KR20210084214A - A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination - Google Patents

A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination Download PDF

Info

Publication number
KR20210084214A
KR20210084214A KR1020200108799A KR20200108799A KR20210084214A KR 20210084214 A KR20210084214 A KR 20210084214A KR 1020200108799 A KR1020200108799 A KR 1020200108799A KR 20200108799 A KR20200108799 A KR 20200108799A KR 20210084214 A KR20210084214 A KR 20210084214A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
psa
neural network
prostate cancer
period
Prior art date
Application number
KR1020200108799A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102499912B1 (en
Inventor
김재원
이찬중
홍자민
김상수
김동범
송승재
Original Assignee
주식회사 라이프시맨틱스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 라이프시맨틱스 filed Critical 주식회사 라이프시맨틱스
Publication of KR20210084214A publication Critical patent/KR20210084214A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102499912B1 publication Critical patent/KR102499912B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4375Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the male reproductive system
    • A61B5/4381Prostate evaluation or disorder diagnosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4842Monitoring progression or stage of a disease
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/08Learning methods
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/70ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for mining of medical data, e.g. analysing previous cases of other patients

Abstract

The present invention relates to a prostate cancer recurrence prediction system based on deep learning using time series examination data, which is able to collect examination data of regular examinations before and after the diagnosis and the surgery for prostate cancer, especially the prostate specific antigen (PSA) data of a patient, apply the collected time series data of the PSA to a deep learning neural network, and predict the prostate cancer recurrence of the patient, comprising: a neural network module having a circulation neural network; a pre-processing unit which normalizes a large number of a series of PSA levels in the order of time series; a neural network learning unit which makes the PSA learning data pre-processed by the neural network pre-processing unit, and makes the neural network learn by using the pre-processed learning data; and a determination unit which receives the series of PSA data of the patient, makes the neural network pre-processing unit pre-process the PSA data of the patient, applies the pre-processed data to the neural network, and outputs the presence or absence of the recurrence of prostate cancer in accordance with the results of application. The present invention is able to normalize the examined PSA data on a regular basis in a time series, pre-process the PSA data, make the deep learning neural network more effectively learn, and more precisely diagnose the recurrence of prostate cancer.

Description

시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템 { A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination }{ A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination }

본 발명은 전립선암의 진단 전후 및 수술 전후에 정기적으로 검진된 검진 데이터, 특히, 환자의 전립선특이항원(PSA) 데이터를 수집하고, 수집된 PSA 시계열 데이터를 신경망에 적용하여, 해당 환자의 전립선암 재발을 예측하는, 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 관한 것이다.The present invention collects checkup data regularly checked before and after diagnosis of prostate cancer and before and after surgery, in particular, a patient's prostate-specific antigen (PSA) data, and applies the collected PSA time series data to a neural network, It relates to a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series screening data that predicts recurrence.

일반적으로 암 환자들이 겪는 증상과 예후는 다양하기 때문에 각 환자의 상태에 맞는 능동적인 치료법을 가료하는 것이 중요하다. 그 때문에 암 치료의 치료 효과평가는 암 치료 분야에 있어 중요한 과제이다. 또한 암은 수술이나 다른 치료과정을 통해 일시적으로 암이 제거된 것처럼 보여도, 수술로 완전히 제거되지 않은 암이 잔존하는 경우가 있어, 이들을 평가하는 것은 암의 재발 방지, 또는 재발에 대비한 치료법 선택도 매우 중요하다.In general, since the symptoms and prognosis experienced by cancer patients vary, it is important to treat each patient with an active treatment suitable for each patient's condition. Therefore, evaluation of the therapeutic effect of cancer treatment is an important task in the field of cancer treatment. In addition, although cancer appears to have been temporarily removed through surgery or other treatment processes, there are cases where cancer that has not been completely removed by surgery remains. very important.

특히, 전립선암(C61)은 전립선암은 전립선에 발생하는 악성신생물로 손으로 직접 전립선 부위를 촉지하거나 전립선특이항원(PSA, Prostate Specific Antigen)검사 등의 방법에 의해 진단되며, 전립선암이 의심될 경우 초음파, MRI CT 등을 통해 암세포의 특성을 진단한다. 즉 전립선암이 의심되어 병원에 내원하는 시점부터 수술 후 5년 생존이 확인되는 시점까지 환자들은 짧게는 1개월, 길게는 3개월의 간격을 두고 PSA 검사를 받으며, 시간이 지날수록 그 검사 간격은 더욱 넓어 진다.In particular, prostate cancer (C61) is a malignant neoplasm that occurs in the prostate. It is diagnosed by directly palpating the prostate area with hands or using a Prostate Specific Antigen (PSA) test. Prostate cancer is suspected. If necessary, the characteristics of cancer cells are diagnosed through ultrasound, MRI, or CT. In other words, from the time when prostate cancer is suspected and visit the hospital to the time when 5-year survival after surgery is confirmed, patients receive PSA tests at intervals of 1 month and 3 months as short as 1 month. become wider

국제 임상가이드라인에 의하면 PSA 수치가 3 이상이면 전립선암의 가능성이 진단되고 있다. 그러나 PSA 수치가 10 미만의 환자에게서도 전립선암이 확진될 확률은 20%가 되지 않는다. 즉 1회의 PSA 검사만으로는 전립선암의 진단이나 재발을 확인하기 어렵다.According to international clinical guidelines, if the PSA level is 3 or higher, the possibility of prostate cancer is diagnosed. However, even in patients with a PSA level of less than 10, the probability of confirming prostate cancer is less than 20%. In other words, it is difficult to diagnose or confirm the recurrence of prostate cancer with only one PSA test.

