KR20180060968A - Evaluation method for radiotherapy plan using data-mining - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a verification technique of a radiation therapy plan using data-mining. The verification method of a radiation therapy plan comprises the following steps of: receiving a dose volume histogram (DVH) according to biometric information of a patient and a radiation therapy plan (RTP); extracting a critical reference according to a dose-volume relationship from a plurality of literature data or case information related to side effects of the radiation therapy; and learning the extracted critical reference, and estimating the side effects of the radiation therapy plan with respect to the patient by using the input DVH. Therefore, the more efficient and rapid therapy can be possible by significantly reducing an effort of a medical staff to collect clinical evidence in research documents or reports.

Description

데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법{Evaluation method for radiotherapy plan using data-mining}[0001] The present invention relates to a method of radiotherapy planning using data mining,

본 발명은 방사선 치료를 위한 치료 계획의 수립에 관한 기술로서, 특히 방사선 치료에 앞서 방사선 치료 계획을 수립하고 수립된 치료 계획을 이용하여 실제 환자에 대한 방사선 치료를 수행할 때 발생할 수 있는 영향 내지 방사선 부작용을 사전에 검증하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the establishment of a treatment plan for radiation therapy, in particular, a radiation treatment plan prior to the radiation treatment, and a radiation treatment for the actual patient using the established treatment plan, And to methods of verifying side effects in advance.

환자의 신체 내 존재하는 악성 또는 양성 종양을 치료하는 방법으로서, 수술, 항암치료 및 방사선 치료가 존재한다. 이 중에서도 방사선 치료는, 환자의 신체 외부에서 각종 장비를 이용하여 파장이 매우 짧고 높은 에너지를 갖는 방사선을 종양에 조사하여 제거하는 치료 방법을 말한다.As a method of treating malignant or benign tumors present in the patient's body, surgery, chemotherapy, and radiotherapy are available. Among them, radiation therapy refers to a treatment method in which a radiation having a very short wavelength and a high energy is irradiated to a tumor by using various equipment outside the patient's body.

이처럼 환자의 종양조직으로 방사선을 조사하기 전에, 환자의 현재 신체 조직 내 존재하는 종양의 크기, 위치 등을 고려하여 방사선의 조사 위치 및 조사량을 결정하는 등의 정밀한 방사선 치료 계획이 요구된다. 방사선 치료에 필요한 고려 대상이 다양함에 따라 방사선 치료 계획 또한 고려 대상별로 다양하게 존재한다.Thus, precise radiation therapy planning is required, such as determining the location and dose of radiation considering the size and location of the tumor present in the patient's current tissue before irradiating the patient's tumor tissue. As radiation therapy needs to be considered, there are various radiation treatment plans.

종래의 의료 현장에서 다양한 방사선 치료 계획은 어느 방사선 치료 계획이 환자에 게 있어 가장 효과적인지 알기 어려워 정확하고 신속한 치료가 진행되지 않고, 치료가 장기화되는 문제점이 발생하였으며, 이러한 방사선 치료 계획의 적정성 여부In the conventional medical field, various radiotherapy plans have difficulties in knowing which radiation therapy plan is most effective for the patient, so that the treatment does not proceed accurately and promptly, and the treatment is prolonged.

또한 전적으로 의료진의 경험과 일부 기록의 열람에 의존하였다.It also relied solely on the experience of the medical staff and the reading of some records.

이와 관련하여, 이하에서 제시되는 선행기술문헌에는 선량-체적 히스토그램을 활용하여 방사선 치료 계획을 추천하는 기술에 관하여 소개하고 있으나, 해당 방사선 치료 계획으로 인해 환자에게 발생할 수 있는 부작용에 대해서는 고려가 부족하였던 것이 사실이다.In this regard, the following prior art references describe a technique for recommending a radiation treatment plan using a dose-volume histogram, but the side effects that may occur to the patient due to the radiation treatment plan were not considered It is true.

한국특허공개공보 제10-2015-0072763호, 2015.06.30 공개Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 10-2015-0072763 and 2015.06.30

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 방사선 치료에 앞서 미리 수립된 방사선 치료 계획의 검증 내지 방사선 부작용에 대한 분석이 의료진 개인의 경험 내지는 의료진이 직접 조회한 한정된 기록에 전적으로 의존하고 있는 문제점을 해소하고, 이로 인해 환자를 위해 수립된 방사선 치료 계획의 부작용 배제를 위한 검증 과정에 반복 재현성이 떨어지는 약점을 극복하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a radiotherapy apparatus and a radiotherapy method, And to overcome the weakness of repeatability in the verification process for excluding the side effects of the radiation treatment plan established for the patient.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법은, 환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는 단계; 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출하는 단계; 및 추출된 상기 임계 기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for verifying a radiotherapy plan according to an embodiment of the present invention, the method comprising: obtaining a dose-volume histogram according to a patient's biometric information and a radiation therapy plan (RTP) dose volume histogram, DVH); Extracting a threshold criterion according to a relationship between dose and volume from a plurality of document data or case information regarding side effects of radiation therapy; And estimating a side effect of the radiation therapy plan for the patient by using the extracted dose-volume histogram and learning the extracted threshold criterion.

일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서, 상기 임계 기준을 추출하는 단계는, 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 수집하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 부작용 연관 인자를 결정하는 단계는, 상기 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보에 포함된 부작용 연관 인자 중 빈도수가 높은 소정 개수의 부작용 연관 인자를 선택할 수 있다. 나아가, 상기 부작용 연관 인자를 결정하는 단계는, 물리학적 지표(dosimetrical index), 생물학적 지표(biological index) 및 RTOG(radiation therapy oncology group) 장기 견딤 선량 데이터 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다.In a method of verifying a radiotherapy plan according to an exemplary embodiment, the step of extracting the criterion may include extracting, from a plurality of document data or case information on side effects of the radiation therapy, ; And collecting case values corresponding to the determined side effect association factors. In addition, the determining the side effect association factor may select a predetermined number of side effect association factors having a high frequency among the plurality of side effects related factors included in the plurality of document data or case information. Further, the step of determining the side effect association factor may be determined in consideration of at least one of a dosimetrical index, a biological index, and a radiation therapy oncology group (RTOG) long term tolerable dose data.

일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서, 상기 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계는, 추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하는 단계; 및In a method of verifying a radiation treatment plan according to an embodiment, the step of predicting a side effect of the radiation treatment plan includes generating a side effect prediction model using a machine learning algorithm for the extracted threshold criterion; And

생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용 정도를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.And evaluating a side effect level of the radiation treatment plan for the patient by inputting the patient's biometric information and the dose-volume histogram to the generated side effect prediction model.

일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법은, 예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용에 대하여 부작용 등급(toxicity level) 및 해당 등급의 부작용이 발생할 확률을 산출하여 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of verifying the radiation treatment plan according to an embodiment may further include calculating and outputting a toxicity level and a probability of occurrence of a side effect of the grade with respect to side effects of the predicted radiation treatment plan.

일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법은, 예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용이 미리 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우 상기 환자의 생체 정보 및 상기 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 고려하여 상기 방사선 치료 계획의 수정을 유도하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method of verifying a radiotherapy plan according to an exemplary embodiment of the present invention is a method of verifying a radiotherapy plan according to a biomedical information of a patient and a side effect factor in the radiotherapy plan when a side effect of the predicted radiotherapy plan is out of a predetermined threshold range, And a step of generating a correction value.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법은, 환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는 단계; 방사선 치료의 부작용에 관한 비정형 데이터를 포함하는 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계; 및 정형화된 상기 임계 기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of verifying a radiotherapy plan, the method comprising the steps of: (a) obtaining biometric information of a patient and a dose-volume histogram according to a radiation therapy plan (RTP) dose volume histogram, DVH); Extracting a critical criterion based on the relationship between dose and volume from a plurality of document data, a report, or case information including atypical data related to side effects of radiation therapy, and shaping the criterion; And predicting side effects of the radiotherapy plan for the patient using the input dose-volume histogram by learning the formalized threshold criterion.

