KR102483149B1 - Carotid artery stenosis diagnosis method using machine learning - Google Patents

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Abstract

본 발명은 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법에 관한 것으로, 전자 청진기의 청진음 데이터를 복수의 세그먼트 데이터들로 분할하고, 분할된 데이터를 머신러닝 신경망에 입력하여 각 데이터의 잡음(bruit)신호 여부를 판별하며, 그 판별된 데이터를 정량적인 지표값으로 연산하여 경동맥 협착 유무를 진단하는데 활용할 수 있도록 구성됨으로써, 전문가의 청각적인 판단에만 의존해야 하는 기존의 한계를 해결할 수 있고 저비용으로도 경동맥 협착증에 대한 진단을 정밀하고 신속하게 할 수 있게 하는 효과를 가진다. The present invention relates to a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning, wherein auscultation sound data of an electronic stethoscope is divided into a plurality of segment data, and the divided data is input to a machine learning neural network to generate noise of each data. (bruit) signals are determined, and the determined data are calculated as quantitative index values to be used for diagnosing carotid artery stenosis, thereby solving the existing limitation of relying only on the auditory judgment of experts and at low cost. It also has the effect of enabling precise and rapid diagnosis of carotid artery stenosis.

Description

머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법{Carotid artery stenosis diagnosis method using machine learning}Information provision method for carotid artery stenosis diagnosis using machine learning {Carotid artery stenosis diagnosis method using machine learning}

본 발명은 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전문가의 청진을 통해 경동맥의 혈류음을 분석해야 하는 한계를 극복하고 청각적인 신호를 데이터 기반의 정량적인 분석 방법을 통해 자동적으로 경동맥 협착 유무를 진단할 수 있도록, 개선된 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning, and more particularly, overcomes the limitation of analyzing the sound of blood flow in the carotid artery through auscultation by an expert, and converts the auditory signal into data-based quantitative data. It relates to a method for providing information for determining carotid artery stenosis using improved machine learning so that the presence or absence of carotid artery stenosis can be automatically diagnosed through an analysis method.

뇌졸중 발병은 경동맥 협착증과 밀접한 관련이 있다. 이를 진단하기 위해 자기 공명 혈관 영상 (MRA), 전산화 단층촬영 혈관조영술 (CTA), 또는 의료 초음파 (Ultrasonography)와 같이 영상을 통한 가시화로 협착을 확인하는 기술들을 사용한다. 이외에도 경동맥 협착증으로 인한 혈류음이 정상적인 혈류음과는 다르다는 점을 활용하여 전문가의 청진을 통해 협착증을 진단한다.Stroke incidence is closely related to carotid artery stenosis. To diagnose this, techniques such as magnetic resonance vascular imaging (MRA), computed tomography angiography (CTA), or medical ultrasound (ultrasonography) are used to confirm stenosis by visualization through images. In addition, by taking advantage of the fact that blood flow sounds caused by carotid artery stenosis are different from normal blood flow sounds, experts diagnose stenosis through auscultation.

영상을 통하여 시각적으로 협착증을 진단하는 방법들은 병원을 주기적으로 방문하여 진료를 받아야 하기 때문에 많은 비용이 들고 번거로움이 있다. 또한, 자기 공명 혈관 영상과 전산화 단층촬영 혈관조영술의 경우, 영상의 가시성을 높여주는 조영제를 투여하면 구토, 어지럼증과 같은 부작용이 발생하고, 촬영하는 동안 방사선이 노출되어 인체에 악영향을 끼치는 문제점들이 있다. Methods for visually diagnosing stenosis through imaging are expensive and cumbersome because they require periodic visits to hospitals for treatment. In addition, in the case of magnetic resonance vascular imaging and computed tomography angiography, side effects such as vomiting and dizziness occur when a contrast agent that enhances image visibility is administered, and radiation is exposed during imaging, which adversely affects the human body. .