이러한 문제를 해결하고자 전립선암 등을 보다 정확하게 진단하고, 수술 후 효과적으로 재발을 예방을 위한 기술들이 제시되고 있다. 일례로서 임상수치 및 암 진행단계 수치를 이용하여 인공지능에 학습시키고, 학습된 인공지능으로 암 발생여부를 진단하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 또한 전립선암 발생 및 진행에 영향을 미치는 여러 변수들을 딥러닝 시켜 전립선암의 병리학적 단계를 예측하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 2].In order to solve this problem, techniques for diagnosing prostate cancer more accurately and effectively preventing recurrence after surgery have been proposed. As an example, a technique for diagnosing cancer occurrence with the learned AI using clinical values and cancer progression stage values has been proposed [Patent Document 1]. Also, a technique for predicting the pathological stage of prostate cancer by deep learning various variables affecting the occurrence and progression of prostate cancer has been proposed [Patent Document 2].

그러나 상기 선행기술들은 환자의 단순한 검진 결과를 이용할 뿐, 정기적으로 검진되는 PSA 수치 변화에 대해서는 고려하지 않고 있다. 따라서 정기적으로 측정하는 PSA의 수치 변화가 전립선암 발생 및 재발예측에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.However, the prior art uses a simple examination result of a patient and does not consider a change in the PSA level that is regularly checked. Therefore, a change in the level of PSA, which is measured regularly, can have a positive effect on the occurrence and recurrence of prostate cancer.

하지만 환자별로 검사시점이 모두 다르고 PSA 수치의 경우 약물 및 방사선치료시점, 수술시점에 따라 매우 큰 영향을 받으므로, 검사 시점에 따른 PSA 수치를 일정한 간격으로 보정해 줄 필요가 있다. 또한 현실적으로 각각의 병원에서 시행되는 모든 검사 및 검진은 필연적으로 불규칙적인 시점을 가지고 있으므로, 결과값 또한 해당 시간 간격에 큰 영향을 받는다.However, since the test time points are different for each patient and the PSA level is greatly affected by the time of drug, radiotherapy, and surgery, it is necessary to correct the PSA level according to the time of the examination at regular intervals. In addition, in reality, all tests and examinations conducted in each hospital inevitably have irregular time points, so the result value is also greatly affected by the corresponding time interval.

한국등록특허공보 제10-1018665호(2011.03.04.공고)Korea Patent Publication No. 10-1018665 (2011.03.04. Announcement) 한국공개특허공보 제10-2019-0110834호(2019.10.01.공개)Korean Patent Publication No. 10-2019-0110834 (published on October 1, 2019)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전립선암의 진단 전후 및 수술 전후에 정기적으로 검진된 검진 데이터, 특히, 환자의 전립선 특이 항원검사(PSA) 데이터를 수집하고, 수집된 PSA의 시계열 데이터를 순환 신경망에 적용하여, 해당 환자의 전립선암 재발을 예측하는, 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems described above, by collecting screening data regularly checked before and after diagnosis of prostate cancer and before and after surgery, in particular, prostate-specific antigen test (PSA) data of a patient, and collecting the collected data. To provide a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series screening data that predicts prostate cancer recurrence of a patient by applying time series data of PSA to a recurrent neural network.

또한, 본 발명의 목적은 정기적으로 검진되는 환자의 PSA(전립선 특이 항원검사) 데이터를 수집하고, 수집된 PSA 데이터를 시계열로 정규화 하고, 정규화된 PSA 데이터를 순환 신경망에 적용시키는, 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to collect PSA (prostate-specific antigen test) data of patients who are regularly screened, normalize the collected PSA data to a time series, and apply the normalized PSA data to a cyclic neural network, time series examination data To provide a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 관한 것으로서, 순환 신경망을 구비한 신경망 모듈; 일련의 다수의 PSA(Prostate Specific Antige) 수치를 시계열 순으로 정규화 하는 전처리부; PSA 학습 데이터를 상기 신경망 전처리부에 의해 전처리하게 하고, 전처리된 학습 데이터를 이용하여 상기 신경망을 학습시키는 신경망 학습부; 및, 환자의 일련의 PSA 데이터를 수신하여, 상기 환자의 PSA 데이터를 상기 신경망 전처리부에 의해 전처리하게 하고, 전처리된 데이터를 상기 신경망에 적용하고, 적용 결과에 따라 전립선암의 재발 여부를 출력하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data, comprising: a neural network module having a recurrent neural network; a preprocessor that normalizes a series of multiple PSA (Prostate Specific Antige) values in time series order; a neural network learning unit that preprocesses PSA learning data by the neural network preprocessor, and trains the neural network using the preprocessed learning data; And, by receiving a series of PSA data of the patient, preprocessing the PSA data of the patient by the neural network preprocessor, applying the preprocessed data to the neural network, and outputting whether prostate cancer recurrence occurs according to the application result It is characterized in that it includes a judgment unit.

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 신경망은 LSTM(long short-term memory networks)으로 구성되고, 상기 신경망은 다음 기간의 PSA 수치를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, wherein the neural network is composed of long short-term memory networks (LSTM), and the neural network outputs PSA values of the next period do it with

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 신경망의 입력은 PSA 수치의 시계열 데이터 외에 환자의 생체 지수를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that in the deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data, the input of the neural network further includes the patient's biometric index in addition to the time series data of the PSA value.

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 전처리부는 일련의 PSA 수치들을 사전에 정해진 주기로 묶어 각 기간의 대표값을 설정하고, 각 기간의 대표값들을 시계열로 구성하여 정규화 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, the pre-processing unit sets a representative value of each period by binding a series of PSA values to a predetermined period, and time-series representative values of each period It is characterized in that it is configured and normalized.

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 전처리부는 주기에 의한 각 기간 내에 다수의 PSA 수치들이 존재하면, 해당 기간 내의 수치들의 중앙값을 대표값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, when a plurality of PSA values exist within each period by cycle, the preprocessor sets the median value of the numerical values within the period as a representative value. characterized in that

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 전처리부는 해당 기간 내에 PSA 수치가 결측된 경우, 해당 기간의 전후 기간의 PSA 수치에 대하여 가중이동평균법을 적용하여, 해당 기간의 대표값을 추정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data, when the PSA level is missing within the period, the weighted moving average method is applied to the PSA level before and after the period. , it is characterized in that the representative value of the corresponding period is estimated.

