KR20200015280A - Method for predicting pneumonia - Google Patents
Method for predicting pneumonia Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200015280A KR20200015280A KR1020180090904A KR20180090904A KR20200015280A KR 20200015280 A KR20200015280 A KR 20200015280A KR 1020180090904 A KR1020180090904 A KR 1020180090904A KR 20180090904 A KR20180090904 A KR 20180090904A KR 20200015280 A KR20200015280 A KR 20200015280A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- patient
- information
- pneumonia
- probability
- node
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)
Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 폐렴의 발병 확률 결정 방법에 관한 것으로, 복수의 학습 데이터에 기반하여 학습된 인공신경망을 이용하여 폐렴의 발병 확률을 결정하는 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a method for determining the incidence of pneumonia, and to a method for determining the incidence of pneumonia using a learned artificial neural network based on a plurality of learning data.
폐렴은 폐에 염증이 발생하는 것을 말한다. 원인으로는 세균을 통한 감염이 가장 많으며, 바이러스, 균류, 또는 기타 미생물도 원인이 될 수가 있다. 드물게는 알레르기 반응이나 자극적인 화학 물질을 흡입해 발생하기도 한다. 노인이나 어린아이, 혹은 전체적으로 상태가 안 좋은 환자들이나 기침 반사가 약한 사람들은 흡입성 폐렴이 잘 생긴다. Pneumonia is an inflammation of the lungs. The most common cause is infection by bacteria, and viruses, fungi, or other microorganisms may be the cause. Rarely, it can be caused by inhaling allergic reactions or irritating chemicals. Older children, younger patients, or those with poor overall cough reflexes are more likely to develop inhaled pneumonia.
이와 같은 폐렴은 오늘날 전세계에서 가장 일반적인 사망 원인이다. 특히 폐렴은 다른 심각한 만성 질병이 있는 환자들에서 사망을 야기하는 마지막 질병이다. 미국에서는 매년 2~3백만 명이 폐렴에 걸리고, 이 중 약 60,000명이 사망한다. 미국에서는 인플루엔자와 함께 폐렴이 8번째 주요 사망 원인이고, 첫 번째 감염성 사망 원인이다. 폐렴은 병원에 입원한 동안 발생하는 감염들 중 가장 일반적인 사망 원인이고, 개발도상국에서 가장 일반적인 전반적 사망 원인이다.Pneumonia is the most common cause of death in the world today. In particular, pneumonia is the last disease to cause death in patients with other serious chronic diseases. In the United States, two to three million people develop pneumonia each year, of which about 60,000 die. In the United States, together with influenza, pneumonia is the eighth leading cause of death and the first infectious cause of death. Pneumonia is the most common cause of death during hospitalization and the most common cause of death in developing countries.
이와 같이 폐렴은 그 완치 가능성에도 불구하고 치명적인 질병이므로, 폐렴의 발병 확률을 보다 정확하게 예측하여 적극적으로 대처할 필요성이 있다.As such, pneumonia is a fatal disease despite its cure, and therefore, there is a need to proactively cope with a more accurate prediction of the probability of developing pneumonia.
본 발명은 환자 정보 및 환경 정보로부터 폐렴의 발병 확률을 합리적으로 추론하고자 한다.The present invention seeks to reasonably infer the incidence of pneumonia from patient information and environmental information.
또한 본 발명은 환자 정보로부터 전술한 폐렴의 발병 확률 외에, 사망 확률, 관련된 질병의 발병 확률을 높은 신뢰도로 추론하고자 한다.In addition, the present invention is to infer from the patient information with a high reliability in addition to the above-described probability of the occurrence of pneumonia, the probability of death, the occurrence of related diseases.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치를 이용하여 폐렴의 발병 확률을 결정하는 방법은, 진단 대상 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 획득하는 단계; 상기 진단 대상 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 이용하여, 입력 레이어에 포함된 적어도 하나의 입력 노드의 노드 값을 결정하는 단계; 상기 적어도 하나의 입력 노드의 노드 값에 기초하여, 학습된 폐렴 발병 확률 산출기로부터 출력 레이어에 포함된 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값을 결정하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값에 기초하여 상기 진단 대상 환자의 폐렴 발병 확률을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of determining the incidence of pneumonia by using an apparatus for determining the incidence of pneumonia may include obtaining a plurality of items of information about a diagnosis target patient and information about an environment; Determining a node value of at least one input node included in an input layer by using a plurality of items of information on the diagnosis target patient and information on an environment; Determining a node value of at least one output node included in an output layer from a learned pneumonia incidence probability calculator based on the node value of the at least one input node; And determining a probability of developing pneumonia of the patient to be diagnosed based on the node value of the at least one output node.
이때 상기 폐렴 발병 확률 산출기는, 복수의 환자 각각에 대한 복수 항목의 정보, 복수의 환경에 대한 정보 및 상기 복수의 환자에 각각에 대한 폐렴의 발병 확률을 포함하는 학습 데이터에 기초하여 상기 복수 항목의 정보 및 복수의 환경에 대한 정보와 상기 폐렴의 발병 확률의 상관관계에 대해 학습된 신경망을 포함하고, 상기 신경망은 상기 입력 레이어, 상기 출력 레이어, 상기 입력 레이어와 상기 출력 레이어의 사이에 정의되는 히든 레이어, 상기 입력 레이어와 상기 히든 레이어 간의 제1 함수 및 상기 히든 레이어와 상기 출력 레이어 간의 제2 함수를 포함할 수 있다.In this case, the pneumonia incidence calculator is based on the plurality of items of information on each of the plurality of patients, the information on the environment and the plurality of patients based on the learning data including the probability of the occurrence of pneumonia for each of the plurality of items A neural network learned about the correlation between information and information about a plurality of environments and the probability of occurrence of pneumonia, wherein the neural network is hidden between the input layer, the output layer, the input layer and the output layer. The layer may include a first function between the input layer and the hidden layer and a second function between the hidden layer and the output layer.
상기 환자에 대한 복수 항목의 정보는 상기 환자의 신상 정보, 상기 환자의 바이탈 사인(Vital Sign)정보 및 상기 환자의 의료 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 환자의 의료 정보는 상기 환자의 과거 병력, 상기 환자의 의료 이미지, 상기 환자의 약물 복용 이력 및 상기 환자의 증상 이력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plurality of items of information about the patient includes at least one of personal information of the patient, vital sign information of the patient, and medical information of the patient, wherein the medical information of the patient includes a past medical history of the patient, It may include at least one of the medical image of the patient, the history of taking the drug of the patient and the history of symptoms of the patient.
상기 입력 레이어는 상기 환자의 신상 정보가 입력되는 제1 입력 노드, 상기 환자의 바이탈 사인 정보가 입력되는 제2 입력 노드 및 상기 환자의 의료 정보가 입력되는 제3 입력 노드를 포함할 수 있다.The input layer may include a first input node to which the patient's personal information is input, a second input node to which the vital sign information of the patient is input, and a third input node to which the medical information of the patient is input.
상기 환경에 대한 정보는 소정의 기간 동안의 대기 미세먼지의 농도, 습도 및 자외선 수치에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 입력 레이어는 상기 미세먼지의 농도가 입력되는 제4 입력 노드를 더 포함할 수 있다.The information on the environment includes at least one of information on concentration, humidity, and UV value of atmospheric fine dust for a predetermined period, and the input layer further includes a fourth input node to which the concentration of fine dust is input. can do.
상기 폐렴의 발병 확률 결정 방법은 상기 학습 데이터에 기초하여 상기 신경망을 학습하는 단계;를 더 포함하고, 상기 신경망을 학습하는 단계는 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴 발생 진단코드를 포함하는 환자의 정보를 제1 유효 학습 데이터로 분류하는 단계; 상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴과 관련된 의료 영상을 포함하는 환자의 정보를 제2 유효 학습 데이터로 분류하는 단계; 상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴을 시사하는 키워드를 포함하는 환자의 정보를 제3 유효 학습 데이터로 분류하는 단계; 상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴의 발병 이전 소정의 기간 내의 특정 질병의 진료 이력을 포함하는 환자의 정보를 제4 유효 학습 데이터로 분류하는 단계; 및 상기 제1 유효 학습 데이터, 상기 제2 유효 학습 데이터, 상기 제3 유효 학습 데이터 및 상기 제4 유효 학습 데이터 중 적어도 일부를 상기 학습 데이터로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for determining the onset probability of pneumonia further includes the step of learning the neural network based on the learning data, wherein the learning of the neural network comprises a plurality of items of information about any patient received from an external device, pneumonia. Classifying information of a patient including an occurrence diagnosis code into first valid learning data; Classifying information of a patient including a medical image related to pneumonia into second valid learning data, into a plurality of items of information about any patient received from the external device; Classifying patient information including a keyword suggestive of pneumonia into third valid learning data to a plurality of items of information about any patient received from the external device; Classifying the patient's information including the medical history of a specific disease within a predetermined period of time before the onset of pneumonia into fourth valid learning data in a plurality of items of information about any patient received from the external device; And determining at least some of the first valid learning data, the second valid learning data, the third valid learning data, and the fourth valid learning data as the learning data.