다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서, 상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는, 방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 고려하여 데이터 추출 패턴을 설정하는 단계; 설정된 상기 데이터 추출 패턴을 이용하여 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보 내에 포함된 비정형 데이터를 분해하는 단계; 및 분해된 상기 비정형 데이터의 각 항목으로부터 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 정형화된 형식(format)으로 가공하여 수집하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는, 상기 부작용 연관 인자에 대해 미리 수집된 임상 한계치를 이용하여 상기 수집된 사례 값에 오류가 존재하는지 여부를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는, 상기 감지 결과, 오류가 존재하는 경우, 상기 수집된 사례 값 및 임상 한계치를 함께 입력 오류로서 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of verifying the radiotherapy plan according to another embodiment, the step of extracting and shaping the threshold criterion comprises the steps of: setting a data extraction pattern by considering adverse effect factors in the radiotherapy plan for the organs to be treated; Decomposing atypical data contained in a plurality of document data, a report or a case information about side effects of radiation therapy using the set data extraction pattern; And collecting and collecting the case values corresponding to the side effect associating factors from the respective items of the decomposed unstructured data into a formal format. The step of extracting and shaping the threshold criterion may further include the step of detecting whether an error exists in the collected case value using the clinical limit value collected in advance for the adverse effect associating factor. Further, the step of extracting and shaping the threshold criterion may further include displaying the collected case value and the clinical threshold together as an input error when the detection result and the error exist.

다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서, 상기 방사선 치료계획의 부작용을 예측하는 단계는, 추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하는 단계;및 생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용 정도를 평가하는 단계를 포함할 수 있다.In a method of verifying a radiation treatment plan according to another embodiment, the step of predicting adverse effects of the radiation treatment plan includes generating a side effect prediction model using a machine learning algorithm for the extracted threshold criterion; And evaluating a side effect degree of the radiation treatment plan for the patient by inputting the biometric information of the patient and the dose-volume histogram to the generated side effect prediction model.

한편, 이하에서는 상기 기재된 방사선 치료 계획 검증 방법들을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.Meanwhile, a computer-readable recording medium on which a program for executing the above-described methods of verifying the radiation treatment plan is stored in a computer is provided.

본 발명의 실시예들은 다수의 문헌과 사례 정보를 취합하여 데이터마이닝을 통해 방사선 치료 계획의 부작용에 대한 정량적인 기준을 마련하고, 이를 치료 직전에 수립된 방사선 치료 계획의 검증에 활용함으로써, 의료진 개인의 경험이나 지식에 의존하던 종래의 방식에서 벗어나 반복 재현성이 우수한 객관적인 부작용 판별 기준을 의료진에게 제공할 수 있으며, 비정형 데이터를 포함하는 빅 데이터의 입력시에도 자동화된 처리 방식을 도입하여 정형 데이터를 추출하고 가공함으로써, 연구 문서나 판독문 내의 임상 증거를 수집하는데 소요되던 의료진의 노력을 대폭 감소시켜 보다 효율적이고 빠른 치료가 가능하다.Embodiments of the present invention collect quantitative criteria for side effects of radiotherapy planning through data mining by collecting a large number of documents and case information and use it to verify the radiation treatment plan established immediately before treatment, It is possible to provide the medical staff with an objective side effect discrimination criterion which is superior to the conventional method which is highly dependent on the experience and knowledge of the patient and has excellent repetitive reproducibility. Also, when inputting big data including unstructured data, And processing it, it is possible to reduce the effort of the medical staff to collect the clinical evidence in the research document and the report, thereby enabling more efficient and quick treatment.

도 1은 본 발명이 속하는 기술분야에서 의료진이 폐암 환자에 대해 방사선량과 체적 간의 관계로부터 방사선 치료 계획의 적정성을 분석하는 사례를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 수립 및 검증 과정을 도시한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 모집단의 수집 과정을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 참조한 방사선 치료의 부작용 등급을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 약물 치료가 가능한 부작용 등급에 대한 치료 기간 대비 누적 부작용 비율을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 부작용의 요인이 되는 부작용 연관 인자를 예시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서 부작용 예측 모델을 생성하기 위해 채택할 수 있는 구현 수단을 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 통해 사용자에게 제공되는 부작용 등급을 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서 비정형 데이터를 예측 모델에 활용하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비정형 데이터에 대한 데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서 비정형 데이터로부터 정형 데이터를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a medical staff analyzing the adequacy of a radiotherapy plan based on a relationship between a radiation dose and a volume for lung cancer patients in the technical field to which the present invention belongs.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a process of establishing and verifying a radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3A and 3B are flowcharts illustrating a method of verifying a radiotherapy plan using data mining according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a collection process of a population in an experimental example implementing a method of verifying a radiotherapy plan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating a degree of side effect of radiation therapy referred to in an experimental example in which a verification method of a radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 6 is a graph illustrating the cumulative adverse effect ratio of the treatment period to the adverse drug class that can be treated in the experimental example in which the method of verifying the radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 7 is a graph illustrating an adverse-effect-related factor that is a factor of side-effects in an experimental example implementing a method of verifying a radiotherapy plan according to an embodiment of the present invention.
8-10 are illustrations of implementation means that may be employed to generate a side effect prediction model in a method of verifying a radiotherapy plan according to embodiments of the present invention.
11 is a diagram illustrating a side effect level provided to a user through a verification method of a radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a process of utilizing atypical data for a prediction model in a method of verifying a radiation treatment plan according to another embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method of verifying a radiotherapy plan using data mining for unstructured data according to another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining a process of extracting stereotyped data from unstructured data in a method of verifying a radiation treatment plan according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, 방사선 치료 분야에서 실제 방사선 치료를 수행하기에 앞서 의료진에 의해 수립되는 방사선 치료 계획을 검증하는 과정 내지 이렇게 수립된 방사선 치료 계획을 대상 환자에게 적용하는 과정에서 나타내는 문제점들을 검토한 후, 이들 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 기술적 수단을 순차적으로 소개하도록 한다. 이하에서 제시되는 실시예들은 방사선 치료 계획의 오류에 따라 실제 방사선 치료 과정에서 부작용이 가장 두드러지게 발견되는 폐암 환자의 사례를 중심으로 예시하였으나, 폐암 환자뿐 만 아니라 모든 유형의 방사선 치료 분야에 적용될 수 있음은 당연하다.Prior to describing the embodiments of the present invention, it should be noted that in the field of radiation therapy, a process of verifying a radiation treatment plan established by a medical staff prior to performing actual radiation therapy, and a process of applying the thus- After reviewing the presented problems, the technical means adopted by embodiments of the present invention to solve these problems will be introduced sequentially. The following examples illustrate the cases of lung cancer patients in which the side effects are most prominently found in the actual radiation treatment according to the errors of the radiotherapy plan, but they can be applied to all types of radiation therapy as well as lung cancer patients Of course.

먼저, 폐암 환자의 상태를 진단한 의료진에 의해 해당 환자에 대한 방사선 치료 계획이 수립되고, 해당 방사선 치료 계획 내에는 대상 병변 조직의 각 위치별로 조사될 방사선량 분포가 결정된다. 의료진들은 이에 대한 정성적 분석을 통해 수립된 방사선 치료 계획의 적정성 내지 방사선 부작용(예를 들어, 방사선이 조사된 폐에 염증이 발생하여, 마른 기침이나 호흡 곤란 등의 증세를 보이는 방사선 폐렴)의 가능성을 예측하여 이미 수립된 방사선 치료 계획의 세부 설정을 조정하게 된다.First, a radiotherapy plan for the patient is established by a medical staff diagnosing the condition of the lung cancer patient, and the radiation dose distribution to be irradiated is determined within each radiation therapy plan. The medical staff should be aware of the possibility of radiation therapy planning or radiation adverse effects (for example, radiation pneumonia with symptoms such as dry cough or shortness of breath due to inflammation in the irradiated lung) through a qualitative analysis of this. To adjust the detailed settings of the established radiotherapy plan.

도 1은 본 발명이 속하는 기술분야에서 의료진이 폐암 환자에 대해 방사선량과 체적 간의 관계로부터 방사선 치료 계획의 적정성을 분석하는 사례를 예시한 도면이다. 정량적 분석을 위해 방사선량-체적 간 히스토그램을 살펴보면, 가로축은 방사선량(dose)를 나타내고, 세로축은 체적(volume)(확률을 의미한다)을 나타낸다. 또한, 우측의 표는 의료진들에 의해 이미 마련된 기준(limit)으로서, 방사선량에 따라 부작용이 발생할 확률을 나타낸 것이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a medical staff analyzing the adequacy of a radiotherapy plan based on a relationship between a radiation dose and a volume for lung cancer patients in the technical field to which the present invention belongs. For quantitative analysis, the histogram of radiation dose-volume shows the dose in the horizontal axis and the volume (probability) in the vertical axis. In addition, the table on the right is a limit already set by the medical staff, which shows the probability of adverse effects depending on the radiation dose.

도 1을 참조하면, 확률상 V20의 선량이 30% 이하인 경우 안전하다고 하는 기준을 고려할 때, 현재 예시된 환자의 사례는 V20이 약 35%의 체적(볼륨)을 갖는 것으로 조사되었는바, 폐에 방사선 부작용이 나타날 확률이 높은 위험한 경우를 보여주고 있다.Referring to FIG. 1, considering the criteria that the dose of V20 is less than 30% in probability, the case of the presently exemplified patient was found to have a volume (volume) of about 35% in V20, It shows a dangerous case in which the side effects of radiation are likely to occur.