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 상기 전처리부는 결측된 대표값에서 최대한 전후 2개 기간의 대표값만을 이용하여, 결측 대표값을 추정하되, 가중치는 이전 기간의 대표값에 0.5, 이후 기간의 대표값에 0.5를 부여하고, 2개인 경우 가장 가까운 대표값에 0.3, 다음으로 가까운 대표값에 0.2를 부여하고, 이전 또는 이후 기간에 하나의 기간의 대표값만 있는 경우 0.5를 부여하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, in a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, the preprocessor estimates the missing representative value using only the representative values of at most two periods before and after the missing representative value, but the weight is 0.5 is assigned to the representative value of the previous period and 0.5 to the representative value of the subsequent period, and in the case of two, 0.3 is assigned to the closest representative value and 0.2 to the next closest representative value, and representative of one period in the preceding or subsequent period It is characterized in that 0.5 is given if there is only a value.

또, 본 발명은 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서, 시계열 데이터를 PSA 수치에 치료 정보를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that in the deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data, the time series data is further included in the PSA value and treatment information is configured.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 의하면, 정기적으로 검진된 PSA 데이터를 시계열로 정규화 하여 전처리함으로써, 순환 신경망을 보다 효과적으로 학습시킬 수 있고, 전립선암의 재발을 보다 정확하게 진단할 수 있는 효과가 얻어진다.As described above, according to the deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data according to the present invention, by preprocessing the regularly screened PSA data by normalizing the time-series, it is possible to more effectively train the circulatory neural network, and The effect of more accurately diagnosing cancer recurrence is obtained.

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템에 대한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템의 구성에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 순환 신경망(RNN) 및, LSTM 신경망의 구조를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LSTM 신경망의 세부 구조도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PSA 시계열 데이터에 대한 예시 그래프.
1 is a block diagram of an entire system for implementing the present invention.
2 is a block diagram of the configuration of a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the structure of a recurrent neural network (RNN) and an LSTM neural network according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed structural diagram of an LSTM neural network according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary graph for PSA time series data according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, specific contents for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.In addition, in demonstrating this invention, the same part is attached|subjected with the same code|symbol, and the repetition description is abbreviate|omitted.

먼저, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.First, the configuration of the entire system for implementing the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

도 1(a)에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템(이하 재발예측 시스템)은 PSA 검진 데이터를 입력받아 전립선암의 재발을 예측하는, 컴퓨터 단말(10) 상의 프로그램 시스템으로 실시될 수 있다.As shown in Fig. 1(a), a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system (hereinafter, a recurrence prediction system) using time-series examination data according to the present invention receives PSA examination data and predicts the recurrence of prostate cancer, a computer terminal (10) It can be implemented by the above program system.

즉, 재발예측 시스템(30)은 PC, 스마트폰, 태플릿PC 등 컴퓨터 단말(10) 상의 프로그램 시스템으로 실시될 수 있다. 특히, 상기 재발예측 시스템은 프로그램 시스템 또는 모바일 어플리케이션(또는 어플, 앱)으로 구성되어, 컴퓨터 단말(10)에 설치되어 실행될 수 있다. 재발예측 시스템(30)은 컴퓨터 단말(10)의 하드웨어 또는 소프트웨어 자원을 이용하여, PSA 검진 데이터를 분석하여 전립선암의 재발을 예측하는 서비스를 제공한다.That is, the recurrence prediction system 30 may be implemented as a program system on the computer terminal 10, such as a PC, a smartphone, or a tablet PC. In particular, the relapse prediction system is composed of a program system or a mobile application (or an application, an app), it can be installed and executed in the computer terminal (10). The recurrence prediction system 30 provides a service for predicting recurrence of prostate cancer by analyzing PSA examination data using hardware or software resources of the computer terminal 10 .

또한, 다른 실시예로서, 도 1(b)에서 보는 바와 같이, 상기 재발예측 시스템(30)은 컴퓨터 단말(10) 상의 재발예측 클라이언트(30a)와 재발예측 서버(30b)로 구성된 서버-클라이언트 시스템으로 구성되어 실행될 수 있다.In addition, as another embodiment, as shown in FIG. 1( b ), the relapse prediction system 30 is a server-client system composed of a relapse prediction client 30a and a relapse prediction server 30b on the computer terminal 10 . can be configured and executed.

한편, 재발예측 클라이언트(30a)과 재발예측 서버(30b)는 통상의 클라이언트와 서버의 구성 방법에 따라 구현될 수 있다. 즉, 전체 시스템의 기능들을 클라이언트의 성능이나 서버와 통신량 등에 따라 분담될 수 있다. 이하에서는 재발예측 시스템으로 설명하나, 서버-클라이언트의 구성 방법에 따라 다양한 분담 형태로 구현될 수 있다.Meanwhile, the recurrence prediction client 30a and the recurrence prediction server 30b may be implemented according to a typical method of configuring a client and a server. That is, the functions of the entire system can be divided according to the performance of the client or the amount of communication between the server and the server. Hereinafter, it will be described as a recurrence prediction system, but it may be implemented in various forms of distribution depending on the configuration method of the server-client.

다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템(30)을 도 2를 참조하여 설명한다.Next, a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system 30 using time series examination data according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 질환예측 서비스 시스템(30)은 딥러닝 신경망을 구비한 신경망 모듈(31), 일련의 다수의 PSA(Prostate Specific Antige) 수치를 시계열 순으로 정규화 하는 전처리부(32), PSA 학습 데이터를 전처리부(32)에 의해 전처리하게 하고, 전처리된 학습 데이터를 이용하여 신경망을 학습시키는 학습부(33), 및, 환자의 PSA 데이터를 신경망에 적용하여 전립선암의 재발 여부를 판단하는 판단부(34)로 구성된다.As shown in Figure 2, the disease prediction service system 30 according to the first embodiment of the present invention is a neural network module 31 having a deep learning neural network, a series of a plurality of PSA (Prostate Specific Antige) values in time series order The preprocessing unit 32 that normalizes the PSA learning data by the preprocessing unit 32, and the learning unit 33 that trains the neural network using the preprocessed learning data, and the patient's PSA data to the neural network It is composed of a determination unit 34 that determines whether prostate cancer recurrence by applying.

