는 수를 가로축에 놓고, 3개월 시점의 회복 증가량을 산출한 결과가 도시되어 있다. In addition, FIG. 21 shows the result of calculating the increase in recovery at the time of 3 months by placing the number of 1s in the half-section connections on the horizontal axis.

도 21는 일 실시예에 따른 회복 예측 장치가 3개월 이후의 회복 증가량을 예측한 결과를 보여주는 도면이다. 21 is a diagram illustrating a result of predicting an increase in recovery after 3 months by a recovery prediction apparatus according to an embodiment.

도 21을 참조하면, 그래프 (D)를 통해 제안된 예측 인자가 3개월 이후의 회복 증가량을 예측할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 그래프 (E) 및 그래프 (F)는 각각 병변의 위치를 supratentorial 과 infratentorial 로 나누었을 때의 그래프로, 특히 supratentorial lesion 을 가진 환자에서 강력한 예측력을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 21, it can be confirmed through the graph (D) that the proposed predictive factor can predict the recovery increase after 3 months. In addition, graphs (E) and (F) are graphs for dividing lesions into supratentorial and infratentorial, respectively, and it can be seen that they have strong predictive power, especially in patients with supratentorial lesions.

도 22 내지 도 24는 초기장애정도와 예측인자를 결합, 그리고 초기장애정도와 예측인자, 그리고 환자의 나이와 병변의 크기를 포함하여 하여 모델링을 수행한 결과를 도시한 그래프이다. 22 to 24 are graphs showing the results of modeling, including the initial disability level and predictor, and the initial disability level and predictor, and the patient's age and lesion size.

도 22를 참조하면, 일 실시예에 따라 회복 예측 장치는 초기 장애 정도와 예측인자를 다중 선형 회귀 모델(multiple linear regression)을 통해 결합시킬 수 있다. 회복 예측 장치는 결합 결과를 기초로 3개월 시점의 환자의 운동 기능점수를 예측 하는 모델을 생성함으로써 재활의 예측력을 높일 수 있다.Referring to FIG. 22, according to an embodiment, the apparatus for predicting recovery may combine initial failure level and predictor through a multiple linear regression model. The recovery prediction device can increase the predictive power of rehabilitation by generating a model that predicts the patient's motor function score at the 3 month time point based on the combined results.

회복 예측 장치는 병변 네트워크 분석을 수행하여, 병변이 뇌 전체 영역에 미치는 영향력을 뇌신경망 분석을 통해 측정하고, 그것을 예측 인자로 사용할 수 있다. 회복 예측 장치는 병변의 일차, 이차 신경망을 순차적으로 획득하여 병변이 뇌 전체 영역에 미치는 영향력을 측정하였고, 특히 이차 신경망에 집중하여 그 영향력이 회복의 증가량을 예측하는데 효과적임을 확인하였다. 또한, 이 예측 인자는 초기장애정도와 결합하여, 기존보다 높은 성능과 재현력을 가지는 특성을 가지고 있다.The recovery prediction device may perform lesion network analysis, measure the influence of the lesion on the entire brain area through brain neural network analysis, and use it as a predictor. The recovery prediction device sequentially acquired the primary and secondary neural networks of the lesion, and measured the influence of the lesion on the entire brain area. In particular, it was confirmed that the influence of the lesion was effective in predicting the increase in recovery by focusing on the secondary neural network. In addition, this predictive factor has characteristics that have higher performance and reproducibility than the previous one in combination with the degree of initial failure.

도 23 및 도 24를 참조하면, 일 실시예에 따라 회복 예측 장치는 초기 장애 정도와 예측 인자에 추가적으로 환자의 나이와 병변의 크기를 다중 선형 회귀 모델(multiple linear regression)을 통해 결합시킬 수 있다. 회복 예측 장치는 이에 따라 최종적으로 0.8에 가까운 정확도를 가지는 예측 모델을 만들 수 있다.23 and 24, according to an embodiment, the apparatus for predicting recovery may combine the patient's age and the size of the lesion through a multiple linear regression model in addition to the initial disability level and the predictive factors. The recovery prediction apparatus can finally make a prediction model with an accuracy close to 0.8.

도 25는 일 실시예에 따른 초기장애정도와 예측인자를 결합하여 수행한 모델링을 검증하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 25 is a view for explaining a method of verifying the modeling performed by combining the initial failure degree and the predictor according to an embodiment.