상기 학습 데이터로 결정하는 단계는 상기 제1 유효 학습 데이터, 상기 제2 유효 학습 데이터, 상기 제3 유효 학습 데이터 및 상기 제4 유효 학습 데이터 모두에 속하는 학습 데이터를 상기 학습 데이터로 결정할 수 있다.The determining of the learning data may include learning data belonging to all of the first valid learning data, the second valid learning data, the third valid learning data, and the fourth valid learning data as the learning data.
상기 신경망은 상기 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 상기 환자의 제1 질병의 발병 확률을 더 포함하여 학습될 수 있다. 이때 상기 출력 레이어는 상기 환자의 시간에 따른 사망 확률에 대응되는 제2 출력 노드 및 상기 환자의 제1 질병의 발병 확률에 대응되는 제3 출력 노드를 더 포함할 수 있다.The neural network may be learned by further including a probability of death over time of the patient and a probability of developing the first disease of the patient. In this case, the output layer may further include a second output node corresponding to the probability of death over the time of the patient and a third output node corresponding to the occurrence probability of the first disease of the patient.
상기 제1 질병은 복수이고, 상기 출력 레이어는 상기 복수의 제1 질병 각각에 대한 제3 출력 노드를 포함할 수 있다.The first disease may be a plurality, and the output layer may include a third output node for each of the plurality of first diseases.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예들에 따르면 환자의 정보로부터 폐렴의 발병 확률을 합리적으로 추론할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to reasonably infer the probability of developing pneumonia from the patient's information.
아울러 전술한 폐렴의 발병 확률 외에, 사망 확률, 관련된 질병의 발병 확률을 높은 신뢰도로 추론할 수 있다.In addition to the above-described probability of developing pneumonia, the probability of death and the probability of the associated disease can be inferred with high reliability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 학습된 신경망의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치에 의해 수행되는 폐렴의 발병 확률 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에 표시되는 화면의 예시이다.1 schematically illustrates a system for determining the probability of developing pneumonia according to an embodiment of the present invention.
2 schematically illustrates the configuration of an apparatus for determining the probability of developing pneumonia according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the structure of the neural network learned by the control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of determining the incidence of pneumonia performed by an apparatus for determining the incidence of pneumonia according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a screen displayed on a user terminal according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than a restrictive meaning. In the following examples, the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In the following examples, the terms including or having have meant that there is a feature or component described in the specification and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components. In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of description. For example, the size and shape of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, and thus the present invention is not necessarily limited to the illustrated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 시스템을 개략적으로 도시한다.1 schematically illustrates a system for determining the probability of developing pneumonia according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 시스템은 서버(100), 사용자 단말(200), 외부장치(300) 및 이들을 연결하는 통신망(400)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a system for determining the probability of developing pneumonia according to an embodiment of the present invention may include a
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 시스템의 서버(100)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 해당 환자의 폐렴 발병 확률을 결정할 수 있다. The
또한 서버(100)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 복수의 환자에 대한 복수 항목의 정보, 복수의 환경에 대한 정보 및 복수의 환자에 각각에 대한 폐렴의 발병 확률(또는 발병 사실)에 기초하여 신경망을 학습할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. In addition, the
본 발명에서 '환자에 대한 복수 항목의 정보'(또는 '환자정보')는 그 명칭과 같이 해당 환자에 대한 다양한 항목의 정보를 포함할 수 있다. 가령 환자에 대한 복수 항목의 정보는 환자의 신상 정보, 환자의 바이탈 사인(Vital Sign)정보 및 환자의 의료 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In the present invention, 'a plurality of items of information about a patient' (or 'patient information') may include various items of information about a corresponding patient as its name. For example, the plurality of items of information about the patient may include at least one of personal information of the patient, vital sign information of the patient, and medical information of the patient.
환자의 신상 정보는 예를 들어 환자의 성명, 환자의 성별, 환자의 나이, 환자의 생년월일, 환자의 성명, 환자의 거주지 주소, 환자의 보호자 정보와 같이 환자에 대한 일반적인 정보를 포함할 수 있다. The personal information of the patient may include general information about the patient such as, for example, the patient's name, patient's sex, patient's age, patient's date of birth, patient's name, patient's residence address, patient's caregiver information.
환자의 바이탈 사인(Vital sign) 정보는 예를 들어 환자의 시간의 흐름에 따른 혈압 정보, 맥박 정보, 산소 포화도 정보, 체온 정보 등을 포함할 수 있다. The vital sign information of the patient may include, for example, blood pressure information, pulse information, oxygen saturation information, body temperature information, etc. over time of the patient.
환자의 의료 정보는 예를 들어 해당 환자의 과거 병력(상병코드 등), 환자의 의료 이미지(MRI 이미지, CT 이미지, X-ray 이미지 등), 환자의 약물 복용 이력, 환자의 증상 이력 및 환자의 진단 이력 등을 포함할 수 있다. The patient's medical information may include, for example, the patient's medical history (e.g. sickness code), the patient's medical image (MRI image, CT image, X-ray image, etc.), the patient's history of drug use, the patient's symptom history, and Diagnostic history, and the like.
다만 전술한 항목들은 예시적인 것으로, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 열거된 항목 외에, 환자에 대한 일반적인 정보는 환자의 신상 정보에, 환자의 활력 징후에 대한 정보는 환자의 바이탈 사인 정보에 그리고 환자의 의료에 관한 정보는 환자의 의료 정보에 각각 포함될 수 있다.However, the above items are exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto. Thus, in addition to the listed items, general information about the patient may be included in the personal information of the patient, information on the vital signs of the patient in the vital sign information of the patient, and information about the patient's medical care, respectively.
본 발명에서 '환경에 대한 정보'(또는 '환경정보')는 자연 환경에 대한 다양한 항목의 정보를 포함할 수 있다. 가령 환경에 대한 정보는 소정의 기간 동안의 지역별 대기 미세먼지의 농도, 습도 및 자외선 수치에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. In the present invention, 'environmental information' (or 'environmental information') may include information on various items of the natural environment. For example, the information on the environment may include information on the concentration, humidity, and UV value of atmospheric particulate matter for a predetermined time period.
선택적 실시예에서, '환경에 대한 정보'는 환자의 거주지 주변의 환경에 대한 다양한 항목의 정보만을 포함할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In an alternative embodiment, the 'information about the environment' may include only various items of information about the environment around the patient's residence. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.
본 발명에서 '폐렴의 발병 확률'는 특정 환자에게 폐렴이 발병할 확률을 의미하는 것으로, 시간의 흐름과 무관하게 고정된 값(예를 들어 70% 등)이거나, 또는 시간의 흐름에 따라 변하는 값(예를 들어 1주일 뒤 18%, 2주일 뒤 25%, 3주일 뒤 11% 등)일 수 있다. In the present invention, 'the probability of developing pneumonia' refers to the probability of developing pneumonia in a particular patient, and is a fixed value (for example, 70%, etc.) regardless of the passage of time, or a value that changes with the passage of time. (For example, 18% after 1 week, 25% after 2 weeks, 11% after 3 weeks, etc.).
