KR102417949B1 - Artificial Intelligence Based ECG Analysis and Application for Automated External Defibrillator - Google Patents

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KR102417949B1
KR102417949B1 KR1020220036544A KR20220036544A KR102417949B1 KR 102417949 B1 KR102417949 B1 KR 102417949B1 KR 1020220036544 A KR1020220036544 A KR 1020220036544A KR 20220036544 A KR20220036544 A KR 20220036544A KR 102417949 B1 KR102417949 B1 KR 102417949B1
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이병석
박정회
박종서
김원재
윤남식
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(주)나눔테크
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Abstract

The present invention relates to an artificial intelligence-based automatic defibrillator electrocardiogram analysis and application method, which is to provide a technology in which electric shock is provided only to a patient who needs the electric shock by accurately determining shock and no-shock. That is, the method of the present invention includes: a step (S1) of collecting ECG data and storing the data in an ECG data storage; a step (S2) of dividing the stored ECG data into pieces to create a data set; a secondary labeling step (S3) of first labeling each piece of the data set and recording whether there was heart shock; a step of (S4) removing noise; a step (S5) of analyzing the ECG signal and extracting features; an ECG machine learning step (S6) of performing deep learning; a step (S7) of conducting an ECG machine learning test; a step (S8) of evaluating artificial intelligence-based ECG analysis performance; and a step (S9) of equally applying the ECG analysis artificial intelligence model, digital filter, and ECG feature extraction algorithm to the automatic defibrillator.

Description

인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법{Artificial Intelligence Based ECG Analysis and Application for Automated External Defibrillator}Artificial Intelligence Based ECG Analysis and Application for Automated External Defibrillator

본 발명은 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법에 관한 것으로서, 자동심장충격기에 내장되어 있는 심전도 분석 기술의 정확도를 높이기 위한 모델을 자동심장충격기에 적용 분석하여 충격(Shock)과 비충격(No-Shock)의 판단이 정확하게 이루어지도록 하여, 전기충격이 필요한 환자에게만 전기충격이 이루어지도록 한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an AI-based ECG analysis and application method for an automatic defibrillator, and applies and analyzes a model for increasing the accuracy of the ECG analysis technology built into the automatic defibrillator by applying and analyzing the shock and non-shock It relates to a technology that allows the judgment of (No-Shock) to be made accurately so that only the patients who need it can receive the electric shock.

일반적으로 자동심장충격기(또는 자동제세동기 Automated External Defibrillator, AED)는 자동으로 심장세동을 제거하는 장치로서, 심장박동이 불규칙한 부정맥 환자이거나 심장박동이 정지되어 각 조직으로 혈류가 중단되면서 생체활동에 필수적인 산소 등의 공급이 중단되는 현상인 급성심정지 (SCA: Sudden Cardiac Arrest) 현상이 발생할 때, 외부로부터 전기충격을 주어서 심장박동을 정상적으로 돌아오도록 하는 장치이다.In general, an automatic defibrillator (or Automated External Defibrillator, AED) is a device that automatically removes cardiac fibrillation, which is essential for vital activity as blood flow to each tissue is interrupted due to an arrhythmia patient with an irregular heartbeat or when the heartbeat stops. It is a device that restores normal heartbeat by giving an electric shock from the outside when sudden cardiac arrest (SCA: Sudden Cardiac Arrest), which is a phenomenon in which the supply of oxygen is interrupted, occurs.

이러한 자동심장충격기의 사용과정은 환자의 몸에 부착되는 패드를 통해 환자의 심전도(ECG)를 측정하여, 해당 환자에게 충격(Shock)을 선택할지 비충격(No-Shock)을 선택할지 기기 스스로 판단하여, 전기충격이 이루어지고 있다.In the process of using the automatic defibrillator, the patient's electrocardiogram (ECG) is measured through a pad attached to the patient's body, and the device decides whether to select Shock or No-Shock for the patient. Thus, an electric shock is made.

따라서, 자동심장충격기에서 판단되는 것이 전기충격의 여부를 결정하기 때문에 정확한 판단이 요구되며, 전기충격이 필요한 환자에게 전기충격이 제대로 적용되지 않거나, 전기충격이 필요 없는 환자에게 까지 불필요한 전기충격이 가해지는 문제점이 있었다.Therefore, accurate judgment is required because what is judged by the AED determines whether or not an electric shock is present. There was a problem with losing.

그러나 지금까지의 자동심장충격기는 심전도를 분석할 때 심전도의 규칙 기반의 알고리즘에 의해서만 판단하기 때문에 판단정확도가 떨어지게 되고, 심전도 파형의 복잡성으로 심전도 규칙의 판단 기준을 쉽게 변경할 수 없기 때문에 판단력의 상승을 크게 기대할 수 없는 구조이다.However, the automatic defibrillators so far judged only by the electrocardiogram rule-based algorithm when analyzing the electrocardiogram, so the judgment accuracy was lowered. It is a structure that cannot be expected much.

등록특허 제10-2143705호(자동심장충격기의 패드 부착 안내시스템 및 그 부착 안내방법)Registered Patent No. 10-2143705 (Attachment guide system for automatic defibrillators and a guide method for attaching the same)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 자동심장충격기의 심전도 분석을 딥러닝(Deep Learning)을 이용한 기계학습(Machine Learning)을 통해, 실제 적용되는 자동심장충격기의 충격(Shock)과 비충격(No-Shock)의 판단이 정확하게 이루어지도록 하여 전기충격이 필요한 환자에게만 전기충격이 이루어지도록 한 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법을 제공함에 목적을 두고 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the electrocardiogram analysis of the automatic defibrillator is actually applied through machine learning using deep learning, shock of the automatic defibrillator. The purpose of this study is to provide an electrocardiogram analysis and application method for an AI-based automatic defibrillator that allows an electric shock to be delivered only to patients in need of an electric shock by accurately determining and no-shock.

본 발명은 ECG데이터 저장소, 제1ECG특징 추출부, ECG기계학습부로 구성되는 기계학습용 컴퓨터 장치 및 이와 연결되고 심전도 측정부, 제2ECG특징 추출부, ECG 인공지능 엔진으로 구성되는 자동심장충격기로 이루어진 시스템의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법에 있어서, ECG데이터를 수집하여 기계학습용 컴퓨터 장치의 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)와, 상기 저장된 ECG데이터를 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)와, 상기 데이터 세트의 각 조각마다 심장리듬의 타입을 기록하는 형태로 1차 라벨링을 하고, 1차 라벨링된 조각마다 심장충격 여부를 기록하는 2차 라벨링 단계(S3)와, 상기 라벨링된 데이터 세트에 디지털 필터를 적용하여 노이즈를 제거하는 단계(S4)와, 상기 디지털 필터가 적용된 데이터 세트에서 ECG신호를 분석하여 특징을 추출하는 단계(S5)와, 상기 ECG신호의 특징이 추출된 학습용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 지도학습 방식과 심층신경망(DNN)으로 딥러닝을 수행하는 ECG기계학습 단계(S6)와, 상기 ECG기계학습을 통해 만들어진 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치와 같은 인공지능 모델을 이용해서 ECG신호의 특징이 추출된 테스트용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)와, 상기 디지털 필터, ECG신호 분석 후 추출, ECG 기계학습 테스트 결과와 1차 라벨링된 심장리듬 데이터 세트를 이용하여 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)와, 상기 평가된 인공지능 기반 ECG 분석 성능 평가를 통해 최종적으로 선택된 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값을 포함하는 ECG 분석 인공지능 모델과 디지털 필터, ECG 특징 추출 알고리즘을 자동심장충격기에 동일하게 적용하는 단계(S9);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a machine learning computer device comprising an ECG data storage, a first ECG feature extracting unit, and an ECG machine learning unit, and an automatic defibrillator connected thereto and comprising an electrocardiogram measuring unit, a second ECG feature extracting unit, and an ECG artificial intelligence engine. In the AI-based electrocardiogram analysis and application method for an automatic defibrillator of Creating a step (S2), performing primary labeling in the form of recording the type of cardiac rhythm for each piece of the data set, and a second labeling step (S3) of recording whether or not a heart shock is present for each of the first labeled pieces; removing noise by applying a digital filter to the labeled data set (S4), analyzing the ECG signal from the data set to which the digital filter is applied and extracting features (S5); ECG machine learning step (S6) of performing deep learning with a supervised learning method and deep neural network (DNN) by using the extracted learning data set as an input value and setting the secondary labeled heart shock as a classification result, and the ECG Using an artificial intelligence model such as neural network structure, activation function, and weight created through machine learning, the test data set from which the ECG signal characteristics are extracted is an input value, and the secondary labeled cardiac shock is set as the classification result. Conducting an ECG machine learning test (S7), and evaluating the AI-based ECG analysis performance using the digital filter, the extraction after analysis of the ECG signal, the ECG machine learning test result, and the primary labeled heart rhythm data set (S8) and the ECG analysis artificial intelligence model including the neural network structure, activation function, weight, and shock determination threshold finally selected through the evaluated AI-based ECG analysis performance evaluation, digital filter, and ECG feature extraction algorithm automatically It is characterized in that it consists of; step (S9) of applying the same to the defibrillator.