도 25를 참조하면, 일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 모델을 검증하기 위해 테스트 데이터를 할당할 수 있다. 회복 예측 장치는 데이터를 통해 예측 모델을 트레이닝 할 수 있다. 회복 예측 장치는 하나의 테스트를 이용하고 나머지를 모두 트레이닝데이터로 활용하는 LOOCV 및 5개의 데이터를 테스트 데이터로 구성하고 나머지 데이터를 트레이닝 데이터로 활용하는 k-fold cross-validation 를 수행하여, 새로운 데이터에 대한 검증을 진행할 수 있다.Referring to FIG. 25, the apparatus for predicting recovery according to an embodiment may allocate test data to verify a model. The recovery prediction device can train the predictive model through the data. The recovery predictor uses LOOCV, which uses one test, and the rest as training data, and k-fold cross-validation, which uses 5 data as training data and performs the rest of the data as training data. Can be verified.

도 26은 일 실시예에 따른 초기 장애 정도와 예측 인자를 결합하여 수행한 모델링의 성능을 설명하기 위한 그래프이다. 26 is a graph for explaining the performance of modeling performed by combining an initial failure level and a predictor according to an embodiment.

도 26을 참조하면, 회복 예측 장치는 초기 장애 정도를 기초로 모델링을 하여 예측을 수행한 결과와 초기 장애 정도와 예측 인자를 기초로 모델링을 하여 예측을 수행한 결과를 비교할 수 있다. 비교 결과, 초기 장애 정도와 예측 인자를 결합하여 예측을 수행한 결과의 정확도가 향상됨을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 26, the apparatus for predicting recovery may compare the results of performing prediction by modeling based on the degree of initial failure and the results of performing prediction by modeling based on the initial degree of failure and the predictor. As a result of comparison, it can be seen that the accuracy of the result of the prediction is improved by combining the initial obstacle level and the predictor.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는, 최종적으로 공간적으로 평온한 표준화된 이미지를 6-mm full-width half-maximum Gaussian kernel 을 사용하여 처리할 수 있다. 이 때, 몇몇의 제거되어 할 신호 요소를 22개의 선형회귀를 이용하여 제거될 수 있다. 그 인자는 6개의 머리의 움직임(head motion) 인자 및 움직임 인자로부터 일차적으로 유도된 6개의 인자를 포함할 수 있다. 여기에서, 5개의 인자 각각은 백질 및 뇌척수액 신호에 대한 주성분 분석(principal component analysis)을 통해 획득되고, 포함된다. 이 신호를 통해 방해 퇴행자로 포함하여 유의한 신호를 추출할 수 있다.The apparatus for predicting recovery according to an embodiment may finally process a spatially calm standardized image using a 6-mm full-width half-maximum Gaussian kernel. At this time, some of the signal elements to be removed can be removed using 22 linear regressions. The factor may include six head motion factors and six factors primarily derived from the motion factors. Here, each of the five factors is obtained and included through principal component analysis for white matter and cerebrospinal fluid signals. Through this signal, it is possible to extract a significant signal, including as an obstructive regressor.

또한, 회복 예측 장치는 정수 상쇄 및 직선적인 추세를 제거하기 위해 0.009Hz 내지 0.08Hz 범위의 주파수로 Band-pass 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 회복 예측 장치는 피어슨 상관 계수(pearson's correlation coefficient)를 사용하여 통계적인 의존성을 계산하여, 시간에 따른 진행 정도를 산출함에 따라 연결성(connectivity)을 확인하였다. 이 때, 상관 계수는 양의 상관 계수만이 사용될 수 있다. In addition, the recovery prediction apparatus may perform band-pass filtering at a frequency in the range of 0.009 Hz to 0.08 Hz in order to remove integer offset and linear trend. In addition, the recovery prediction apparatus calculated the statistical dependence using the Pearson's correlation coefficient, and confirmed connectivity as the degree of progress over time was calculated. At this time, only the positive correlation coefficient can be used as the correlation coefficient.

회복 예측 장치는 복셀에 대한 연결성 분석을 위해, Seed-based 접근 방법을 이용할 수 있다. 이 때 연결성 맵의 기준점은 t-value일 수 있다. The recovery prediction apparatus may use a seed-based approach for analyzing connectivity to voxels. In this case, the reference point of the connectivity map may be a t-value.

또한, 회복 예측 장치는 뇌전체를 커버하기 위해, AAL(Automated Anatomical Labeling)을 이용하여, 뇌를 116개 구역으로 분리할 수 있다. 이 때, 116개 구역은 대뇌안의 90개의 구역들과 소뇌 안의 26개의 구역들을 포함할 수 있다. 회복 예측 장치는 왼쪽 소뇌 및 오른쪽 소뇌안의 각각 9 구역을 평균화하였고, 충부안의 8구역도 평균화 하였다. 뇌간 구역은 AAL atlas 위에 수동적으로 그려질 수 있다.In addition, the recovery prediction apparatus may divide the brain into 116 regions using AAL (Automated Anatomical Labeling) to cover the entire brain. At this time, 116 zones may include 90 zones in the cerebrum and 26 zones in the cerebellum. The recovery predictor averaged 9 regions in the left cerebellum and right cerebellum respectively, and averaged 8 regions in the lobe. The brainstem zone can be drawn passively over the AAL atlas.