먼저, 신경망 모듈(31)은 LSTM(long short-term memory networks) 신경망을 구비한다.First, the neural network module 31 includes a long short-term memory networks (LSTM) neural network.

LSTM(Long Short Term Memory networks) 신경망은 RNN(순환신경망, Recurrent Neural Network)의 한 종류이며, 과거의 데이터가 미래에 영향을 줄 수 있는 구조를 가진다.LSTM (Long Short Term Memory networks) neural network is a type of RNN (Recurrent Neural Network), and has a structure in which past data can influence the future.

도 3a에서 보는 바와 같이, 순환 신경망(RNN, Recurrent Neural Network)은 은닉 노드(Hidden Node)가 방향을 가진 에지(Edge)로 연결되어 순환구조(Directed Circle)를 이루는 인공신경망이다. 특히, 순환 신경망은 시계열 데이터의 길이에 상관없이 입력(Input) 데이터와 출력(Output) 데이터를 받아들일 수 있는 네트워크 구조이기 때문에, 학습되는 데이터의 형태에 따라 다양하고 유연하게 구조를 만들 수 있다.As shown in FIG. 3A , a recurrent neural network (RNN) is an artificial neural network in which hidden nodes are connected by directional edges to form a directed circle. In particular, since the recurrent neural network is a network structure that can accept input data and output data regardless of the length of time series data, various and flexible structures can be created according to the type of data to be learned.

또한, RNN은 신경망의 일종으로 기존 FFNets 방식이 가지고 있는 일방향성의 한계를 보완하였으며, 시간 및 순서정보를 담고 있는 시계열(Time-series) 데이터나 시퀀스(Sequence) 데이터를 다루는데 유용하다. 즉 RNN 신경망을 이용하여, 분석하고자 하는 PSA 검사 및 검진데이터가 일정수준의 경향성 및 주기성만 있다면 해당 특성을 이용하여 미래의 PSA 값을 예측할 수 있다.In addition, as a kind of neural network, RNN compensates for the one-way limitation of the existing FFNets method, and is useful for handling time-series data or sequence data containing time and sequence information. That is, using the RNN neural network, if the PSA test and examination data to be analyzed has only a certain level of tendency and periodicity, the future PSA value can be predicted using the corresponding characteristics.

또한, 도 3b에서 보는 바와 같이, LSTM(Long Short Term Memory networks) 신경망은 RNN의 한 종류이나, RNN의 단점을 보완하여 기울기 소멸 문제(Vanishing Gradient Problem)를 어느 정도 극복할 수 있다. 즉, 기존의 RNN 신경망에서는 장기 의존성 문제점인 체인 룰(Chain Rule)에 의해 [-1, 1]사이의 값들이 계속 곱해지다보니 앞쪽으로 갈수록 그 값이 작아지고 결국에는 소멸한다. 즉, 기울기 소멸 문제는 학습시킬 데이터가 측정된 간격이 멀수록 발생하는 문제이다. 따라서 기존의 RNN 방식은 파라미터(Parameter)들이 업데이트 되지 않는 문제를 가진다.In addition, as shown in FIG. 3B , a Long Short Term Memory Network (LSTM) neural network is a type of RNN, but it can overcome the vanishing gradient problem to some extent by supplementing the shortcomings of the RNN. That is, in the existing RNN neural network, the values between [-1, 1] are continuously multiplied by the chain rule, which is a long-term dependency problem, so the value becomes smaller as it goes forward and eventually disappears. That is, the gradient annihilation problem is a problem that occurs as the interval at which the data to be trained is measured increases. Therefore, the existing RNN method has a problem that parameters are not updated.

LSTM은 이를 해결하기 위해 제안된 방식으로서, RNN 구조의 은닉층(Hidden Node)에 셀 상태(Cell State)를 추가한 방식이다. 기존의 RNN은 은닉층(Hidden Layer)에서 은닉 상태(Hidden State, St)를 계산할 때 단순히 ht=tanh(Uxt+Wht-1)로 계산하였지만, LSTM에서는 총 4가지의 계산과정이 있다. 구체적으로, 도 4에서 보는 바와 같이, LSTM의 은닉층(Hidden Layer)에서 신경망 레이어(Neural Network Layer)가 4개가 존재한다. 또한 LSTM의 핵심은 뉴럴(A)의 상단부분에 있는 수평선에 아주 마이너한 선형 연산을 거치고 전체 체인을 관통하여 정보는 큰 변함 없이 다음 단계로 전달하게 된다.LSTM is a method proposed to solve this problem, and is a method in which a cell state is added to a hidden node of the RNN structure. In the conventional RNN, when calculating the hidden state (St) in the hidden layer, it is simply calculated as h t =tanh(Ux t +Wh t-1 ), but in LSTM, there are a total of four calculation processes. Specifically, as shown in FIG. 4 , there are four neural network layers in the hidden layer of the LSTM. In addition, the core of the LSTM goes through a very minor linear operation on the horizontal line at the top of the neural (A), and the information is transmitted to the next stage without much change through the entire chain.

한편, LSTM 신경망의 입력은 PSA 수치의 시계열 데이터이고, 그 출력은 다음 PSA 수치의 예측 값이다.On the other hand, the input of the LSTM neural network is time series data of the PSA value, and the output is the predicted value of the next PSA value.

특히, PSA 수치의 시계열 데이터는 수술(또는 치료) 후 측정된 PSA 수치들로서, 일정한 시간 간격(이하 측정 주기)에 의해 측정된 일련의 수치들을 나타낸다.In particular, the time series data of PSA values are PSA values measured after surgery (or treatment), and represent a series of values measured at regular time intervals (hereinafter, measurement period).

또한, 신경망의 입력은 PSA 수치 외에 연령, BMI(신체질량지수) 수치, 글리슨 점수, 고악성 전립선 상피내 신생물 등 환자의 생체 정보(또는 생체 지수)를 더 포함할 수 있다.In addition, the input of the neural network may further include biometric information (or biometric index) of the patient, such as age, body mass index (BMI) value, Gleason score, highly malignant prostate intraepithelial neoplasia, in addition to the PSA value.

또한, 신경망의 출력은 환자의 시계열 데이터에서 마지막 PSA 수치(마지막 기간의 PSA 수치)의 직후 PSA 수치(직후 기간의 PSA 수치)를 예측한 값이다.In addition, the output of the neural network is the predicted value of the PSA value immediately after the last PSA value (the PSA value of the last period) in the patient's time series data (the PSA value of the immediately following period).

다음으로, 전처리부(32)는 일련의 다수의 PSA(Prostate Specific Antige) 수치를 시계열 순으로 정규화 한다.Next, the preprocessor 32 normalizes a series of a plurality of PSA (Prostate Specific Antige) values in time series order.

도 5는 한 환자의 PSA 수치를 시계열 순으로 나열한 것을 예시하고 있다. 도 5의 예에서, 11.01에 수술을 한 후, 11.10, 02.08, 03.02, 04.10, 06.27, 08.04 등 각 날짜에 PSA를 검사하고, 그 때의 PSA 수치가 각각 10.6, 6.3, 13.5, 11.2, 13.2, 15.3 으로 측정되고 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 5의 수치는 원래의 수치 1을 100으로 환산한 수치로 설정하였다. 즉, 도 5의 10.6은 0.106을 나타내며, 환자 PSA데이터는 일반적으로 소수점 3째 자리까지 기록한다.Figure 5 illustrates that the PSA values of one patient are listed in time series order. In the example of FIG. 5 , after surgery on 11.01, PSA was examined on each date such as 11.10, 02.08, 03.02, 04.10, 06.27, 08.04, and the PSA values at that time were 10.6, 6.3, 13.5, 11.2, 13.2, respectively. It is measured as 15.3. For convenience of explanation, the numerical value of FIG. 5 is set as a numerical value obtained by converting the original numerical value 1 into 100. That is, 10.6 in FIG. 5 represents 0.106, and patient PSA data are generally recorded to the third decimal place.

환자별로 검사시점이 모두 다르고, PSA 수치의 경우 약물치료시점, 방사선치료시점, 수술시점에 따라 매우 큰 영향을 받으므로, 검사시점에 따른 PSA 수치를 보정해줄 필요가 있다.Since the test time is different for each patient, and the PSA level is greatly affected by the time of drug treatment, the time of radiotherapy, and the time of surgery, it is necessary to correct the PSA level according to the time of the examination.

먼저, PSA 검사결과가 이상치 기준(데이터분포 및 이상치 검정결과)을 초과하면 모두 이상치 기준으로 대체한다. 예를 들어, 이상치 기준이 15.0인데, 15.4나 16.7의 PSA 수치가 존재하면, 해당 수치를 이상치 기준 15.0으로 보정한다.First, if the PSA test results exceed the outlier criteria (data distribution and outlier test results), all of them are replaced with the outlier criteria. For example, if the outlier criterion is 15.0, and there is a PSA value of 15.4 or 16.7, the value is corrected to 15.0 the outlier criterion.

또한, 환자의 일련의 PSA 수치들을 일정한 주기로 묶어 대표값을 설정한다. 도 5의 예에서, 주기를 2개월로 정하면, 11-12월, 1-2월, 3-4월, 5-6월, 7-8월로 각 기간이 구분된다.In addition, a representative value is set by grouping a series of PSA values of a patient at a certain period. In the example of FIG. 5 , if the cycle is set to 2 months, each period is divided into November-December, January-February, March-April, May-June, and July-August.

한편, 해당 기간 내에 다수의 PSA 수치가 존재하면, 이들 수치값들의 중앙값을 대표값으로 설정한다. 도 5의 예에서, 각 기간의 대표값은 10.6, 6.3, 12.2(11.2와 13.2의 중앙값), 13.2, 15.3 등으로 구해진다.On the other hand, if there are multiple PSA values within the corresponding period, the median of these numerical values is set as a representative value. In the example of FIG. 5 , representative values of each period are obtained as 10.6, 6.3, 12.2 (the median of 11.2 and 13.2), 13.2, 15.3, and the like.

또한, 전처리부(32)는 해당 기간 내에 PSA 수치가 없는 경우(PSA 수치가 결측된 경우), 가동이동평균법을 이용하여 PSA 수치를 추정한다. 즉, PSA 결측치가 있는 경우, 결측치의 전후 기간의 데이터(수치)들에 대하여 가중이동평균법을 적용하여 해당 결측치를 추정한다.In addition, when there is no PSA value within the corresponding period (when the PSA value is missing), the preprocessor 32 estimates the PSA value using the moving average method. That is, when there is a PSA missing value, the corresponding missing value is estimated by applying the weighted moving average method to the data (numerical values) in the period before and after the missing value.

가중이동평균법은 현재 시점으로부터 오래된 데이터보다 최신의 데이터가 예측하고자 하는 결과 도출에 더 많은 영향을 미친다고 보는 관점에서 개선된 평균법이다. 즉, 가중이동평균법은 최신의 데이터와 오래된 데이터가 같은 영향력이 있다고 가정하는 단순이동평균법의 문제점을 해결하기 위해 개발되었다. 따라서 가중이동평균법은 가장 최근의 데이터에 높은 가중치 계수를 주고, 더 오래된 데이터일수록 낮은 가중치 계수를 주어, 계수의 총 합이 1이 되도록 산출하는 방식이다.The weighted moving average method is an improved averaging method from the point of view that the latest data has a greater influence on the derivation of the desired result than the older data from the current time point. That is, the weighted moving average method was developed to solve the problem of the simple moving average method, which assumes that the latest data and the old data have the same influence. Therefore, the weighted moving average method is a method of calculating the sum of the coefficients so that the most recent data is given a high weighting factor and the older data is given a low weighting factor.

바람직하게는, 결측 데이터에서 최대한 전후 2개의 데이터(PSA 수치)만을 이용하여, 결측 데이터를 추정한다. 이때, 가중치는 직전 데이터에 0.5, 직후에 0.5 가중치를 부여하되, 2개인 경우 가장 가까운 데이터에 0.3, 다음으로 가까운 데이터에 0.2를 부여한다. 결측치를 기준으로 앞 또는 뒤에 하나의 값만 있는 경우 0.5를 부여한다.Preferably, the missing data is estimated using only two data (PSA values) before and after at most in the missing data. In this case, 0.5 weight is given to the previous data and 0.5 weight is given immediately after it. In case of two, 0.3 is given to the closest data and 0.2 to the next closest data. If there is only one value before or after the missing value, 0.5 is assigned.

도 5의 예에서, 주기를 1개월로 설정하면, 5월과 7월의 PSA 수치(또는 PSA 데이터)가 결측된다. 5월의 경우, 직전 데이터는 13.5(3월), 11.2(4월)이 있고, 직후 데이터는 13.2(6월)만 존재한다. 따라서 5월의 결측 데이터는 다음과 같이 계산된다.In the example of FIG. 5 , if the cycle is set to one month, the PSA values (or PSA data) for May and July are missing. In the case of May, there are 13.5 (March) and 11.2 (April) data for the immediately preceding month, and only 13.2 (June) data for the immediately preceding month. Therefore, the missing data for May is calculated as follows.

13.5×0.2 + 11.2×0.3 + 13.2×0.5 = 12.6613.5×0.2 + 11.2×0.3 + 13.2×0.5 = 12.66

즉, 3월, 4월, 6월 데이터의 가중치는 각각 0.2, 0.3, 0.5가 부여된다.That is, the weights of March, April, and June data are given as 0.2, 0.3, and 0.5, respectively.

다음으로, 학습부(33)는 PSA 학습 데이터를 전처리부(32)에 의해 전처리하게 하고, 전처리된 학습 데이터를 이용하여 신경망 모듈(31)의 신경망을 학습시킨다.Next, the learning unit 33 pre-processes the PSA learning data by the pre-processing unit 32 and trains the neural network of the neural network module 31 using the pre-processed learning data.

즉, 학습부(33)는 전립선암 수술 환자 데이터를 수집하여, 수술 이후 PSA 검사를 N번 이상 받은 환자데이터를 선별하고, N개월 주기로 데이터를 그룹화 하고 대표값을 추출한다.That is, the learning unit 33 collects prostate cancer surgery patient data, selects patient data who have undergone the PSA test N or more times after surgery, groups the data in an N-month cycle, and extracts representative values.

실험에 의하면, 3개 대형 병원에서 수술 후 PSA 검사를 최소 4번이상 받은 환자의 데이터를 3개월 주기 단위로 그룹화 한다. 전처리 전 원데이터는 환자수 6,977명, PSA 데이터 수 74,825개를 수집하였다. 이중 원데이터에서 한 환자 당 PSA 데이터가 8개 이상인 환자 4,510명의 PSA 데이터 63,012개를 추출했다. 그런 다음 PSA 데이터를 3개월 단위로 묶고, 상기 명시된 가중이동평균법으로 결측치를 채우게 되면 PSA 데이터의 총 수는 67,504개가 된다. 이때, PSA 데이터의 결측으로 입력된 가데이터는 4,492개가 발생되었다. 즉, 환자 당 평균 데이터는 14.97개이었다. 이 데이터는 결측으로 입력된 가데이터까지 포함된다.According to the experiment, the data of patients who received at least 4 post-operative PSA tests at three large hospitals were grouped into three-month intervals. Before pretreatment, 6,977 patients and 74,825 PSA data were collected as raw data. Among the raw data, 63,012 PSA data were extracted from 4,510 patients with 8 or more PSA data per patient. Then, if the PSA data are grouped into three-month units and the missing values are filled using the weighted moving average method specified above, the total number of PSA data is 67,504. At this time, 4,492 pieces of provisional data entered as missing PSA data were generated. That is, the average data per patient was 14.97. This data includes even temporary data entered as missing data.

위 결측으로 입력된 가데이터에 가중이동평균법을 적용하여 값을 추정한 후, 결측이 없는 완결한 데이터를 LSTM 기법으로 학습시켰다.After estimating the value by applying the weighted moving average method to the provisional data entered as the above missing data, the completed data without missing data was trained using the LSTM technique.

다음으로, 판단부(34)는 환자의 PSA 데이터를 신경망에 적용하여 전립선암의 재발 여부를 판단한다.Next, the determination unit 34 applies the patient's PSA data to the neural network to determine whether prostate cancer recurs.

즉, 판단부(34)는 치료 또는 수술 시점 이후 측정된 일련의 환자의 PSA 데이터, 즉, 환자의 PSA 수치의 시계열 데이터를 수신하면(입력받으면), 앞서 전처리부(32)를 통해 전처리를 수행하게 한다.That is, the determination unit 34 receives a series of patient PSA data measured after the time of treatment or surgery, that is, time series data of the patient's PSA value (when input is received), preprocessing is performed through the preprocessing unit 32 in advance. make it

다음으로, 판단부(34)는 전처리된 환자의 PSA 수치의 시계열 데이터를 LSTM 신경망에 입력시키고, LSTM 신경망의 출력 값을 획득한다.Next, the determination unit 34 inputs the preprocessed time series data of the PSA value of the patient to the LSTM neural network, and obtains an output value of the LSTM neural network.