상술된 바와 같이, 방사선 치료 계획의 수립과 검증 및 부작용 분석 과정은 모두 의료진의 경험과 지식에 의존하여 수작업으로 이루어지고 있는바, 환자에 대한 방사선 치료의 안전을 담보하기 위한 기술적 수단의 도입이 요구되고 있다. 특히 의료진이 참조하는 기록은 그 형태가 무척 다양하며, 논문이나 비정형의 사례 모음들도 존재하므로 이를 해석하여 현재의 대상 환자에게 적절하게 적용하는 것은전적으로 의료진의 역량에 의존하게 된다. 의료진들은 분산된 통계를 수작업으로 조사한 후, 미리 수립된 방사선 치료 계획의 적정 수준을 판단하게 되는데, 다양한문헌이나 통계를 통해 제시된 부작용 등급의 경우 심지어 서로 기준이 상이한 경우 도 존재하여 이러한 검증 과정을 어렵게 하고 있다.As described above, the establishment and verification of the radiotherapy plan and the analysis of the side effects are all performed manually by relying on the experience and knowledge of the medical staff, and it is necessary to introduce technical means to secure the safety of the radiation therapy to the patient . In particular, medical records refer to a wide variety of forms, and there are also collections of papers and atypicals, so interpreting them and applying them appropriately to the current patient depends entirely on the competence of the medical staff. The physician will manually assess the distributed statistics and then determine the appropriate level of the established radiotherapy plan. There may be cases where the side-effect ratings presented through various documents or statistics are even different from each other. .

상기된 이유에 의해, 이하에서 제시되는 본 발명의 실시예들은, 첫째 데이터마이닝 내지 딥 러닝을 활용하여 방사선 치료 계획을 검증할 수 있는 기술적 수단을 도입하였으며, 둘째 비정형의 데이터를 입력받아 이로부터 정형의 데이터를 추출하는 방법을 제안하였다. 각각에 대해 순차적으로 기술하도록 한다.For the above reasons, the following embodiments of the present invention introduce technical means for verifying a radiotherapy plan using first data mining or deep learning. Secondly, it receives input of unstructured data, To extract the data from the database. Let us describe each of them sequentially.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 수립 및 검증 과정을 도시한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a process of establishing and verifying a radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

먼저 210 단계에서는 현재 대상 환자와 유사한 사례(case)를 수집한다. 다음으로 수집된 사례로부터 환자 특정 요소(patient-specific factor)(221)와 치료 관련 요소(treatment related factor)(222)를 추출한다. 환자 특정 요소(221)는, 예를 들어 나이, 흡연 이력, 이미 존재하는 염증성 폐 질환, 종양(tumor) 위치 및 기능 평가 점수 등이 포함될 수 있으며, 치료 관련 요소(222)는, 예를 들어 방사선량과 체적, 화학 요법 및 호르몬 치료 등이 포함될 수 있다.First, in step 210, a case similar to the current patient is collected. Then, a patient-specific factor 221 and a treatment-related factor 222 are extracted from the collected cases. The patient specific element 221 may include, for example, age, smoking history, pre-existing inflammatory lung disease, tumor location and functional score, and the treatment related element 222 may include, Volume and volume, chemotherapy, hormone therapy, and the like.

한편, 대상 환자에 대해 방사선 치료 계획(230)이 수립되었다면 240 단계를 통해 입력받을 수 있다. 240 단계를 통해 입력된 값들에 기초하여 각각 RTOG(Radiation Therapy Oncology Group)(251) 선량-체적 기준 값과 방사선 독성 증거(252)를 추출한다. RTOG(251)에는 선량 제한(dose constraint), 임상적인 상태를 나타내는 부작용 등급 등이 포함될 수 있으며, 방사선 독성 증거(252)에는 해당 기관의 기능 테스트(예를 들어, pulmonary function test)와 폐 체적(볼륨)이 포함될 수 있다.On the other hand, if the radiation therapy plan 230 is established for the target patient, it can be input through step 240. Based on the values input through step 240, Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) 251 dose-volume reference values and radiotoxicity evidence 252 are extracted, respectively. The RTOG 251 may include a dose constraint and an adverse effect grade indicative of a clinical condition and the radiotoxicity evidence 252 may include a functional test of the institution (e.g., pulmonary function test) and pulmonary volume Volume) may be included.

이제 260 단계에서는 상기된 정보들에 기초하여 방사선 독성을 예측한다. 구체적인 예측 방법은 이후 도 3을 통해 설명하도록 한다. 예측된 방사선 독성에 대한 결과가 제공되었다면, 270 단계를 통해 그 결과를 평가한다. 본 발명의 실시예들은 방사선 독성을 정량적인 수치, 특히 부작용 등급과 발생 확률로서 제공할 수있기 때문에 의료진의 객관적인 판단을 유도할 수 있다. 270 단계의 평가를 통해 치료 계획이 적정한 수준으로 판단되었다면, 290 단계로 진행하여 해당 환자에 대한 치료를 수행할 것이다. 반면, 치료 계획에 위험 요소가 존재한다고 판단되었다면 280 단계를 통해 치료 계획이 수정될 것이며, 조정된 방사선 치료 계획(230)이 다시 입력 단계(240)로 제공될 수 있다.Now step 260 predicts radiation toxicity based on the above information. A concrete prediction method will be described later with reference to FIG. If the results for the predicted radiation toxicity are provided, the results are assessed through step 270. Embodiments of the present invention can provide an objective judgment of the medical staff since the radiation toxicity can be provided as a quantitative value, in particular, a side effect grade and an occurrence probability. If it is determined through the evaluation of step 270 that the treatment plan is at an appropriate level, the patient will proceed to step 290 and perform treatment for the patient. On the other hand, if it is determined that a risk factor exists in the treatment plan, the treatment plan will be modified through step 280 and the adjusted radiation treatment plan 230 may be provided again to the input step 240.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법을 도시한 흐름도로서, 이러한 검증 방법은 소프트웨어로서 구현되어 메모리에 탑재될 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서에 의해 구동되어 일련의 연산을 수행하게 된다.FIGS. 3A and 3B are flowcharts illustrating a method of verifying a radiotherapy plan using data mining according to an embodiment of the present invention. The verification method may be implemented as software and mounted on a memory, To perform a series of operations.

도 3a의 S310 단계에서, 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는다. 구현의 관점에서 현재의 의료 현장에서 활용되는 장치들을 살펴볼 때, 환자의 생체 정보 및 방사선 치료 계획, 그리고 선량-체적 히스토그램은 모두 전자화된 데이터로서 입력될 수 있다. 특히, 선량-체적 히스토그램은 체적과 선량 간의 관계를 나타내는 데이터로서 방사선 치료 계획의 적정성 내지 부작용을 판단하는 주요 대상이 된다.In step S310 of FIG. 3A, the apparatus for verifying the radiotherapy plan receives the patient's biometric information and a dose-volume histogram (DVH) according to the radiation therapy plan (RTP) for the patient . In terms of implementation, when looking at the devices used in the current medical field, the patient's biometric information, radiation treatment plan, and dose-volume histogram can all be entered as electronic data. In particular, the dose-volume histogram is the data that indicates the relationship between volume and dose, and is the main object of judging the adequacy or side effects of the radiation treatment plan.

S320 단계에서, 상기 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출한다. 보다 구체적으로, 이러한 임계 기준을 추출하는 과정은, 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 결정하고, 결정된 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 수집함으로써 수행될 수 있다. 특히 방사선 치료의 부작용에 관한 문헌 자료는 또는 사례 정보는 종래에 의료진에 의해 수작업으로 수집되는 사례 정보를 포함하는 것으로서 이를 전자화된 수단을 통해 입력받고, 이로부터 유의미한 정보를 추출하거나 가공하는 방식을 채택하게 된다.In step S320, the verification apparatus of the radiotherapy plan extracts a threshold criterion according to the relationship between the dose and the volume from a plurality of document data or case information regarding side effects of the radiation therapy. More specifically, the step of extracting such threshold criterion may comprise determining a side effect association factor in a radiation treatment plan for the organs to be treated from a plurality of document data or case information regarding side effects of the radiation treatment, For example. In particular, literature data on side effects of radiation therapy, or case information, includes case information that has been manually collected by a medical staff, which is inputted through an electronic means, and a method of extracting or processing meaningful information therefrom is adopted .