따라서, 94개의 영역으로 구성된 수정된 AAL atlas가 정규화된 fMRI 데이터 공간에 SPM12를 사용하여 함께 등록 되고, 분석될 수 있다.Therefore, a modified AAL atlas composed of 94 regions can be registered and analyzed together using SPM12 in a normalized fMRI data space.

환자로부터의 각각의 병변은 환자의 첫번째 신경병학 진료시에 얻은 고신호강도의 diffusion-weighted image (DWI)와 관련된 T1 가중치 구조 이미지 위에 구분될 수 있다. Each lesion from the patient can be distinguished over a T1 weighted structure image associated with a high signal intensity diffusion-weighted image (DWI) obtained at the patient's first neuropathic practice.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 2차 연결을 운동 회복 예측 인자로 사용하기 위해, lesion-seeded functional connectivity analysis 에서 얻은 영역을 다음 seeds 즉, second link-step connectivity를 구성하기 위해 이용할 수 있다. 2차 연결을 획득하기 위한 각 단계는 다음과 같을 수 있다. The recovery prediction apparatus according to an embodiment may use a region obtained from lesion-seeded functional connectivity analysis to configure the next seeds, that is, second link-step connectivity, to use the secondary connection as a motion recovery prediction factor. Each step to obtain a secondary connection may be as follows.

(i) 병변을 정상적인 객체에 이전한다. (i) Transfer the lesion to a normal object.

(ii) seed-based 접근법을 통해 정상인의 lesion-seeded functional connectivity를 획득한다. (first link-step, voxel-wise connectivity, p<0.00005). (ii) Obtain lesion-seeded functional connectivity of normal subjects through a seed-based approach. (first link-step, voxel-wise connectivity, p<0.00005).

(iii) 복셀에 연결된 Lesion-seeded를 modified AAL atlas 를 근거로 7개의 영역으로 나눈다. (iii) Lesion-seeded connected to voxel is divided into 7 regions based on modified AAL atlas.

(iv) 각각의 영역을 다음 seed 영역으로 설정하며, 수정된 AAL space 에서region-wise connectivity 분석을 수행한다(second link-step, region-wise connectivity, p<0.01). 이 때에 병변과 복셀에 연결된 lesion-seeded는 마스킹될 수 있다. (iv) Each region is set as the next seed region, and region-wise connectivity analysis is performed in the modified AAL space (second link-step, region-wise connectivity, p<0.01). At this time, the lesion and the lesion-seeded connected voxel can be masked.

(v)seed 영역과 수정된 AAL regions 간의 상관관계를 산출한다. 상관관계에 대한 값을 다음 seed 영역에 부합하는 열에 삽입함으로써, 인접 행렬을 구성할 수 있다. 이 때, 행렬은 홀수 번호의 영역은 왼쪽 영역에서 동일 손상 영역(ipsilesional region)으로 변할 수 있으며, 짝수 번호의 영역은 오른쪽 영역에서 반대 손상 영역(contralesional region)으로 변할 수 있다. (v) Calculate the correlation between the seeded region and the modified AAL regions. By inserting the value for the correlation into the column matching the next seed region, we can construct an adjacency matrix. At this time, in the matrix, the odd-numbered region may change from the left region to the same damage region (ipsilesional region), and the even-numbered region may change from the right region to the opposite damage region (contralesional region).

(vi) step (v) 에서 얻은 비대칭의 인접한 행렬은 전치행렬을 추가함으로 대칭적인 행렬로 수정될 수 있다(A_P1Hi= A_P1Hi+A_P1Hi') 만약 seeds가 region 1 및 region 2에 위치하는 경우, region 1 및 region 2에는 다른 2개의 상관 계수 값이 있는 것으로 볼 수 있다. 여기에서, 계수는 병변의 영향을 반영한다고 가정한다. 만약 다음 seed가 region 1 및 region 2에 위치한다면, region 1과 region 2 간의 병변의 영향이 합산될 수 있다. 회복 예측 장치는 비대칭 행렬을 만듦으로써, region 1 과 region 2 의 병변의 영향을 합산된 값으로 표현 할 수 있다. (vi) Asymmetric adjacent matrices obtained in step (v) can be modified into symmetric matrices by adding transposes (A_P1Hi= A_P1Hi+A_P1Hi'), if seeds are located in regions 1 and 2, region 1 And two different correlation coefficient values in region 2. Here, it is assumed that the coefficient reflects the effect of the lesion. If the next seed is located in regions 1 and 2, the effects of lesions between regions 1 and 2 can be summed up. The recovery prediction apparatus can express the effects of lesions in regions 1 and 2 as a summed value by creating an asymmetric matrix.