본 발명에서 후술하는 '폐렴 발병 확률 산출기'에 포함되는 '신경망'은 머신 러닝(Machine Learning) 또는 딥 러닝(Deep Learning) 기법에 의해 학습되는 인공신경망을 의미할 수 있다. 이때 인공신경망은 시냅스(Synapse)의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(이하에서는 '노드'라고 명명하여 설명함)이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜 문제 해결 능력을 학습시키는 모델을 의미할 수 있다. 신경망의 구조에 대한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.The 'neural network' included in the 'pneumonia incidence calculator' described later in the present invention may mean an artificial neural network learned by machine learning or deep learning. In this case, the artificial neural network may refer to a model in which artificial neurons (hereinafter, referred to as 'nodes') that form a network by synapse coupling learn a problem solving ability by changing the strength of synapses through learning. Can be. The structure of the neural network will be described later with reference to FIG. 3.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 환자정보 및 환경정보를 서버(100)와 송수신 할 수 있는 다양한 장치를 의미할 수 있다. 이 때 단말은 휴대용 단말(201)일 수도 있고, 퍼스널 컴퓨터(202)일 수도 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자 단말(200)은 서버(100)로부터 수신한 폐렴의 발병 확률이 표시된 화면을 표시하기 위한 표시수단, 이러한 화면에 대한 사용자의 입력을 획득하기 위한 입력수단을 구비할 수 있다. 이때 입력수단 및 표시수단은 다양하게 구성될 수 있다. 가령 입력수단은 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크, 버튼, 터치패널 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. According to an embodiment of the present invention, the
본 발명에서 외부장치(300)는 서버(100) 및/또는 사용자 단말(200)과 통신망(400)을 통하여 데이터를 송수신 하는 다양한 장치를 의미할 수 있다.In the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부장치(300)는 서버(100)에 구비되는 폐렴 발병 확률 산출기를 학습시키기 위한 학습 데이터를 제공하는 장치일 수 있다. 가령 외부장치(300)는 복수의 환자에 대한 복수 항목의 정보를 제공하는 의료기관의 서버일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
또한 외부장치(300)는 다양한 시간대에서 다양한 지역의 환경에 대한 정보를 제공하는 기상정보 제공 서버일 수도 있다. 이와 같이 외부장치(300)는 단수일 수도 있고, 복수일 수도 있다. In addition, the
본 발명에서 통신망(400)은 서버(100), 사용자 단말(200) 및 외부장치(300)를 연결하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 통신망(400)은 사용자 단말(200)이 서버(100)에 접속한 후 패킷 데이터를 송수신할 수 있도록 접속 경로를 제공한다. 통신망(400)은 예컨대 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(100)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 해당 환자의 폐렴 발병 확률을 결정할 수 있다. The
또한 서버(100)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 복수의 환자에 대한 복수 항목의 정보, 복수의 환경에 대한 정보 및 복수의 환자에 각각에 대한 폐렴의 발병 확률(또는 발병 사실)에 기초하여 신경망을 학습할 수 있다. 이를 위하여 서버(100)는 도 2에 도시된 바와 같은 폐렴의 발병 확률 결정 장치를 포함할 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)의 구성을 개략적으로 도시한다.2 schematically illustrates a configuration of an
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 통신부(111), 제어부(112) 및 메모리(113)를 포함할 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나, 본 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 입/출력부, 프로그램 저장부 등을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
통신부(111)는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)와 같은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다. The
제어부(112)는 프로세서(Processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(Processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The
메모리(113)는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 메모리(113)는 자기 저장 매체(Magnetic Storage Media) 또는 플래시 저장 매체(Flash Storage Media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. The
이하에서는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 서버(100)에 구비되는 것을 전제로 설명하지만, 역할배분에 따라 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 서버(100)와 별도로 구비될 수도 있다.Hereinafter, a description will be made on the premise that the
본 발명의 일 실시예에 따른 서버(100)에 구비되는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보(이하에서는 '환자 및 환경 정보'로 설명함)를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 해당 환자의 폐렴 발병 확률을 결정할 수 있다.
또한 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 복수의 환자에 대한 복수 항목의 정보, 복수의 환경에 대한 정보 및 복수의 환자에 각각에 대한 폐렴의 발병 확률(또는 발병 사실)(이하에서는 '학습 데이터'로 설명함)에 기초하여 신경망을 학습할 수 있다.In addition, the
전술한 바와 같이 본 발명에서 '폐렴 발병 확률 산출기'는 발병 확률 결정 장치(110)의 제어부(112)에 의해 학습된 신경망을 포함할 수 있다. 이때 '신경망'은 신경망은 머신 러닝(Machine Learning) 또는 딥러닝(Deep Learning) 기법에 의해 학습되는 인공신경망을 의미할 수 있다. 여기서 '인공신경망'은 시냅스(Synapse)의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런(이하에서는 '노드'라고 명명하여 설명함)이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜 문제 해결 능력을 학습시키는 모델을 의미할 수 있다. As described above, in the present invention, the pneumonia onset probability calculator may include a neural network learned by the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)에 의해 학습된 '신경망'의 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the structure of the neural network learned by the
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 적어도 하나의 입력 노드(N1)를 포함하는 입력 레이어(L1), 복수의 히든 노드(N2)를 포함하는 히든 레이어(L2) 및 적어도 하나의 출력 노드(N3)를 포함하는 출력 레이어(L3)를 포함할 수 있다. 이때 Referring to FIG. 3, a neural network according to an embodiment of the present invention includes an input layer L1 including at least one input node N1, a hidden layer L2 including a plurality of hidden nodes N2, and at least An output layer L3 including one output node N3 may be included. At this time
입력 레이어(L1)의 적어도 하나의 입력 노드(N1)에는 제어부(112)가 획득한 환자 및 환경 정보에 대응되는 값들이 입력될 수 있다. 가령 첫 번째 입력 노드에는 환자의 신상 정보에 대응되는 값이, 두 번째 입력 노드에는 환자의 바이탈 사인에 대응되는 값이 입력될 수 있다.Values corresponding to the patient and environment information acquired by the
히든 레이어(L2)는 도시된 바와 같이 전체적으로 연결된(Fully Connected) 하나 이상의 레이어를 포함할 수 있다. 히든 레이어(L2)가 복수의 레이어를 포함하는 경우, 신경망은 각각의 히든 레이어 사이의 관계를 정의하는 함수(미도시)를 포함할 수 있다.The hidden layer L2 may include one or more layers that are fully connected as illustrated. When the hidden layer L2 includes a plurality of layers, the neural network may include a function (not shown) that defines a relationship between each hidden layer.
출력 레이어(L3)의 적어도 하나의 출력 노드(N3)는 제어부(112)의 제어에 따라 신경망이 입력 레이어(L1)의 입력 값으로부터 생성한 출력 값을 포함할 수 있다. 가령 첫 번째 출력 노드에는 환자의 시간의 흐름에 따른 폐렴 발병 확률에 대응되는 값이 포함될 수 있다. At least one output node N3 of the output layer L3 may include an output value generated by the neural network from an input value of the input layer L1 under the control of the
이때 각 레이어의 각 노드에 포함되는 값은 벡터일 수 있다. 또한 각 노드는 해당 노드의 중요도에 대응되는 가중치를 포함할 수도 있다.In this case, the value included in each node of each layer may be a vector. In addition, each node may include a weight corresponding to the importance of the node.
한편 신경망은 입력 레이어(L1)와 히든 레이어(L2)의 관계를 정의하는 제1 함수(F1) 및 히든 레이어(L2)와 출력 레이어(L3)의 관계를 정의하는 제2 함수(F2)를 포함할 수 있다. The neural network includes a first function F1 that defines a relationship between the input layer L1 and a hidden layer L2, and a second function F2 that defines a relationship between the hidden layer L2 and the output layer L3. can do.
제1 함수(F1)는 입력 레이어(L1)에 포함되는 입력 노드(N1)와 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 함수(F2)는 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)와 출력 레이어(L2)에 포함되는 출력 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다.The first function F1 may define a connection relationship between the input node N1 included in the input layer L1 and the hidden node N2 included in the hidden layer L2. Similarly, the second function F2 may define a connection relationship between the hidden node N2 included in the hidden layer L2 and the output node N2 included in the output layer L2.
이와 같은 제1 함수(F1), 제2 함수(F2) 및 히든 레이어 사이의 함수들은 이전 노드의 입력에 기초하여 결과물을 출력하는 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 모델을 포함할 수 있다.The functions between the first function F1, the second function F2, and the hidden layer may include a Recurrent Neural Network (RNN) model that outputs a result based on an input of a previous node.