도 3b는 본 발명의 데이터마이닝 과정(S320 단계)을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3B is a diagram for explaining the data mining process (step S320) of the present invention in more detail.

먼저, 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보(예를 들어, PDF 문서)로부터 암 치료 결과 치료 결과 예후 인자들과 출력 결과에 해당하는 텍스트를 추출하고 추출된 텍스트를 형태소분석, 시맨틱 분석을 통해 유의미한 시맨틱 키워드(Age, DVH, 독성 등급 1, 2, 3, 4, 5,…)로 추출하며, 다시 추출된 시맨틱 키워드는 검색(조회)에 적합한 형태로 데이터베이스화하여 데이터베이스 사전을 구축한다(S310~S340). First, we extract the text corresponding to the outcome of the treatment outcome and outcome of cancer treatment outcome from a plurality of document data or case information (for example, a PDF document), extract the extracted text from the semantic analysis and the semantic analysis, (Age, DVH, Toxicity Grades 1, 2, 3, 4, 5, ...), and re-extracts the extracted semantic keywords into a database suitable for retrieval (Query) to construct a database dictionary (S310 to S340) .

그리고 환자의 생체 정보 및 방사선 치료 계획을 입력 정보로써 입력받는다(S350). Then, the biometric information and the radiotherapy plan of the patient are input as input information (S350).

그러면, 환자의 생체 정보 및 방사선 치료 계획을 시멘틱 키워드 형태로 분류하여 구축된 데이터베이스 사전을 이용하는데, 이를 통하여 환자의 생체 정보 및 방사선 치료 계획에 대응되는 데이터만을 가져와서 부작용 예측 모델을 구축할 수 있다(S360,S370). 예를 들어, 나이, COPD, ILD, 폐기능(Pulmonary function), DVH, 치료 부위(예를 들어, 종양 위치) 등을 입력값으로 받아서 환자 데이터로부터 DVH (예: V20)을 구한 후, 선량 제한 인자와 비교 (V20 <= 30%)하여 적합성을 체크한다. 적합할 경우, 나이와 V20 등 범위에 드는 시맨틱 테이블을 조회하여 독성 등급 결과를 구비한다. 그리고 독성 등급 결과는 바 챠트(bar chart) 등과 같은 형태로 시각화하여 제공된다. Then, a database dictionary constructed by classifying the patient's biometric information and radiotherapy plan into a semantic keyword form is used. Through this, only the data corresponding to the patient's biometric information and the radiotherapy plan can be retrieved and a side effect prediction model can be constructed (S360, S370). For example, a DVH (eg, V20) is obtained from patient data by receiving input values such as age, COPD, ILD, pulmonary function, DVH, treatment site (eg, tumor location) Compare with the factor (V20 <= 30%) and check conformity. If appropriate, look up the semantic table in the range of age and V20 to obtain toxicity grade results. And the toxicity rating results are visualized in the form of a bar chart or the like.

더하여, 본 발명의 일 실시예에서 상기 부작용 예측 모델을 구성하는 단계는, 방사선 치료 방법 이외에 방사선 치료와 연계하여 수행되는 또 다른 치료법, 즉 수술, 화학요법, 면역 치료, 온열 치료, 및 골수이식과의 조합에 따른 부작용 까지 예측 및 안내할 수 있도록 한다. In addition, in one embodiment of the present invention, the step of constructing the adverse event prediction model may comprise the further step of administering to the patient a further treatment regimen that is performed in conjunction with radiation therapy other than the radiotherapy regimen: surgery, chemotherapy, immunotherapy, To predict and guide the side effects associated with the combination.

즉, 발명은 방사선 치료와 또 다른 치료법과의 조합을 고려한 방사선 예측 모델을 구축한 후, 이를 이용하여 둘 이상의 치료 방법을 동시에 사용하였을 때의 부작용까지 데이터마이닝된 정보로부터 제공할 수 있다. That is, the present invention can provide a radiation prediction model considering combination of radiation therapy and another treatment method, and then use it to provide adverse effects from data mining when two or more treatment methods are simultaneously used.

그리고 다수개 치료 방법의 조합 및 조건까지 고려하여 치료 예측 모델을 구축하여, 치료 예측 모델을 통해 수술 후 방사선 치료와 같이 치료 방법의 조합 및 조건까지 고려한 치료 결과 예측 동작을 수행함으로써, 통합 치료 방법에 따른 부작용까지 예측할 수 있도록 한다. By constructing a treatment prediction model considering the combination of multiple treatment methods and conditions, and by performing the prediction of the treatment outcome considering the combination of the treatment methods and conditions such as postoperative radiation therapy through the treatment prediction model, And to predict the side effects associated with it.

그리고 이를 역으로 이용하여 최적의 치료 효과를 가지는 최적의 치료 방법을 도출 및 안내할 수도 있음은 물론 당연할 것이다. 즉, 치료 방법 각각에 대응되는 부작용을 분석하여 가장 우수한 치료 효과를 가지는 치료 방법을 선정할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명은 특히 하나의 질환에 대하여 다양한 종류의 치료법 중 최적의 치료법을 제공한 후, 다시 동일 플랫폼에서 입력조건 중 제공된 치료법을 입력하여 생존율 등의 정보를 다시 확인할 수 있도록 한다. And it is of course also possible to draw out and guide the optimal treatment method having an optimal therapeutic effect by using the same in reverse. That is, it is possible to select the treatment method having the best therapeutic effect by analyzing the side effects corresponding to each treatment method. As a result, the present invention provides an optimum treatment method among various kinds of treatment methods, especially for a single disease, and then re-verifies information such as survival rate by inputting a treatment method provided in input conditions on the same platform again.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한실험예에서 모집단의 수집 과정을 예시한 도면으로서, 고려대학교 의료원(KUMC)에서 방사선 치료를 받았던 환자들의 사례를 다수 취합하여 분석의 근거로 활용하였다. 도 4에서는 이들 환자들 중 종양의 체적이나 선량-체적 히스토그램을 참고하여 적절한 범위 내의 환자들을 선별하였음을 보여주고 있으나, 이후 도 12 내지 도 14에서 기술되는 방사선 치료 계획의 검증 내지 부작용 분석 방법에서는 비정형 데이터로부터 자동화된 수단을 통해 정형 데이터를 추출하는 기술적 수단을 함께 제시하도록 한다.FIG. 4 is a diagram illustrating a collection process of a population in an experimental example implementing a verification method of a radiotherapy plan according to an embodiment of the present invention, in which a plurality of cases of patients who received radiation therapy at Korea University Medical Center (KUMC) As a basis for analysis. FIG. 4 shows that patients were selected within a suitable range by referring to the volume or dose-volume histogram of the tumor among these patients. However, in the analysis of the radiation treatment plan or the side effect analysis described in FIGS. 12 to 14, Together with technical means to extract the formal data from the data through automated means.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 참조한 방사선 치료의 부작용 등급을 예시한 도면으로서, 각 등급별로 부작용 분석에 활용할 수 있는 기준을 제시하고 있으며, 이러한 등급을 참고하여 종래의 사례와 현재의 사례를 분류할 수 있다.FIG. 5 is a graph illustrating the degree of side effect of radiation therapy referred to in the experimental example of implementing the method of verifying the radiotherapy plan according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, This class can be used to classify conventional cases and current cases.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 구현한 실험예에서 약물 치료가 가능한 부작용 등급에 대한 치료 기간 대비 누적 부작용 비율을 예시한 도면이다. 특히, 도 6을 참조하면, 약물 치료가 가능한 수준에 해당하는 등급 1(grade 1) 및 등급 2(grade 2)를 대상으로 각각 방사선 치료 계획에 따른 치료가 수행됨에 따라 지속 시간과 누적되는 부작용 비율 간의 관계를 그래프로 표시하고 있다. 도 6에서는 특정 시점을 기준으로 누적 부작용의 비율이 큰 폭으로 증가하는 구간(급성 부작용이 나타나는 구간)을 화살표로 표시하였다.FIG. 6 is a graph illustrating the cumulative adverse effect ratio of the treatment period to the adverse drug class that can be treated in the experimental example in which the method of verifying the radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention is implemented. In particular, referring to FIG. 6, as the treatment according to the radiotherapy plan is performed for the grade 1 (grade 1) and the grade 2 (grade 2) corresponding to the level of drug therapy, the duration and cumulative side effect ratio As a graph. In FIG. 6, a section in which the ratio of the cumulative side effect increases at a specific point in time (a section in which an acute side effect appears) is indicated by an arrow.

다시, 도 3의 S320 단계로 돌아와서 부작용 연관 인자에 대해 보다 구체적으로 살펴보자. 여기서, 상기 부작용 연관 인자를 결정하는 과정은, 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보에 포함된 부작용 연관 인자 중 빈도수가 높은 소정 개수의 부작용 연관 인자를 선택하는 것이 바람직하다. 부작용의 요인이 되는 부작용 연관 인자를 예시한 도면인 도 7을 참조하면, 다양한 부작용 연관 인자가 존재함을 확인할 수 있는데, 이 중 의료 현장에서 많은 의료진들이 상관도가 높다고 평가한 인자를 선택하게 된다. 즉, 문헌 자료 또는 사례 정보에서 추출된 부작용 연관 인자 중 다수 보고된 인자에 높은 신뢰도(부작용에 미치는 영향이 크다는 것을 의미한다)를 부여하고, 부작용 검증의 근거로서 활용한다. 특히, 상기 부작용 연관 인자는, 물리학적 지표(dosimetrical index), 생물학적 지표(biological index)(예를 들어 나이와 신체 지수가 될 수 있다) 및 RTOG(radiation therapy oncology group) 장기 견딤 선량 데이터 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.Again, returning to step S320 of FIG. 3, let's look more specifically at the side effect associating factor. Here, in the process of determining the side effect association factor, it is preferable to select a predetermined number of side effect association factors having a high frequency among the side effect association factors included in the plurality of document data or case information. Referring to FIG. 7, which is a diagram illustrating a side effect-related factor that is a factor of side effects, it can be confirmed that various side effect-related factors exist. Among them, many medical staffs select factors that are highly correlated . In other words, high reliability (meaning a large effect on adverse effects) is given to many reported factors among the adverse effect factors extracted from literature data or case information, and utilized as a basis for verifying side effects. In particular, the adverse event associating factor may be at least one of a dosimetrical index, a biological index (which may be, for example, an age and body index), and a radiation therapy oncology group (RTOG) .

이제, S330 단계에서, 상기 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 추출된 상기 임계 기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측한다. 즉, 다수의 문헌 및 사례를 포함하는 빅 데이터로부터 딥 러닝을 통해 이제까지 의료진의 개인적인 경험과 지식에만 머물렀던 부작용의 판단 기준을 정량화된 수치 및 분류 데이터로서 추출하고, 이를 토대로 현재 치료 대상 환자에 대해 마련된 방사선 치료 계획의 적정성과 부작용을 분석하게 된다.In step S330, the verification apparatus of the radiation treatment plan learns the extracted threshold criterion and predicts a side effect of the radiation treatment plan for the patient using the inputted dose-volume histogram. That is, by taking deep data from a large number of data including a large number of documents and cases, it is possible to extract the criteria for judging adverse effects that have been confined to the personal experience and knowledge of the medical staff as quantified numerical data and classification data, We will analyze the adequacy and side effects of the radiation treatment plan.

보다 구체적으로, 이러한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 과정은, 추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하고, 생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료계획의 부작용 정도를 평가함으로써 수행될 수 있다. 여기서, 기계 학습 알고리즘은 빅 데이터 처리를 위해 활용되는 기술적 수단으로서, 결정 트리(Decision Tree)나 베이지안망(Bayesian network), 서포트 벡터 머신(support vector machine, SVM), 그리고 인공 신경망(Artificial neural network) 등을 포함하는 다양한 방법론이 존재하나, 여기서는 3가지 적용 사례를 제시하여 구현의 개연성을 제시하도록한다.More specifically, the process of predicting adverse effects of the radiation treatment plan may include generating a side effect prediction model using the machine learning algorithm for the extracted threshold criterion, By inputting biometric information and the dose-volume histogram to evaluate the degree of side effects of the radiation treatment plan for the patient. Here, the machine learning algorithm is a technical means utilized for processing large data, including a decision tree, a Bayesian network, a support vector machine (SVM), and an artificial neural network. There are a variety of methodologies, but here we present three application examples to illustrate the probability of implementation.

개별 사례를 소개하기에 앞서, 기계 학습에서는 예측 알고리즘을 구동하기 위하여 사용되는 변수들을 예측 변수(predictor)와 반응 변수(response)라고 한다.Before introducing individual examples, the parameters used to drive the prediction algorithm in machine learning are called predictor and response variables.

예측 변수에는 각 중요 장기(Organ at Risk)들의 선량(Dose), 체적(Volume) 정보가 포함되며, 반응 변수에는 각 임상 케이스에 대한 부작용이 일어났는지 또는 일어날 것인지에 대한 지식 기반의 결과치가 포함되어, 부작용 예측을 위한 데이터로서 입력된다. 또한, 환자의 방사선 부작용 예측을 위해서는 환자의 기본 정보(병원의 방사선 종양 번호, 환자 번호, 이름, 나이, 성별, 체중 등이 포함될 수 있다)를 입력하고, 환자의 치료를 위하여 산출된 방사선 치료 계획 시스템으로부터의 결과물인 선량-체적 히스토그램(DVH) 데이터를 입력한다.Predictive variables include dose and volume information for each organ at risk and response variables include knowledge-based results of whether or not adverse events occurred in each clinical case, And is input as data for side effect prediction. In order to predict the radiation adverse effect of the patient, the basic information of the patient (including the radiation tumor number of the hospital, the patient number, name, age, sex, and weight) may be input, Enter the resulting dose-volume histogram (DVH) data from the system.

첫째, 결정 트리(decision tree)를 이용하여 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다. 결정 트리는 의사 결정 규칙(Decision Rule)을 트리 구조로 구조화하여 분류와 예측을 수행하는 분석 방법이다. 예를 들어, 결정 트리를 활용하여 직장, 방광, 대장 등에 대하여 어느 정도의 허용 선량 이상 또는 이하로 방사선을 받을 경우 부작용이 일어나는지를 예측할 수 있다. 도 8에 예시된 바와 같이, 이전의 과정을 통해 추출된 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례 값을 결정 트리(decision tree)의 각 노드(node)로 설정함으로써 선량에 따른 부작용 발생 여부를 결정하는 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다.First, a decision tree can be used to generate a side effect prediction model. Decision tree is an analysis method that classifies and predicts by structuring decision rule into a tree structure. For example, a decision tree can be used to predict whether side effects will occur if radiation is received above or below a certain tolerable dose for the rectum, bladder, colon, and the like. As illustrated in FIG. 8, a case value in which a side effect occurs according to a threshold criterion extracted through a previous process is set to each node of a decision tree, thereby determining whether a side effect is caused by a dose A side effect prediction model can be generated.

둘째, 서포트 벡터(support vector)를 이용하여 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다. 서포트 벡터는 패턴 인식과 자료 분석을 위한 지도 학습(supervised learning) 모델로서, 복수 개의 그룹 데이터를 분류하거나 회귀분석에 유용한 방법이다. 예를 들어, 서포트 벡터를 활용하여 전체 선량에 대하여 고선량의 방사선 치료 후 생존 가능성을 구분하는 것이 가능하다. 도 9에 예시된 바와 같이, 이전의 과정을 통해 추출된 상기 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례 값을 서포트벡터(support vector)를 이용하여 학습시킴으로써 방사선 치료에 따른 생존 가능성을 그룹별로 분류하는 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다.Second, a side effect prediction model can be generated using a support vector. Support vector is a supervised learning model for pattern recognition and data analysis. It is useful for classifying multiple group data or for regression analysis. For example, it is possible to distinguish the viability after a high dose of radiation therapy for the total dose using a support vector. As illustrated in FIG. 9, by learning a case value in which a side effect occurs according to the threshold criterion extracted in the previous process using a support vector, a side effect of classifying the survivability according to the radiation therapy into groups A prediction model can be generated.

셋째, 신경망(neural network)을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다. 신경망은 생물학적 뉴런의 동작 원리와 뉴런간의 연결 관계를 모델링한 것으로 노드(node) 또는 처리 요소(processing element)라고 명명된 다수의 뉴런들이 층(Layer) 구조의 형태로 연결된 정보처리 시스템이다. 이러한 인공 신경망 모델은 계층 수에 따라 단층 신경망과 다층 신경망으로 구분될 수 있다. 일반적인 다층 신경망은 입력층과 은닉층, 출력층으로 구성되는데, 입력층(input layer)은 외부의 자료들을 받아들이는 층으로서 입력층의 뉴런 수는 입력되는 변수의 수와 동일하며, 은닉층(hidden layer)은 입력층과 출력층 사이에 위치하며 입력층으로부터 신호를 받아 특성을 추출하여 출력층으로 전달한다. 출력층(output layer)은 은닉층으로부터 신호를 받아 외부로 출력한다. 뉴런간의 입력신호는 0에서 1 사이의 값을 갖는 각각의 연결 강도와 승산된 후 합산되며 이 합이 뉴런의 임계치보다 크면 뉴런이 활성화되어 활성화 함수를 통하여 출력값으로 구현된다. 도 10에 예시된 바와 같이, 이전의 과정을 통해 추출된 상기 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례값을 신경망(neural network)으로 구성함으로써 입력된 선량에 따라 상기 신경망의 분기 및 출력까지의 도달 상황을 결정하는 부작용 예측 모델을 생성할 수 있다. Third, a neural network can be used to generate a side effect prediction model. A neural network is an information processing system in which a plurality of neurons, called nodes or processing elements, are connected in the form of a layer structure, modeling the connection between neurons and the operating principle of biological neurons. This artificial neural network model can be classified into neural network and multilayer neural network according to the number of layers. An input layer is a layer that accepts external data. The number of neurons in the input layer is equal to the number of input variables, and the hidden layer is the number of input layers. It is located between the input layer and the output layer, receives the signal from the input layer, extracts the characteristic, and transmits it to the output layer. The output layer receives the signal from the hidden layer and outputs it to the outside. The input signal between the neurons is multiplied with each connection strength value between 0 and 1, and then added up. If the sum is larger than the threshold value of the neuron, the neuron is activated and implemented as an output value through the activation function. As illustrated in FIG. 10, a case value in which a side effect occurs according to the threshold criterion extracted in the previous process is constituted as a neural network, so that the arrival condition to the branch and output of the neural network Can be generated.

다시, 도 3으로 돌아와서 부작용이 예측된 S330 단계의 이후 과정을 살펴보자. S340 단계에서, 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용에 대하여 부작용 등급(toxicity level) 및 해당 등급의 부작용이 발생할 확률을 산출하여 출력할 수 있다.Referring back to FIG. 3, let's look at the process after step S330 in which side effects are predicted. In step S340, the verification apparatus of the radiotherapy plan can calculate and output the toxicity level and the probability of occurrence of a side effect of the grade for the side effects of the radiation therapy plan predicted.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법을 통해 사용자에게 제공되는 부작용 등급을 예시한 도면으로서, 사용자에게 제공되는 실질적인 정보를 보여준다. 부작용 등급은 5개 단계로 구분되었으며, Grade 1은 가볍고 마른 기침, Grade 2는 기침 억제제, 진통제를 수반하는 기침, Grade 3는 기침 억제제, 진통제로 제어되지 않는 심한 기침으로 간헐적인 산소 공급 또는 스테로이드제의 투약이 필요, Grade 4는 지속적인 산소호흡기 사용 필요한 상태, Grade 5는 환자의 사망을 나타낸다. 또한 예후 인자(prognostic factor)로서, 예를 들어, 폐암 환자의 방사선 치료시에 방사선 조사에 의하여 부작용(폐렴)이 발생할 수 있는 확률을 정량적으로 계산하여 디스플레이 화면에 표시할 수 있을 것이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a side effect level provided to a user through a verification method of a radiation treatment plan according to an embodiment of the present invention, and shows substantial information provided to a user. Grade 1 is a light and dry cough, Grade 2 is a cough suppressant, Cough with pain medication, Grade 3 is a cough suppressant, Severe cough that is not controlled by pain medication, Intermittent oxygen supply or steroid , Grade 4 indicates continuous oxygen respiratory use, and Grade 5 indicates patient's death. Also, as a prognostic factor, for example, the probability that a side effect (pneumonia) may occur by radiation during the radiation treatment of a lung cancer patient can be quantitatively calculated and displayed on a display screen.

이때, 부작용 등급 및 해당 등급의 부작용이 발생할 확률을 산출하여 출력하는 과정은, 상기 방사선 치료 계획 또는 상기 부작용 연관 인자와 상기 부작용 등급 간에 평가 기준이 상이한 경우, 이종 평가 기준을 정합시키는 매칭 정보를 이용하여 상기 부작용 등급을 조정하는 것이 바람직하다. 앞서 간략히 설명한 바와 같이, 방사선 치료 계획 또는 부작용 연관 인자와 부작용 등급 간에 평가 기준이 상이한 경우가 존재하므로, 이를 정합시키는 과정이 필요하기 때문이다. 이를 위해 미리 마련된 이종 등급 간의 매칭 테이블을 활용하여 이종 기준을 하나의 단일화된 기준으로 조정할 수 있다.At this time, the process of calculating and outputting the side effect class and the probability of occurrence of the side effect of the class may be performed by using matching information that matches the heterogeneity evaluation criterion when the evaluation criterion is different between the radiotherapy plan or the side effect association factor and the side effect class To adjust the side effect class. As described briefly above, there are cases where evaluation criteria differ between radiotherapy plan or adverse-effect-related factors and adverse-effect levels, so a matching process is necessary. To this end, the heterogeneity criterion can be adjusted to a single unified criterion by using a matching table between heterogeneous grades prepared in advance.

나아가, 예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용이 미리 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우 상기 환자의 생체 정보 및 상기 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관인자를 고려하여 상기 방사선 치료 계획의 수정을 유도하는 것이 바람직하다.Further, when the side effects of the predicted radiation treatment plan deviate from a predetermined threshold range, it is desirable to induce correction of the radiation treatment plan considering the biometric information of the patient and adverse effect factors in the radiation treatment plan.

이상에서는 빅 데이터로부터 딥 러닝을 통해 수집된 다양한 데이터베이스를 활용하여 환자에 대해 마련된 방사선 치료 계획의 부작용을 검증하는 방법을 설명하였다. 상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 문헌과 사례 정보를 취합하여 데이터마이닝을 통해 방사선 치료 계획의 부작용에 대한 정량적인 기준을 마련하고, 이를 치료 직전에 수립된 방사선 치료 계획의 검증에 활용함으로써, 의료진 개인의 경험이나 지식에 의존하던 종래의 방식에서 벗어나 반복 재현성이 우수한 객관적인 부작용 판별 기준을 의료진에게 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.The above explains how to verify the side effects of the radiotherapy plan prepared for the patient by utilizing the various databases collected through deep learning from Big Data. According to the embodiments of the present invention described above, a plurality of documents and case information are collected, data mining is performed to establish quantitative criteria for the side effects of the radiation treatment plan, and verification of the radiation treatment plan established immediately before the treatment It is possible to provide the medical staff with an objective side effect discrimination criterion which is superior to the conventional method which relies on the experience or knowledge of the medical staff and which is excellent in repetitive reproducibility.

한편, 이하에서는 이러한 부작용 검증 방법에서, 특히 빅 데이터로서 입력된 비정형 데이터를 자동화된 방식으로 처리하는 기술을 소개하도록 한다. 이는 다수의 비정형 데이터가 현존함에도 불구하고 상당 부분을 가치있는 정보로서 활용하고 있지 못하는 상황을 해소하기 위함이다. 특히 이러한 비정형 데이터 처리 기술은, 본 발명의 실시예들을 통해 다수의 문헌과 사례 정보를 입력받는 경우, 이로부터 정형 데이터를 추출하여 부작용 검증에 활용하거나, 또는 입력된 사례 정보의 유효성을 검증하는 수단으로 활용할 수 있다.On the other hand, in the above-described side effect verification method, a technique for processing unstructured data inputted as big data in an automated manner will be introduced. This is to solve the situation where a large amount of unstructured data is present but not used as valuable information. Particularly, in the case where a plurality of documents and case information are input through the embodiments of the present invention, the unstructured data processing technology extracts the form data from the document data and uses the same to verify the side effect, or verifies the validity of the inputted case information .

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서 비정형 데이터를 예측 모델에 활용하는 개괄적인 과정을 도시한 블록도이다. 1210 단계에서는, 판독문이나 임상 기록을 포함하는 원시 데이터를 입력받는다. 이러한 원시 데이터는 비정형 데이터로서 빅 데이터 분석의 근거가 된다. 1220 단계에서는, 입력된 비정형 데이터를 분석하게 되며, 의미있는 데이터를 추출하여 데이터 유형(type)을 변환하게 된다. 예를 들어, 입력된 비정형 데이터의 속성과 주어진 수치 값이 있다면, 속성명은 문자(character) 유형으로 설정될 수 있고, 해당 값은 숫자(numeric) 유형으로 설정될 수 있다. 1230 단계에서는 비정형 데이터를 표준화하게 되며, 미리 설정된 규칙에 기반하여 패턴을 분해하게 된다. 이 과정에서 문서내의 자연어 처리 내지 형태소 분석의 기술 요소들이 활용될 수 있다. 1240 단계에서는 분해된 요소들로부터 정형화 데이터를 추출한다. 예를 들어, 임상 증거를 유추하거나 추출할 수 있다. 이제 1250 단계에서는 추출된 정형화 데이터를 검증한다. 미리 구축된 데이터베이스 내의 임계 범위나 분포 정보를 참고하여 부적절한 값을 배제하거나 교정한 후, 최종적으로 검증된 값만을 인공지능 시스템의 데이터베이스(1260)에 저장한다. 상술된 바에 따르면 방사선 치료 계획의 검증을 위한 빅데이터로서 활용되게 된다.FIG. 12 is a block diagram showing an outline process of utilizing atypical data in a prediction model in a method of verifying a radiation treatment plan according to another embodiment of the present invention. In step 1210, raw data including a read-out statement or a clinical record is input. This raw data is unstructured data and is the basis of big data analysis. In step 1220, the input unstructured data is analyzed, and meaningful data is extracted to convert the data type. For example, if there is an attribute of the input unstructured data and a given numeric value, the attribute name can be set to a character type, and the value can be set to a numeric type. In step 1230, the irregular data is standardized, and the pattern is decomposed based on a predetermined rule. In this process, technical elements of natural language processing and morphological analysis in documents can be utilized. In step 1240, the formatting data is extracted from the decomposed elements. For example, clinical evidence can be inferred or extracted. In step 1250, the extracted formatting data is verified. An invalid value is excluded or corrected by referring to the threshold range or distribution information in the prebuilt database, and only the finally verified value is stored in the artificial intelligence system database 1260. As described above, it is used as big data for verification of the radiation treatment plan.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비정형 데이터에 대한 데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법을 도시한 흐름도로서, 비정형 데이터의 처리 이외에 구성은 앞서 기술한 도 3의 각 과정에 대응된다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하고자 차별화된 구성을 중심으로 그 구성을 간략하게 소개한다.FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of verifying a radiotherapy plan using data mining for unstructured data according to another embodiment of the present invention. In addition to processing of unstructured data, the configuration corresponds to each of the processes of FIG. 3 described above. Therefore, the configuration is briefly introduced here, focusing on the differentiated configuration in order to avoid duplication of explanation.

S1310 단계에서, 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는다.In step S1310, the verification apparatus of the radiation treatment plan receives the biometric information of the patient and a dose volume histogram (DVH) according to the radiation therapy plan (RTP) for the patient.

S1320 단계에서, 상기 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 방사선 치료의 부작용에 관한 비정형 데이터를 포함하는 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출하여 정형화한다. 보다 구체적으로, 임계 기준을 추출하여 정형화하는 과정은, 방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 고려하여 데이터 추출 패턴을 설정하고, 설정된 상기 데이터 추출 패턴을 이용하여 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보 내에 포함된 비정형 데이터를 분해하며, 분해된 상기 비정형 데이터의 각 항목으로부터 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 정형화된 형식(format)으로 가공하여 수집할 수 있다. 이때, 상기 부작용 연관 인자는, 물리학적 지표(dosimetrical index), 생물학적 지표(biological index) 및 RTOG(radiation therapy oncology group) 장기 견딤 선량 데이터 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.In step S1320, the apparatus for verifying the radiotherapy plan extracts and formalizes a criterion according to the relation between dose and volume from a plurality of document data, a report, or case information including atypical data related to side effects of radiotherapy. More specifically, the process of extracting and shaping the threshold criterion includes setting a data extraction pattern in consideration of a side effect-related factor in the radiation treatment plan for the organs to be treated, and using the set data extraction pattern, And a case value corresponding to the side effect association factor is processed into a formal format from each item of the decomposed unstructured data to collect the unassisted data contained in the plurality of document data, . At this time, it is preferable that the side effect association factor is determined in consideration of at least one of a dosimetrical index, a biological index, and radiation therapy oncology group (RTOG) long-term dose tolerance data.

또한, 임계 기준을 추출하여 정형화하는 과정은, 부작용 연관 인자에 대해 미리 수집된 임상 한계치를 이용하여 상기 수집된 사례 값에 오류가 존재하는지 여부를 감지하는 것이 바람직하다. 만약 상기 감지 결과 오류가 존재하는 경우, 상기 수집된 사례 값 및 임상 한계치를 함께 입력 오류로서 표시할 수 있다.Also, in the process of extracting and shaping the threshold criterion, it is preferable to detect whether there is an error in the collected case value using the clinical limit value collected in advance for the side effect association factor. If the detection result error exists, the collected case value and the clinical limit value can be displayed together as an input error.

S1330 단계에서, 상기 방사선 치료 계획의 검증 장치는, 정형화된 상기 임계기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측한다. 이러한, 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 과정은, 추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하고, 생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용 정도를 평가함으로써 수행될 수 있다.In step S1330, the apparatus for verifying the radiation treatment plan learns the standardized threshold criterion and predicts a side effect of the radiation treatment plan for the patient using the input dose-volume histogram. The process for predicting the adverse effect of the radiation treatment plan may include generating a side effect prediction model using the machine learning algorithm for the extracted threshold criterion and outputting the biometric information of the patient to the side effect prediction model, And evaluating the degree of side effects of the radiation treatment plan for the patient by inputting the dose-volume histogram.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료 계획의 검증 방법에서 비정형 데이터로부터 정형 데이터를 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도14를 참조하면, 문헌 내의 비정형 데이터에 대하여 미리 설계된 규칙에 따른 패턴을 인식하고, 인식된 패턴의 문장의 전후를 검색하여 해당 값을 추출할 수 있다.FIG. 14 is a view for explaining a process of extracting stereotyped data from unstructured data in a method of verifying a radiation treatment plan according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 14, it is possible to recognize a pattern according to a rule designed in advance with respect to atypical data in a document, and to retrieve the value before and after the sentence of the recognized pattern.

이때, 이러한 패턴은 변수명과 그에 해당하는 대표어나 약어 등으로 확장하여 매칭시킴으로써 문서 내에 나타나는 다양한 패턴에 적용 가능하도록 설계하는 것이 바람직하다. 이제 이렇게 인식된 패턴과 해당 값을 취합하여 정형 데이터로 가공한다. 가공 과정에서는 이후 데이터베이스에 저장하기 위해 적절한 형식으로 데이터 유형을 변경할 수 있으며, 동일한 유형과 패턴에 대해 복수 개의 사례 값을 연속하여 저장할 수 있는 데이터 구조체(예를 들어, 하나 이상의 튜플(tuple)을 포함하는 테이블이 될 수 있다)를 채택하는 것이 바람직하다.At this time, it is desirable to design such a pattern so that it can be applied to various patterns appearing in the document by matching the variable name with its corresponding representative word or abbreviation. Now, we compile the recognized pattern and the corresponding value and process it into the formal data. In the machining process, the data type can be changed in an appropriate format for later storage in a database, and a data structure (for example, one or more tuples) that can continuously store a plurality of case values for the same type and pattern Which may be a table to be used in the present invention.

상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 데이터마이닝을 활용한 의료 정보 시스템, 특히 방사선 치료 계획의 검증 방법에 있어서, 비정형 데이터를 포함하는 빅 데이터의 입력시에도 자동화된 처리 방식을 도입하여 정형 데이터를 추출하고 가공함으로써, 연구 문서나 판독문 내의 임상 증거를 수집하는데 소요되던 의료진의 노력을 대폭 감소시켜 보다 효율적이고 빠른 치료가 가능하다. 특히, 자동으로 대량의 문헌 정보를 입력함에 있어서도 미리 마련된 임계 범위 내지 기준에 따라 실시간으로 입력되는 데이터의 유효성을 검증할 수 있으므로, 부적절한 값이 데이터베이스에 포함되어 추후 환자를 대상으로 잘못된 임상 판단이 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to the embodiments of the present invention described above, in the medical information system utilizing data mining, in particular, in the method of verifying the radiotherapy plan, even when inputting big data including unstructured data, , It is possible to achieve a more efficient and quick treatment by drastically reducing the efforts of the medical staff in collecting the clinical evidence in the research documents and the readouts. Particularly, even when a large amount of bibliographic information is automatically input, validity of data inputted in real time can be verified according to a predetermined threshold range or criterion. Therefore, an inappropriate value is included in the database, Can be prevented.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the embodiments of the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (17)

환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는 단계;
방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출하는 단계; 및
추출된 상기 임계 기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
Receiving a dose volume histogram (DVH) according to a patient's biometric information and a radiation therapy plan (RTP) for the patient;
Extracting a threshold criterion according to a relationship between dose and volume from a plurality of document data or case information regarding side effects of radiation therapy; And
Learning the extracted threshold criterion and predicting side effects of the radiation treatment plan for the patient using the input dose-volume histogram.
제 1 항에 있어서,
상기 임계 기준을 추출하는 단계는,
방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보로부터 방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 결정하는 단계; 및
결정된 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 수집하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of extracting the threshold criterion comprises:
Determining a side effect association factor in a radiation treatment plan for the organs to be treated from multiple literature data or case information regarding side effects of the radiation therapy; And
And collecting a case value corresponding to the determined side effect association factor.
제 2 항에 있어서,
상기 부작용 연관 인자를 결정하는 단계는,
상기 복수의 문헌 자료 또는 사례 정보에 포함된 부작용 연관 인자 중 빈도수가 높은 소정 개수의 부작용 연관 인자를 선택하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein determining the side effect association factor comprises:
And selecting a predetermined number of adverse effect factors having a high frequency among adverse effect associating factors included in the plurality of document data or case information.
제 2 항에 있어서,
상기 부작용 연관 인자를 결정하는 단계는,
물리학적 지표(dosimetrical index), 생물학적 지표(biological index) 및 RTOG(radiation therapy oncology group) 장기 견딤 선량 데이터 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein determining the side effect association factor comprises:
Wherein at least one of a physiological index, a biological index and a radiation therapy oncology group (RTOG) long term tolerated dose data is taken into consideration.
제 1 항에 있어서,
상기 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계는,
추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하는 단계; 및
생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용 정도를 평가하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
The method according to claim 1,
The step of predicting a side effect of the radiation treatment plan comprises:
Generating a side effect prediction model using the machine learning algorithm for the extracted threshold criterion; And
Evaluating a side effect level of the radiation treatment plan for the patient by inputting the patient's biometric information and the dose-volume histogram to the generated side effect prediction model.
제 5 항에 있어서,
상기 부작용 예측 모델을 생성하는 단계는,
추출된 상기 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례 값을 결정 트리(decision tree)의 각 노드(node)로 설정함으로써 선량에 따른 부작용 발생 여부를 결정하는 부작용 예측 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the generating the side effect prediction model comprises:
And generating a side effect prediction model for determining whether a side effect according to the dose is generated by setting a case value in which a side effect occurs according to the extracted threshold criterion to each node of a decision tree. How to verify the plan.
제 5 항에 있어서,
상기 부작용 예측 모델을 생성하는 단계는,
추출된 상기 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례 값을 서포트 벡터(support vector)를 이용하여 학습시킴으로써 방사선 치료에 따른 생존 가능성을 그룹별로 분류하는 부작용 예측 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the generating the side effect prediction model comprises:
And generating a side effect prediction model for classifying the survivability by radiation therapy by learning a case value in which a side effect occurs according to the extracted threshold criterion using a support vector. Verification method.
제 5 항에 있어서,
상기 부작용 예측 모델을 생성하는 단계는,
추출된 상기 임계 기준에 따라 부작용이 발생하는 사례 값을 신경망(neural network)으로 구성함으로써 입력된 선량에 따라 상기 신경망의 분기 및 출력까지의 도달 상황을 결정하는 부작용 예측 모델을 생성하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the generating the side effect prediction model comprises:
And generating a side effect prediction model that determines a reaching state of the neural network to branch and output according to the input dose by constructing a case value in which a side effect occurs according to the extracted threshold criterion as a neural network Verification method of radiation treatment plan.
제 1 항에 있어서,
예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용에 대하여 부작용 등급(toxicity level) 및 해당 등급의 부작용이 발생할 확률을 산출하여 출력하는 단계를 더 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
The method according to claim 1,
And calculating and outputting a toxicity level and a probability of occurrence of a side effect of the grade with respect to a side effect of the predicted radiation treatment plan.
제 9 항에 있어서,
상기 부작용 등급 및 해당 등급의 부작용이 발생할 확률을 산출하여 출력하는 단계는,
상기 방사선 치료 계획 또는 상기 부작용 연관 인자와 상기 부작용 등급 간에 평가 기준이 상이한 경우, 이종 평가 기준을 정합시키는 매칭 정보를 이용하여 상기 부작용 등급을 조정하는 단계를 더 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
10. The method of claim 9,
The step of calculating and outputting the side effect class and the probability of occurrence of a side effect of the class,
Further comprising adjusting the side effect ratings using matching information that matches heterogeneous criteria when the radiotherapy plan or the side effect criteria differ from the side effect criteria.
제 1 항에 있어서,
예측된 상기 방사선 치료 계획의 부작용이 미리 설정된 임계 범위를 벗어나는 경우 상기 환자의 생체 정보 및 상기 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 고려하여 상기 방사선 치료 계획의 수정을 유도하는 단계를 더 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of inducing correction of the radiation treatment plan taking into account the biometric information of the patient and the side effect related factors in the radiation treatment plan when the side effects of the predicted radiation treatment plan deviate from a predetermined threshold range, .
환자의 생체 정보 및 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획(radiation therapy plan, RTP)에 따른 선량-체적 히스토그램(dose volume histogram, DVH)을 입력받는 단계;
방사선 치료의 부작용에 관한 비정형 데이터를 포함하는 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보로부터 선량-체적 간의 관계에 따른 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계; 및
정형화된 상기 임계 기준을 학습시키고 입력된 상기 선량-체적 히스토그램을 이용하여 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
Receiving a dose volume histogram (DVH) according to a patient's biometric information and a radiation therapy plan (RTP) for the patient;
Extracting a critical criterion based on the relationship between dose and volume from a plurality of document data, a report, or case information including atypical data related to side effects of radiation therapy, and shaping the criterion; And
And estimating a side effect of the radiation treatment plan for the patient using the input dose-volume histogram by learning the formalized threshold criterion.
제 12 항에 있어서,
상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는,
방사선 치료 대상 장기들에 대한 방사선 치료 계획 내의 부작용 연관 인자를 고려하여 데이터 추출 패턴을 설정하는 단계;
설정된 상기 데이터 추출 패턴을 이용하여 방사선 치료의 부작용에 관한 복수의 문헌 자료, 판독문 또는 사례 정보 내에 포함된 비정형 데이터를 분해하는 단계; 및
분해된 상기 비정형 데이터의 각 항목으로부터 상기 부작용 연관 인자에 해당하는 사례 값을 정형화된 형식(format)으로 가공하여 수집하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
13. The method of claim 12,
The step of extracting and shaping the threshold criterion comprises:
Setting a data extraction pattern in consideration of a side effect association factor in the radiation treatment plan for the organs to be treated with radiation;
Decomposing atypical data contained in a plurality of document data, a report or a case information about side effects of radiation therapy using the set data extraction pattern; And
And collecting and collecting, from each item of the decomposed unstructured data, a case value corresponding to the side effect associating factor into a formal format.
제 13 항에 있어서,
상기 부작용 연관 인자는,
물리학적 지표(dosimetrical index), 생물학적 지표(biological index) 및 RTOG(radiation therapy oncology group) 장기 견딤 선량 데이터 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
14. The method of claim 13,
The side effect associating factor may be,
Wherein at least one of a physiological index, a biological index and a radiation therapy oncology group (RTOG) long term tolerated dose data is taken into consideration.
제 13 항에 있어서,
상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는,
상기 부작용 연관 인자에 대해 미리 수집된 임상 한계치를 이용하여 상기 수집된 사례 값에 오류가 존재하는지 여부를 감지하는 단계를 더 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
14. The method of claim 13,
The step of extracting and shaping the threshold criterion comprises:
Detecting the presence or absence of an error in the collected case value using a pre-collected clinical threshold for the side effect association factor.
제 15 항에 있어서,
상기 임계 기준을 추출하여 정형화하는 단계는,
상기 감지 결과, 오류가 존재하는 경우, 상기 수집된 사례 값 및 임상 한계치를 함께 입력 오류로서 표시하는 단계를 더 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
16. The method of claim 15,
The step of extracting and shaping the threshold criterion comprises:
And displaying the collected case values and clinical thresholds together as an input error if there is an error as a result of the detection.
제 12 항에 있어서,
상기 방사선 치료 계획의 부작용을 예측하는 단계는,
추출된 상기 임계 기준에 대하여 기계 학습(machine learning) 알고리즘을 이용하여 부작용 예측 모델을 생성하는 단계; 및
생성된 상기 부작용 예측 모델에 상기 환자의 생체 정보 및 상기 선량-체적 히스토그램을 입력함으로써 상기 환자에 대한 방사선 치료 계획의 부작용 정도를 평가하는 단계를 포함하는 방사선 치료 계획의 검증 방법.
13. The method of claim 12,
The step of predicting a side effect of the radiation treatment plan comprises:
Generating a side effect prediction model using the machine learning algorithm for the extracted threshold criterion; And
Evaluating a side effect level of the radiation treatment plan for the patient by inputting the patient's biometric information and the dose-volume histogram to the generated side effect prediction model.
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