(vii)인접한 행렬들은 정상(healthy) 객체로부터 획득될 수 있으며, 모든 행렬은 평균화될 수 있다. 평균화된 행렬은 한 병변으로부터 얻어지는 2차 연결에 해당한다. 뇌졸중 환자를 위한 2차연결 행렬은 다음과 같이 정의될 수 있다. (vii) Adjacent matrices can be obtained from healthy objects, and all matrices can be averaged. The averaged matrix corresponds to the second order connection obtained from one lesion. The secondary connection matrix for stroke patients can be defined as follows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019107174914-pat00001
Figure 112019107174914-pat00001

상기의 수학식 1에서

Figure 112019107174914-pat00002
는 i번째 정상 객체로부터 획득된 2차 연결 행렬을 나타내고, n은 정상 객체의 수를 나타낸다. In Equation 1 above
Figure 112019107174914-pat00002
Denotes a second order connection matrix obtained from the i-th normal object, and n represents the number of normal objects.

회복 예측 장치는 병변으로부터의 뇌에 대한 영향을 측정하기 위해, 연결되지 않거나, 약한 연결을, 운동 회복에 대한 예측인자로서 기준 참조 연결과 비교할 수 있다. The recovery predictor can compare unconnected or weak links to a reference reference link as a predictor of motor recovery to measure the effect on the brain from lesions.

비교 결과, 회복 예측 장치는 연결되지 않거나, 약한 연결의 숫자가 커질수록 병변이 뇌신경에 일으키는 영향은 적어지며 뇌 신경은 뇌졸중으로 부터 받은 손상을 회복하기에 유리한 상태이며, 그 결과 운동신경 회복에 좋은 영향을 끼치는 것으로 결정할 수 있다.As a result of comparison, the recovery prediction device is less connected, or the larger the number of weak connections, the less the lesions have on the brain nerves, and the brain nerves are in an advantageous state to recover from damage from stroke, and as a result, they are good for recovering motor nerves. You can decide to have an effect.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019107174914-pat00003
Figure 112019107174914-pat00004
Figure 112019107174914-pat00003
Figure 112019107174914-pat00004

Figure 112019107174914-pat00005
Figure 112019107174914-pat00005

상기의 수학식 2에서,

Figure 112019107174914-pat00006
는 환자의 2차 연결 행렬을 나타내고,
Figure 112019107174914-pat00007
는 참조 기준 연결 행렬을 나타내며, m은 영역의 개수를 나타낸다. 참조 연결 행렬은 병변 볼륨에 의해 마스킹 된 모든 정상 객체의 AAL 연결 행렬을 평균하여 획득될 수 있다. 참조 연결 세기 보다 강도가 낮은 연결은 병변의 약한 부분으로 정의될 수 있고, 세기가 없는 연결은 병변에 영향을 받지 않는 연결로 정의될 수 있다. 그러므로 회복 예측 장치는 강도가 낮은 연결 및 병변에 영향을 받지 않는 연결의 개수에 대응되는 예측 인자를 이용할 수 있다. In Equation 2 above,
Figure 112019107174914-pat00006
Denotes the patient's quadratic connection matrix,
Figure 112019107174914-pat00007
Denotes a reference reference connection matrix, and m denotes the number of regions. The reference connection matrix can be obtained by averaging the AAL connection matrix of all normal objects masked by the lesion volume. Connections with a strength lower than the reference connection strength may be defined as a weak portion of the lesion, and connections without an intensity may be defined as connections not affected by the lesion. Therefore, the recovery prediction apparatus may use a prediction factor corresponding to the number of low-intensity connections and the number of connections not affected by the lesion.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 선형 회귀 모델을 통해 일변량 분석을 수행할 수 있다. 회복 예측 장치는 여러가지 변수(환자의 나이, 병변의 크기, 기준선, 예상되는 인자)와 운동 능력 회복 간의 관계를 조사하고, 조사 결과에 따라, 나이, 병변의 크기 및 예측 인자와 운동 능력 회복 간의 관계를 결정할 수 있다. The apparatus for predicting recovery according to an embodiment may perform univariate analysis through a linear regression model. The recovery predictor examines the relationship between various variables (patient age, lesion size, baseline, predicted factor) and motor capacity recovery, and according to the survey results, the relationship between age, lesion size and predictor factor and motor capacity recovery Can decide.