제어부(112)에 의해 신경망이 학습되는 과정에서, 복수의 학습 데이터에 기초하여 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2)가 학습될 수 있다. 물론 신경망이 학습되는 과정에서 전술한 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2) 외에 복수의 히든 레이어 사이의 함수들 또한 학습될 수 있다.In the process of neural network learning by the
본 발명에서 '학습'되는 것은, 제어부(112)가 복수의 학습 데이터에 기초하여 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등)을 갱신하여 메모리(113) 등에 저장하는 것을 의미할 수 있다. 가령 제어부(112)는 복수의 학습 데이터에 기초하여 제1 함수를 구성하는 요소들의 계수를 적절히 조절하고, 이를 메모리(113)에 저장할 수 있다. 물론 이와 유사하게 제어부(112)는 제2 함수를 구성하는 요소들의 계수를 적절하게 조절하고, 이를 메모리(113)에 저장할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, "learning" means that the
본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 표지(Labeled)된 학습 데이터를 기반으로 지도학습(Supervised Learning) 방식으로 학습될 수 있다. 이러한 경우 학습 데이터는 환자에 대한 복수 항목의 정보와 환경에 대한 정보에 해당 환자의 폐렴 발병 확률(또는 발병 사실)이 표지 된 데이터일 수 있다. 이때 '폐렴 발병 확률'은 전술한 바와 같이 시간의 흐름과 무관하게 고정된 값(예를 들어 70% 등)이거나, 또는 시간의 흐름에 따라 변하는 값(예를 들어 1주일 뒤 18%, 2주일 뒤 25%, 3주일 뒤 11% 등)일 수 있다. '발병 사실'은 폐렴의 발병 유무를 나타내는 값 일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present invention may be learned in a supervised learning manner based on labeled learning data. In this case, the learning data may be data in which the probability of occurrence of pneumonia (or fact of occurrence) of the patient is labeled in a plurality of items of information about the patient and information about the environment. In this case, the probability of developing pneumonia is a fixed value (for example, 70%, etc.) regardless of the passage of time as described above, or a value that changes with the passage of time (for example, 18% after two weeks, two weeks). 25% after, 11% after 3 weeks, etc.). The fact of onset may be a value indicating whether pneumonia is present.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 복수의 학습 데이터를 이용하여, 어느 하나의 학습 데이터를 신경망에 입력하여 생성된 출력 값이 해당 학습 데이터에 표지 된 폐렴 발병 확률에 근접하도록 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등)을 갱신하는 과정을 반복하여 수행함으로써 신경망을 학습시킬 수 있다. The
이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 역전파(Back Propagation) 알고리즘에 따라 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등)을 갱신할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the
물론 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 표지 되지 않은 학습 데이터를 기반으로 비지도학습(Unsupervised Learning) 방식으로 학습될 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.Of course, the neural network according to an embodiment of the present invention may be learned in an unsupervised learning manner based on unlabeled learning data. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 환자 및 환경 정보를 획득하고, 이를 이용하여 전술한 입력 레이어(L1)에 포함되는 적어도 하나의 입력 노드(N1)의 노드 값을 결정할 수 있다.The
설명의 편의를 위하여 신경망이 입력 레이어(L1)에 환자의 신상 정보에 대응되는 제1 입력 노드, 환자의 바이탈 사인 정보에 대응되는 제2 입력 노드 및 환자의 의료 정보에 대응되는 제3 입력 노드를 포함하는 것으로 가정해 보자. For convenience of description, the neural network may include a first input node corresponding to the personal information of the patient, a second input node corresponding to the vital sign information of the patient, and a third input node corresponding to the medical information of the patient in the input layer L1. Suppose you include it.
이러한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 획득된 정보로부터 제1 내지 제3 입력 노드 각각의 노드 값을 결정할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 각 항목의 정보에 대해 콘볼루션 신경망(CNN)을 적용하여 항목 별 특징값을 추출할 수 있으며, 추출된 특징값을 벡터의 형태일 수 있다.In this case, the
바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 환자의 신상 정보에 대해 콘볼루션 신경망을 적용하여, 환자의 신상 정보에 대응되는 제1 벡터를 제1 입력 노드의 노드 값으로 결정할 수 있다. 이와 유사하게 제어부(112)는 환자의 바이탈 사인 정보로부터 제2 입력 노드의 노드 값을, 환자의 의료 정보로부터 제3 입력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다. In other words, the
입력 레이어(L1) 전술한 환자에 관한 정보 외에, 환경에 대한 정보에 대응되는 제4 입력 노드를 포함할 수 있다. 이때 제4 입력 노드는 미세먼지의 농도에 대응되는 노드 값을 갖는 노드일 수 있다. 제4 입력 노드의 노드 값은 제어부(112)가 환경에 대한 정보에 콘볼루션 신경망을 적용하여 생성한 것일 수 있다.The input layer L1 may include a fourth input node corresponding to the information about the environment, in addition to the above-described information about the patient. In this case, the fourth input node may be a node having a node value corresponding to the concentration of fine dust. The node value of the fourth input node may be generated by the
전술한 입력 레이어의 제1 내지 제4 입력 노드의 노드값을 결정하는 방법으로 제어부(112)가 각 항목의 정보에 대해 콘볼루션 신경망을 적용하는 것을 예시적으로 설명하였으나, 반드시 이와 같은 콘볼루션 신경망을 사용해야 하는 것은 아니다. 따라서 데이터의 특징 및/또는 시스템의 설계에 따라 각 항목의 특징값을 도출할 수 있는 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.Although the
한편 제1 내지 제4 입력 노드의 노드값은 각각 n차원, m차원, i차원 및 j차원의 벡터일 수 있다.Meanwhile, the node values of the first to fourth input nodes may be vectors of n, m, i, and j dimensions, respectively.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 전술한 과정에 의해 결정된 입력 레이어(즉 입력 레이어에 포함되는 입력 노드들의 노드 값)에 기초하여 폐렴 발병 확률 산출기로부터 출력 레이어에 포함된 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다. The
바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 노드들의 노드 값이 입력되었을 때의 신경망에 의해 출력되는 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다. In other words, the
이 과정을 상세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 입력 노드들의 값을 제1 함수(F1)에 입력하여 출력으로써 첫 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다. 이와 유사하게 제어부(112)는 첫 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 히든 레이어 간의 관계를 정의하는 함수에 입력하여 출력으로써 두 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다. 이때 상술한 '히든 레이어 간의 관계를 정의하는 함수'는 첫 번째 히든 레이어와 두 번째 히든 레이어의 관계를 정의하는 함수일 수 있다. 또한 마찬가지 방법으로 제어부(112)는 마지막 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 제2 함수에 입력하여 출력으로써 출력 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다. 이와 같이 제어부(112)는 입력 노드들의 노드 값에 대응되는 신경망의 출력, 즉 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다.Looking at this process in detail, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 전술한 출력 노드의 노드 값에 기초하여 환자의 폐렴 발병 확률을 결정할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 레이어(L3)는 환자의 폐렴 발병 확률에 대응되는 제1 출력 노드를 포함할 수 있다. 제1 출력 노드의 노드 값은 가령 [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]과 같은 벡터의 형태일 수 있다. The
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 더 포함하여 학습될 수 있다. Meanwhile, the neural network according to an exemplary embodiment of the present invention may be further learned by including a probability of death over time of the patient and a probability of occurrence of the first disease of the patient.
가령, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 지도학습 방식으로 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 학습할 수 있다. 이러한 경우, 학습 데이터에는 폐렴 발병 확률 외에, 사망 확률 및 환자의 제1 질병 발병 확률이 더 표지 될 수 있다. 물론 제어부(112)는 비지도학습 방식으로 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 학습할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the
본 발명의 일 실시예에 따른 출력 레이어(L3)는 전술한 제1 출력 노드와 함께 환자의 시간에 따른 사망 확률에 대응되는 제2 출력 노드 및 환자의 제1 질병의 발병 확률에 대응되는 제3 출력 노드를 더 포함할 수 있다.The output layer L3 according to an embodiment of the present invention may include a second output node corresponding to the probability of death over time of the patient and a third corresponding to the probability of occurrence of the first disease of the patient together with the aforementioned first output node. It may further include an output node.
이때 제1 질병은 폐렴과 관련성이 있는 질병으로, 복수일 수 있다. 제1 질병이 복수인 경우, 출력 레이어(L3)는 복수의 제1 질병 각각에 대한 제3 출력 노드를 포함할 수도 있다.In this case, the first disease is a disease associated with pneumonia, and may be plural. When the first disease is plural, the output layer L3 may include a third output node for each of the plurality of first diseases.