또한 상기 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)에서 수집되는 ECG데이터는 환자로부터 얻어진 실제 ECG데이터와 전자신호를 합성하여 만든 전자합성 ECG데이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the ECG data collected in the step (S1) of storing the ECG data storage is characterized in that it consists of the electronically synthesized ECG data made by synthesizing the electronic signal with the actual ECG data obtained from the patient.

또한 상기 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)에서 ECG데이터는 자동심장충격기의 심전도 측정부와 같은 샘플링 주파수로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S1) of storing the ECG data storage, the ECG data is changed to the same sampling frequency as the electrocardiogram measuring unit of the automatic defibrillator and stored.

또한 상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)에서 자동심장충격기의 ECG 인공지능 엔진이 분석 가능한 조각단위로 쪼개는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S2) of creating a data set by dividing it into pieces, the ECG artificial intelligence engine of the AED divides the data into pieces that can be analyzed.

또한 상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)에서 데이터 세트는 지도학습 방법으로 딥러닝을 위한 학습용 데이터 세트와 기계학습 테스트를 위한 테스트용 데이터 세트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S2) of creating a data set by dividing the pieces into pieces, the data set is a supervised learning method, characterized in that it consists of a learning data set for deep learning and a test data set for a machine learning test.

또한 상기 라벨링 단계(S3)에서 1차 라벨링은 심장리듬을 VF: 심실세동, VT: 심실빈맥, NSR: 정상 심장 박동, ASYS: 무수축, OTHER: 충격을 줄 수 없는 모든 심장 박동과 같이 총 5종류의 분류하고 해당되는 심장리듬에 맞게 선택하여 라벨링 되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the labeling step (S3), the primary labeling includes a total of 5 types of heart rhythm: VF: ventricular fibrillation, VT: ventricular tachycardia, NSR: normal heartbeat, ASYS: asystole, OTHER: all heartbeats that cannot be shocked. It is characterized in that it is classified and labeled according to the corresponding heart rhythm.

또한 상기 라벨링 단계(S3)에서 2차 라벨링은 1차 라벨링의 심장리듬 종류 및 조합에 따라 SHOCK : 충격 또는 NO-SHOCK : 비충격으로 충격여부를 라벨링하는 것을 특징으로 한다.In addition, the secondary labeling in the labeling step (S3) is characterized by labeling whether shock is shock or NO-SHOCK: non-shock according to the heart rhythm type and combination of the primary labeling.

또한 상기 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)에서 테스트 데이터 세트를 입력으로 한 후 ECG 인공지능 모델의 출력값인 AI-VALUE가 충격 판정 임계값 이상이면 AI-SHOCK로 인공지능이 충격으로 판정하고 충격 판정 임계값 미만이면 AI-NO-SHOCK로 인공지능이 비-충격으로 판정하는 것을 특징으로 한다.In addition, after inputting the test data set in the step (S7) of conducting the ECG machine learning test, if the AI-VALUE, the output value of the ECG artificial intelligence model, is greater than or equal to the shock judgment threshold, AI-SHOCK determines the shock and If it is less than the shock determination threshold, AI-NO-SHOCK is characterized in that the artificial intelligence determines the non-shock.

또한 상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 C-DF를 디지털 필터의 조합 개수, C-FE를 추출된 ECG특징의 조합수, C-ML을 ECG 인공지능 모델에서 충격 여부를 판정하는 임계값에 따라 총 수행해야 할 기계학습 조합의 개수일 때, C-DF ×C-FE × C-ML의 수만큼 ECG기계학습 테스트를 진행한 결과 중에서 자동심장충격기에서 적용이 가능할 최적의 조합을 선택하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, C-DF is the number of combinations of digital filters, C-FE is the number of combinations of extracted ECG features, and C-ML is the number of combinations of ECG AI models. When the total number of machine learning combinations to be performed according to the judgment threshold is the number of C-DF × C-FE × C-ML ECG machine learning tests, the optimal It is characterized in that the combination is selected.

또한 상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 충격여부 라벨과 ECG 인공지능 모델 결과의 일치 조합에 따라 참양성(True Positive. TP), 참음성(True Negative. TN), 위양성(False Positive. FP), 위음성(False Negative. FN)으로 판정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, according to the matching combination of the shock label and the ECG AI model result, true positive (TP), true negative (TN), false positive ( False Positive. FP) and false negative (False Negative. FN) are characterized.

또한 상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 충격 여부 라벨이 SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 참양성(TP), 충격 여부 라벨이 SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 위음성(FN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 참음성(TN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 위양성(FP)으로 판정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, if the shock label is SHOCK and the ECG AI model result is AI-SHOCK, it is true positive (TP), and the shock label is SHOCK, and the ECG AI model result is If the AI-NO-SHOCK is false negative (FN), if the shock label is NO-SHOCK and the ECG AI model result is AI-NO-SHOCK, it is true negative (TN), and the shock label is NO-SHOCK, but the ECG AI model result If is AI-SHOCK, it is characterized in that it is determined as false positive (FP).

본 발명은 ECG데이터를 통해 심장리듬의 특성을 추출하고, 추출된 ECG신호의 특징과 데이터 세트를 이용하여 지도학습 방식의 기계학습을 수행함으로써, 실제 적용되는 자동심장충격기의 충격(Shock)과 비충격(No-Shock)의 판단이 정확하게 이루어지도록 하여 전기충격이 필요한 환자에게만 전기충격이 이루어지도록 한 효과를 갖는다.The present invention extracts cardiac rhythm characteristics through ECG data and performs supervised machine learning using the extracted ECG signal characteristics and data sets, so that the actual applied shock and ratio of the automatic defibrillator It has the effect of ensuring that the shock (No-Shock) is accurately judged and that only the patient who needs the electric shock is given an electric shock.

도 1은 본 발명의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법에서 기계학습용 컴퓨터 장치와 자동심장충격기의 연결 구성을 나타낸 도면
도 2은 본 발명의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법의 과정을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명에서 딥러닝 방법을 나타낸 흐름도
1 is a diagram showing the connection configuration of a computer device for machine learning and an automatic defibrillator in the method for analyzing and applying an electrocardiogram for an artificial intelligence-based automatic defibrillator according to the present invention;
2 is a view showing an electrocardiogram analysis and application method for an artificial intelligence-based automatic defibrillator of the present invention;
3 is a flowchart showing the process of an electrocardiogram analysis and application method for an artificial intelligence-based automatic defibrillator according to the present invention;
4 is a flowchart showing a deep learning method in the present invention

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 ECG데이터 저장소(110), 제1ECG특징 추출부(120), ECG기계학습부(130)로 구성되는 기계학습용 컴퓨터 장치(100) 및 이와 연결되고 심전도 측정부(210), 제2ECG특징 추출부(220), ECG 인공지능 엔진(230)으로 구성되는 자동심장충격기(200)로 이루어진 시스템의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법에 관한 기술이다.The present invention provides a computer device 100 for machine learning comprising an ECG data storage 110, a first ECG feature extraction unit 120, and an ECG machine learning unit 130, and an electrocardiogram measuring unit 210 connected thereto, and a second ECG feature This is a technology related to an AI-based ECG analysis and application method for an AI-based automatic defibrillator in a system consisting of an automatic defibrillator 200 consisting of an extraction unit 220 and an ECG artificial intelligence engine 230 .