이에 비해 청진은 비교적 적은 비용 및 안전한 방식으로 간단한 방법을 통해 협착 증상을 진단할 수 있다. 하지만 협착증 진단과 관련된 명확한 기준이 없기 때문에 전문가의 청각적 자극에 의한 주관적인 판단에 의해 결정된다. 또한 사람들마다 혈류음의 편차가 크기 때문에 정상과 비정상을 구분하는데 있어서 큰 어려움이 있다.In contrast, auscultation can diagnose stenotic symptoms in a relatively inexpensive and safe manner through a simple method. However, since there is no clear criterion related to the diagnosis of stenosis, it is determined by the expert's subjective judgment based on auditory stimulation. In addition, there is great difficulty in distinguishing between normal and abnormal blood flow sounds because there is a large variation in blood flow sound for each person.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1178867호Korean Registered Patent Publication No. 10-1178867 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2123147호Korean Registered Patent Publication No. 10-2123147 일본등록특허 제6073799호Japanese Patent Registration No. 6073799

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 경동맥 협착 유무를 의사의 진찰이나 고가의 검사에 의하지 않고도 정확하고 신속하게 진단할 수 있게 하는 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been made by the above necessity, and an object of the present invention is to determine carotid artery stenosis using machine learning, which enables accurate and rapid diagnosis of carotid artery stenosis without a doctor's examination or expensive tests. It is intended to provide a method of providing information for

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법은, 딥러닝을 통해 학습된 머신러닝 신경망을 이용하여 경동맥 협착증을 진단하는데 사용되는 것으로, 데이터 획득부가 전자 청진기를 이용하여 피험자의 경동맥으로부터 청진음 데이터를 획득하는 단계; 데이터 가공부가 상기 청진음 데이터를 단시간 푸리에 변환을 적용하여 시간-주파수 영역대의 신호값으로 변환하며, 상기 신호값의 시간 데이터를 복수개로 분할하고 그 분할된 시간영역에 해당하는 특정 주파수 대역의 신호값을 추출하여 복수의 세그먼트 데이터를 형성하는 단계; 판별부가 상기 복수의 세그먼트 데이터를 상기 머신러닝 신경망에 입력하여 잡음(bruit) 유무를 판별하는 단계; 연산부가 상기 세그먼트 데이터들의 총 개수에 대한 잡음(bruit)이 있는 세그먼트 데이터의 개수의 비율인 지표값을 연산하는 단계; 및 진단부가 상기 지표값과 기준값을 비교하여 경동맥 협착 유무 진단에 활용하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to the present invention is used for diagnosing carotid artery stenosis using a machine learning neural network learned through deep learning. obtaining stethoscope sound data from the subject's carotid artery using a stethoscope; The data processor converts the stethoscope sound data into signal values in the time-frequency domain by applying a short-time Fourier transform, divides the time data of the signal value into a plurality of pieces, and converts the signal values in a specific frequency band corresponding to the divided time domain. extracting to form a plurality of segment data; determining, by a determination unit, the presence or absence of bruit by inputting the plurality of segment data to the machine learning neural network; calculating, by a calculation unit, an index value that is a ratio of the number of segment data with noise to the total number of segment data; and a diagnosis unit comparing the index value and the reference value and utilizing the result for diagnosing carotid artery stenosis.

상기 머신러닝 신경망은 SVM(Support vector machine) 신경망인 것이 바람직하다. The machine learning neural network is preferably a support vector machine (SVM) neural network.

상기 기준값은 0 보다 크고 1 보다 작은 제1기준값과 그 제1기준값보다 크고 1 보다 작은 제2기준값을 포함하여 이루어지고, 상기 연산된 지표값이 상기 제1기준값 이하인 경우에는 경동맥 협착이 없는 것으로 진단하고, 상기 제2기준값 이상인 경우에는 경동맥 협착이 있는 것으로 진단하며, 상기 제1기준값 초과 제2기준값 미만인 경우에는 별도의 정밀 진단을 통해 경동맥 협착 여부를 진단할 수 있게 하는 것이 바람직하다. The reference value includes a first reference value greater than 0 and less than 1 and a second reference value greater than the first reference value and less than 1, and when the calculated index value is less than or equal to the first reference value, it is diagnosed that there is no carotid artery stenosis. And if it is more than the second reference value, it is diagnosed as having carotid artery stenosis, and if it exceeds the first reference value and is less than the second reference value, it is preferable to diagnose carotid artery stenosis through a separate precise diagnosis.

상기 각 세트먼트 데이터는 상기 분할된 시간영역의 일부가 중첩되는 것이 바람직하다.Preferably, each set of data overlaps a part of the divided time domain.

상기 각 세그먼트 데이터는 2초 동안의 50-300Hz 주파수 대역에 해당하는 신호들에 대한 정보이고, 시간 영역에서 서로 인접한 세그먼트 데이터들 간의 오프셋은 0.3초인 것이 바람직하다.Preferably, each segment data is information about signals corresponding to a frequency band of 50-300 Hz for 2 seconds, and an offset between segment data adjacent to each other in the time domain is 0.3 seconds.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법은, 전자 청진기의 청진음 데이터를 복수의 세그먼트 데이터들로 분할하고, 분할된 데이터를 머신러닝 신경망에 입력하여 각 데이터의 잡음(bruit)신호 여부를 판별하며, 그 판별된 데이터를 정량적인 지표값으로 연산하여 경동맥 협착 유무를 진단하는데 활용할 수 있도록 구성됨으로써, 전문가의 청각적인 판단에만 의존해야 하는 기존의 한계를 해결할 수 있고 저비용으로도 경동맥 협착증에 대한 진단을 정밀하고 신속하게 할 수 있게 하는 효과를 가진다. In the method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to the present invention having the configuration as described above, the stethoscope sound data of the electronic stethoscope is divided into a plurality of segment data, and the divided data is applied to the machine learning neural network. It is configured to determine whether each data has a bruit signal, calculate the determined data as a quantitative index value, and use it to diagnose the presence or absence of carotid artery stenosis. It can solve the limitations and has the effect of enabling precise and rapid diagnosis of carotid artery stenosis at low cost.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법의 논리 흐름을 설명하기 위한 블럭도.
도 2는 본 발명 일실시예의 구현을 위한 장치 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 청진음 데이터 획득 단계에서 음파를 단시간 푸리에 변환을 통해 시간-주파수 영역대로 변환된 신호를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 세그먼트 데이터 형성 단계에서 단시간 푸리에 변환을 거쳐 획득한 신호로부터 스펙트로그램 세그먼트를 얻는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 잡음유무 판별 단계를 거쳐 판별된 결과를 도시한 도면.
도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 지표값 연산 단계와 진단 활용 단계를 이용하여 경동맥 협착 여부를 진단하는 과정을 설명하기 위한 도면.
1 is a block diagram illustrating the logic flow of a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram for explaining the device configuration for the implementation of one embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a signal converted into a time-frequency domain through a short-time Fourier transform of a sound wave in a stethoscope sound data acquisition step employed in an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a process of obtaining a spectrogram segment from a signal acquired through short-time Fourier transform in a segment data forming step employed in an embodiment of the present invention;
5 is a diagram showing results determined through a noise presence determination step employed in an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a process of diagnosing carotid artery stenosis using an index value calculation step and a diagnosis utilization step employed in an embodiment of the present invention.

이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In order to clarify the understanding of the present invention in the following description, descriptions of known techniques for the features of the present invention will be omitted. The following examples are detailed descriptions to aid understanding of the present invention, and it will be natural that they do not limit the scope of the present invention. Therefore, equivalent inventions that perform the same functions as the present invention will also fall within the scope of the present invention.

그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.And, in the following description, the same identification symbol means the same configuration, and unnecessary redundant descriptions and descriptions of known technologies will be omitted. In addition, the description of each embodiment of the present invention below, which overlaps with the description of the background technology of the present invention, will also be omitted.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법의 논리 흐름을 설명하기 위한 블럭도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 구현을 위한 장치 구성을 설명하기 위한 블럭도이며, 도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 청진음 데이터 획득 단계에서 음파를 단시간 푸리에 변환을 통해 시간-주파수 영역대로 변환된 신호를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 세그먼트 데이터 형성 단계에서 단시간 푸리에 변환을 거쳐 획득한 신호로부터 스펙트로그램 세그먼트를 얻는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 잡음유무 판별 단계를 거쳐 판별된 결과를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 지표값 연산 단계와 진단 활용 단계를 이용하여 경동맥 협착 여부를 진단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram for explaining the logic flow of a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 describes a device configuration for implementation of an embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram showing a signal converted into a time-frequency domain through a short-time Fourier transform of a sound wave in the stethoscope sound data acquisition step employed in one embodiment of the present invention, and Figure 4 is a diagram showing one embodiment of the present invention It is a diagram for explaining the process of obtaining a spectrogram segment from a signal obtained through short-time Fourier transform in the segment data formation step employed in the example, and FIG. 6 is a diagram illustrating a process of diagnosing carotid artery stenosis using the indicator value calculation step and diagnosis utilization step employed in an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법은, 딥러닝을 통해 학습된 머신러닝 신경망을 이용하여 경동맥 협착증을 진단하는데 사용되는 것으로, 청진음 데이터 획득 단계(S1)와 세그먼트 데이터 형성 단계(S2)와 잡음(bruit)유무 판별 단계(S3)와 지표값 연산 단계(S4)와 진단 활용 단계(S5)를 포함하여 이루어진다.As well shown in FIGS. 1 and 2, a method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to an embodiment of the present invention uses a machine learning neural network learned through deep learning to detect carotid artery stenosis. It is used for diagnosis, and includes a stethoscope sound data acquisition step (S1), segment data formation step (S2), bruit presence/absence determination step (S3), index value calculation step (S4), and diagnosis utilization step (S5). It is done by

상기 청진음 데이터 획득 단계(S1)에서는 전자 청진기를 포함하여 이루어지는 데이터 획득부(1)가 피험자의 경동맥으로부터 청진음 데이터를 획득하는 과정이 수행된다. In the stethoscope sound data acquisition step (S1), a process of obtaining auscultation sound data from the subject's carotid artery by the data acquisition unit 1 including the electronic stethoscope is performed.

상기 전자 청진기를 이용한 청진음 측정시에는 환자의 숨소리가 분석에 영향을 미치기 때문에, 피 측정자에게 호흡을 참도록 권고함이 바람직하고, 주변 소음이 적을수록 분석의 정확도가 향상될 수 있으며, 1초당 4000개의 데이터를 저장하는 Sampling Rate 4000Hz의 전자 청진기가 사용될 수 있다. When measuring a stethoscope sound using the electronic stethoscope, since the patient's breathing sound affects the analysis, it is preferable to recommend that the person being measured to hold his breath, and the accuracy of the analysis can be improved as the ambient noise is reduced. An electronic stethoscope with a sampling rate of 4000 Hz that stores 4000 data can be used.

상기 세그먼트 데이터 형성 단계(S2)에서는 데이터 가공부(2)가 상기 청진음 데이터를 단시간 푸리에 변환을 적용하여, 도 3에 잘 도시된 바와 같이 시간-주파수 영역대의 신호값으로 변환하고, 도 4에 잘 도시된 바와 같이 상기 신호값의 시간 데이터를 복수개로 분할한 후 그 분할된 시간영역에 해당하는 특정 주파수 대역의 신호값을 추출하여 복수의 세그먼트 데이터를 형성하는 과정이 수행된다. In the segment data forming step (S2), the data processing unit 2 applies a short-time Fourier transform to the stethoscope sound data to convert it into a signal value in the time-frequency domain as shown in FIG. 3, and in FIG. 4 As shown, a process of forming a plurality of segment data by dividing the time data of the signal value into a plurality of pieces and then extracting the signal value of a specific frequency band corresponding to the divided time domain is performed.

여기서, 상기 데이터 가공부(2)는 단시간 푸리에 변환을 위한 이미 알려진 프로그램을 포함하여 이루어져서, 그 프로그램을 활용하여 시간-주파수 영역대의 신호값 뿐만 아니라, 상기 세그먼트 데이터들의 형성을 가능하게 한다. Here, the data processing unit 2 includes a known program for short-time Fourier transform, and utilizes the program to enable formation of the segment data as well as signal values in the time-frequency domain.

상기 단시간 푸리에 변환을 위한 파라미터는 다양한 값으로 설정할 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 윈도우의 크기를 0.5s, 오프셋을 0.025s로 설정하고 이 변환을 통해 나온 신호의 주파수 해상도를 2Hz, 시간 해상도를 0.025s가 되게 하였다. Of course, the parameters for the short-time Fourier transform can be set to various values, but in this embodiment, the window size is set to 0.5s and the offset is set to 0.025s, and the frequency resolution of the signal generated through this transformation is set to 2Hz and time resolution. was set to 0.025 s.

그리고, 상기 각 세그먼트 데이터는 상기 데이터 가공부에 의해 다양한 시간값과 주파수 대역을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이나, 본 실시예에서는 2초 동안의 50-300Hz 주파수 대역에 해당하는 신호값을 갖도록 형성되었다. 또한, 시간 영역에서 서로 인접한 세그먼트 데이터들 간의 오프셋 시간은 상기 2초의 10%에 해당하는 0.2초와 20%에 해당하는 0.4초인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 0.3초가 채용되었다. In addition, each segment data may be formed to have various time values and frequency bands by the data processing unit, but in this embodiment, it is formed to have a signal value corresponding to a frequency band of 50-300 Hz for 2 seconds. It became. In addition, it is preferable that offset times between segment data adjacent to each other in the time domain are 0.2 seconds corresponding to 10% of the 2 seconds and 0.4 seconds corresponding to 20%. 0.3 seconds is employed in this embodiment.

상기 잡음유무 판별 단계(S3)에서는 상기 복수의 세그먼트 데이터를 상기 머신러닝 신경망에 입력하여 잡음(bruit) 유무를 판별하는 과정이 수행된다. 즉, 상기 머신러닝 신경망을 포함한 판별부(4)는 제어부(3)의 제어신호에 기초하여 상기 각 세그먼트 데이터에 잡음(bruit) 신호 정보가 포함되어 있는지 여부를 미리 학습된 머신러닝 신경망을 통해 판별하게 된다. In the noise determination step (S3), a process of determining the presence or absence of noise by inputting the plurality of segment data to the machine learning neural network is performed. That is, the determination unit 4 including the machine learning neural network determines whether or not bruit signal information is included in each segment data based on the control signal of the control unit 3 through a pre-learned machine learning neural network. will do

여기서, 상기 머신러닝 신경망은 널리 알려진 다양한 기계학습장치 중 하나임은 물론이나, 본 실시예에서는 서포트 벡터 머신(SVM)이 채용되었다. 상기 서포트 벡터 머신은 진단대상이 아닌 신경망 구축을 위한 다른 대상들에 대한 세그먼트 데이터들을 학습데이터로 설정하여 학습시킨 분류기이다. Here, the machine learning neural network is one of various well-known machine learning devices, and in this embodiment, a support vector machine (SVM) is employed. The support vector machine is a classifier that is trained by setting segment data for other objects for constructing a neural network that are not a diagnosis object as learning data.

상기 지표값 연산 단계(S4)에서는 상기 제어부(3)의 제어신호에 기초하여 연산부(5)가 상기 세그먼트 데이터들의 총 개수에 대한 잡음(bruit)이 있는 세그먼트 데이터의 개수의 비율인 지표값을 연산하는 과정이 수행된다. In the indicator value calculation step (S4), the calculation unit 5 calculates an indicator value that is the ratio of the number of segment data with noise to the total number of segment data based on the control signal of the control unit 3. process is performed.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 판별부에서 미리 학습된 머신러닝 신경망을 통해 80개의 세그먼트 데이터들 중 2개를 제외한 78개가 잡음(bruit) 신호 정보를 포함하고 있는 것으로 판별된 경우에는, Nonbruit 개수를 기준으로 하면 상기 지표값이 2÷80, 0.025에 해당되고, bruit개수를 기준으로 하면 상기 지표값이 0.975에 해당된다. For example, as shown in FIG. 5, when it is determined that 78 of the 80 pieces of segment data, excluding 2, contain bruit signal information through the pre-learned machine learning neural network in the determination unit, Based on the number of nonbruits, the index value corresponds to 2÷80, 0.025, and based on the number of bruit, the index value corresponds to 0.975.

상기 진단 활용 단계(S5)에서는 진단부(6)에서 이러한 지표값을 기준값과 비교하여 경동맥 협착 유무 진단에 활용하게 된다. In the diagnostic utilization step (S5), the diagnosis unit 6 compares the index value with the reference value and uses it to diagnose the presence or absence of carotid artery stenosis.

즉, 상기 기준값은 상기 머신러닝 신경망의 학습을 통해 도출되는 값으로, 진단대상의 지표값과 비교하여 잡음 유무에 따른 경동맥 협착 여부를 진단하기 위해 미리 설정된 값이다.That is, the reference value is a value derived through learning of the machine learning neural network, and is a preset value for diagnosing carotid artery stenosis according to the presence or absence of noise compared to an index value of a subject to be diagnosed.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법은, 전자 청진기의 청진음 데이터를 복수의 세그먼트 데이터들로 분할하고, 분할된 데이터를 머신러닝 신경망에 입력하여 각 데이터의 잡음(bruit)신호 여부를 판별하며, 그 판별된 데이터를 정량적인 지표값으로 연산하여 경동맥 협착 유무를 진단하는데 활용할 수 있도록 구성됨으로써, 전문가의 청각적인 판단에만 의존해야 하는 기존의 한계를 해결할 수 있고 저비용으로도 경동맥 협착증에 대한 진단을 정밀하고 신속하게 할 수 있게 하는 효과를 가진다. In the method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning according to an embodiment of the present invention having such a configuration, a stethoscope sound data of an electronic stethoscope is divided into a plurality of segment data, and the divided data is divided into a machine learning neural network. It is configured to determine whether each data has a bruit signal, calculate the determined data as a quantitative index value, and use it to diagnose the presence or absence of carotid artery stenosis. It can solve the limitations of the method and has the effect of enabling precise and rapid diagnosis of carotid artery stenosis at low cost.

상기 기준값은 0 보다 크고 1 보다 작은 제1기준값(β)과 그 제1기준값(β)보다 크고 1 보다 작은 제2기준값(α)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제1기준값은 잡음(bruit)이 감지됨에 따른 협착증 진단을 위한 최소값을 의미하고, 상기 제2기준값은 잡음(bruit)이 감지되지 않음에 따른 정상 진단을 위한 최대값을 의미한다.Preferably, the reference value includes a first reference value (β) greater than 0 and less than 1 and a second reference value (α) greater than the first reference value (β) and less than 1. The first reference value means a minimum value for diagnosing stenosis when a bruit is detected, and the second reference value means a maximum value for normal diagnosis when a bruit is not detected.

예컨대, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 상기 연산된 지표값이 상기 제1기준값 이하인 경우에는 경동맥 협착이 없는 것으로 진단하고, 상기 제2기준값 이상인 경우에는 경동맥 협착이 있는 것으로 진단하며, 상기 제1기준값 초과 제2기준값 미만인 경우에는 별도의 정밀 진단을 통해 경동맥 협착 여부를 진단할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다. For example, as shown in FIG. 6, if the calculated index value is less than the first reference value, it is diagnosed as having no carotid artery stenosis, and if it is greater than or equal to the second reference value, it is diagnosed as having carotid artery stenosis. Of course, it can be configured to diagnose carotid artery stenosis through a separate precise diagnosis when the reference value is greater than the second reference value.

상기 각 세트먼트 데이터는 상기 분할된 시간영역의 일부가 중첩되도록 하여 모든 시간영역의 데이터를 누락없이 확보할 수 있게 하는 것이 바람직하다. Preferably, each set of data overlaps a portion of the divided time domains so that data of all time domains can be secured without omission.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. Although various embodiments of the present invention have been described above, this embodiment and the accompanying drawings only clearly show some of the technical ideas included in the present invention, and are included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all modified examples and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea are included in the scope of the present invention.

1: 데이터 획득부
2: 데이터 가공부
1: data acquisition unit
2: Data Processing Department

Claims (5)

딥러닝을 통해 학습된 머신러닝 신경망을 이용하여 경동맥 협착증을 판별하는데 사용되는 것으로,
데이터 획득부가, 전자 청진기를 이용하여 피험자의 경동맥으로부터 청진음 데이터를 획득하는 단계;
데이터 가공부가, 상기 청진음 데이터를 단시간 푸리에 변환을 적용하여 시간-주파수 영역대의 신호값으로 변환하며, 상기 신호값의 시간 데이터를 복수개로 분할하고 그 분할된 시간영역에 해당하는 특정 주파수 대역의 신호값을 추출하여 복수의 세그먼트 데이터를 형성하는 단계;
판별부가, 상기 복수의 세그먼트 데이터를 상기 머신러닝 신경망에 입력하여 잡음(bruit) 유무를 판별하는 단계;
연산부가, 상기 세그먼트 데이터들의 총 개수에 대한 잡음(bruit)이 있는 세그먼트 데이터의 개수의 비율인 지표값을 연산하는 단계; 및
진단부가, 상기 지표값과 기준값을 비교하여 경동맥 협착 유무 진단에 활용하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
상기 기준값은 0 보다 크고 1 보다 작은 제1기준값과 그 제1기준값보다 크고 1 보다 작은 제2기준값을 포함하여 이루어지고,
상기 제1기준값은 잡음이 감지됨에 따른 협착증 진단을 위한 최소값이고, 상기 제2기준값은 잡음이 감지되지 않음에 따른 정상 진단을 위한 최대값이며,
상기 진단부가, 상기 연산된 지표값이 상기 제1기준값 이하인 경우에는 경동맥 협착이 없는 것으로 진단하고, 상기 제2기준값 이상인 경우에는 경동맥 협착이 있는 것으로 진단하며, 상기 제1기준값 초과 제2기준값 미만인 경우에는 별도의 정밀 진단을 통해 경동맥 협착 여부를 진단할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법.
It is used to determine carotid artery stenosis using a machine learning neural network learned through deep learning.
obtaining, by a data acquisition unit, stethoscope sound data from the carotid artery of the subject using an electronic stethoscope;
The data processing unit converts the stethoscope sound data into signal values in the time-frequency domain by applying short-time Fourier transform, divides the time data of the signal value into a plurality of pieces, and signals in a specific frequency band corresponding to the divided time domain. extracting values to form a plurality of segment data;
determining, by a determination unit, the presence or absence of bruit by inputting the plurality of segment data to the machine learning neural network;
calculating, by a calculator, an index value that is a ratio of the number of segment data with bruit to the total number of segment data; and
A diagnostic unit comparing the index value and the reference value and utilizing them to diagnose the presence or absence of carotid artery stenosis;
The reference value includes a first reference value greater than 0 and less than 1 and a second reference value greater than the first reference value and less than 1,
The first reference value is a minimum value for diagnosis of stenosis when noise is detected, and the second reference value is a maximum value for normal diagnosis when noise is not detected.
The diagnostic unit diagnoses that there is no carotid artery stenosis when the calculated index value is less than or equal to the first reference value, and diagnoses that there is carotid artery stenosis if it is greater than or equal to the second reference value, and exceeds the first reference value and is less than the second reference value. A method for providing information for determining carotid artery stenosis using machine learning, characterized in that it enables diagnosis of carotid artery stenosis through a separate precise diagnosis.
제1항에 있어서,
상기 머신러닝 신경망은 SVM(Support vector machine) 신경망인 것을 특징으로 하는 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법.
According to claim 1,
The machine learning neural network is a support vector machine (SVM) neural network.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 각 세트먼트 데이터는 상기 분할된 시간영역의 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법.
According to claim 1,
The information providing method for determining carotid artery stenosis using machine learning, characterized in that each set data overlaps a part of the divided time domain.
제4항에 있어서,
상기 각 세그먼트 데이터는 2초 동안의 50-300Hz 주파수 대역에 해당하는 신호들에 대한 정보이고,
시간 영역에서 서로 인접한 세그먼트 데이터들 간의 오프셋은 0.025초인 것을 특징으로 하는 머신러닝을 활용한 경동맥 협착증 판별을 위한 정보제공 방법.
According to claim 4,
Each of the segment data is information about signals corresponding to a frequency band of 50-300 Hz for 2 seconds,
An information providing method for determining carotid artery stenosis using machine learning, characterized in that the offset between segment data adjacent to each other in the time domain is 0.025 seconds.
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