또한, 회복 예측 장치는 천막상과 천막하 병변으로 환자를 구분하여, 예측 인자와 운동 능력 회복 간의 관계를 조사할 수 있다. 그 결과, 예측 인자가 특히, 천막상에 병변이 있는 환자들에 대해 정확도가 높음을 확인할 수 있었다. 또한, 회복 예측 장치는 다변량 분석을 통해 천막상 병변을 조사할 수 있다. 회복 예측 장치는 초기 장애 정도와 예측 인자를 결합하여, 분석을 수행한 결과, 운동 능력 예측의 정확도가 보다 향상됨을 확인하였다. 또한, 초기 장애 정도, 예측 인자 뿐만 아니라, 나이, 병변의 크기와 같은 요소들을 추가로 포함하여, 다중 선형회귀 모델을 이용하여 분석한 결과, 예측 정확도가 가장 높음이 확인되었다. 한편, 다변량 분석의 결과에 따르면, 초기 장애 정도는 재활 예측에 강력한 영향을 끼침이 확인되었고, 또한, 제안한 예측인자 또한 다변량 분석에서 의미를 유지함으로써, 영향령이 높음을 확인할 수 있었다. In addition, the recovery prediction apparatus can classify patients into tentative and sub-tentative lesions, and examine the relationship between predictive factors and motor capacity recovery. As a result, it was confirmed that the predictive factor was particularly accurate for patients with lesions on the tent. In addition, the apparatus for predicting recovery may investigate tent lesions through multivariate analysis. The recovery predictor combines the initial degree of disability and the predictor, and as a result of performing the analysis, it is confirmed that the accuracy of predicting athletic ability is improved. In addition, as a result of analysis using a multiple linear regression model, including factors such as age, lesion size, as well as initial disability level and predictive factors, it was confirmed that the prediction accuracy was the highest. On the other hand, according to the results of the multivariate analysis, it was confirmed that the initial degree of impairment had a strong influence on the rehabilitation prediction, and that the proposed predictors also retained meaning in the multivariate analysis, indicating that the impact level was high.

일 실시예에 따른 회복 예측 장치는 초기 장애 정도와 제안된 예측 인자를 통한 다변량 분석의 효용을 확인하기 위해 LOOCV(Leave-one-out cross validation) 및 k-fold cross validation을 적용할 수 있다. The recovery prediction device according to an embodiment may apply LEOCV (Leave-one-out cross validation) and k-fold cross validation to confirm the effectiveness of the multivariate analysis through the initial failure level and the proposed predictor.

예측된 FMA 점수와 뇌출혈이 발생한지 3달뒤의 실제의 FMA 점수와의 관계를 보여준다. 예측의 정확도를 비교하기 위해 결합된 모델과 다변량 모델, 2가지 모델의 총합의 변화를 비교한 결과, 결합모델의 결정 상수가 다변량 모델의 결정 상수보다 전체적인 간격이 높음을 확인할 수 있다. 특히 2가지 모델의 결정 상수가 초기 손상이 큰 환자들에게 훨씬 크다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 결합한 모델 예측 정확도는 일변량 분석보다 큰 것이 확인되었다. It shows the relationship between the predicted FMA score and the actual FMA score 3 months after brain hemorrhage. As a result of comparing the change in the sum of the two models, the combined model and the multivariate model, to compare the accuracy of the prediction, it can be seen that the overall interval is higher than that of the multivariate model. In particular, it can be seen that the determination constants of the two models are much larger in patients with large initial damage. In addition, it was confirmed that the combined model prediction accuracy was greater than the univariate analysis.

도 27은 일 실시예에 따른 회복 예측 장치(2700)의 블록도이다. 27 is a block diagram of a recovery prediction apparatus 2700 according to an embodiment.

도 27 참조하면, 회복 예측 장치(2700)는 프로세서(2710) 및 메모리(2720)를 포함할 수 있다. 상기 실시 예들에서 제안한 회복 예측 방법에 따라, 프로세서(2710) 및 메모리(2720)가 동작할 수 있다. 다만, 일 실시예에 따른 회복 예측 장치(2700)의 구성 요소가 전술한 예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 따라, 회복 예측 장치(2700)는 전술한 구성 요소들 보다 더 많은 구성 요소를 포함하거나 더 적은 구성 요소를 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 27, the recovery prediction apparatus 2700 may include a processor 2710 and a memory 2720. According to the recovery prediction method proposed in the above embodiments, the processor 2710 and the memory 2720 may operate. However, the components of the recovery prediction apparatus 2700 according to an embodiment are not limited to the above-described example. According to another embodiment, the recovery prediction apparatus 2700 may include more components or fewer components than the above-described components.

프로세서(2710)는 뇌 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 적용하여, 뇌 전체 영역의 일차 연결 정보를 결정할 수 있다. 프로세서(2710)는 일차 연결 정보를 기준으로, 병변에 대한 영향이 소정 기준보다 낮은 연결에 해당하는 이차 연결 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(2710)는 초기 장애 정도 및 이차 연결 정보를 기초로, 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성할 수 있다. The processor 2710 may determine the primary connection information of the entire brain area by applying information about the lesion obtained from the brain image data to the dormant functional MRI (fMRI) of the normal person. Based on the primary connection information, the processor 2710 may obtain secondary connection information corresponding to a connection in which an effect on a lesion is lower than a predetermined criterion. The processor 2710 may generate a recovery prediction model for lesions based on the initial degree of failure and secondary connection information.

프로세서(2710)는 복수의 정상인의 일차 연결 정보로부터 획득한 복수의 이차 연결 정보의 평균값을 기초로 이차 연결 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(2710)는, 환자의 나이 및 병변의 크기에 관한 정보를 획득할 수 있다. 프로세서(2710)는 초기 장애 정도 및 이차 연결 정보와 함께 환자의 나이 및 병변의 크기를 기초로 회복 예측 모델을 생성할 수 있다. The processor 2710 may acquire secondary connection information based on an average value of the plurality of secondary connection information obtained from the primary connection information of a plurality of normal people. The processor 2710 may acquire information regarding a patient's age and lesion size. The processor 2710 may generate a recovery prediction model based on the patient's age and the size of the lesion along with the initial degree of disability and secondary connection information.

프로세서(2710)는 뇌졸중 환자의 뇌 신경망 데이터를 MRI 뇌영상 기법을 통해 획득할 수 있다. 프로세서(2710)는 획득한 뇌 영상 데이터에 환자의 머리 움직임의 보정을 수행할 수 있다. The processor 2710 may acquire brain neural network data of a stroke patient through an MRI brain imaging technique. The processor 2710 may perform correction of the head motion of the patient on the acquired brain image data.

메모리(2720)는 프로세서(2710)가 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는데 필요한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(2720)는 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(2720)는 회복 예측 모델을 저장할 수 있다. The memory 2720 may store information necessary for the processor 2710 to predict the degree of recovery of a stroke patient. For example, the memory 2720 may store brain image data of a stroke patient. Also, the memory 2720 may store a recovery prediction model.

본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다. The device according to the present invention includes a processor, a memory for storing and executing program data, a permanent storage such as a disk drive, a communication port communicating with an external device, a user interface such as a touch panel, keys, buttons, and the like. Devices and the like. Methods implemented by a software module or algorithm may be stored on a computer-readable recording medium as computer-readable codes or program instructions executable on the processor. Here, as a computer-readable recording medium, a magnetic storage medium (eg, read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), floppy disk, hard disk, etc.) and optical reading medium (eg, CD-ROM (CD-ROM) ), DVD (Digital Versatile Disc). The computer-readable recording medium can be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. The medium is readable by a computer, stored in memory, and can be executed by a processor.

본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.All documents, including published documents, patent applications, patents, etc., cited in the present invention may be incorporated into the present invention in the same way that each cited document is individually and specifically merged or represented as a whole in the present invention. .

본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다. For the understanding of the present invention, reference numerals have been described in preferred embodiments illustrated in the drawings, and specific terms have been used to describe the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited by the specific terms. Can include all of the components that are ordinarily considered by those skilled in the art.

본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.The present invention can be represented by functional block configurations and various processing steps. These functional blocks can be implemented with various numbers of hardware or/and software configurations that perform specific functions. For example, the present invention is directed to integrated circuit configurations such as memory, processing, logic, look-up tables, etc., capable of executing various functions by control of one or more microprocessors or other control devices. Can be employed. Similar to the components of the present invention that can be executed with software programming or software elements, the present invention includes C, C++, including various algorithms implemented with a combination of data structures, processes, routines or other programming configurations. , Can be implemented in programming or scripting languages such as Java, assembler, etc. Functional aspects can be implemented with algorithms running on one or more processors. In addition, the present invention may employ conventional techniques for electronic environment setting, signal processing, and/or data processing. Terms such as "mechanism", "element", "means", and "configuration" can be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations. The term may include the meaning of a series of routines of software in connection with a processor or the like.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are exemplary embodiments, and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative examples of functional connections and/or physical or circuit connections. In the actual device, alternative or additional various functional connections, physical It can be represented as a connection, or circuit connections. In addition, unless specifically mentioned, such as "essential", "important", etc., it may not be a necessary component for the application of the present invention.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The use of the term "above" in the specification (particularly in the claims) of the present invention and similar indication terms may be in both singular and plural. In addition, in the case of describing a range in the present invention, as including the invention to which the individual values belonging to the range are applied (if there is no contrary description), each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention. Same as Finally, unless there is a clear or contradictory description of the steps constituting the method according to the invention, the steps can be done in a suitable order. The present invention is not necessarily limited to the description order of the above steps. The use of all examples or exemplary terms (eg, etc.) in the present invention is merely for describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited due to the examples or exemplary terms, unless it is defined by the claims. It does not work. In addition, those skilled in the art can recognize that various modifications, combinations, and changes can be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or equivalents thereof.