이와 같이 본 발명은 환자의 정보로부터 특정 질병, 특히 폐렴의 발병 확률을 합리적으로 추론할 수 있고, 이와 더불어 해당 환자의 사망 확률까지 추론할 수 있다.As described above, the present invention can reasonably infer the probability of occurrence of a specific disease, especially pneumonia, from the information of the patient, and can also infer the probability of death of the patient.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)가 가공되지 않은 환자 정보 및/또는 환경 정보로부터 학습 데이터를 생성하는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process of generating learning data from the unprocessed patient information and / or environment information by the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 복수의 환자 정보 및/또는 환경 정보를 수신할 수 있다. 가령 제어부(112)는 의료기관의 서버(미도시)로부터 복수의 환자 정보를 수신할 수 있다. 이때 수신된 복수의 환자 정보는 폐렴에 대한 관련성이 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 바꾸어 말하면, 복수의 환자 정보들은 폐렴과 관련된 환자에 대한 정보 및 다른 질병과 관련된 환자의 정보를 모두 포함할 수 있다.The
또한 제어부(112)는 기상 정보 제공 서버(미도시)로부터 복수 지역의 복수 시간대의 환경 정보를 수신할 수 있다. 이때 환경 정보 또한 환자와 관련된 지역 및/또는 시점의 환경 정보를 포함할 수도 있고, 환자와 무관한 지역 및/또는 시점의 환경 정보를 포함할 수도 있다. In addition, the
이에 따라 수신된 정보들을 신경망에 학습에 사용하기 위해서는 적절히 가공할 필요가 있을 수 있다.Accordingly, in order to use the received information for learning in the neural network, it may be necessary to properly process.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 복수의 환자 정보로부터 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. 이때 제어부(112)는 환자의 의료 정보에 폐렴 발생 진단코드(가령 ICD10기준, J100/J110/J12~18/J851등)의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 제어부(112)는 환자의 의료 정보에 폐렴과 관련된 의료 영상의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 제어부(112)는 환자의 의료 정보에 폐렴과 관련되거나, 폐렴을 시사하는 키워드(Pneumonia, Pneumonic, Consolidation, Infiltration, Ground glass opacity(opacities)=GGO, Parapneumonic 등)의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 제어부(112)는 폐렴의 발병 이전 소정의 기간 내의 특정 질병의 진료 이력 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수도 있다.The
선택적 실시예에서, 제어부(112)는 상술한 네 가지 기준 중 어느 하나에 해당하는 환자의 정보를 폐렴과 관련된 환자 정보로 추출할 수도 있고, 상술한 네 가지 기준 모두에 해당하는 환자의 정보만 폐렴과 관련된 환자 정보로 추출할 수도 있다.In an optional embodiment, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 상술한 기준에 따라 추출된 복수의 환자 정보에 기초하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(112)는 각각의 환자 정보에 포함된 환자의 신상 정보를 참조하여, 적절한 환경 정보를 포함하는 학습 데이터를 생성할 수 있다.The
가령 제어부(112)는 어떤 환자의 거주 지역 및 해당 환자의 폐렴 발생 시기를 확인하고, 이에 대응되는 지역 및 기간의 환경 정보를 해당 환자의 환자 정도와 매핑 시키는 방법으로 학습 데이터를 생성할 수 있다.For example, the
이와 같이 본 발명은 신경망의 학습을 위한, 특히 폐렴의 발병 확률을 예측하는 신경망의 학습을 위한 적절한 학습 데이터를 생성할 수 있다.As such, the present invention can generate appropriate learning data for learning of neural networks, in particular for learning of neural networks that predict the onset probability of pneumonia.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)에 의해 수행되는 폐렴의 발병 확률 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에서 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하되, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명한다.4 is a flowchart illustrating a method of determining the incidence of pneumonia performed by the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 복수의 학습 데이터에 기초하여 폐렴 발생 확률 산출기를 학습시킬 수 있다.(S41)The
본 발명에서 '폐렴 발병 확률 산출기'는 머신 러닝(Machine Learning) 또는 딥 러닝(Deep Learning) 기법에 의해 학습되는 인공신경망을 포함할 수 있다. 이때 인공신경망은 시냅스(Synapse)의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜 문제 해결 능력을 학습시키는 모델을 의미할 수 있다. In the present invention, the 'pneumonia incidence calculator' may include an artificial neural network learned by machine learning or deep learning. In this case, the artificial neural network may refer to a model in which artificial neurons that form a network by combining synapses learn a problem solving ability by changing the strength of synapses through learning.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 적어도 하나의 입력 노드(N1)를 포함하는 입력 레이어(L1), 복수의 히든 노드(N2)를 포함하는 히든 레이어(L2) 및 적어도 하나의 출력 노드(N3)를 포함하는 출력 레이어(L3)를 포함할 수 있다. 이때 Referring back to FIG. 3, the neural network according to an embodiment of the present invention includes an input layer L1 including at least one input node N1, a hidden layer L2 including a plurality of hidden nodes N2, and An output layer L3 including at least one output node N3 may be included. At this time
입력 레이어(L1)의 적어도 하나의 입력 노드(N1)에는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 획득한 환자 및 환경 정보에 대응되는 값들이 입력될 수 있다. 가령 첫 번째 입력 노드에는 환자의 신상 정보에 대응되는 값이, 두 번째 입력 노드에는 환자의 바이탈 사인에 입력되는 값이 입력될 수 있다.Values corresponding to patient and environmental information acquired by the
히든 레이어(L2)는 도시된 바와 같이 전체적으로 연결된(fully connected) 하나 이상의 레이어를 포함할 수 있다. 히든 레이어(L2)가 복수의 레이어를 포함하는 경우, 신경망은 각각의 히든 레이어 사이의 관계를 정의하는 함수(미도시)를 포함할 수 있다.The hidden layer L2 may include one or more layers that are fully connected as shown. When the hidden layer L2 includes a plurality of layers, the neural network may include a function (not shown) that defines a relationship between each hidden layer.
출력 레이어(L3)의 적어도 하나의 출력 노드(N3)에는 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)의 제어에 따라 신경망이 입력 레이어(L1)의 입력 값으로부터 생성한 출력 값이 포함될 수 있다. 가령 첫 번째 출력 노드에는 환자의 시간의 흐름에 따른 폐렴 발병 확률에 대응되는 값이 포함될 수 있다. At least one output node N3 of the output layer L3 may include an output value generated by the neural network from an input value of the input layer L1 under the control of the
이때 각 레이어의 각 노드에 포함되는 값은 벡터일 수 있다. 또한 각 노드는 해당 노드의 중요도에 대응되는 가중치를 포함할 수도 있다.In this case, the value included in each node of each layer may be a vector. In addition, each node may include a weight corresponding to the importance of the node.
한편 도 3에 도시된 바와 같이, 신경망은 입력 레이어(L1)와 히든 레이어(L2)의 관계를 정의하는 제1 함수(F1) 및 히든 레이어(L2)와 출력 레이어(L3)의 관계를 정의하는 제2 함수(F2)를 포함할 수 있다. 제1 함수(F1)는 입력 레이어(L1)에 포함되는 입력 노드(N1)와 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 함수(F2)는 히든 레이어(L2)에 포함되는 히든 노드(N2)와 출력 레이어(L2)에 포함되는 출력 노드(N2)간의 연결관계를 정의할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the neural network defines a relationship between the first function F1 and the hidden layer L2 and the output layer L3, which define a relationship between the input layer L1 and the hidden layer L2. It may include a second function (F2). The first function F1 may define a connection relationship between the input node N1 included in the input layer L1 and the hidden node N2 included in the hidden layer L2. Similarly, the second function F2 may define a connection relationship between the hidden node N2 included in the hidden layer L2 and the output node N2 included in the output layer L2.
이와 같은 제1 함수(F1), 제2 함수(F2) 및 히든 레이어 사이의 함수들은 이전 노드의 입력에 기초하여 결과물을 출력하는 순환 신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 모델을 포함할 수 있다.The functions between the first function F1, the second function F2, and the hidden layer may include a Recurrent Neural Network (RNN) model that outputs a result based on an input of a previous node.
폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)에 의해 신경망이 학습되는 과정에서 복수의 학습 데이터에 기초하여 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2)가 학습될 수 있다. 물론 신경망이 학습되는 과정에서 전술한 제1 함수(F1) 및 제2 함수(F2) 외에 복수의 히든 레이어 사이의 함수들 또한 학습될 수 있고, 나아가 각 레이어(L1, L2, L3)를 구성하는 복수의 노드들(N1, N2, N3)들의 가중치도 학습될 수 있다. The first function F1 and the second function F2 may be learned based on the plurality of learning data in the process of neural network learning by the
본 발명에서 '학습'되는 것은, 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 복수의 학습 데이터에 기초하여 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등) 및 노드들(N1, N2, N3)의 가중치 들을 갱신하여 메모리(113) 등에 저장하는 것을 의미할 수 있다. 가령 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 복수의 학습 데이터에 기초하여 제1 함수를 구성하는 요소들의 계수를 적절히 조절하고, 이를 메모리(113)에 저장할 수 있다. 물론 이와 유사하게 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 제2 함수를 구성하는 요소들의 계수 및/또는 각 노드들의 가중치들을 적절하게 조절하고, 이를 메모리(113)에 저장할 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, 'learning' means that the
본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 표지(Labled)된 학습 데이터를 기반으로 지도학습(Supervised Learning) 방식으로 학습될 수 있다. 이러한 경우 학습 데이터는 환자에 대한 복수 항목의 정보와 환경에 대한 정보에 해당 환자의 폐렴 발병 확률(또는 발병 사실)이 표지 된 데이터일 수 있다. 이때 '폐렴 발병 확률'은 전술한 바와 같이 시간의 흐름과 무관하게 고정된 값(예를 들어 70% 등)이거나, 또는 시간의 흐름에 따라 변하는 값(예를 들어 1주일 뒤 18%, 2주일 뒤 25%, 3주일 뒤 11% 등)일 수 있다. '발병 사실'은 폐렴의 발병 유무를 나타내는 값 일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present invention may be learned in a supervised learning manner based on the labeled learning data. In this case, the learning data may be data in which the probability of occurrence of pneumonia (or fact of occurrence) of the patient is labeled in a plurality of items of information about the patient and information about the environment. In this case, the probability of developing pneumonia is a fixed value (for example, 70%, etc.) regardless of the passage of time as described above, or a value that changes with the passage of time (for example, 18% after two weeks, two weeks). 25% after, 11% after 3 weeks, etc.). The fact of onset may be a value indicating whether pneumonia is present.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 복수의 학습 데이터를 이용하여, 어느 하나의 학습 데이터를 신경망에 입력하여 생성된 출력 값이 해당 학습 데이터에 표지된 폐렴 발병 확률에 근접하도록 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등) 및/또는 노드들(N1, N2, N3)의 가중치 들을 갱신하는 과정을 반복하여 수행함으로써 신경망을 학습시킬 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 역전파(Back Propagation) 알고리즘에 따라 전술한 함수들(F1, F2, 히든 레이어 사이의 함수들 등) 및/또는 노드들(N1, N2, N3)의 가중치 들을 갱신할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. The
물론 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 표지 되지 않은 학습 데이터를 기반으로 비지도학습(Unsupervised Learning) 방식으로 학습될 수도 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.Of course, the neural network according to an embodiment of the present invention may be learned in an unsupervised learning manner based on unlabeled learning data. However, this is merely exemplary and the spirit of the present invention is not limited thereto.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 전술한 학습을 위해 가공되지 않은 환자 정보 및/또는 환경 정보로부터 학습 데이터를 생성할 수 있다.Meanwhile, the
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 복수의 환자 정보 및/또는 환경 정보를 수신할 수 있다. 가령 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 의료기관의 서버(미도시)로부터 복수의 환자 정보를 수신할 수 있다. 이때 수신된 복수의 환자 정보는 폐렴에 대한 관련성이 있을 수도 있고 없을 수도 있다. 바꾸어 말하면, 복수의 환자들은 폐렴과 관련된 환자일 수도 있고, 다른 질병과 관련된 환자일 수도 있다. First, the
또한 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 기상 정보 제공 서버(미도시)로부터 복수 지역의 복수 시간대의 환경 정보를 수신할 수 있다. 이때 환경 정보 또한 환자와 관련된 지역 및/또는 시점의 환경 정보를 포함할 수도 있고, 환자와 무관한 지역 및/또는 시점의 환경 정보를 포함할 수도 있다. 이에 따라 수신된 정보들을 신경망에 학습에 사용하기 위해서는 적절히 가공할 필요가 있을 수 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 복수의 환자 정보로부터 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. 이때 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 의료 정보에 폐렴 발생 진단코드(가령 ICD10기준, J100/J110/J12~18/J851등)의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 의료 정보에 흉부의 의료 영상의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 의료 정보에 폐렴과 관련되거나, 폐렴을 시사하는 키워드(Pneumonia, Pneumonic, Consolidation, Infiltration, Ground glass opacity(opacities)=GGO, Parapneumonic 등)의 포함 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수 있다. 또한 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 폐렴의 발병 이전 소정의 기간 내의 진료 유무에 기초하여 폐렴과 관련된 환자 정보를 추출할 수도 있다.The
선택적 실시예에서, 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 상술한 네 가지 기준 중 어느 하나에 해당하는 환자의 정보를 폐렴과 관련된 환자 정보로 추출할 수도 있고, 상술한 네 가지 기준 모두에 해당하는 환자의 정보만 폐렴과 관련된 환자 정보로 추출할 수도 있다.In an exemplary embodiment, the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 상술한 기준에 따라 추출된 복수의 환자 정보에 기초하여 학습 데이터를 생성할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 각각의 환자 정보에 포함된 환자의 신상 정보를 참조하여, 적절한 환경 정보를 포함하는 학습 데이터를 생성할 수 있다.The
가령 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 어떤 환자의 거주 지역 및 해당 환자의 폐렴 발생 시기를 확인하고, 이에 대응되는 지역 및 기간의 환경 정보를 해당 환자의 환자 정도와 매핑 시키는 방법으로 학습 데이터를 생성할 수 있다.For example, the
이와 같이 본 발명은 신경망의 학습을 위한, 특히 폐렴의 발병 확률을 예측하는 신경망의 학습을 위한 적절한 학습 데이터를 생성할 수 있다.As such, the present invention can generate appropriate learning data for learning of neural networks, in particular for learning of neural networks that predict the onset probability of pneumonia.
본 발명의 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 전술한 과정에 의해서 생성된 학습 데이터에 기초하여 신경망을 학습함으로써, 보다 높은 정확도로 폐렴의 발병 확률을 결정할 수 있다.The
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자 및 환경 정보를 획득하고(S42), 이를 이용하여 전술한 입력 레이어(L1)에 포함되는 적어도 하나의 입력 노드(N1)의 노드 값을 결정할 수 있다.(S43)Subsequently, the
설명의 편의를 위하여 신경망이 입력 레이어(L1)에 환자의 신상 정보에 대응되는 제1 입력 노드, 환자의 바이탈 사인 정보에 대응되는 제2 입력 노드 및 환자의 의료 정보에 대응되는 제3 입력 노드를 포함하는 것으로 가정해 보자. For convenience of description, the neural network may include a first input node corresponding to the personal information of the patient, a second input node corresponding to the vital sign information of the patient, and a third input node corresponding to the medical information of the patient in the input layer L1. Suppose you include it.
이러한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 획득된 정보로부터 제1 내지 제3 입력 노드 각각의 노드 값을 결정할 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 각 항목의 정보에 대해 콘볼루션 신경망(CNN)을 적용하여 항목 별 특징값을 추출할 수 있으며, 추출된 특징값을 벡터의 형태일 수 있다.In this case, the
바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 신상 정보에 대해 콘볼루션 신경망을 적용하여, 환자의 신상 정보에 대응되는 제1 벡터를 제1 입력 노드의 노드 값으로 결정할 수 있다. 이와 유사하게 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 바이탈 사인 정보로부터 제2 입력 노드의 노드 값을, 환자의 의료 정보로부터 제3 입력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다. In other words, the
입력 레이어(L1) 전술한 환자에 관한 정보 외에, 환경에 대한 정보에 대응되는 제4 입력 노드를 포함할 수 있다. 이때 제4 입력 노드는 미세먼지의 농도에 대응되는 노드 값을 갖는 노드일 수 있다. 물론 이와 같은 제4 입력 노드의 노드 값은 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 환경에 대한 정보에 콘볼루션 신경망을 적용하여 생성한 것일 수 있다.The input layer L1 may include a fourth input node corresponding to the information about the environment, in addition to the above-described information about the patient. In this case, the fourth input node may be a node having a node value corresponding to the concentration of fine dust. Of course, the node value of the fourth input node may be generated by the
전술한 입력 레이어의 제1 내지 제4 입력 노드의 노드값을 결정하는 방법으로 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)가 각 항목의 정보에 대해 콘볼루션 신경망을 적용하는 것을 예시적으로 설명하였으나, 반드시 이와 같은 콘볼루션 신경망을 사용해야 하는 것은 아니다. 따라서 데이터의 특징 및/또는 시스템의 설계에 따라 각 항목의 특징값을 도출할 수 있는 다양한 알고리즘이 사용될 수 있다.Although the apparatus for determining the probability of occurrence of
한편 제1 내지 제4 입력 노드의 노드값은 각각 n차원, m차원, i차원 및 j차원의 벡터일 수 있다.Meanwhile, the node values of the first to fourth input nodes may be vectors of n, m, i, and j dimensions, respectively.
한편 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 전술한 사용자 단말(200) 및/또는 외부장치(300)로부터 상술한 환자 및 환경 정보를 수신하는 방식으로 획득할 수도 있고, 메모리(113)에서 독출하는 방식으로 환자 및 환경 정보를 획득할 수도 있다.Meanwhile, the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 전술한 과정에 의해 결정된 입력 노드들의 노드 값에 기초하여 폐렴 발병 확률 산출기로부터 출력 레이어에 포함된 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다.(S44)
바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 입력 노드들의 노드 값이 입력되었을 때의 신경망에 의해 출력되는 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다. In other words, the
이 과정을 상세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 입력 노드들의 값을 제1 함수(F1)에 입력하여 출력으로써 첫 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다. 이와 유사하게 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 첫 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 히든 레이어 간의 관계를 정의하는 함수에 입력하여 출력으로써 두 번째 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다. 이때 상술한 '히든 레이어 간의 관계를 정의하는 함수'는 첫 번째 히든 레이어와 두 번째 히든 레이어의 관계를 정의하는 함수일 수 있다. 또한 마찬가지 방법으로 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 마지막 히든 레이어의 노드들의 노드 값을 제2 함수에 입력하여 출력으로써 출력 노드들의 노드 값을 결정할 수 있다.Looking at this process in detail, the
이와 같이 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 입력 노드들의 노드 값에 대응되는 신경망의 출력, 즉 출력 노드의 노드 값을 결정할 수 있다.As described above, the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 전술한 출력 노드의 노드 값에 기초하여 환자의 폐렴 발병 확률을 결정할 수 있다.(S45) 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 레이어(L3)는 환자의 폐렴 발병 확률에 대응되는 제1 출력 노드를 포함할 수 있다. 제1 출력 노드의 노드 값은 가령 [0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]과 같은 벡터의 형태일 수 있고, 벡터의 각 성분은 확률에 대응되는 것 일 수 있다. 가령 전술한 10개의 성분 각각은 100%, 90%, 80% 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%의 폐렴 발병 확률에 대응되는 것일 수 있다.The
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 신경망은 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 더 포함하여 학습될 수 있다. Meanwhile, the neural network according to an exemplary embodiment of the present invention may be further learned by including a probability of death over time of the patient and a probability of occurrence of the first disease of the patient.