상기 기계학습용 컴퓨터 장치(100)는 다양한 ECG데이터가 저장되는 ECG데이터 저장소(110), 특정 알고리즘을 통해 ECG의 특징을 추출하는 제1ECG특징 추출부(120), 학습용 데이터와 테스트용 데이터를 이용한 딥러닝을 수행하는 ECG기계학습부(130)로 구성된다.The computer device for machine learning 100 includes an ECG data storage 110 in which various ECG data is stored, a first ECG feature extraction unit 120 that extracts ECG features through a specific algorithm, and deep using data for learning and testing. It consists of an ECG machine learning unit 130 that performs running.

그리고 상기 자동심장충격기(200)는 실제 환자의 심전도를 측정하는 심전도 측정부(210), 이미 입력된 알고리즘을 통해 ECG 특징을 추출하는 제2ECG특징 추출부(220), ECG 기계학습을 통해 생성된 ECG 인공지능 모델을 기반으로 ECG특징을 분석하여 심장충격 여부를 판단하는 ECG 인공지능 엔진(230)으로 구성된다.In addition, the automatic defibrillator 200 includes an electrocardiogram measuring unit 210 that measures an actual patient's electrocardiogram, a second ECG feature extracting unit 220 that extracts ECG characteristics through an already input algorithm, and ECG machine learning generated through It is composed of an ECG artificial intelligence engine 230 that analyzes ECG characteristics based on the ECG artificial intelligence model and determines whether or not the heart is in shock.

본 발명은 ECG데이터 저장소에 저장된 ECG데이터를 이용하여 기계학습용 컴퓨터 장치에서 기계학습을 수행한 다음 그 최종 결과값인 알고리즘과 ECG 분석 인공지능 모델을 자동심장충격기에 적용하는 기술로서, 기계학습의 모든 과정이 기계학습용 컴퓨터 장치에서 이루어진다. 상기 기계학습용 컴퓨터 장치는 노트북, 데스크톱, 슈퍼컴퓨터, 서버, 개인 단말기와 같이 자동연산 기능을 할 수 있는 기계장치를 포함할 수 있다.The present invention is a technology that performs machine learning in a computer device for machine learning using ECG data stored in ECG data storage, and then applies an algorithm and ECG analysis artificial intelligence model, which are the final result, to an automatic defibrillator. The process takes place in a computer device for machine learning. The computer device for machine learning may include a mechanical device capable of performing an automatic calculation function, such as a notebook computer, a desktop computer, a supercomputer, a server, and a personal terminal.

그리고 기계학습용 컴퓨터 장치는 단일 구성으로 이루어져 모든 과정을 수행할 수 있으나, 복수로 구성되어 각 단계별로 서로다른 기계학습용 컴퓨터 장치가 처리할 수 있다.In addition, the computer device for machine learning consists of a single configuration so that all processes can be performed, but since it is configured in plurality, different computer devices for machine learning can process each step.

이러한 본 발명의 구체적인 방법은 도 2에 도시한 바와 같이 ECG데이터를 수집하여 기계학습용 컴퓨터 장치의 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)와, 상기 저장된 ECG데이터를 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)와, 상기 데이터 세트의 각 조각마다 심장리듬의 타입을 기록하는 형태로 1차 라벨링을 하고, 1차 라벨링된 조각마다 심장충격 여부를 기록하는 2차 라벨링 단계(S3)와, 상기 라벨링된 데이터 세트에 디지털 필터를 적용하여 노이즈를 제거하는 단계(S4)와, 상기 디지털 필터가 적용된 데이터 세트에서 ECG신호를 분석하여 특징을 추출하는 단계(S5)와, 상기 ECG신호의 특징이 추출된 학습용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 지도학습 방식과 심층신경망(DNN)으로 딥러닝을 수행하는 ECG기계학습 단계(S6)와, 상기 ECG기계학습을 통해 만들어진 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치와 같은 인공지능 모델을 이용해서 ECG신호의 특징이 추출된 테스트용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)와, 상기 디지털 필터, ECG신호 분석 후 추출, ECG 기계학습 테스트 결과와 1차 라벨링된 심장리듬 데이터 세트를 이용하여 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)와, 상기 평가된 인공지능 기반 ECG 분석 성능 평가를 통해 최종적으로 선택된 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값을 포함하는 ECG 분석 인공지능 모델과 디지털 필터, ECG 특징 추출 알고리즘을 자동심장충격기에 동일하게 적용하는 단계(S9);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 2, the specific method of the present invention includes the steps of collecting ECG data and storing it in an ECG data storage of a computer device for machine learning (S1), and creating a data set by dividing the stored ECG data into pieces (S2) and a secondary labeling step (S3) of recording the type of cardiac rhythm for each piece of the data set, and recording whether or not the heart is in shock for each of the first labeled pieces (S3), and the labeling removing noise by applying a digital filter to the data set (S4), extracting features by analyzing the ECG signal from the data set to which the digital filter is applied (S5), and extracting the features of the ECG signal ECG machine learning step (S6) of performing deep learning with a supervised learning method and deep neural network (DNN) by using a training data set as an input value and setting the secondary labeled heart shock as a classification result, and the ECG machine learning Using an artificial intelligence model such as neural network structure, activation function, and weight created through Conducting a learning test (S7) and evaluating the AI-based ECG analysis performance using the digital filter, the extraction after analysis of the ECG signal, the ECG machine learning test result, and the primary labeled heart rhythm data set (S8) ) and an ECG analysis AI model including the neural network structure, activation function, weight, and shock determination threshold finally selected through the evaluated AI-based ECG analysis performance evaluation, digital filter, and ECG feature extraction algorithm to the automatic defibrillator The same applies to (S9); characterized in that it consists of.

상기 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)에서 수집되는 ECG데이터는 도 3에 도시한 바와 같이 환자로부터 얻어진 실제 ECG데이터와 전자신호를 합성하여 만든 전자합성 ECG데이터로 이루어게 된다.The ECG data collected in the step (S1) of storing the ECG data storage consists of electronically synthesized ECG data made by synthesizing the actual ECG data and electronic signals obtained from the patient as shown in FIG. 3 .

여기서 실제 ECG데이터는 병원과 같은 곳에서 실제 환자를 대상으로 수집한 ECG데이터와 전임상 시험을 통해 수집한 ECG데이터로 적용될 수 있는데, 이때 수집한 ECG데이터 중에서 ECG 채널이 Lead-II가 아닌 데이터이거나, 잡음이 심해서 충격 여부를 판정할 수 없는 ECG데이터이거나, ECG신호가 포화한 데이터는 기계학습에 사용될 수 없기 때문에 제외한다.Here, the actual ECG data can be applied to the ECG data collected from real patients in a hospital, etc. and the ECG data collected through preclinical trials. Exclude ECG data for which it is impossible to determine whether an impact is present due to excessive noise or data with saturated ECG signals because they cannot be used for machine learning.

이렇게 수집한 ECG데이터는 샘플링 주파수, 데이터 형식, 신호 단위가 각각 다르므로 적용할 자동심장충격기의 심전도 측정부와와 같은 규격으로 변환해야한다. 즉, 기계학습 모델을 적용할 자동심장충격기의 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter)와 같은 샘플링 주파수로 변환하고, ECG신호는 nV 단위 정수형(Integer)으로 변환한다.Since the ECG data collected in this way has different sampling frequency, data format, and signal unit, it must be converted to the same standard as the ECG measurement unit of the AED to be applied. That is, it is converted to the same sampling frequency as the analog-digital converter of the automatic defibrillator to which the machine learning model is to be applied, and the ECG signal is converted into nV unit integer.

상기와 같이 환자로부터 수집한 ECG데이터는 자동심장충격기가 심장리듬을 분석할 때 실제로 입력되는 ECG신호와 같으므로 학습용 데이터와 테스트용 데이터로는 적합하지만, 충격(Shock)과 비-충격(No-Shock)의 경계를 학습하기에는 부족하다. 따라서, 충격(Shock)과 비-충격(No-Shock)의 경계를 학습하기 위하여 ECG 신호를 만들어서 합성한 전자 합성 ECG데이터를 더 만드는 것이다.As described above, the ECG data collected from the patient is the same as the ECG signal that is actually input when the AED analyzes the heart rhythm, so it is suitable as learning data and test data. Shock) is insufficient to learn the boundaries. Therefore, in order to learn the boundary between shock and no-shock, the ECG signal is created and synthesized to further create the synthesized electronic ECG data.

상기 전자합성 ECG데이터는 심장리듬의 파형(Waveform), 심박수(Beats Per Minute, BPM), 진폭(Amplitude)을 다양하게 조합해서 신호를 합성한다. The electronically synthesized ECG data synthesizes signals by variously combining a waveform of a heart rhythm, a heart rate (beats per minute, BPM), and an amplitude.

상기 심장리듬의 파형은 Coarse VFib, Fine VFib, Poly VTach, Mono VTach, Normal Sinus, Asystole, Multifocal PVCs, PVC1 LV R On T, PVC1 LV Early, PVC1 Left Vent, PVC2 RV R On T, PVC2 RV Early, PVC2 Right Vent, Nodal PNC, AFib, SupraVTach, Nodal Rhythm, Paroxys-mal ATach, ATach, Missed Beat, Sinus Ar-rhythmia, Atrial Flutter의 파형 특성을 조합하여 생성하게 된다.The waveform of the heart rhythm is Coarse VFib, Fine VFib, Poly VTach, Mono VTach, Normal Sinus, Asystole, Multifocal PVCs, PVC1 LV R On T, PVC1 LV Early, PVC1 Left Vent, PVC2 RV R On T, PVC2 RV Early, It is created by combining the waveform characteristics of PVC2 Right Vent, Nodal PNC, AFib, SupraVTach, Nodal Rhythm, Paroxys-mal ATach, ATach, Missed Beat, Sinus Ar-rhythmia, and Atrial Flutter.

그리고 진폭의 범위는 0.1~0.5 mV(△0.05 mV), 1~3.5 mV(△0.5 mV)으로 이루어지고, 심박수 범위는 Mono VTach가 120~300 BPM (△5 BPM), Normal Sinus은 10~360 BPM (△5 BPM)으로 이루어진다. (여기서 △는 증가 값을 의미한다)And the amplitude range is 0.1~0.5 mV (△0.05 mV), 1~3.5 mV (△0.5 mV), and the heart rate range is 120~300 BPM (△5 BPM) for Mono VTach, and 10~360 for Normal Sinus. It consists of BPM (Δ5 BPM). (where △ means an increase value)

상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)는 변환과정을 거친 실제 ECG데이터와 새롭게 만들어진 전자합성 ECG데이터를 자동심장충격기의 ECG 인공지능 엔진이 심장리듬을 분석 가능한 작은 단위로 분할하여 데이터 세트를 만들게 된다.In the step (S2) of creating a data set by dividing the fragments into pieces, the actual ECG data that has undergone the conversion process and the newly created electronically synthesized ECG data are divided into small units that can be analyzed by the ECG artificial intelligence engine of the AED. will make

본 발명의 기계학습은 지도학습(Supervised Learning)유형으로 적용되기 때문에, 상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)에서 데이터 세트는 딥러닝에 필요한 학습용 데이터 세트와 기계학습 테스트를 위한 테스트용 데이터 세트로 구분된다.Since the machine learning of the present invention is applied as a supervised learning type, in the step (S2) of creating a data set by dividing it into pieces, the data set is a learning data set required for deep learning and a test for machine learning test separated into data sets.

상기 학습용 데이터 세트는 전자합성 ECG데이터 전체와 수집한 ECG데이터 중에서 일부를 사용한다. 이때 학습용 데이터 세트를 구성할 때 ECG신호의 진폭이 0.1 mV 미만인 ECG 데이터는 제외한다.The training data set uses all of the electronically synthesized ECG data and a part of the collected ECG data. At this time, when composing the training data set, ECG data with an ECG signal amplitude of less than 0.1 mV is excluded.

그리고 테스트용 데이터 세트는 상기 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)에서 사용한다.And the test data set is used in the step (S7) of performing the ECG machine learning test.

본 발명의 라벨링 단계(S3)는 심장리듬의 타입을 기록하는 1차 라벨링과 심장충격 여부를 기록하는 2차 라벨링으로 이루어진다. 상기 1차 라벨링과 2차 라벨링은 각 데이터 세트의 각 ECG조각마다 라벨링하는 것으로서, 학습용 데이터 세트의 기계학습과 심장리듬 분석의 성능을 테스트하기 위하여 1차 및 2차 라벨링을 하게 되는 것이다.The labeling step (S3) of the present invention consists of primary labeling for recording the type of heart rhythm and secondary labeling for recording whether or not the heart is in shock. The primary and secondary labeling is to label each ECG fragment of each data set, and primary and secondary labeling is performed to test the performance of machine learning and cardiac rhythm analysis of the training data set.

상기 라벨링 단계(S3)에서 심장리듬에 해당하는 1차 라벨링은 ECG데이터베이스에 기록된 주석(Annotation), 전문가의 분석을 통해 설정한다. 즉, 1차 라벨링은 VF: 심실세동, VT: 심실빈맥, NSR: 정상 심장 박동, ASYS : 무수축, OTHER: 충격을 줄 수 없는 모든 심장 박동과 같이 총 5종류의 분류하고 해당되는 심장리듬에 맞게선택하여 라벨링 된다.In the labeling step (S3), the primary labeling corresponding to the heart rhythm is set through annotation recorded in the ECG database and analysis by an expert. In other words, the primary labeling is VF: ventricular fibrillation, VT: ventricular tachycardia, NSR: normal heartbeat, ASYS: asystole, OTHER: all non-shockable heartbeats. Select and label.

상기 OTHER 항목은 심실 조기 수축(Premature ventricular contractions), 발작성 상심실성 빈맥(Supraventricular tachycardia), 동성 서맥(sinus bradycardia), 심방세동/심방조동(Atrial fibrillation/atrial flutter), 2도/3도 방실차단(Second or third-degree heart block), 가속접합리듬(Accelerated Junctional Rhythm), 심장박동기 리듬(Pacemaker Rhythm)을 포함한다.The OTHER items are: Premature ventricular contractions, Supraventricular tachycardia, sinus bradycardia, Atrial fibrillation/atrial flutter, 2nd/3rd degree atrioventricular block ( Second or third-degree heart block), Accelerated Junctional Rhythm, and Pacemaker Rhythm.

상기 데이터 세트 중에서 ECG 신호의 진폭이 0.1 mV 미만인 ECG 조각은 ASYS로 라벨링 한다. 그리고 VF와 VT로 라벨이 붙은 ECG 조각 중에서 심박수가 늦어서 비-충격(No-Shock)이면 OTHER로 라벨링 한다.An ECG fragment with an ECG signal amplitude of less than 0.1 mV in the data set is labeled ASYS. And among the ECG pieces labeled with VF and VT, if the heart rate is slow and non-shock, it is labeled as OTHER.

그리고 라벨링 단계(S3)에서 2차 라벨링은 1차 라벨링의 심장리듬 종류 및 조합에 따라 SHOCK 또는 NO-SHOCK로 충격여부를 라벨링 하게 된다. 즉, ECG 조각의 심장리듬에서 충격이 필요하면 충격(SHOCK), 충격이 필요하지 않으면 비-충격(NO-SHOCK)으로 라벨링 한다. 예를 들어서 VF, VT : SHOCK 로 라벨링 하거나, NSR, ASYS, OTHER : NO-SHOCK로 라벨링 하게 된다.And in the labeling step (S3), the secondary labeling is to label the shock with SHOCK or NO-SHOCK according to the heart rhythm type and combination of the primary labeling. That is, in the cardiac rhythm of the ECG fragment, if shock is required, it is labeled as shock (SHOCK), and if shock is not required, it is labeled as non-shock (NO-SHOCK). For example, VF, VT: SHOCK is labeled, or NSR, ASYS, OTHER: NO-SHOCK is labeled.

이렇게 라벨링이 완료된 데이터 세트는 상기 노이즈를 제거하는 단계(S4)를 통해 디지털 필터(Digital Filter)를 적용하게 된다. 상기 디지털 필터는 ECG신호의 잡음을 제거하고 신호를 원활하게 분석할 수 있도록 한 필터이다. 상기 디지털 필터의 적용 순서는 다음과 같다.A digital filter is applied to the labeled data set through the step (S4) of removing the noise. The digital filter is a filter that removes noise from the ECG signal and allows the signal to be smoothly analyzed. The application sequence of the digital filter is as follows.

첫째, 데이터 세트에서 nV급 정수형 ECG 신호를 mV급 부동소수점(Floating-point)으로 변환한다. 둘째, 기저선 변동 잡음(Baseline Wander), 전력선 간섭 잡음(Power-line Interference)을 제거하고 ECG 신호를 쉽게 분석할 수 있도록 대역 통과 필터(Band-Pass Filter)를 적용한다. 셋째, 필요에 따라서는 이동 평균 필터(Mov-mean Filter)를 적용할 수 있다.First, it converts an nV-class integer ECG signal into an mV-class floating-point in the data set. Second, a band-pass filter is applied to remove baseline drift noise and power-line interference, and to easily analyze ECG signals. Third, if necessary, a moving average filter may be applied.

상기 데이터 세트의 주파수, 필터 차수, 적용하는 디지털 필터의 종류에 따른 디지털 필터 조합에 따라 기계학습의 결과가 달라진다. 따라서 기계학습의 평가를 통해 최적의 디지털 필터의 조합을 선택해야 하며, 똑같은 성능을 얻기 위해서는 선택한 디지털 필터의 조합과 같게 자동심장충격기에 적용한다.The result of machine learning varies according to the digital filter combination according to the frequency of the data set, the filter order, and the type of digital filter to be applied. Therefore, it is necessary to select the optimal digital filter combination through machine learning evaluation, and to obtain the same performance, it is applied to the AED in the same way as the selected digital filter combination.

상기 ECG신호를 분석하여 특징을 추출하는 단계(S5)에서는 디지털 필터를 적용한 데이터 세트에서 ECG신호를 분석해서 특징 추출(Feature extraction)을 하는 과정이다. 특징을 추출하기 위해서는 ECG 신호의 심박수(Rate), 전도성(Conduction), 리듬의 안정성(Stability of the rhythm), 진폭(Amplitude) 등을 특징으로 이용할 수 있다. 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT), 웨이블릿(Wavelet) 변환 등을 이용해서 ECG 신호를 분석해서 특징을 추출할 수 있다. 그밖에도 ECG 신호의 특징에 대한 평균, 표준편차, 첨도 등 통계적인 방법으로도 추출할 수 있다.In the step (S5) of analyzing the ECG signal and extracting the features, it is a process of analyzing the ECG signal from the data set to which the digital filter is applied to perform feature extraction. In order to extract the features, heart rate, conduction, stability of the rhythm, and amplitude of the ECG signal may be used as features. Features can be extracted by analyzing the ECG signal using Fast Fourier Transform (FFT) or Wavelet Transform. In addition, it can be extracted by statistical methods such as mean, standard deviation, and kurtosis of ECG signal characteristics.

아울러, 특징 추출에 사용한 분석 방법과 알고리즘 조합은 자동심장충격기에도 같게 적용한다.In addition, the analysis method and algorithm combination used for feature extraction are equally applied to the AED.

그리고 나서 상기 지도학습 방식과 심층신경망(DNN)으로 딥러닝을 수행하는 ECG기계학습 단계(S6)를 거치게 되는데, 일반적으로 지도학습(Supervised Learning)은 비지도학습(unsupervised Learning)과 달리 학습 데이터를 가지고 예시적으로 각 데이터가 가지는 의미를 미리 알려주고(또는 학습시키고) 새롭게 입력된 데이터의 의미를 알아내는 딥러닝 방법이다. Then, it goes through the ECG machine learning step (S6) of performing deep learning with the supervised learning method and deep neural network (DNN). In general, supervised learning uses learning data unlike unsupervised learning. It is a deep learning method that, for example, informs (or learns) the meaning of each data in advance and finds out the meaning of newly input data.

딥러닝은 상기 ECG신호를 분석하여 특징을 추출하는 단계(S5)에서 ECG특징 추출을 입력으로 하고, 충격 여부 라벨인 SHOCK과 NO-SHOCK을 분류 결과로 설정한다. In deep learning, ECG feature extraction is input in the step (S5) of extracting features by analyzing the ECG signal, and SHOCK and NO-SHOCK, which are shock labels, are set as classification results.

딥러닝은 순차 모델(Sequential Model)로 심층신경망(Deep Neural Network; DNN)을 구성한다. 입력층(Input Layer)은 ECG특징 추출의 데이터를 입력으로 한다. 은닉측(Hidden Layer)은 활성화 함수(Activation Function)으로 비선형 데이터를 해결하기 위해 쌍곡선 탄젠트(Hyperbolic Tangent) 함수를 사용하고, 벡터를 확률 분포로 변환하는 소프트맥스(Softmax) 함수를 사용한다. 출력층(Output Layer)은 활성화 함수(Activation Function)으로 0과 1사이의 값으로 변환하는 시그모이드(Sigmoid) 함수를 사용한다.Deep learning constructs a deep neural network (DNN) as a sequential model. The input layer takes the data of ECG feature extraction as input. The hidden layer uses a hyperbolic tangent function to solve nonlinear data as an activation function, and a softmax function that transforms a vector into a probability distribution is used. The output layer is an activation function and uses a sigmoid function that converts a value between 0 and 1.

심층신경망 모델의 입력층(Input Layer)은 ECG특징 추출과 동일한 노드(Node)로 구성되어 있고 출력층(Output Layer)은 1개의 노드로 구성되어 있다. ECG특징 추출 데이터가 [FE(1), FE(2), …, FE(n)]라고 하면 입력측의 노드는 [L1(1), L1(2), …, L1(n)]이 된다. 여기서 n은 ECG특징 추출 데이터의 총 수를 의미한다. 은닉층은 L2, L3, L4 등 3개의 층으로 구성하며, 각 층은 n2, n3, n4 개의 노드로 구성한다. 그리고 활성화 함수로 쌍곡선 탄젠트와 소프트 맥스를 사용한다. 은닉층은 ECG분석 성능을 향상시키기 위해 층이 추가될 수 있다. 출력층은 1개의 노드로 구성하며, 시그모이드(Sigmoid) 함수를 사용한다.The input layer of the deep neural network model consists of the same nodes as the ECG feature extraction, and the output layer consists of one node. ECG feature extraction data is [FE(1), FE(2), … , FE(n)], the input node is [L1(1), L1(2), ... , L1(n)]. Here, n means the total number of ECG feature extraction data. The hidden layer consists of three layers, L2, L3, and L4, and each layer consists of n2, n3, and n4 nodes. And we use hyperbolic tangent and soft max as activation functions. Hidden layers can be added to improve ECG analysis performance. The output layer consists of one node and uses a sigmoid function.

이렇게 ECG특징 추출을 이용해서 ECG 기계학습 모델을 구성하면 심층신경망 모델의 노드 수와 은닉층의 수가 적어지면서 자동심장충격기의 ECG인공지능 엔진을 적은 자원으로 만들 수 있다.If the ECG machine learning model is constructed using ECG feature extraction in this way, the number of nodes and hidden layers of the deep neural network model decreases, and the ECG artificial intelligence engine of the AED can be made with fewer resources.

이와 같이 기계학습을 거치게 되면, 상기 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7) 기계학습을 통해 만들어진 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치 등 ECG 인공지능 모델을 이용해서 ECG신호의 특징이 추출된 테스트용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 ECG 기계학습을 테스트한다.When machine learning is performed in this way, the ECG machine learning test is performed (S7). Test data from which the ECG signal features are extracted using the ECG artificial intelligence model such as the neural network structure, activation function, and weight created through machine learning. ECG machine learning is tested by taking the set as an input and setting the secondary labeled cardiac shock as the classification result.

ECG 기계학습 테스트는 먼저 테스트용 데이터 세트의 ECG특징 값을 ECG인공지능 모델에 입력한다. 입력된 ECG특징 값은 학습된 심층신경망 구조, 활성화 함수, 가중치에 따라 신경망 노드를 지나간 후 출력층의 시그모이드 함수를 거치면서 0과 1사이의 AI-VALUE 값을 출력한다. AI-VALUE 값은 1에 근접할수록 충격에 근접하며, 0에 근접할수록 비-충격에 근접해진다.The ECG machine learning test first inputs the ECG feature values of the test data set into the ECG artificial intelligence model. The input ECG feature value passes through the neural network node according to the learned deep neural network structure, activation function, and weight, and then goes through the sigmoid function of the output layer to output an AI-VALUE value between 0 and 1. As the AI-VALUE value approaches 1, it approaches impact, and as it approaches 0, it approaches non-impact.

최종적으로 충격과 비-충격은 AI-VALUE의 임곗값(Threshold)으로 결정한다. AI-VALUE가 임곗값을 넘으면 AI-SHOCK 인공지능이 충격으로 판정하고, AI-VALUE가 임곗값을 넘지 못하면 AI-NO-SHOCK 인공지능이 비-충격으로 판정한다.Finally, impact and non-impact are determined by the AI-VALUE threshold. If the AI-VALUE exceeds the threshold, the AI-SHOCK AI judges it as a shock, and if the AI-VALUE does not exceed the threshold, the AI-NO-SHOCK AI judges it as a non-shock.

이와 같이 임계값(Threshold)에 따라 충격 여부의 판정이 달라지기 때문에, 임계값(Threshold)의 조합에 따라 ECG기계학습 테스트를 진행해야 한다. 따라서, 상기 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)에서 C-DF를 디지털 필터의 조합 개수, C-FE를 추출된 ECG특징의 조합수, C-ML을 ECG 인공지능 모델에서 충격 여부를 판정하는 임계값에 따라 총 수행해야 할 기계학습 조합의 개수일 때, C-DF ×C-FE × C-ML의 수만큼 ECG기계학습 테스트를 진행한다. 그리고 그 결과 중에서 자동심장충격기에서 적용이 가능할 최적의 조합을 선택하는 것이다.In this way, since the determination of whether or not an impact is impacted depends on the threshold, the ECG machine learning test should be performed according to the combination of the thresholds. Therefore, in the step (S7) of performing the ECG machine learning test, C-DF is the number of combinations of digital filters, C-FE is the number of combinations of extracted ECG features, and C-ML is the impact in the ECG artificial intelligence model. When it is the total number of machine learning combinations to be performed according to the threshold value, ECG machine learning tests are performed as many as C-DF × C-FE × C-ML. And among the results, the optimal combination that can be applied to the AED is to be selected.

그리고 나서 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)를 거치게 된다. 상기 단계는 디지털 필터, ECG특징 추출 등 알고리즘과 ECG기계학습을 통해 만들어진 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치 등 ECG 인공지능 모델과 인공지능이 충격을 판정하는 기준인 임계값 조합중에서 자동심장충격기에 적용하기 위한 ECG분석 인공지능 모델을 선택하기 위해 인공지능 기반 ECG 분석 성능 평가를 진행한다.Then, the AI-based ECG analysis performance is evaluated (S8). The above step is a combination of an ECG artificial intelligence model such as a neural network structure, activation function, weight, etc. created through algorithms such as digital filter and ECG feature extraction and ECG machine learning and a threshold value that is a criterion for determining an impact by artificial intelligence. In order to select an ECG analysis AI model for

상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)는 ECG 기계학습 테스트 결과와 1차 라벨링된 심장리듬 데이터 세트를 이용하여 디지털 필터, ECG특징 추출 알고리즘 등 알고리즘에 대한 평가와 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값 등 ECG 분석 인공지능 모델에 대한 성능을 평가하는 것으로서, 충격여부 라벨과 ECG 인공지능 모델 결과의 일치 조합에 따라 참양성(True Positive. TP), 참음성(True Negative. TN), 위양성(False Positive. FP), 위음성(False Negative. FN)으로 판정한다.In the step of evaluating the AI-based ECG analysis performance (S8), the evaluation of algorithms such as digital filters and ECG feature extraction algorithms using the ECG machine learning test results and the primary labeled heart rhythm data set, the neural network structure, and the activation function It evaluates the performance of the ECG analysis AI model such as , weight, and shock judgment threshold. True positive (TP) and True Negative (True Negative) according to the matching combination of the shock label and the ECG AI model result. TN), false positive (FP), and false negative (FN).

상기 참양성(TP)은 충격성 심장리듬을 정확하게 판정했을 경우이고, 참음성(TN)은 비-충경성 심장리듬을 정확하게 판정했을 경우이다. 그리고 위양성(FP)는 충격이 필요 없는 상황에서 충격성 심장리듬으로 틀리게 판정했을 경우이고, 위음성(FN)은 충격이 필요한 상황에서 비-충격성 심장리듬으로 틀리게 판정했을 경우이다.The true positive (TP) is a case in which an impulse heart rhythm is accurately determined, and a true negative (TN) is a case in which a non-impulsive heart rhythm is accurately determined. In addition, false positive (FP) is a case in which a shock heart rhythm is incorrectly determined in a situation where no shock is required, and a false negative (FN) is a case in which a non-shock cardiac rhythm is incorrectly determined in a situation in which shock is required.

즉, 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)는 충격여부 라벨과 기계학습 모델 결과의 일치 조합을 총 4가지 형태로 판정하는 것으로서, 구체적으로 충격 여부 라벨이 SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 참양성(TP), 충격 여부 라벨이 SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 위음성(FN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 참음성(TN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 위양성(FP)으로 판정하는 것이다.That is, the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance is to determine the matching combination of the shock label and the machine learning model result in four forms. Specifically, the shock label is SHOCK and the ECG AI model result is AI-SHOCK, true positive (TP), the shock label is SHOCK, and the ECG artificial intelligence model result is AI-NO-SHOCK, false negative (FN), the shock label is NO-SHOCK, and the ECG artificial intelligence model result is AI- If NO-SHOCK is true negative (TN), if the shock label is NO-SHOCK, but the ECG AI model result is AI-SHOCK, it is judged as false positive (FP).

자동심장충격기는 충격이 필요한 리듬의 민감도(Sensitivity)보다는 충격이 필요 없는 리듬의 특이도(Specificity)가 중요하다. 민감도와 특이도는 상기 판정결과를 이용하여 아래와 같이 계산하게 된다. 상기 민감도(Sensitivity)는 TP / (TP + FN)식에 의해 계산되고, 특이도(Specificity)는 TN / (FP + TN) 식에 의해 계산되는 것이 바람직하다.For the AED, the specificity of the rhythm that does not require a shock is more important than the sensitivity of the rhythm that requires a shock. Sensitivity and specificity are calculated as follows using the determination result. Preferably, the sensitivity (Sensitivity) is calculated by the TP / (TP + FN) equation, and the specificity (Specificity) is calculated by the TN / (FP + TN) equation.

국제규격에서 자동심장충격기의 민감도(Sensitivity)와 특이도(Specificity)는 다음과 같이 요구된다. 심실세동(VF)의 민감도(Sensitivity)는 90% 이상, 심실빈맥(VT)의 민감도(Sensitivity)는 75% 이상, 정상 심장 박동(NSR) 특이도(Specificity)는 99% 이상, 무수축(Asys) 특이도(Specificity)는 95% 이상, 충격을 줄 수 없는 모든 심장 박동의 특이도(Specificity)는 95% 으로 요구된다.In international standards, the sensitivity and specificity of the AED is required as follows. Sensitivity of ventricular fibrillation (VF) is greater than 90%, sensitivity of ventricular tachycardia (VT) is greater than 75%, specificity of normal heartbeat (NSR) is greater than 99%, and asystole (Asys) ) Specificity is required to be 95% or more, and the specificity of all heartbeats that cannot give a shock is 95%.

그리고 나서 심장리듬 라벨에 따른 심장리듬 판정기준을 이용하여 자동심장충격기에 적용할 ECG분석 인공지능 모델 조합을 선택한다. 즉 예를들어 심장리듬 라벨이 VF 중에서 충격 여부 라벨이 SHOCK이고 ECG분석 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 TP-VF로 판정하고, 심장리듬 라벨이 VT 중에서 충격 여부 라벨이 SHOCK이고 ECG분석 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 TP-VT로 판정하고, 심장리듬 라벨이 NSR 중에서 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG분석 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 TN-NSR로 판정하고, 심장리듬 라벨이 ASYS 중에서 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG분석 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 TN-ASYS로 판정하고, 심장리듬 라벨이 OTHER 중에서 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG분석 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 TN-OTHER로 판정한다.Then, the ECG analysis artificial intelligence model combination to be applied to the AED is selected using the heart rhythm criterion according to the heart rhythm label. That is, for example, if the heart rhythm label is VF, the shock label is SHOCK, and the ECG analysis AI model result is AI-SHOCK, then it is judged as TP-VF. If the model result is AI-SHOCK, it is determined as TP-VT, and if the shock label is NO-SHOCK among the heart rhythm label NSR and the ECG analysis AI model result is AI-NO-SHOCK, it is determined as TN-NSR, and cardiac rhythm If the shock label is NO-SHOCK in ASYS and the ECG analysis AI model result is AI-NO-SHOCK, it is determined as TN-ASYS, and the heart rhythm label is NO-SHOCK in OTHER, and the shock label is NO-SHOCK, ECG analysis AI If the model result is AI-NO-SHOCK, it is judged as TN-OTHER.

위 판정에서 TP-VF와 TP-VT는 민감도(Sensitivity)와 같으며, TN-NSR, TN-ASYS, TN-OTHER는 특이도(Specificity)와 같다In the above judgment, TP-VF and TP-VT are the same as Sensitivity, and TN-NSR, TN-ASYS, TN-OTHER are the same as Specificity

그리고 전자 합성 ECG 데이터 세트의 심장리듬 라벨 중에서 다음 기준을 만족하는 ECG분석 인공지능 모델의 조합을 선택한다.Then, a combination of ECG analysis AI models that satisfy the following criteria is selected from among the heart rhythm labels of the electronically synthesized ECG data set.

- TP-VF = 1- TP-VF = 1

- TP-VT = 1- TP-VT = 1

- TN-NSR = 1- TN-NSR = 1

- TN-ASYS = 1- TN-ASYS = 1

- TN-OTHER > 0.95- TN-OTHER > 0.95

상기 선택한 ECG분석 인공지능 모델 조합 중에서 테스트 데이터 세트의 심장리듬 라벨 중 다음 기준을 만족하는 ECG분석 인공지능 모델의 조합을 선택한다.Among the selected ECG analysis AI model combinations, a combination of ECG analysis AI models satisfying the following criteria is selected from among the heart rhythm labels of the test data set.

- TP-VF > 0.95- TP-VF > 0.95

- TP-VT > 0.95- TP-VT > 0.95

- TN-NSR > 0.99- TN-NSR > 0.99

- TN-ASYS > 0.99- TN-ASYS > 0.99

- TN-OTHER > 0.95- TN-OTHER > 0.95

그리고 나서 상기 선택한 ECG분석 인공지능 모델 조합 중에서 자동심장충격기에 적용이 가능한 조합을 선택한다. 만약에, 원하는 성능이 나오지 않거나 성능 개선이 필요하거나, 라벨을 수정하면 데이터 세트 생성부터 다시 수행한다.Then, from among the selected ECG analysis artificial intelligence model combinations, a combination applicable to the AED is selected. If the desired performance is not obtained, performance improvement is required, or the label is modified, data set creation is performed again.

최종적으로 본 발명은 상기 평가된 인공지능 기반 ECG 분석 성능 평가를 통해 최종적으로 선택된 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값을 포함하는 ECG 분석 인공지능 모델과 디지털 필터, ECG 특징 추출 알고리즘을 자동심장충격기에 동일하게 적용하는 단계(S9);를 거치게 된다.Finally, the present invention automatically automates the ECG analysis artificial intelligence model, digital filter, and ECG feature extraction algorithm including the neural network structure, activation function, weight, and shock determination threshold finally selected through the evaluated AI-based ECG analysis performance evaluation. A step of applying the same to the defibrillator (S9); is passed.

즉, ECG기계학습부에서 최종 선택된 ECG분석 인공지능 모델의 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값이 자동심장충격기의 ECG인공지능 엔진으로 제공되는 것이고, 제1 ECG특징 추출부의 디지털 필터와 ECG특징 추출 알고리즘은 자동심장충격기의 제2 ECG특징 추출부로 디지털 필터의 조건과 ECG특징 추출 알고리즘을 제공하게 되어, 최종적으로 사용하게 될 자동심장충격기의 심전도 분석 기술의 정확도를 높이고 충격(Shock)과 비충격(No-Shock)의 판단이 정확하게 이루어지는 것이다.That is, the neural network structure, activation function, weight, and shock determination threshold of the ECG analysis artificial intelligence model finally selected by the ECG machine learning unit are provided to the ECG artificial intelligence engine of the AED, and the digital filter of the first ECG feature extraction unit The ECG feature extraction algorithm provides the digital filter conditions and ECG feature extraction algorithm as the second ECG feature extraction unit of the AED. The judgment of No-Shock is made accurately.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with reference to the above embodiments, it goes without saying that various modifications are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

S1 ~ S9 : 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
100 : 기계학습용 컴퓨터 장치 110 : ECG데이터 저장소
120 : 제1ECG특징 추출부 130 : ECG기계학습부
200 : 자동심장충격기 210 : 심전도 측정부
220 : 제2ECG특징 추출부 230 : ECG 인공지능 엔진
S1 ~ S9: ECG analysis and application method for artificial intelligence-based automatic defibrillator
100: computer device for machine learning 110: ECG data storage
120: first ECG feature extraction unit 130: ECG machine learning unit
200: automatic defibrillator 210: electrocardiogram measurement unit
220: second ECG feature extraction unit 230: ECG artificial intelligence engine

Claims (11)

ECG데이터 저장소, 제1ECG특징 추출부, ECG기계학습부로 구성되는 기계학습용 컴퓨터 장치 및 이와 연결되고 심전도 측정부, 제2ECG특징 추출부, ECG 인공지능 엔진으로 구성되는 자동심장충격기로 이루어진 시스템의 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법에 있어서,
ECG데이터를 수집하여 기계학습용 컴퓨터 장치의 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)와,
상기 저장된 ECG데이터를 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)와,
상기 데이터 세트의 각 조각마다 심장리듬의 타입을 기록하는 형태로 1차 라벨링을 하고, 1차 라벨링된 조각마다 심장충격 여부를 기록하는 2차 라벨링 단계(S3)와,
상기 라벨링된 데이터 세트에 디지털 필터를 적용하여 노이즈를 제거하는 단계(S4)와,
상기 디지털 필터가 적용된 데이터 세트에서 ECG신호를 분석하여 특징을 추출하는 단계(S5)와,
상기 ECG신호의 특징이 추출된 학습용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 지도학습 방식과 심층신경망(DNN)으로 딥러닝을 수행하는 ECG기계학습 단계(S6)와,
상기 ECG기계학습을 통해 만들어진 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치와 같은 인공지능 모델을 이용해서 ECG신호의 특징이 추출된 테스트용 데이터 세트를 입력값으로 하고, 2차 라벨링된 심장충격 여부를 분류 결과로 설정하여 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)와,
상기 디지털 필터, ECG신호 분석 후 추출, ECG 기계학습 테스트 결과와 1차 라벨링된 심장리듬 데이터 세트를 이용하여 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)와,
상기 평가된 인공지능 기반 ECG 분석 성능 평가를 통해 최종적으로 선택된 신경망 구조, 활성화 함수, 가중치, 충격 판정 임계값을 포함하는 ECG 분석 인공지능 모델과 디지털 필터, ECG 특징 추출 알고리즘을 자동심장충격기에 동일하게 적용하는 단계(S9);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
Machine learning computer device consisting of ECG data storage, first ECG feature extracting unit, and ECG machine learning unit, and artificial intelligence of a system consisting of an electrocardiogram measuring unit, second ECG feature extracting unit, and ECG artificial intelligence engine connected thereto. In the electrocardiogram analysis and application method for the based automatic defibrillator,
Collecting ECG data and storing it in the ECG data storage of the computer device for machine learning (S1);
Creating a data set by dividing the stored ECG data into pieces (S2);
A secondary labeling step (S3) of performing primary labeling in the form of recording the type of heart rhythm for each piece of the data set, and recording whether or not a heart shock is present for each of the first labeled pieces;
removing noise by applying a digital filter to the labeled data set (S4);
extracting features by analyzing the ECG signal from the data set to which the digital filter is applied (S5);
ECG machine learning step of performing deep learning with a supervised learning method and deep neural network (DNN) by using the learning data set from which the characteristics of the ECG signal are extracted as an input value, and setting the secondary labeled heart shock as the classification result ( S6) and
Using an artificial intelligence model such as neural network structure, activation function, and weight created through the ECG machine learning, the test data set from which the characteristics of the ECG signal are extracted is an input value, and the secondary labeled cardiac shock is classified as the result. Setting and performing ECG machine learning test (S7),
Evaluating the AI-based ECG analysis performance using the digital filter, the extraction after analyzing the ECG signal, the ECG machine learning test result, and the primary labeled heart rhythm data set (S8);
The ECG analysis AI model including the neural network structure, activation function, weight, and shock determination threshold finally selected through the evaluated AI-based ECG analysis performance evaluation, digital filter, and ECG feature extraction algorithm are applied equally to the AED. applying step (S9); ECG analysis and application method for artificial intelligence-based automatic defibrillator
제 1항에 있어서,
상기 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)에서 수집되는 ECG데이터는 환자로부터 얻어진 실제 ECG데이터와 전자신호를 합성하여 만든 전자합성 ECG데이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
ECG data collected in the step (S1) of storing in the ECG data storage consists of electronically synthesized ECG data made by synthesizing actual ECG data and electronic signals obtained from the patient. How to apply
제 1항에 있어서,
상기 ECG데이터 저장소에 저장하는 단계(S1)에서 ECG데이터는 자동심장충격기의 심전도 측정부와 같은 샘플링 주파수로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the step (S1) of storing the ECG data in the storage, the ECG data is changed to the same sampling frequency as the ECG measuring unit of the AED and stored.
제 1항에 있어서,
상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)에서 자동심장충격기의 ECG 인공지능 엔진이 분석 가능한 조각단위로 쪼개는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the step (S2) of creating a data set by dividing the data into pieces, the ECG AI engine of the automatic defibrillator divides the data into pieces that can be analyzed.
제 1항에 있어서,
상기 조각단위로 쪼개어 데이터 세트를 만드는 단계(S2)에서 데이터 세트는 지도학습 방법으로 딥러닝을 위한 학습용 데이터 세트와 기계학습 테스트를 위한 테스트용 데이터 세트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the step (S2) of creating a data set by dividing the pieces into pieces, the data set is an artificial intelligence-based automatic heart shock, characterized in that it consists of a learning data set for deep learning and a test data set for machine learning test by a supervised learning method. Electrocardiogram analysis and application method
제 1항에 있어서,
상기 라벨링 단계(S3)에서 1차 라벨링은 심장리듬을 VF: 심실세동, VT: 심실빈맥, NSR: 정상 심장 박동, ASYS: 무수축, OTHER: 충격을 줄 수 없는 모든 심장 박동과 같이 총 5종류의 분류하고 해당되는 심장리듬에 맞게 선택하여 라벨링 되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the labeling step (S3), the primary labeling is performed on a total of five types of heart rhythm, such as VF: ventricular fibrillation, VT: ventricular tachycardia, NSR: normal heartbeat, ASYS: asystole, OTHER: all heartbeats that cannot be shocked. ECG analysis and application method for artificial intelligence-based automatic defibrillator, characterized in that classification, selection and labeling according to the corresponding cardiac rhythm
제 6항에 있어서,
상기 라벨링 단계(S3)에서 2차 라벨링은 1차 라벨링의 심장리듬 종류 및 조합에 따라 SHOCK : 충격 또는 NO-SHOCK : 비충격으로 충격여부를 라벨링하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
7. The method of claim 6,
In the labeling step (S3), the secondary labeling is an artificial intelligence-based electrocardiogram for an automatic defibrillator, characterized in that the shock is labeled as SHOCK: shock or NO-SHOCK: non-shock according to the cardiac rhythm type and combination of the primary labeling. Analysis and application methods
제 1항에 있어서,
상기 ECG기계학습 테스트를 진행하는 단계(S7)에서 테스트 데이터 세트를 입력으로 한 후 ECG 인공지능 모델의 출력값인 AI-VALUE가 충격 판정 임계값 이상이면 AI-SHOCK로 인공지능이 충격으로 판정하고 충격 판정 임계값 미만이면 AI-NO-SHOCK로 인공지능이 비-충격으로 판정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
After inputting the test data set in the step (S7) of performing the ECG machine learning test, if AI-VALUE, the output value of the ECG artificial intelligence model, is greater than or equal to the shock determination threshold, AI-SHOCK determines that it is a shock and shock Method for analyzing and applying an electrocardiogram for an AI-based automatic defibrillator, characterized in that if it is less than the judgment threshold, AI-NO-SHOCK determines that it is non-shock
제 1항에 있어서,
상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 C-DF를 디지털 필터의 조합 개수, C-FE를 추출된 ECG특징의 조합수, C-ML을 ECG 인공지능 모델에서 충격 여부를 판정하는 임계값에 따라 총 수행해야 할 기계학습 조합의 개수일 때, C-DF ×C-FE × C-ML의 수만큼 ECG기계학습 테스트를 진행한 결과 중에서 자동심장충격기에서 적용이 가능할 최적의 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, C-DF is the number of combinations of digital filters, C-FE is the number of combinations of extracted ECG features, and C-ML is determined whether the ECG AI model is impacted. When the number of machine learning combinations to be performed is the total number of machine learning combinations to be performed according to the threshold to be ECG analysis and application method for artificial intelligence-based automatic defibrillator, characterized in that selecting
제 1항에 있어서,
상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 충격여부 라벨과 ECG 인공지능 모델 결과의 일치 조합에 따라 참양성(True Positive. TP), 참음성(True Negative. TN), 위양성(False Positive. FP), 위음성(False Negative. FN)으로 판정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법
The method of claim 1,
In the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, according to the matching combination of the shock label and the ECG AI model result, true positive (TP), true negative (TN), false positive (False) FP) and False Negative (False Negative. FN)
제 10항에 있어서,
상기 인공지능 기반 ECG 분석 성능을 평가하는 단계(S8)에서 충격 여부 라벨이 SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 참양성(TP), 충격 여부 라벨이 SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 위음성(FN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK이고 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-NO-SHOCK이면 참음성(TN), 충격 여부 라벨이 NO-SHOCK인데 ECG 인공지능 모델 결과가 AI-SHOCK이면 위양성(FP)으로 판정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 자동심장충격기용 심전도 분석 및 적용 방법

11. The method of claim 10,
In the step (S8) of evaluating the AI-based ECG analysis performance, if the shock label is SHOCK and the ECG AI model result is AI-SHOCK, it is true positive (TP), and the shock label is SHOCK, and the ECG AI model result is AI -NO-SHOCK is false negative (FN), if the shock label is NO-SHOCK, if the ECG AI model result is AI-NO-SHOCK, it is true negative (TN) ECG analysis and application method for artificial intelligence-based automatic defibrillator, characterized in that if it is AI-SHOCK, it is determined as false positive (FP)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101830151B1 (en) * 2016-10-20 2018-02-20 계명대학교 산학협력단 Wearable automatic defibrillator system that can adjust electric shock point and electrical impulse based on artificial intelligence, and method of defibrillate using the same
KR102143705B1 (en) 2018-12-31 2020-08-12 (주)나눔테크 Pad attaching guide system of automated external defibrillator and And method thereof

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