Claims (11)

프로세서에 의해, 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터에 기초하여 초기 장애 정도를 결정하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 뇌 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 각각 적용하여, 상기 정상인의 뇌 네트워크 구조에서 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변을 제 1 시드로 설정함으로써, 상기 제 1 시드에 일차적으로 연결되는 제 1 복수의 영역들에 관한, 상기 정상인의 일차 연결 정보를 결정하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 정상인의 상기 뇌 네트워크 구조에서 결정된 상기 일차 연결 정보에 기초하여 상기 정상인의 상기 뇌 네트워크 구조에서 상기 제 1 복수의 영역들을 제 2 시드로 설정함으로써, 상기 제 1 시드에 이차적으로 연결되고 상기 제 2 시드에 일차적으로 연결되는 제 2 복수의 영역들에 관한, 상기 정상인의 이차 연결 정보를 획득하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 정상인의 상기 일차 연결 정보를 결정하는 단계 및 상기 정상인의 상기 이차 연결 정보를 획득하는 단계를, 제 1 정상인 내지 제 n 정상인에 대해 수행하여 상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보를 획득하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보, 및 상기 뇌졸중 환자의 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 n 은 2 이상의 정수인, 것을 특징으로 하고,
상기 회복 예측 모델을 생성하는 단계는,
상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보의 평균값, 및 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 병변에 대한 상기 회복 예측 모델을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 프로세서에 의해, 상기 뇌졸중 환자의 나이 및 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변의 크기에 관한 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
상기 회복 예측 모델을 생성하는 단계는,
상기 프로세서에 의해, 상기 뇌졸중 환자의 나이, 상기 병변의 크기, 상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보, 및 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 프로세서에 의해, 상기 뇌졸중 환자의 상기 뇌 영상 데이터를 MRI 기법을 통해 획득하는 단계; 및
상기 프로세서에 의해, 상기 획득한 뇌 영상 데이터에 상기 뇌졸중 환자의 머리 움직임의 보정을 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 이차 연결 정보는,
상기 병변으로부터 영향을 받지 않거나, 상기 병변으로부터 영향을 받는 정도가 소정 기준 미만인 것을 특징으로 하되,
상기 이차 연결 정보를 획득하기 위해 하기의 [수학식 1]이 사용되는 것을 특징으로 하는, 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 방법.
[수학식 1]
Figure 112020007015098-pat00035

(
Figure 112020007015098-pat00036
는 i번째 정상 객체로부터 획득된 2차 연결 행렬을 나타내고, n은 정상 객체의 수를 나타냄)
Determining, by the processor, an initial degree of disability based on brain image data of the stroke patient;
By the processor, information about the lesion obtained from the brain image data is applied to the dormant state functional MRI (fMRI) of a normal person, respectively, and the lesion of the stroke patient is set as a first seed in the brain network structure of the normal person Thereby determining the primary connection information of the normal person regarding the first plurality of regions that are primarily connected to the first seed;
By the processor, by setting the first plurality of regions in the brain network structure of the normal person as a second seed based on the primary connection information determined in the brain network structure of the normal person, secondary to the first seed Acquiring secondary connection information of the normal person with respect to a second plurality of regions connected and primarily connected to the second seed;
Determining, by the processor, the primary connection information of the normal person and obtaining the secondary connection information of the normal person, for the first normal person to the nth normal person, performing the first normal person to the nth normal person. Obtaining each secondary connection information;
Generating, by the processor, a recovery prediction model for the lesion of the stroke patient, using the secondary connection information of each of the first normal person to the n-th normal person, and the initial degree of disability of the stroke patient. and,
The n is an integer of 2 or more, characterized in that,
Generating the recovery prediction model,
Generating the recovery prediction model for the lesion by using an average value of secondary connection information of each of the first normal person to the nth normal person, and the initial disorder level,
Obtaining, by the processor, information regarding the age of the stroke patient and the size of the lesion of the stroke patient,
Generating the recovery prediction model,
By the processor, using the age of the stroke patient, the size of the lesion, the secondary connection information of each of the first normal person to the n normal person, and the initial degree of disability, predict the recovery of the lesion of the stroke patient Including creating a model,
Acquiring, by the processor, the brain image data of the stroke patient through an MRI technique; And
Further comprising, by the processor, performing correction of the head motion of the stroke patient on the obtained brain image data,
The secondary connection information,
It is characterized in that it is not affected by the lesion, or the degree affected by the lesion is less than a predetermined criterion,
Method for predicting the degree of recovery of stroke patients, characterized in that the following [Equation 1] is used to obtain the secondary connection information.
[Equation 1]
Figure 112020007015098-pat00035