가령, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 지도학습 방식으로 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 학습할 수 있다. 이러한 경우, 학습 데이터에는 폐렴 발병 확률 외에, 사망 확률 및 환자의 제1 질병 발병 확률이 더 표지 될 수 있다. 물론 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 비지도학습 방식으로 환자의 시간에 따른 사망 확률 및 환자의 제1 질병의 발병 확률을 학습할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the
본 발명의 일 실시예에 따른 출력 레이어(L3)는 전술한 제1 출력 노드와 함께, 환자의 시간에 따른 사망 확률에 대응되는 제2 출력 노드 및 환자의 제1 질병의 발병 확률에 대응되는 제3 출력 노드를 더 포함할 수 있다.The output layer L3 according to an embodiment of the present invention, together with the aforementioned first output node, includes a second output node corresponding to the probability of death over time of the patient and a second corresponding to the probability of occurrence of the first disease of the patient. It may further include three output nodes.
한편 이와 같은 제1 질병은 폐렴과 관련성이 있는 질병으로, 복수일 수 있다. 제1 질병이 복수인 경우, 출력 레이어(L3)는 복수의 제1 질병 각각에 대한 제3 출력 노드를 포함할 수도 있다.Meanwhile, such a first disease may be a plurality of diseases associated with pneumonia. When the first disease is plural, the output layer L3 may include a third output node for each of the plurality of first diseases.
이와 같이 본 발명은 환자의 정보로부터 특정 질병, 특히 폐렴의 발병 확률을 합리적으로 추론할 수 있고, 이와 더불어 해당 환자의 사망 확률까지 추론할 수 있다.As described above, the present invention can reasonably infer the probability of occurrence of a specific disease, especially pneumonia, from the information of the patient, and can also infer the probability of death of the patient.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말(200)에 표시되는 화면(500)의 예시이다.5 is an example of a
이하에서는 설명의 편의를 위하여 사용자 단말(200)의 사용자가 폐렴의 발병 확률을 알고자 하는 환자(진단 대상 환자)에 대한 복수 항목의 정보를 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)에 전송하고, 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)로부터 결과를 수신하여 화면(500)과 같이 표시하였다고 가정한다.Hereinafter, for convenience of description, the user of the
도 5를 참조하면, 화면(500)은, 환자 정보가 표시되는 영역(510), 환경 정보가 표시되는 영역(520), 폐렴의 발병 확률이 표시되는 영역(530) 및 관련된 확률이 표시되는 영역(540)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
환자의 정보가 표시되는 영역(510)에는 환자의 신상 정보를 비롯하여, 바이탈 사인 정보 및 의료 정보가 표시될 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 사용자 단말(200)에 환자에 대한 주요 정보를 제공할 수 있다.In the
환경 정보가 표시되는 영역(520)에는 환자의 폐렴 발병과 관련이 있을 것으로 예상되는 지역 및 시점의 미세먼지 수치 정보가 표시될 수 있다. 또한 환경 정보가 표시되는 영역(520)에는 폐렴의 발명과 유의미한 상관관계가 있을 것으로 예상되는 임계 미세먼지 수치(521)와, 임계 미세먼지 수치(521)를 초과하여 폐렴의 발병에 기여할 것으로 예상되는 시구간(522)이 표시될 수도 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환경 정보로 부터 환자의 폐렴 증상과 관련이 있을 것으로 예상되는 지역 및 시점의 미세먼지 수치 정보를 추출하여 사용자 단말(200)에 제공할 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 폐렴의 발병 확률 결정 장치(110)는 환자의 거주 지역 및 입원 시점 등을 고려하여, 소정의 지역의 소정의 시점의 미세먼지 수치 정보를 제공할 수 있다.In the
폐렴의 발병 확률이 표시되는 영역(530)에는 시간의 흐름에 따른 폐렴의 발병 확률 정도가 표시될 수 있다. 이때 폐렴의 발병 확률이 표시되는 영역(530)에는 위험 구간(531)이 더 표시될 수 있다. 폐렴의 발병 확률이 표시되는 영역(530)에 표시되는 폐렴의 발병 확률은 전술한 제1 출력 노드의 노드 값에 기초한 것일 수 있다.An
관련된 확률이 표시되는 영역(540)에는 가령 시간의 흐름에 따른 환자의 사망 확률, 제1 질병의 발병 확률이 더 표시될 수 있다. 이때 환자의 사망 확률 및 제1 질병의 발병 확률 또한 출력 레이어(L3)에 포함되는 각각에 대응되는 출력 노드의 노드 값에 기초한 것일 수 있다.In the
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. Embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may be a program executable by a computer. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And ROM, RAM, flash memory, and the like, configured to store program instructions.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.On the other hand, the computer program may be one specially designed and configured for the present invention or may be known and available to those skilled in the computer software field. Examples of computer programs may include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Particular implementations described in the present invention are embodiments and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of description, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings are illustrative of the functional connection and / or physical or circuit connections as an example, in the actual device replaceable or additional various functional connections, physical It can be represented as a connection, or circuit connections. In addition, unless specifically mentioned, such as "essential", "important" may not be a necessary component for the application of the present invention.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the scope equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described below are within the scope of the spirit of the present invention. Will belong to.
100: 서버
110: 폐렴의 발병 확률 결정 장치
111: 통신부
112: 제어부
113: 메모리
200: 사용자 단말
300: 외부장치
400: 통신망100: server
110: device for determining the probability of developing pneumonia
111: communication unit
112: control unit
113: memory
200: user terminal
300: external device
400: network
Claims (6)
진단 대상 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 진단 대상 환자에 대한 복수 항목의 정보 및 환경에 대한 정보를 이용하여, 입력 레이어에 포함된 적어도 하나의 입력 노드의 노드 값을 결정하는 단계;
상기 적어도 하나의 입력 노드의 노드 값에 기초하여, 학습된 폐렴 발병 확률 산출기로부터 출력 레이어에 포함된 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값을 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 출력 노드의 노드 값에 기초하여 상기 진단 대상 환자의 폐렴 발병 확률을 결정하는 단계;를 포함하고,
상기 폐렴 발병 확률 산출기는, 복수의 환자 각각에 대한 복수 항목의 정보, 복수의 환경에 대한 정보 및 상기 복수의 환자에 각각에 대한 폐렴의 발병 확률을 포함하는 학습 데이터에 기초하여 상기 복수 항목의 정보 및 복수의 환경에 대한 정보와 상기 폐렴의 발병 확률의 상관관계에 대해 학습된 신경망을 포함하고,
상기 신경망은 상기 입력 레이어, 상기 출력 레이어, 상기 입력 레이어와 상기 출력 레이어의 사이에 정의되는 히든 레이어, 상기 입력 레이어와 상기 히든 레이어 간의 제1 함수 및 상기 히든 레이어와 상기 출력 레이어 간의 제2 함수를 포함하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.In the method of determining the incidence of pneumonia using a device for determining the incidence of pneumonia,
Obtaining a plurality of items of information on the diagnosis target patient and information on the environment;
Determining a node value of at least one input node included in an input layer by using a plurality of items of information about the diagnosis target patient and information about an environment;
Determining a node value of at least one output node included in an output layer from a learned pneumonia incidence probability calculator based on the node value of the at least one input node; And
Determining a probability of developing pneumonia of the patient to be diagnosed based on node values of the at least one output node;
The pneumonia incidence probability calculator is configured to provide information on the plurality of items based on learning data including information on a plurality of items for each of a plurality of patients, information on a plurality of environments, and onset probability of pneumonia for each of the plurality of patients. And a neural network learned about a correlation between information on a plurality of environments and a probability of occurrence of pneumonia.
The neural network may include the input layer, the output layer, a hidden layer defined between the input layer and the output layer, a first function between the input layer and the hidden layer, and a second function between the hidden layer and the output layer. A method for determining the probability of developing pneumonia.
상기 환자에 대한 복수 항목의 정보는
상기 환자의 신상 정보, 상기 환자의 바이탈 사인(Vital Sign)정보 및 상기 환자의 의료 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 환자의 의료 정보는
상기 환자의 과거 병력, 상기 환자의 의료 이미지, 상기 환자의 약물 복용 이력 및 상기 환자의 증상 이력 중 적어도 하나를 포함하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.The method of claim 1
Multiple items of information about the patient
At least one of personal information of the patient, vital sign information of the patient, and medical information of the patient;
The medical information of the patient
And at least one of a past medical history of the patient, a medical image of the patient, a history of taking the drug of the patient, and a history of symptoms of the patient.