다음으로, 판단부(34)는 획득된 신경망의 출력 값으로 전립선암 재발 여부를 판단한다. 즉, 신경망의 출력 값은 해당 환자의 다음 PSA 수치의 예측값이다. 해당 예측값(또는 출력값)이 사전에 정해진 기준 범위에 해당하면 전립선암 재발된 것으로 판단한다. 바람직하게는, 예측된 PSA 수치가 재발 기준(사전에 정해진 기준) 0.2를 넘으면 전립선암 재발로 판단하고 넘지 않으면 그렇지 않은 것으로 판단한다.Next, the determination unit 34 determines whether prostate cancer reoccurs based on the obtained output value of the neural network. That is, the output value of the neural network is the predicted value of the patient's next PSA level. If the predicted value (or output value) falls within a predetermined reference range, it is determined that the prostate cancer has recurred. Preferably, if the predicted PSA level exceeds the recurrence criterion (predetermined criterion) of 0.2, it is determined that the prostate cancer has recurred, and if it does not exceed it, it is determined that it does not.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템(30)을 설명한다.Next, a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system 30 using time-series examination data according to a second embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제2 실시예는 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하며, 다만, 시계열 데이터를 PSA 수치에 치료 정보(또는 치료 데이터)를 더 포함하여 구성한다.The second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment described above, except that time series data is configured by further including treatment information (or treatment data) in the PSA value.

바람직하게는 치료 정보의 시계열 데이터는 해당 기간 내의 투약정보, 방사선 치료비 등으로 구성된다.Preferably, the time series data of the treatment information consists of medication information, radiation treatment cost, and the like within a corresponding period.

또한, 바람직하게는, 투약정보나 방사선 치료는 투약 또는 치료 여부에 따라 이진 값으로 설정된다. 예를 들어, 해당 기간 내에 투약 또는 치료 되었으면 “1”로 입력되고, 그렇지 않으면 “0”으로 입력된다.In addition, preferably, the dosing information or radiation therapy is set to a binary value according to whether the administration or treatment. For example, if it was administered or treated within the period, it is input as “1”, otherwise it is input as “0”.

즉, 수술 후 환자의 PSA수치가 비정상적으로 올라가는것을 확인하면 재수술을 하기전에 호르몬치료, 방사선치료, 항암제치료 등의 수단을 시행하고, 그럼에도 호전되지 않는 경우 재수술을 하게 된다. 따라서 딥러닝 예측모델에 환자 PSA수치 변화에 영향을 줄 수 있는 위 치료들의 날짜를 고려하여, PSA 수치가 크게 변화하기 직전에 PSA 검사일에 해당 정보를 명시(1 또는 0으로 코딩)하는 변수를 추가한다. 실제로 이러한 변수 추가는 성능에도 긍정적인 영향을 미친다.In other words, if it is confirmed that the patient's PSA level rises abnormally after surgery, measures such as hormone therapy, radiation therapy, and chemotherapy are performed before re-operation, and if it does not improve, re-operation is performed. Therefore, in consideration of the dates of the above treatments that can affect the change in the patient's PSA level in the deep learning predictive model, a variable that specifies the information (coded as 1 or 0) on the PSA test day just before the PSA level changes significantly is added. do. In fact, adding these variables also has a positive effect on performance.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.In the above, the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

10 : 컴퓨터 단말 20 : 재발예측 클라이언트
30 : 재발예측 시스템 31 : 신경망 모듈
32 : 전처리부 33 : 학습부
34 : 판단부
40 : 데이터베이스 80 : 네트워크
10: computer terminal 20: recurrence prediction client
30: relapse prediction system 31: neural network module
32: preprocessing unit 33: learning unit
34: judgment unit
40: database 80: network

Claims (8)

시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템에 있어서,
순환 신경망을 구비한 신경망 모듈;
일련의 다수의 PSA(Prostate Specific Antige) 수치를 시계열 순으로 정규화 하는 전처리부;
PSA 학습 데이터를 상기 신경망 전처리부에 의해 전처리하게 하고, 전처리된 학습 데이터를 이용하여 상기 신경망을 학습시키는 신경망 학습부; 및,
환자의 일련의 PSA 데이터를 수신하여, 상기 환자의 PSA 데이터를 상기 신경망 전처리부에 의해 정규화하게 하고, 정규화된 데이터를 상기 신경망에 적용하고, 적용 결과에 따라 전립선암의 재발 여부를 출력하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
In a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data,
a neural network module having a recurrent neural network;
a preprocessor for normalizing a series of multiple PSA (Prostate Specific Antige) values in time series order;
a neural network learning unit that preprocesses PSA learning data by the neural network preprocessor, and trains the neural network using the preprocessed learning data; and;
A determination unit that receives a series of PSA data of a patient, normalizes the PSA data of the patient by the neural network preprocessing unit, applies the normalized data to the neural network, and outputs whether prostate cancer recurs according to the application result A deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series screening data, characterized in that it includes.
제1항에 있어서,
상기 신경망은 LSTM(long short-term memory networks)으로 구성되고, 상기 신경망은 다음 기간의 PSA 수치를 출력하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
According to claim 1,
The neural network is composed of long short-term memory networks (LSTM), and the neural network is a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series examination data, characterized in that it outputs the PSA value of the next period.
제1항에 있어서,
상기 신경망의 입력은 PSA 수치의 시계열 데이터 외에 환자의 생체 지수를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
According to claim 1,
The input of the neural network is a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, characterized in that it further includes the patient's bio-index in addition to the time-series data of the PSA value.
제1항에 있어서,
상기 전처리부는 일련의 PSA 수치들을 사전에 정해진 주기로 묶어 각 기간의 대표값을 설정하고, 각 기간의 대표값들을 시계열로 구성하여 정규화 하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
According to claim 1,
The pre-processing unit sets a representative value of each period by binding a series of PSA values to a predetermined period, and normalizes the representative values of each period by configuring a time series. Deep learning-based prostate cancer recurrence prediction using time series examination data system.
제4항에 있어서,
상기 전처리부는 주기에 의한 각 기간 내에 다수의 PSA 수치들이 존재하면, 해당 기간 내의 수치들의 중앙값을 대표값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
5. The method of claim 4,
The preprocessor is a deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time-series examination data, characterized in that when a plurality of PSA values exist within each period according to the cycle, the median value of the values within the period is set as a representative value.
제4항에 있어서,
상기 전처리부는 해당 기간 내에 PSA 수치가 결측된 경우, 해당 기간의 전후 기간의 PSA 수치에 대하여 가중이동평균법을 적용하여, 해당 기간의 대표값을 추정하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
5. The method of claim 4,
When the PSA value is missing within the period, the preprocessor applies a weighted moving average method to the PSA value of the period before and after the period to estimate the representative value of the period. Prostate cancer recurrence prediction system.
제6항에 있어서,
상기 전처리부는 결측된 대표값에서 최대한 전후 2개 기간의 대표값만을 이용하여, 결측 대표값을 추정하되, 가중치는 이전 기간의 대표값에 0.5, 이후 기간의 대표값에 0.5를 부여하고, 2개인 경우 가장 가까운 대표값에 0.3, 다음으로 가까운 대표값에 0.2를 부여하고, 이전 또는 이후 기간에 하나의 기간의 대표값만 있는 경우 0.5를 부여하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
7. The method of claim 6,
The preprocessor estimates the missing representative value by using only the representative values of the two periods before and after as much as possible from the missing representative values, but the weight is 0.5 to the representative value of the previous period and 0.5 to the representative value of the subsequent period, and two Deep learning-based prostate using time series examination data, characterized in that 0.3 is given to the closest representative value, 0.2 to the next closest representative value, and 0.5 is given if there is only a representative value of one period in the previous or subsequent period Cancer recurrence prediction system.
제1항에 있어서,
시계열 데이터를 PSA 수치에 치료 정보를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 시계열 검진 데이터를 이용한 딥러닝 기반 전립선암 재발예측 시스템.
According to claim 1,
A deep learning-based prostate cancer recurrence prediction system using time series screening data, characterized in that the time series data is further included in the PSA value and treatment information is included.
KR1020200108799A 2019-12-27 2020-08-27 A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination KR102499912B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190176818 2019-12-27
KR1020190176818 2019-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210084214A true KR20210084214A (en) 2021-07-07
KR102499912B1 KR102499912B1 (en) 2023-02-15

Family

ID=76862350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200108799A KR102499912B1 (en) 2019-12-27 2020-08-27 A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102499912B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102551808B1 (en) 2022-10-12 2023-07-05 주식회사 에이비스 Medical device and Method for predicting myopic regression

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021804A (en) * 2008-08-18 2010-02-26 재단법인서울대학교산학협력재단 Method and apparatus of diagnosing prostate cancer
KR20190110834A (en) 2018-03-21 2019-10-01 가톨릭대학교 산학협력단 Prostate cancer pathologic step prediction method based on deep learning

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021804A (en) * 2008-08-18 2010-02-26 재단법인서울대학교산학협력재단 Method and apparatus of diagnosing prostate cancer
KR101018665B1 (en) 2008-08-18 2011-03-04 재단법인서울대학교산학협력재단 Method and apparatus of diagnosing prostate cancer
KR20190110834A (en) 2018-03-21 2019-10-01 가톨릭대학교 산학협력단 Prostate cancer pathologic step prediction method based on deep learning

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102551808B1 (en) 2022-10-12 2023-07-05 주식회사 에이비스 Medical device and Method for predicting myopic regression
WO2024080459A1 (en) * 2022-10-12 2024-04-18 주식회사 에이비스 Device and method for predicting myopia regression

Also Published As

Publication number Publication date
KR102499912B1 (en) 2023-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hachesu et al. Use of data mining techniques to determine and predict length of stay of cardiac patients
Austin et al. A comparison of a Bayesian vs. a frequentist method for profiling hospital performance
Goldenholz et al. Is seizure frequency variance a predictable quantity?
Austin A comparison of Bayesian methods for profiling hospital performance
US20160117457A1 (en) Method and apparatus for analyzing patient's constitutional peculiarity
CN109767067A (en) Method and Related product based on more evaluative dimensions evaluation hospital
Mielczarek et al. Modeling healthcare demand using a hybrid simulation approach
Love-Koh How useful are early economic models?: comment on" Problems and Promises of Health Technologies: The Role of Early Health Economic Modelling"
Rachuba et al. Redesigning the diagnostic pathway for chest pain patients in emergency departments
US20090222248A1 (en) Method and system for determining a combined risk
KR20210084214A (en) A recurrence prediction system based on deep learning for prostate cancer using time series data of examination
Lee et al. Design and rationale for the acute congestive heart failure urgent care evaluation: the ACUTE study
Lamers-Johnson et al. Academy of nutrition and dietetics nutrition research network: validation of a novel nutrition informatics tool to assess agreement between documented nutrition care and evidence-based recommendations
CN113643798A (en) Method and device for matching caregivers for disabled persons and computer equipment
CN117012380A (en) Event estimation method, device, equipment, storage medium and program product
Tseng et al. Spectrum bias in algorithms derived by artificial intelligence: a case study in detecting aortic stenosis using electrocardiograms
CN112037918B (en) Chronic disease medical insurance cost prediction method fusing complication risks and related equipment
CN114550896A (en) Dizziness patient emergency pre-examination triage decision-making method, device and model based on artificial neural network
Nikolaeva et al. Patient measurements simulation and event processing in telemedicine systems
Mroz et al. Screening for a chronic disease: A multiple stage duration model with partial observability
Wong et al. Combining the performance strengths of the logistic regression and neural network models: a medical outcomes approach
US20200075163A1 (en) Diagnostic decision support for patient management
CN117079760B (en) Warfarin dosage adjustment method, warfarin dosage adjustment system and clinical auxiliary decision-making system
Tian GP Post Call Wait Times Predictions Using LSTM
Hong et al. An intelligent fuzzy-neural diagnostic system for osteoporosis risk assessment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right