(
Figure 112020007015098-pat00036
Denotes a quadratic connection matrix obtained from the i-th normal object, and n represents the number of normal objects)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 뇌졸중 환자의 뇌 영상 데이터에 기초하여 초기 장애 정도를 결정하고,
상기 뇌 영상 데이터로부터 획득된 병변에 관한 정보를 정상인의 휴면 상태 fMRI(functional MRI)에 각각 적용하여, 상기 정상인의 뇌 네트워크 구조에서 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변을 제 1 시드로 설정함으로써, 상기 제 1 시드에 일차적으로 연결되는 제 1 복수의 영역들에 관한, 상기 정상인의 일차 연결 정보를 결정하고,
상기 정상인의 상기 뇌 네트워크 구조에서 결정된 상기 일차 연결 정보에 기초하여 상기 정상인의 상기 뇌 네트워크 구조에서 상기 제 1 복수의 영역들을 제 2 시드로 설정함으로써, 상기 제 1 시드에 이차적으로 연결되고 상기 제 2 시드에 일차적으로 연결되는 제 2 복수의 영역들에 관한, 상기 정상인의 이차 연결 정보를 획득하고,
상기 정상인의 상기 일차 연결 정보를 결정하는 단계 및 상기 정상인의 상기 이차 연결 정보를 획득하는 단계를, 제 1 정상인 내지 제 n 정상인에 대해 수행하여 상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보를 획득하고,
상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보, 및 상기 뇌졸중 환자의 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하도록 구성된 프로세서; 및
상기 회복 예측 모델을 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 n 은 2 이상의 정수인 것을 특징으로 하고,
상기 프로세서는,
상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보의 평균값, 및 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 병변에 대한 상기 회복 예측 모델을 생성하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 뇌졸중 환자의 나이 및 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변의 크기에 관한 정보를 획득하고,
상기 뇌졸중 환자의 나이, 상기 병변의 크기, 상기 제 1 정상인 내지 상기 제 n 정상인 각각의 이차 연결 정보, 및 상기 초기 장애 정도를 이용하여, 상기 뇌졸중 환자의 상기 병변에 대한 회복 예측 모델을 생성하도록 더 구성되고,
상기 프로세서는,
상기 뇌졸중 환자의 상기 뇌 영상 데이터를 MRI 기법을 통해 획득하고,
상기 획득한 뇌 영상 데이터에 상기 뇌졸중 환자의 머리 움직임의 보정을 수행하도록 더 구성되고,
상기 이차 연결 정보는,
상기 병변으로부터 영향을 받지 않거나, 상기 병변으로부터 영향을 받는 정도가 소정 기준 미만인 것을 특징으로 하며,
상기 이차 연결 정보를 획득하기 위해 하기의 [수학식 1]이 사용되는 것을 특징으로 하는, 뇌졸중 환자의 회복 정도를 예측하는 장치.
[수학식 1]
Figure 112020501490634-pat00037

(
Figure 112020501490634-pat00038
는 i번째 정상 객체로부터 획득된 2차 연결 행렬을 나타내고, n은 정상 객체의 수를 나타냄)
The initial degree of disability is determined based on brain imaging data of a stroke patient,
By applying the information about the lesion obtained from the brain image data to the dormant state functional MRI (fMRI) of the normal person, the first lesion is set by setting the lesion of the stroke patient as the first seed in the brain network structure of the normal person. Determining the primary connection information of the normal person with respect to the first plurality of regions primarily connected to the seed,
By setting the first plurality of regions as a second seed in the brain network structure of the normal person based on the primary connection information determined in the brain network structure of the normal person, the second seed is secondaryly connected to the second seed Acquiring secondary connection information of the normal person with respect to the second plurality of regions primarily connected to the seed,
Determining the primary connection information of the normal person and obtaining the secondary connection information of the normal person is performed for the first normal person to the nth normal person, and the secondary connection information of each of the first normal person to the nth normal person To obtain,
A processor configured to generate a recovery prediction model for the lesion of the stroke patient, using secondary connection information of each of the first normal person to the n-th normal person, and the initial degree of disability of the stroke patient; And
A memory for storing the recovery prediction model,
Wherein n is an integer of 2 or more,
The processor,
Further configured to generate the recovery prediction model for the lesion, using the average value of the secondary connection information of each of the first normal person to the n-th normal person, and the initial disorder level,
The processor,
Obtain information on the age of the stroke patient and the size of the lesion in the stroke patient,
Further using the age of the stroke patient, the size of the lesion, the secondary connection information of each of the first normal person to the n-th normal person, and the initial degree of disability, further to generate a recovery prediction model for the lesion of the stroke patient Composed,
The processor,
The brain image data of the stroke patient is obtained through MRI technique,
Further configured to perform correction of the head movement of the stroke patient on the obtained brain image data,
The secondary connection information,
Characterized in that the degree of influence from the lesion or not affected by the lesion is less than a predetermined criterion,
Device to predict the degree of recovery of stroke patients, characterized in that the following [Equation 1] is used to obtain the secondary connection information.
[Equation 1]
Figure 112020501490634-pat00037

(
Figure 112020501490634-pat00038
Denotes the second order connection matrix obtained from the i-th normal object, and n represents the number of normal objects.)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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