상기 입력 레이어는
상기 환자의 신상 정보가 입력되는 제1 입력 노드, 상기 환자의 바이탈 사인 정보가 입력되는 제2 입력 노드 및 상기 환자의 의료 정보가 입력되는 제3 입력 노드를 포함하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.The method of claim 2
The input layer is
And a third input node to which the patient's personal information is input, a second input node to which the vital sign information of the patient is input, and a third input node to which the medical information of the patient is input.
상기 환경에 대한 정보는
소정의 기간 동안의 대기 미세먼지의 농도, 습도 및 자외선 수치에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 입력 레이어는
상기 미세먼지의 농도가 입력되는 제4 입력 노드를 더 포함하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.The method of claim 3,
The information about the environment
At least one of information on the concentration of atmospheric particulate matter, humidity, and ultraviolet ray value for a predetermined period of time;
The input layer is
And a fourth input node to which the concentration of the fine dust is input.
상기 폐렴의 발병 확률 결정 방법은
상기 학습 데이터에 기초하여 상기 신경망을 학습하는 단계;를 더 포함하고,
상기 신경망을 학습하는 단계는
외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴 발생 진단코드를 포함하는 환자의 정보를 제1 유효 학습 데이터로 분류하는 단계;
상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴과 관련된 의료 영상을 포함하는 환자의 정보를 제2 유효 학습 데이터로 분류하는 단계;
상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴을 시사하는 키워드를 포함하는 환자의 정보를 제3 유효 학습 데이터로 분류하는 단계;
상기 외부장치로부터 수신한 임의의 환자에 대한 복수 항목의 정보에, 폐렴의 발병 이전 소정의 기간 내의 특정 질병의 진료 이력을 포함하는 환자의 정보를 제4 유효 학습 데이터로 분류하는 단계; 및
상기 제1 유효 학습 데이터, 상기 제2 유효 학습 데이터, 상기 제3 유효 학습 데이터 및 상기 제4 유효 학습 데이터 중 적어도 일부를 상기 학습 데이터로 결정하는 단계;를 포함하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.The method of claim 1
The probability of determining the incidence of pneumonia is
Training the neural network based on the training data;
Learning the neural network
Classifying information of a patient including a pneumonia incidence diagnosis code into first valid learning data in a plurality of items of information about any patient received from an external device;
Classifying information of a patient including medical images related to pneumonia into second valid learning data in a plurality of items of information about any patient received from the external device;
Classifying patient information including a keyword suggestive of pneumonia into third valid learning data in a plurality of items of information about any patient received from the external device;
Classifying patient information including a medical history of a specific disease within a predetermined period of time before the onset of pneumonia into fourth valid learning data, in a plurality of items of information about any patient received from the external device; And
And determining at least a portion of the first valid learning data, the second valid learning data, the third valid learning data, and the fourth valid learning data as the learning data.
상기 학습 데이터로 결정하는 단계는
상기 제1 유효 학습 데이터, 상기 제2 유효 학습 데이터, 상기 제3 유효 학습 데이터 및 상기 제4 유효 학습 데이터 모두에 속하는 학습 데이터를 상기 학습 데이터로 결정하는, 폐렴의 발병 확률 결정 방법.The method of claim 5
Determining the learning data is
And determining learning data belonging to all of the first valid learning data, the second valid learning data, the third valid learning data, and the fourth valid learning data as the learning data.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180090904A KR102168216B1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method for predicting pneumonia |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180090904A KR102168216B1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method for predicting pneumonia |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200015280A true KR20200015280A (en) | 2020-02-12 |
KR102168216B1 KR102168216B1 (en) | 2020-10-20 |
Family
ID=69569733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180090904A KR102168216B1 (en) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Method for predicting pneumonia |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102168216B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113658716A (en) * | 2021-07-27 | 2021-11-16 | 之江实验室 | New coronary pneumonia infection crowd analysis method and system based on constrained subgraph calculation |
KR20210147628A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-07 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus and method for self-chosen intelligent respiratory disease intervention based on personal particulate matter exposure information |
KR102477805B1 (en) * | 2021-06-22 | 2022-12-15 | 주식회사 오톰 | Integrated portable x-ray device capable of diagnosing body temperature and oxygen saturation and method for measuring body temperature in the lungs using the same |
KR102501816B1 (en) * | 2022-05-23 | 2023-02-22 | 주식회사 피맥스 | A method for providing an automatic lung organ analysis service using artificial intelligence based on a patient's personalized index |
KR102569573B1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-08-24 | 메디컬아이피 주식회사 | Lung volume diagnosis method and apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008257293A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Koichiro Yuji | Health condition prediction system |
KR101873926B1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-07-04 | 김광호 | Method for providing medical counseling service between insurance organization and specialist based on bigdata |
-
2018
- 2018-08-03 KR KR1020180090904A patent/KR102168216B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008257293A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Koichiro Yuji | Health condition prediction system |
KR101873926B1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-07-04 | 김광호 | Method for providing medical counseling service between insurance organization and specialist based on bigdata |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210147628A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-07 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus and method for self-chosen intelligent respiratory disease intervention based on personal particulate matter exposure information |
KR102477805B1 (en) * | 2021-06-22 | 2022-12-15 | 주식회사 오톰 | Integrated portable x-ray device capable of diagnosing body temperature and oxygen saturation and method for measuring body temperature in the lungs using the same |
CN113658716A (en) * | 2021-07-27 | 2021-11-16 | 之江实验室 | New coronary pneumonia infection crowd analysis method and system based on constrained subgraph calculation |
CN113658716B (en) * | 2021-07-27 | 2024-02-23 | 之江实验室 | New coronatine pneumonia infection crowd analysis method and system based on constraint subgraph calculation |
KR102501816B1 (en) * | 2022-05-23 | 2023-02-22 | 주식회사 피맥스 | A method for providing an automatic lung organ analysis service using artificial intelligence based on a patient's personalized index |
KR102569573B1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-08-24 | 메디컬아이피 주식회사 | Lung volume diagnosis method and apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102168216B1 (en) | 2020-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102168216B1 (en) | Method for predicting pneumonia | |
US11461554B2 (en) | Semantic classification of numerical data in natural language context based on machine learning | |
Siebert et al. | State-transition modeling: a report of the ISPOR-SMDM modeling good research practices task force–3 | |
Muhammad et al. | Identification of pneumonia disease applying an intelligent computational framework based on deep learning and machine learning techniques | |
Purcell et al. | Beyond the visual word form area: The orthography–semantics interface in spelling and reading | |
Messinger et al. | Novel pediatric‐automated respiratory score using physiologic data and machine learning in asthma | |
Nguyen et al. | Exploring individuals’ adoption of COVID-19 contact-tracing apps: a mixed-methods approach | |
Luo et al. | Applying interpretable deep learning models to identify chronic cough patients using EHR data | |
Do et al. | Personalized prediction of asthma severity and asthma attack for a personalized treatment regimen | |
Ghantasala et al. | Prediction of Coronavirus (COVID-19) Disease Health Monitoring with Clinical Support System and Its Objectives | |
Jain et al. | Iot & ai enabled three-phase secure and non-invasive covid 19 diagnosis system. | |
Kanavos et al. | Enhancing COVID-19 diagnosis from chest x-ray images using deep convolutional neural networks | |
Saravanan et al. | Convolutional Neural Network-based Covid-19 Analysis with Internet of Things | |
Sebastian et al. | Deep Learning applications to detect pneumonia on chest X-ray: A systematic study | |
Badnjevic et al. | Pre-classification process symptom questionnaire based on fuzzy logic for pulmonary function test cost reduction | |
Christensen et al. | Situational awareness huddles in a pediatric cardiac intensive care unit during the COVID-19 pandemic | |
Aydogan | A hybrid deep neural network‐based automated diagnosis system using x‐ray images and clinical findings | |
US20230068560A1 (en) | Medical information processing system, medical information processing method, and storage medium | |
Ataide et al. | Web version of the protocol of the orofacial myofunctional evaluation with scores: usability and learning | |
González et al. | TRIALSCOPE A Unifying Causal Framework for Scaling Real-World Evidence Generation with Biomedical Language Models | |
Yenikaya et al. | Artificial intelligence in the healthcare sector: comparison of deep learning networks using chest X-ray images | |
Chatterjee et al. | A bibliometric analysis of covid-19 scientific literature from the english-speaking caribbean | |
Porwal et al. | Data Analysis and Detection of Coronavirus Disease using Convolution Neural Network | |
Searl et al. | Usage of Heat and Moisture Exchange Devices, Virtual Visits, Masking, and Vaccinations Among People With a Laryngectomy During COVID-19 | |
CN112613313A (en) | Method, device, equipment, storage medium and program product for quality control of medical orders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |