KR20230120163A - Method for providing information of intradialytic hypotension and device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 프로세서에 의해 구현되는 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법으로, 개체로부터 혈액 투석 중 획득 가능한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신하는 단계, 및 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하여, 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하는 단계를 포함하되, 혈액 투석기 데이터가 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 시계열 데이터인, 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법 및 이를 이용한 디바이스를 제공한다.The present invention is a method for providing information on hypotension during hemodialysis implemented by a processor, comprising the steps of receiving hemodialysis machine data and vital sign data obtainable during hemodialysis from an individual, and the hemodialysis machine data and vital sign data as inputs. predicting hypotension during dialysis based on the received hemodialysis machine data and vital sign data, using a prediction model learned to predict hypotension during dialysis within a predetermined time period, wherein the hemodialysis machine data is received from the hemodialysis machine. Provided is a method for providing information on hypotension during dialysis, which is time-series data obtained in units of minutes, and a device using the same.
Description
본 발명은 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법 및 이를 이용한 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스에 관한 것이다. The present invention relates to a method for providing information on hypotension during dialysis and a device for providing information on hypotension during dialysis using the same.
투석 중 저혈압 (Intradialytic hypotension; IDH) 은 만성 혈액 투석에서 가장 흔한 합병증 중 하나이다. 이때, 당뇨병, 심혈관 질환, 자율신경계 기능 장애, 영양 상태, 노령, 빈혈, 높은 투석 간 체중 증가 등이 투석 중 저혈압과 관련된 위험 요소로서 알려져 있다. 그러나, 이러한 위험 요소의 대부분은 혈액 투석 시, 즉시 교정하기 어렵다. 이에 투석 중 저혈압이 발생한 경우 일시적으로 혈액 투석을 중단하거나 한외여과율을 낮추는 등의 처치가 수행된다.Intradialytic hypotension (IDH) is one of the most common complications of chronic hemodialysis. At this time, diabetes, cardiovascular disease, autonomic nervous system dysfunction, nutritional status, old age, anemia, high weight gain between dialysis, and the like are known risk factors associated with hypotension during dialysis. However, most of these risk factors are difficult to correct immediately during hemodialysis. Accordingly, when hypotension occurs during dialysis, treatment such as temporarily stopping hemodialysis or lowering the ultrafiltration rate is performed.
한편, 투석 중 저혈압을 조기에 발견하기 위해서 혈압을 더 자주 측정하는 것이 도움이 될 수 있지만, 비침습적 혈압 측정 방식의 특성상 투석 중 지속적으로 혈압을 측정하는 것은 불가능하다. 나아가, 투석 중 저혈압은 다양한 원인이 있기 때문에 고전적 통계 모델로 예측하는 것은 어려울 수 있다. On the other hand, it may be helpful to measure blood pressure more frequently in order to detect hypotension at an early stage during dialysis, but it is impossible to continuously measure blood pressure during dialysis due to the characteristics of a non-invasive blood pressure measurement method. Furthermore, because hypotension during dialysis has various causes, it can be difficult to predict with classical statistical models.
이에, 투석 중 저혈압을 미리 예측할 수 있는 다른 비침습적 방법이 필요할 수 있다.Accordingly, other non-invasive methods capable of predicting hypotension during dialysis in advance may be required.
따라서, 투석 중 저혈압과 연관된 신뢰도 높은 정보를 제공하는 방법의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is a continuous demand for the development of a method for providing reliable information related to hypotension during dialysis.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The background description of the invention has been prepared to facilitate understanding of the present invention. It should not be construed as an admission that matters described in the background art of the invention exist as prior art.
한편, 전술한 문제점을 해결하기 위해, 다차원 데이터를 처리할 수 있는 머신러닝이나 딥러닝을 이용하여 혈액투석 환자의 투석 중 저혈압을 예측하는 연구가 소개된 바 있다. On the other hand, in order to solve the above-described problems, a study on predicting hypotension during dialysis of a hemodialysis patient using machine learning or deep learning capable of processing multi-dimensional data has been introduced.
그러나, 해당 모델은 개체에 대한 다양한 임상 정보를 필요로 하기 때문에 개인정보 침해의 위험이 존재할 수 있다. However, since the corresponding model requires various clinical information about the individual, there may be a risk of personal information infringement.
본 발명의 발명자들은, 전술한 한계를 극복하기 위한 방안으로 혈액 투석 세션 동안 혈류 속도, 한외여과속도, 투석액 유량, 동맥관 압, 정맥관 압, 막횡단 압, 온도, 투석액의 중탄산염 및 나트륨 수준을 포함한 다양한 측정 값의 획득이 가능하다는 점에 주목하였다.The inventors of the present invention, as a way to overcome the above-mentioned limitations, blood flow rate, ultrafiltration rate, dialysis fluid flow rate, arterial vascular pressure, venous vascular pressure, transmembrane pressure, temperature, and various parameters including bicarbonate and sodium levels in the dialysis fluid during a hemodialysis session. It was noted that it is possible to obtain measured values.
보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은 전술한 측정값들이 다양한 제조 업체의 모든 혈액 투석 장치로부터 획득 가능함에 따라, 혈액 투석 장치로부터 용이하게 입수 가능함에 주목하였다. More specifically, the inventors of the present invention have noted that the above-described measurement values are easily obtainable from hemodialysis machines, as they are obtainable from all hemodialysis machines of various manufacturers.
특히, 본 발명의 발명자들은, 전자 의무 기록 데이터와 같은 개인 정보 기반의 데이터가 제외된, 혈액 투석기에서 생성된 데이터를 학습 데이터로 이용하여, 투석 중 저혈압의 발병 위험도를 예측할 수 있는 모델을 구축하고자 하였다.In particular, the inventors of the present invention intend to build a model capable of predicting the risk of developing hypotension during dialysis by using data generated in a hemodialysis machine as learning data, excluding data based on personal information such as electronic medical record data. did
그 결과, 본 발명의 발명자들은 예측 모델 기반의 새로운 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 시스템을 개발하기에 이르렀다. As a result, the inventors of the present invention have developed a new system for providing information on hypotension during dialysis based on a predictive model.
한편, 본 발명의 발명자들은, 투석 장치가 모니터링되는 분 단위의 실시간 데이터를 미리 결정된 시간 동안 취합 후, 이를 학습데이터로 이용하여 특정한 시간 이후 (예를 들어, 10 분 후) 의 저혈압 위험 여부를 예측하도록 예측 모델을 구축하고자 하였다.On the other hand, the inventors of the present invention collect real-time data in units of minutes during which the dialysis machine is monitored for a predetermined time, and then use this as learning data to predict hypotension risk after a specific time (eg, 10 minutes later) We tried to build a predictive model to do this.
그 결과, 본 발명의 발명자들은, 예측 모델에 의해 혈액 투석 중 빠르게 저혈압이 예측될 수 있어, 트렌델렌부르크 자세 (Trendelenburg position), 등장액 투여, 한외여과율 감소 등의 저혈압에 대한 의료진의 처치가 효과적으로 수행될 수 있음을 기대할 수 있었다. As a result, the inventors of the present invention can quickly predict hypotension during hemodialysis by the predictive model, so medical staff's treatment for hypotension, such as Trendelenburg position, isotonic solution administration, and ultrafiltration rate reduction, is effectively performed. could be expected to be.
더욱이, 본 발명의 발명자들은 예측 모델의 구축에 있어서, 다양한 형태의 혈액 투석 중 저혈압을 예측하도록 구축하고자 하였다.Moreover, the inventors of the present invention tried to build a predictive model to predict hypotension during hemodialysis in various forms.
보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은, 나디르 (Nadir) 수축기 혈압이 90 mmHg 미만으로 정의되는 “”초기 혈압과 비교하여 수축기 혈압이 20 mmHg이상 감소하는 “Fall20”수축기 혈압이 20mmHg 이상 감소하거나 및/또는 평균 동맥압이 10mmHg이상 감소하는 “Fall20 또는 MAP10”의 세 가지 형태의 혈액 투석 중 저혈압을 예측하도록 구축할 수 있었다.More specifically, the inventors of the present invention, "Fall 20" systolic blood pressure is reduced by 20 mmHg or more compared to the initial blood pressure, which is defined as Nadir systolic blood pressure is less than 90 mmHg, and and/or could be constructed to predict hypotension during hemodialysis in three forms of “Fall20 or MAP10” in which mean arterial pressure decreased by more than 10 mmHg.
이에, 본 발명의 발명자들은, 다양한 형태의 투석 중 저혈압의 발생을 예측하도록 학습된 예측 모델 기반의 정보 제공 시스템을 제공함에 따라, 의료진이 개별화된 치료를 적용하는 것에 기여할 수 있음을 기대할 수 있었다. Accordingly, the inventors of the present invention could expect that by providing an information providing system based on a predictive model learned to predict the occurrence of hypotension during various types of dialysis, it could contribute to the application of individualized treatment by medical staff.
즉, 본 발명의 발명자들은 새로운 정보 제공 시스템을 제공함으로써, 의료진의 숙련도에 관계 없이 투석 중 저혈압에 대한 예측이 가능하며 이에 대한 신뢰도 높은 정보의 제공이 가능함을 기대할 수 있었다. That is, by providing a new information providing system, the inventors of the present invention expected that it was possible to predict low blood pressure during dialysis regardless of the skill level of medical staff and to provide highly reliable information therefor.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 예측 모델을 이용하여 개체로부터 획득한 임상 데이터를 기초로, 투석 중 저혈압의 발생을 예측하도록 구성된 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법 및 이를 이용한 디바이스를 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for providing information on hypotension during dialysis configured to predict the occurrence of hypotension during dialysis based on clinical data obtained from an individual using a predictive model, and to provide a device using the same will be.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법이 제공된다. 상기 정보 제공 방법은, 프로세서에 의해 구현되는 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법으로, 개체로부터 혈액 투석 중 획득 가능한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신하는 단계, 및 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하여, 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하는 단계를 포함한다. In order to solve the above problems, a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention is provided. The information providing method is a method of providing information on hypotension during hemodialysis implemented by a processor, comprising the steps of receiving hemodialysis machine data and vital sign data obtainable during hemodialysis from an individual, and the hemodialysis machine data and vital sign data and predicting hypotension during dialysis based on the received hemodialysis machine data and vital sign data, using a predictive model learned to predict hypotension during dialysis within a predetermined time as an input.
이때, 혈액 투석기 데이터는 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 시계열 데이터이다.In this case, the hemodialysis machine data is time-series data obtained from the hemodialysis machine in units of minutes.
본 발명의 특징에 따르면, 혈액 투석기 데이터는, 미리 결정된 시간 동안 분 단위로 상기 혈액 투석기로부터 획득된, 총 투석 시간, 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 투석액 온도 및 나트륨 수준 중 적어도 하나일 수 있다.According to a feature of the present invention, the hemodialysis machine data includes total dialysis time, arterial line pressure (AP), venous line pressure (VP), blood flow rate, obtained from the hemodialysis machine in minutes over a predetermined time period. It may be at least one of a blood flow rate, a dialysate flow rate, an ultrafiltration rate, a total ultrafiltration volume, a dialysate temperature, and a sodium level.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 혈액 투석기 데이터는, 혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압일 수 있다.According to another feature of the present invention, the hemodialysis machine data may be blood flow rate, dialysate sodium level and arterial pressure.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 활력 징후 데이터는, 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 중 적어도 하나일 수 있다.According to another feature of the present invention, the vital sign data may be at least one of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP), and pulse rate. there is.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 활력 징후 데이터는, 수축기 혈압 및 평균 동맥압일 수 있다.According to another feature of the invention, the vital sign data may be systolic blood pressure and mean arterial pressure.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 활력 징후 데이터는, 개체로부터 시간 단위로 획득된 시계열 데이터일 수 있다.According to another feature of the present invention, the vital sign data may be time-series data obtained from an individual on an hourly basis.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 미리 결정된 시간은, 1 분 내지 1 시간일 수 있다.According to another feature of the present invention, the predetermined time may be 1 minute to 1 hour.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 예측하는 단계는, 예측 모델을 이용하여, 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로, 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the predicting step may include at least one of 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10' based on the received hemodialysis machine data and vital sign data using a predictive model. of predicting hypotension during dialysis.
이때, Nadir90은, 나디르 수축기 혈압이 90 mmHg 미만인 상태로 정의되고, Fall20는 초기 혈압과 비교하여 수축기 혈압이 20 mmHg이상인 상태로 정의되고, Fall20 또는 MAP10은, 수축기 혈압이 20mmHg 이상 감소하거나 및/또는 평균 동맥압이 10mmHg이상 감소하는 상태로 정의될 수 있다.At this time, Nadir90 is defined as a state in which Nadir systolic blood pressure is less than 90 mmHg, Fall 20 is defined as a state in which systolic blood pressure is 20 mmHg or more compared to the initial blood pressure, and Fall 20 or MAP10 is a decrease in systolic blood pressure of 20 mmHg or more and / Alternatively, it can be defined as a decrease in mean arterial pressure of 10 mmHg or more.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 예측 모델은, 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터의 입력을 위한 CNN (convolutional neural network) 모듈 및 투석 중 저혈압의 출력을 위한 FNN (feedforward neural network) 모듈을 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the predictive model may include a convolutional neural network (CNN) module for inputting hemodialysis machine data and the vital sign data, and a feedforward neural network (FNN) module for outputting hypotension during dialysis. can
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, CNN 모듈은, 입력 레이어, 복수의 연산 레이어로 이루어진 연산 블록 및 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling) 를 포함하고, FNN 모듈은, 활성 함수 레이어, 드롭아웃 레이어 및 출력 레이어를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the CNN module includes an input layer, a computation block consisting of a plurality of computation layers, and an adaptive average pooling layer, and the FNN module includes an active function layer, a dropout layer, and It may contain an output layer.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 연산 레이어는, 1차원 컨볼루션 레이어, 1차원 평균 풀링 레이어, 배치 정규화 레이어 및 활성 함수 레이어 중 적어도 두 개의 레이어를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the plurality of computation layers may include at least two layers of a 1D convolution layer, a 1D average pooling layer, a batch normalization layer, and an activation function layer.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스가 제공된다. 상기 디바이스는 개체로부터 혈액 투석 중 획득 가능한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신하도록 구성된 통신부, 및 통신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함한다. In order to solve the above problems, a device for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention is provided. The device includes a communication unit configured to receive hemodialysis machine data and vital sign data obtainable during hemodialysis from an individual, and a processor functionally connected to the communication unit.
이때, 프로세서는, 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하여, 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하도록 구성되고, 혈액 투석기 데이터는 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 시계열 데이터이다.At this time, the processor uses a prediction model learned to predict hypotension during dialysis within a predetermined time by taking the hemodialysis machine data and vital sign data as inputs, and hypotension during dialysis based on the received hemodialysis machine data and vital sign data. and the hemodialysis machine data is time-series data obtained from the hemodialysis machine in minutes.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other embodiment specifics are included in the detailed description and drawings.
본 발명은, 개인 정보를 제외한 임상 데이터를 이용하여 투석 중 저혈압을 예측하도록 구성된 인공 신경망 네트워크 기반의 정보 제공 시스템을 제공함으로써 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect of providing information related to hypotension during dialysis by providing an information providing system based on an artificial neural network configured to predict hypotension during dialysis using clinical data excluding personal information.
특히, 본 발명은 투석 중 미리 결정된 시간 (예를 들어 10분 후) 이후의 저혈압의 예측이 가능한 예측 모델을 제공함에 따라, 의료진은 다양한 처치를 빠르게 수행할 수 있다. In particular, since the present invention provides a predictive model capable of predicting hypotension after a predetermined time (eg, 10 minutes) during dialysis, medical personnel can quickly perform various treatments.
보다 구체적으로, 본 발명은, 예측 모델에 의해 혈액 투석 중 빠르게 저혈압이 예측될 수 있어, 트렌델렌부르크 자세, 등장액 투여, 한외여과율 감소 등의 저혈압에 대한 의료진의 처치가 효과적으로 수행되도록 기여할 수 있다. More specifically, the present invention can contribute to the effective treatment of hypotension by medical staff, such as the Trendelenburg posture, isotonic solution administration, and ultrafiltration rate reduction, since hypotension can be quickly predicted during hemodialysis by a predictive model.
더욱이, 본 발명은, 다양한 형태의 혈액 투석 중 저혈압을 예측하도록 구성된 예측 모델 기반의 정보 제공 시스템을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention may provide a predictive model-based information providing system configured to predict hypotension during various types of hemodialysis.
보다 구체적으로, 본 발명은, “Nadr90” “Fall20”및 “Fall20 또는 MAP10”의 세 가지 형태의 혈액 투석 중 저혈압을 예측할 수 있다.More specifically, the present invention can predict hypotension during hemodialysis in three types of “Nadr90” “Fall20” and “Fall20 or MAP10”.
즉 본 발명은, 다양한 형태의 투석 중 저혈압의 발생을 예측하도록 학습된 예측 모델 기반의 정보 제공 시스템을 제공함에 따라, 의료진이 개체마다 개별화된 치료법을 용이하게 선택하도록 하는 것에 기여할 수 있다. That is, the present invention provides an information providing system based on a predictive model learned to predict the occurrence of hypotension during various types of dialysis, thereby contributing to enabling medical personnel to easily select individualized treatments for each individual.
따라서, 본 발명은 새로운 정보 제공 시스템을 제공함으로써, 의료진의 숙련도에 관계 없이 투석 중 저혈압에 대한 예측이 가능하며 이에 대한 신뢰도 높은 정보의 제공이 가능할 수 있다. Accordingly, the present invention provides a new information providing system, so that it is possible to predict low blood pressure during dialysis regardless of the skill level of a medical staff, and to provide highly reliable information therefor.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스를 이용한 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 시스템을 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료진 디바이스의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 제공용 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법의 절차를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법에 이용되는 예측 모델의 구조를 예시적으로 도시한 것이다.
도 6a 내지 6f는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법에서, 예측 모델의 학습 데이터 및 검증 결과를 도시한 것이다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법에서, 예측 모델의 투석 중 저혈압 예측에 대한 주요 데이터를 도시한 것이다.
도 8a 내지 8c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법에서, 예측 모델의 투석 중 저혈압 예측에 대한 주요 데이터를 도시한 것이다.1 illustrates a system for providing information on hypotension during dialysis using a device for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
2A is a block diagram showing the configuration of a medical staff device according to an embodiment of the present invention.
2B is a block diagram showing the configuration of a server for providing information according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a procedure of a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
4 illustratively illustrates a procedure of a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustratively illustrates the structure of a predictive model used in a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
6a to 6f illustrate learning data and verification results of a predictive model in a method for providing information on hypotension during dialysis according to various embodiments of the present invention.
7A to 7C show main data for prediction of hypotension during dialysis by a predictive model in a method for providing information on hypotension during dialysis according to various embodiments of the present invention.
8A to 8C illustrate main data for prediction of hypotension during dialysis by a predictive model in a method for providing information on hypotension during dialysis according to various embodiments of the present invention.
발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The advantages of the invention, and how to achieve them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative, so the present invention is not limited to the details shown. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification is used, other parts may be added unless 'only' is used. In the case where a component is expressed in the singular, the case including the plural is included unless otherwise explicitly stated.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다. Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as those skilled in the art can fully understand, various interlocking and driving operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other. It may be possible to implement together in an association relationship.
본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다. For clarity of interpretation of this specification, terms used in this specification will be defined below.
본 명세서에서 사용되는 용어, "개체"는 투석 중 저혈압에 대한 정보를 제공받고자 하는 모든 대상을 의미할 수 있다. 예를 들어, 개체는, 인간을 제외한 모든 포유 동물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term "subject" may refer to any subject who wishes to receive information on hypotension during dialysis. For example, the subject may be any mammal except for humans, but is not limited thereto.
본 명세서에서 사용되는 용어, "혈액 투석기 데이터"는, 혈액 투석기로부터 획득 가능한 모든 데이터를 의미할 수 있다.As used herein, the term “hemodialysis machine data” may refer to all data obtainable from a hemodialysis machine.
본 발명의 특징에 따르면, 혈액 투석기 데이터는 미리 결정된 시간 동안 상기 혈액 투석기로부터 획득된, 총 투석 시간, 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 투석액 온도 및 투석액 나트륨 수준 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to a feature of the present invention, the hemodialysis machine data includes total dialysis time, arterial line pressure (AP), venous line pressure (VP), blood flow rate, obtained from the hemodialysis machine for a predetermined period of time. ), dialysate flow rate, ultrafiltration rate, total ultrafiltration volume, dialysate temperature, and dialysate sodium level, but is not limited thereto.
바람직하게, 본원 명세서에서 혈액 투석기 데이터는 미리 결정된 시간동안 획득된 분단위의 혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압일 수 있다. 예를 들어, 혈액 투석기 데이터는, 30분 동안 1분 단위로 획득된 혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압일 수 있다. 이에 혈액 투석기 데이터는 복수의 세그먼트 (segments) 로 존재할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the hemodialysis machine data in the present specification may be a blood flow rate in units of minutes, a dialysate sodium level, and an arterial pressure obtained for a predetermined period of time. For example, the hemodialysis machine data may be blood flow rate, dialysate sodium level, and arterial pressure acquired every minute for 30 minutes. Accordingly, hemodialysis machine data may exist in a plurality of segments. However, it is not limited thereto.
한편, 전술한 혈액 투석기 데이터는 제조사에 관계 없이, 나아가 개인 정보의 제한 없이 어떠한 혈액 투석기로부터 획득 가능할 수 있다. Meanwhile, the above-described hemodialysis machine data may be obtained from any hemodialysis machine regardless of manufacturer and furthermore, without limitation of personal information.
본 명세서에서 사용되는 용어, "활력 징후 데이터"는, 개체로부터 획득 가능한 혈압, 맥박, 호흡수 및 체온과 연관된 모든 데이터를 의미할 수 있다.As used herein, the term “vital sign data” may refer to all data related to blood pressure, pulse rate, respiratory rate, and body temperature obtainable from an individual.
본 발명의 특징에 따르면, 활력 징후 데이터는, 개체로부터 시간 단위로 획득된 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 중 적어도 하나일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.According to a feature of the present invention, vital sign data includes systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP) and pulse rate obtained on an hourly basis from a subject. may be at least one of However, it is not limited thereto.
바람직하게, 본원 명세서에서 활력 징후 데이터는 개체로부터 시간 단위로 획득된 수축기 혈압 및 평균 동맥압일 수 있다. 예를 들어, 활력 징후 데이터는 1시간 단위로 획득된 수축기 혈압 및 평균 동맥압일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. Preferably, the vital sign data herein may be systolic blood pressure and mean arterial pressure obtained on an hourly basis from an individual. For example, the vital sign data may be systolic blood pressure and mean arterial pressure obtained on an hourly basis. However, it is not limited thereto.
본 명세서에서 사용되는 용어, "투석 중 저혈압 (Intradialytic hypotension; IDH)"은 혈액 투석에서 발생되는 저혈압을 의미할 수 있다.As used herein, the term "intradialytic hypotension (IDH)" may refer to hypotension occurring in hemodialysis.
본 발명의 특징에 따르면, 투석 중 저혈압은 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나일 수 있다.According to a feature of the present invention, hypotension during dialysis may be at least one of 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10'.
이때, Nadir90은, 나디르 수축기 혈압이 90 mmHg 미만인 상태로 정의되고, Fall20는 초기 혈압과 비교하여 수축기 혈압이 20 mmHg이상인 상태로 정의될 수 있다. 나아가, Fall20 또는 MAP10은, 수축기 혈압이 20mmHg 이상 감소하거나 및/또는 평균 동맥압이 10mmHg이상 감소하는 상태로 정의될 수 있다.In this case, Nadir90 may be defined as a state in which the Nadir systolic blood pressure is less than 90 mmHg, and Fall 20 may be defined as a state in which the systolic blood pressure is 20 mmHg or more compared to the initial blood pressure. Furthermore, Fall20 or MAP10 may be defined as a state in which systolic blood pressure decreases by 20 mmHg or more and/or mean arterial pressure decreases by 10 mmHg or more.
본 명세서에서 사용되는 용어, "예측 모델"은 투석 중인 개체로부터 획득 가능한 임상 데이터 중, 개인 정보 기반의 데이터가 제외된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 입력으로 하여, 미리 결정된 시간 이내의 저혈압 발생 여부를 출력하도록 구성된 모델일 수 있다.As used herein, the term "prediction model" refers to the occurrence of hypotension within a predetermined time by using hemodialysis machine data and vital sign data excluding personal information-based data among clinical data obtainable from an individual undergoing dialysis as inputs. It may be a model configured to output
본 발명의 특징에 따르면, 예측 모델은 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터에 기초하여 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 의 세 개의 투석 중 저혈압의 클래스의 발병 여부를 예측하도록 학습된 모델일 수도 있다. According to a feature of the present invention, the predictive model is trained to predict the onset of three classes of hypotension during dialysis, 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10', based on hemodialysis machine data and vital sign data. may be a model.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 예측 모델은 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터의 입력을 위한 CNN (convolutional neural network) 모듈 및 투석 중 저혈압의 출력을 위한 FNN (feedforward neural network) 모듈로 이루어질 수 있다.According to another feature of the present invention, the predictive model may include a convolutional neural network (CNN) module for inputting hemodialysis machine data and the vital sign data, and a feedforward neural network (FNN) module for outputting hypotension during dialysis.
이때, CNN 모듈은, 입력 레이어, 복수의 연산 레이어로 이루어진 연산 블록 및 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling) 를 포함하며, FNN 모듈은, 활성 함수 레이어, 드롭아웃 레이어 및 출력 레이어를 포함할 수 있다.At this time, the CNN module includes an input layer, a computation block composed of a plurality of computation layers, and an adaptive average pooling layer, and the FNN module may include an active function layer, a dropout layer, and an output layer. .
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 연산 레이어는, 1차원 컨볼루션 레이어, 1차원 평균 풀링 레이어, 배치 정규화 레이어 및 활성 함수 레이어 중 적어도 두 개의 레이어로 이루어질 수 있다. According to another feature of the present invention, the plurality of computation layers may include at least two layers of a 1D convolution layer, a 1D average pooling layer, a batch normalization layer, and an activation function layer.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 예측 모델의 구축에 있어, 10배-시불변 변수 (10 time-invariant variables) 가 고정된 값의 1차원 영상으로 처리되고, 각 특징 간의 상관 관계가 캡쳐되도록 시변 변수 (time-varying variables) 및 시불변 변수가 30 픽셀 및 20 채널을 갖는 1차원 이미지로 접합될 수 있다.According to another feature of the present invention, in constructing a predictive model, 10 time-invariant variables are processed as a fixed-valued one-dimensional image, and time-varying so that correlations between features are captured. Time-varying variables and time-invariant variables can be spliced into a one-dimensional image with 30 pixels and 20 channels.
그러나 모델 구축 과정은 이에 제한되는 것은 아니다. However, the model construction process is not limited thereto.
한편, 예측 모델은, 로지스틱 회기 분석 (logistic regression; LR) 기반 모델, 랜덤 포래스트 (random forest; RF) 기반 모델, 익스트림 그래디언트 부스팅 (extreme gradient boosting; XGB) 기반 모델 및 딥러닝 모델 (deep learning model; DLM) 중 적어도 하나의 알고리즘에 기초할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. On the other hand, the predictive model is a logistic regression (LR) based model, a random forest (RF) based model, an extreme gradient boosting (XGB) based model, and a deep learning model ; DLM). However, it is not limited thereto.
예를 들어, 예측 모델은, U-net VGG net, DenseNet 및, encoder-decoder structure를 갖는 FCN (Fully Convolutional Network), SegNet, DeconvNet, DeepLAB V3+와 같은 DNN (deep neural network), SqueezeNet, Alexnet, ResNet18, MobileNet-v2, GoogLeNet, Resnet-v2, Resnet50, RetinaNet, Resnet101, Inception-v3 중 선택된 적어도 하나의 알고리즘에 기초할 수 있다. 나아가, 상기 예측 모델은 전술한 알고리즘 중 적어도 두 개의 알고리즘 모델에 기초한 앙상블 모델일 수도 있다. For example, prediction models include U-net VGG net, DenseNet, FCN (Fully Convolutional Network) having an encoder-decoder structure, SegNet, DeconvNet, DNN (deep neural network) such as DeepLAB V3+, SqueezeNet, Alexnet, and ResNet18. , MobileNet-v2, GoogLeNet, Resnet-v2, Resnet50, RetinaNet, Resnet101, and Inception-v3. Furthermore, the predictive model may be an ensemble model based on at least two algorithm models among the aforementioned algorithms.
이하에서는 도 1 및 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스를 이용한 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 시스템 및 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스를 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 and 2a and 2b, a system for providing information on hypotension during dialysis using a device for providing information on hypotension during dialysis and a device for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention are provided. Explain.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스를 이용한 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 시스템을 도시한 것이다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보를 제공받는 의료진 디바이스의 구성을 예시적으로 도시한 것이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스의 구성을 예시적으로 도시한 것이다.1 illustrates a system for providing information on hypotension during dialysis using a device for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A illustratively illustrates the configuration of a medical staff device receiving information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention. Figure 2b shows the configuration of a device for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention by way of example.
먼저, 도 1을 참조하면, 정보 제공 시스템 (1000) 은, 개체에 대한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 제공하도록 구성된 시스템일 수 있다. 이때, 정보 제공 시스템 (1000) 은, 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 수신하는 의료진 디바이스 (100), 혈액 투석 중 혈액 투석기 데이터를 제공하는 혈액 투석기 (200), 개체에 대한 활력 징후 데이터를 제공하는 활력 징후 측정 기기 (미도시) 및 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터에 기초하여 투석 중 저혈압에 관한 정보를 생성하는 정보 제공용 서버 (300) 로 구성될 수 있다. First, referring to FIG. 1 , an
먼저, 다음으로, 의료진 디바이스 (100) 는 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 나타내기 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 전자 디바이스로서, 스마트폰, 태블릿 PC (Personal Computer), 노트북 및/또는 PC 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.First, next, the
의료진 디바이스 (100) 는 정보 제공용 서버 (300) 로부터 개체에 대한 투석 중 저혈압과 연관된 예측 결과를 수신하고, 수신된 결과를 후술할 표시부를 통해 표시할 수 있다. The
정보 제공용 서버 (300) 는 혈액 투석기 (200) 및 활력 징후 측정 기기 (미도시) 로부터 제공된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 결정하기 위한 다양한 연산을 수행하는 범용 컴퓨터, 랩탑, 및/또는 데이터 서버 등을 포함할 수 있다. 이때, 정보 제공용 서버 (300) 는 웹 페이지를 제공하는 웹 서버 (web server) 또는 모바일 웹 사이트를 제공하는 모바일 웹 서버 (mobile web server) 에 액세스하기 위한 디바이스일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. The
보다 구체적으로, 정보 제공용 서버 (300) 는 혈액 투석기 (200) 및 활력 징후 측정 기기 (미도시) 로부터 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신하고, 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 미리 결정된 시간 이내의 저혈압 발생 여부를 결정하여 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 제공할 수 있다. 이때, 정보 제공용 서버 (300), 예측 모델을 이용하여 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터로부터 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 예측할 수 있다. More specifically, the
정보 제공용 서버 (300) 는 투석 중 저혈압과 연관된 예측 결과를 의료진 디바이스 (100) 로 제공할 수 있다. The
이와 같이 정보 제공용 서버 (300) 로부터 제공되는 정보는 의료진 디바이스 (100) 에 설치된 웹 브라우저를 통해 웹 페이지로 제공되거나, 어플리케이션, 또는 프로그램 형태로 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서 이러한 데이터는 클라이언트-서버 환경에서 플랫폼에 포함되는 형태로 제공될 수 있다.The information provided from the
다음으로, 도 2a 및 2b를 참조하여, 본 발명의 정보 제공용 서버 (300) 의 구성 요소에 대하여 구체적으로 설명한다. Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, components of the
먼저, 도 2a를 참조하면, 의료진 디바이스 (100) 는 메모리 인터페이스 (110), 하나 이상의 프로세서 (120) 및 주변 인터페이스 (130) 를 포함할 수 있다. 의료진 디바이스 (100) 내의 다양한 컴포넌트들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호 라인에 의해 연결될 수 있다.First, referring to FIG. 2A , the
메모리 인터페이스 (110) 는 메모리 (150) 에 연결되어 프로세서 (120) 로 다양한 데이터를 전할 수 있다. 여기서, 메모리 (150) 는 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리 (예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, SRAM, 롬, EEPROM, PROM, 네트워크 저장 스토리지, 클라우드, 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The
다양한 실시예에서, 메모리 (150) 는 운영 체제 (151), 통신 모듈 (152), 그래픽 사용자 인터페이스 모듈 (GUI) (153), 센서 처리 모듈 (154), 전화 모듈 (155) 및 애플리케이션 모듈 (156) 중 적어도 하나 이상을 저장할 수 있다. 구체적으로, 운영 체제 (151) 는 기본 시스템 서비스를 처리하기 위한 명령어 및 하드웨어 작업들을 수행하기 위한 명령어를 포함할 수 있다. 통신 모듈 (152) 은 다른 하나 이상의 디바이스, 컴퓨터 및 서버 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 그래픽 사용자 인터페이스 모듈 (GUI) (153) 은 그래픽 사용자 인터페이스를 처리할 수 있다. 센서 처리 모듈 (154) 은 센서 관련 기능 (예를 들어, 하나 이상의 마이크 (192) 를 이용하여 수신된 음성 입력을 처리함) 을 처리할 수 있다. 전화 모듈 (155) 은 전화 관련 기능을 처리할 수 있다. 애플리케이션 모듈 (156) 은 사용자 애플리케이션의 다양한 기능들, 예컨대 전자 메시징, 웹 브라우징, 미디어 처리, 탐색, 이미징, 기타 프로세스 기능을 수행할 수 있다. 아울러, 의료진 디바이스 (100) 는 메모리 (150) 에 어느 한 종류의 서비스와 연관된 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션 (156-1, 156-2) (예를 들어, 정보 제공 어플리케이션) 을 저장할 수 있다.In various embodiments,
다양한 실시예에서, 메모리 (150) 는 디지털 어시스턴트 클라이언트 모듈 (157) (이하, DA 클라이언트 모듈) 을 저장할 수 있으며, 그에 따라 디지털 어시스턴트의 클라이언트 측의 기능을 수행하기 위한 명령어 및 다양한 사용자 데이터 (158) (예를 들어, 사용자 맞춤형 어휘 데이터, 선호도 데이터, 사용자의 전자 주소록, 할 일 목록, 쇼핑 리스트 등과 같은 기타 데이터) 를 저장할 수 있다. In various embodiments,
한편, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 의료진 디바이스 (100) 에 구비된 다양한 사용자 인터페이스 (예를 들어, I/O 서브시스템 (140)) 를 통해 사용자의 음성 입력, 텍스트 입력, 터치 입력 및/또는 제스처 입력을 획득할 수 있다. Meanwhile, the
또한, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 시청각적, 촉각적 형태의 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 음성, 소리, 알림, 텍스트 메시지, 메뉴, 그래픽, 비디오, 애니메이션 및 진동 중 적어도 둘 하나 이상의 조합으로 이루어진 데이터를 출력할 수 있다. 아울러, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 통신 서브시스템 (180) 을 이용하여 디지털 어시스턴트 서버 (미도시) 와 통신할 수 있다.In addition, the
다양한 실시예에서, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 사용자 입력과 연관된 상황 (context) 을 구성하기 위하여 다양한 센서, 서브시스템 및 주변 디바이스로부터 의료진 디바이스 (100) 의 주변 환경에 대한 추가 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, DA 클라이언트 모듈 (157) 은 사용자 입력과 함께 상황 정보를 디지털 어시스턴트 서버에 제공하여 사용자의 의도를 추론할 수 있다. 여기서, 사용자 입력에 동반될 수 있는 상황 정보는 센서 정보, 예를 들어, 광 (lighting), 주변 소음, 주변 온도, 주변 환경의 이미지, 비디오 등을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 상황 정보는 의료진 디바이스 (100) 의 물리적 상태 (예를 들어, 디바이스 배향, 디바이스 위치, 디바이스 온도, 전력 레벨, 속도, 가속도, 모션 패턴, 셀룰러 신호 강도 등) 을 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상황 정보는 의료진 디바이스 (100) 의 소프트웨어 상태에 관련된 정보 (예를 들어, 의료진 디바이스 (100) 에서 실행 중인 프로세스, 설치된 프로그램, 과거 및 현재 네트워크 활동성, 백그라운드 서비스, 오류 로그, 리소스 사용 등) 를 포함할 수 있다. In various embodiments,
다양한 실시예에서, 메모리 (150) 는 추가 또는 삭제된 명령어를 포함할 수 있으며, 나아가 의료진 디바이스 (100)도 도 2a에 도시된 구성 외에 추가 구성을 포함하거나, 일부 구성을 제외할 수도 있다. In various embodiments, the
프로세서 (120) 는 의료진 디바이스 (100) 의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 메모리 (150) 에 저장된 어플리케이션 또는 프로그램을 구동하여 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 제공하는 인터페이스를 구현하기 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다. The
프로세서 (120) 는 CPU (Central Processing Unit) 나 AP (Application Processor) 와 같은 연산 장치에 해당할 수 있다. 또한, 프로세서 (120) 는 NPU (Neural Processing Unit) 과 같은 다양한 연산 장치가 통합된 SoC (System on Chip) 와 같은 통합 칩 (Integrated Chip (IC)) 의 형태로 구현될 수 있다. The
주변 인터페이스 (130) 는 다양한 센서, 서브 시스템 및 주변 디바이스와 연결되어, 의료진 디바이스 (100) 가 다양한 기능을 수행할 수 있도록 데이터를 제공해 줄 수 있다. 여기서, 의료진 디바이스 (100) 가 어떠한 기능을 수행한다는 것은 프로세서 (120) 에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다. The
주변 인터페이스 (130) 는 모션 센서 (160), 조명 센서 (광 센서) (161) 및 근접 센서 (162) 로부터 데이터를 제공받을 수 있으며, 이를 통해, 의료진 디바이스 (100) 는 배향, 광, 및 근접 감지 기능 등을 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 주변 인터페이스 (130) 는 기타 센서들 (163) (포지셔닝 시스템-GPS 수신기, 온도 센서, 생체인식 센서) 로부터 데이터를 제공받을 수 있으며, 이를 통해 의료진 디바이스 (100) 가 기타 센서들 (163) 과 관련된 기능들을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에서, 의료진 디바이스 (100) 는 주변 인터페이스 (130) 와 연결된 카메라 서브시스템 (170) 및 이와 연결된 광학 센서 (171) 를 포함할 수 있으며, 이를 통해 의료진 디바이스 (100) 는 사진 촬영 및 비디오 클립 녹화 등의 다양한 촬영 기능을 수행할 수 있다. In various embodiments,
다양한 실시예에서, 의료진 디바이스 (100) 는 주변 인터페이스 (130) 와 연결된 통신 서브 시스템 (180) 을 포함할 수 있다. 통신 서브 시스템 (180) 은 하나 이상의 유/무선 네트워크로 구성되며, 다양한 통신 포트, 무선 주파수 송수신기, 광학 송수신기를 포함할 수 있다.In various embodiments,
다양한 실시예에서, 의료진 디바이스 (100) 는 주변 인터페이스 (130) 와 연결된 오디오 서브 시스템 (190) 을 포함하며, 이러한 오디오 서브 시스템 (190) 은 하나 이상의 스피커 (191) 및 하나 이상의 마이크 (192) 를 포함함으로써, 의료진 디바이스 (100) 는 음성 작동형 기능, 예컨대 음성 인식, 음성 복제, 디지털 녹음, 및 전화 기능 등을 수행할 수 있다.In various embodiments,
다양한 실시예에서, 의료진 디바이스 (100) 는 주변 인터페이스 (130) 와 연결된 I/O 서브시스템 (140) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, I/O 서브시스템 (140) 은 터치 스크린 제어기 (141) 를 통해 의료진 디바이스 (100) 에 포함된 터치 스크린 (143) 을 제어할 수 있다. 일 예로서, 터치 스크린 제어기 (141) 는 정전용량형, 저항형, 적외형, 표면 탄성파 기술, 근접 센서 어레이 등과 같은 복수의 터치 감지 기술 중 어느 하나의 기술을 사용하여 사용자의 접촉 및 움직임 또는 접촉 및 움직임의 중단을 검출할 수 있다. 다른 예를 들어, I/O 서브시스템 (140) 은 기타 입력 제어기(들) (142) 를 통해 의료진 디바이스 (100) 에 포함된 기타 입력/제어 디바이스 (144) 를 제어할 수 있다. 일 예로서, 기타 입력 제어기(들) (142) 은 하나 이상의 버튼, 로커 스위치 (rocker switches), 썸 휠 (thumb-wheel), 적외선 포트, USB 포트 및 스타일러스 등과 같은 포인터 디바이스를 제어할 수 있다.In various embodiments,
다음으로, 도 2b를 참조하면, 정보 제공용 서버 (300) 는 통신 인터페이스 (310), 메모리 (320), I/O 인터페이스 (330) 및 프로세서 (340) 를 포함할 수 있으며, 각 구성은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호 라인을 통해 서로 통신할 수 있다.Next, referring to FIG. 2B , the
통신 인터페이스 (310) 는 유/무선 통신 네트워크를 통해 의료진 디바이스 (100) 및 혈액 투석기 (200) 및 활력 징후 측정 기기 (미도시) 와 연결되어 데이터를 주고받을 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스 (310) 는 혈액 투석기 (200) 및 활력 징후 측정 기기 (미도시) 로부터 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신할 수 있고, 결정된 혈액 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 의료진 디바이스 (100) 에 송신할 수 있다. The
한편, 이러한 데이터의 송수신을 가능하게 하는 통신 인터페이스 (310) 는 통신 포드 (311) 및 무선 회로 (312) 를 포함하며, 여기 유선 통신 포트 (311) 는 하나 이상의 유선 인터페이스, 예를 들어, 이더넷, 범용 직렬 버스 (USB), 파이어와이어 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선 회로 (312) 는 RF 신호 또는 광학 신호를 통해 외부 디바이스와 데이터를 송수신할 수 있다. 아울러, 무선 통신은 복수의 통신 표준, 프로토콜 및 기술, 예컨대 GSM, EDGE, CDMA, TDMA, 블루투스, Wi-Fi, VoIP, Wi-MAX, 또는 임의의 기타 적합한 통신 프로토콜 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. On the other hand, the
메모리 (320) 는 정보 제공용 서버 (300) 에서 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 (320) 는 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 저장하거나, 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 저장할 수 있다. The
다양한 실시예에서, 메모리 (320) 는 각종 데이터, 명령 및 정보를 저장할 수 있는 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 (320) 는 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리 (예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, SRAM, 롬, EEPROM, PROM, 네트워크 저장 스토리지, 클라우드, 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.In various embodiments,
다양한 실시예에서, 메모리 (320) 는 운영 체제 (321), 통신 모듈 (322), 사용자 인터페이스 모듈 (323) 및 하나 이상의 애플리케이션 (324) 중 적어도 하나의 구성을 저장할 수 있다. In various embodiments,
운영 체제 (321) (예를 들어, LINUX, UNIX, MAC OS, WINDOWS, VxWorks 등의 내장형 운영 체제) 는 일반적인 시스템 작업 (예를 들어, 메모리 관리, 저장 디바이스 제어, 전력 관리 등) 를 제어하고 관리하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트 및 드라이버를 포함할 수 있으며, 다양한 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 컴포넌트 간의 통신을 지원할 수 있다.Operating system 321 (e.g., an embedded operating system such as LINUX, UNIX, MAC OS, WINDOWS, VxWorks, etc.) controls and manages general system tasks (e.g., memory management, storage device control, power management, etc.) It may include various software components and drivers for doing so, and may support communication between various hardware, firmware, and software components.
통신 모듈 (323) 은 통신 인터페이스 (310) 를 통해 다른 디바이스와 통신을 지원할 수 있다. 통신 모듈 (320) 은 통신 인터페이스 (310) 의 유선 통신 포트 (311) 또는 무선 회로 (312) 에 의해 수신되는 데이터를 처리하기 위한 다양한 소프트웨어 구성 요소들을 포함할 수 있다.The
사용자 인터페이스 모듈 (323) 은 I/O 인터페이스 (330) 를 통해 키보드, 터치 스크린, 마이크 등으로부터 사용자의 요청 또는 입력을 수신하고, 디스플레이 상에 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.The
애플리케이션 (324) 은 하나 이상의 프로세서 (330) 에 의해 실행되도록 구성되는 프로그램 또는 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 투석 중 저혈압과 연관된 정보를 제공하기 위한 애플리케이션은 서버 팜 (server farm) 상에서 구현될 수 있다.
I/O 인터페이스 (330) 는 정보 제공용 서버 (300) 의 입출력 디바이스 (미도시), 예컨대 디스플레이, 키보드, 터치 스크린 및 마이크 중 적어도 하나를 사용자 인터페이스 모듈 (323) 과 연결할 수 있다. I/O 인터페이스 (330) 는 사용자 인터페이스 모듈 (323) 과 함께 사용자 입력 (예를 들어, 음성 입력, 키보드 입력, 터치 입력 등) 을 수신하고, 수신된 입력에 따른 명령을 처리할 수 있다. The I/
프로세서 (340) 는 통신 인터페이스 (310), 메모리 (320) 및 I/O 인터페이스 (330) 와 연결되어 정보 제공용 서버 (300) 의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 메모리 (320) 에 저장된 애플리케이션 또는 프로그램을 통해 정보 제공을 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다. The
프로세서 (340) 는 CPU (Central Processing Unit) 나 AP (Application Processor) 와 같은 연산 장치에 해당할 수 있다. 또한, 프로세서 (340) 는 다양한 연산 장치가 통합된 SoC (System on Chip) 와 같은 통합 칩 (Integrated Chip (IC)) 의 형태로 구현될 수 있다. 또는 프로세서 (340) 는 NPU (Neural Processing Unit) 과 같이 인공 신경망 모델을 계산하기 위한 모듈을 포함할 수 있다.The
다양한 실시예에서, 프로세서 (340) 는 예측 모델들을 이용하여 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압, 특히 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압의 발병 여부를 예측하도록 구성될 수 있다. In various embodiments,
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법을 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법의 절차를 도시한 것이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법의 절차를 예시적으로 도시한 것이다. Hereinafter, a method for providing information on low blood pressure during dialysis according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 . 3 illustrates a procedure of a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention. 4 illustratively illustrates a procedure of a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 제공 절차는 다음과 같다. 먼저, 개체에 대한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터가 수신된다 (S310). 그 다음, 예측 모델에 의해 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압의 발병 여부가 예측된다 (S320). First, referring to FIG. 3, an information providing procedure according to an embodiment of the present invention is as follows. First, hemodialysis machine data and vital sign data for an individual are received (S310). Then, whether hypotension occurs during dialysis within a predetermined time is predicted by the predictive model (S320).
보다 구체적으로, 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터가 수신되는 단계 (S310) 에서 미리 결정된 시간 동안 혈액 투석기로부터 획득된, 총 투석 시간, 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 투석 온도 및 투석액 나트륨 수준 중 적어도 하나가 수신될 수 있다.More specifically, the total dialysis time, arterial line pressure (AP), and venous line pressure (VP) obtained from the hemodialysis machine for a predetermined time in the step of receiving the hemodialysis machine data and vital sign data (S310) At least one of a blood flow rate, a dialysate flow rate, an ultrafiltration rate, a total ultrafiltration volume, a dialysis temperature, and a dialysate sodium level may be received.
나아가 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터가 수신되는 단계 (S310) 에서 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 중 적어도 하나가 수신될 수 있다.Furthermore, at least one of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP), and pulse rate in the step of receiving hemodialysis machine data and vital sign data (S310) can be received.
이때, 혈액 투석기 데이터는 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 복수의 분 단위 데이터 (예를 들어, 30분 동안 1분 단위로 획득된 혈액 투석기 데이터) 이고, 활력 징후 데이터는 활력 징후 측정 기기로부터 시간 단위로 획득된 복수의 시간 단위 데이터 (예를 들어, 1시간 단위로 획득된 활력 징후 데이터) 일 수 있다.At this time, the hemodialysis machine data is a plurality of minute-by-minute data acquired from the hemodialysis machine in units of minutes (eg, hemodialysis machine data acquired by 1 minute for 30 minutes), and the vital sign data is time-units from the vital sign measuring device It may be a plurality of time-unit data (eg, vital sign data acquired in 1-hour units) acquired as .
본 발명의 특징에 따르면, 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터가 수신되는 단계 (S310) 에서 혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압의 혈액 투석기 데이터, 및 수축기 혈압 및 평균 동맥압의 활력 징후 데이터가 수신될 수 있다.According to the features of the present invention, in the step of receiving hemodialysis machine data and vital sign data (S310), hemodialysis machine data of blood flow velocity, dialysate sodium level and arterial pressure, and vital sign data of systolic blood pressure and mean arterial pressure may be received. .
그 다음, 투석 중 저혈압의 발병 여부가 예측되는 단계 (S320) 에서, 예측 모델을 이용하여 수신된 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압의 발병 여부가 결정된다.Next, in the step of predicting whether hypotension will occur during dialysis (S320), whether hypotension will occur during dialysis within a predetermined time is determined based on the received hemodialysis machine data and vital sign data using the prediction model (S320).
본 발명의 특징에 따르면, 투석 중 저혈압의 발병 여부가 예측되는 단계 (S320) 에서, 예측 모델에 의해 1 분 내지 1 시간 이내의 투석 중 저혈압 발병 여부가 예측될 수 있다.According to a feature of the present invention, in the step of predicting whether hypotension occurs during dialysis (S320), whether hypotension occurs during dialysis within 1 minute to 1 hour can be predicted by a predictive model.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 투석 중 저혈압의 발병 여부가 예측되는 단계 (S320) 에서, 예측 모델에 의해 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압이 예측될 수 있다.According to another feature of the present invention, in the step of predicting whether hypotension occurs during dialysis (S320), at least one of 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10' is predicted by the predictive model It can be.
예를 들어, 도 4를 함께 참조하면, 투석 중 저혈압의 발병 여부가 예측되는 단계 (S320) 에서 세그먼트 (segment) 형태의 미리 결정된 시간 동안 분 단위로 획득된 혈액 투석기 데이터 (512) 및 시간 단위로 획득된 활력 징후 데이터 (514) 가 예측 모델 (520) 에 입력된다. 이때, 예측 모델은 학습용 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 입력으로, 미리 결정된 시간 이내의 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압의 발병 여부를 예측하도록 학습된 모델일 수 있다. 결과적으로, 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압의 발병 여부 (530) 가 예측되어 제공될 수 있다. 특히, 미리 결정된 시간 이내 (예를 들어 혈액 투석 후 10분 후) 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 의 세 종류의 투석 중 저혈압의 발병 여부가 빠르게 예측되어 제공될 수 있다. For example, referring to FIG. 4 together,
이에, 의료진은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 정보 제공 방법에 따라, 피검자의 투석 중 저혈압과 연관된 정보에 대한 정보를 제공받을 수 있어, 보다 빠르게 의사 결정 및 치료 계획을 수립할 수 있다. Therefore, according to the information providing method according to various embodiments of the present invention, the medical staff can be provided with information related to hypotension during dialysis of the subject, so that they can make decisions and establish treatment plans more quickly.
즉 다양한 형태의 투석 중 저혈압의 발생을 예측하도록 학습된 예측 모델 기반의 정보 제공 시스템을 제공함에 따라, 의료진은 개체마다 개별화된 치료법을 용이하게 선택할 수 있다.That is, by providing an information providing system based on a predictive model learned to predict the occurrence of hypotension during various types of dialysis, medical staff can easily select individualized treatment for each individual.
따라서, 의료진의 숙련도에 관계 없이 투석 중 저혈압에 대한 예측이 가능하며 이에 대한 신뢰도 높은 정보의 제공이 가능할 수 있다Therefore, it is possible to predict low blood pressure during dialysis regardless of the skill level of medical staff, and it is possible to provide highly reliable information about it.
이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에서 이용되는 투석 중 저혈압과 연관된 정보 예측 모델의 구조적 특징을 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 5, structural characteristics of an information prediction model associated with hypotension during dialysis used in various embodiments of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법에 이용되는 예측 모델의 구조를 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 5 illustratively illustrates the structure of a predictive model used in a method for providing information on hypotension during dialysis according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 예측 모델 (520) 은 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터의 입력을 위한 CNN (convolutional neural network) 모듈 (522) 및 투석 중 저혈압의 출력을 위한 FNN (feedforward neural network) 모듈 (524) 로 이루어질 수 있다.More specifically, the
이때, CNN 모듈 (522) 은, 입력 레이어, 복수의 연산 레이어로 이루어진 연산 블록 (5222) 및 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling; AAP) (5224) 를 포함한다.At this time, the
여기서, 연산 블록 (5222) 은, 1차원 컨볼루션 (Conv 1D) 레이어, 1차원 평균 풀링 (AvgPooling1D) 레이어, 배치 정규화 (BatchNorm) 레이어 및 SELU (scaled exponential linear unit) 활성 함수 레이어로 이루어질 수 있다. Here, the
본 발명의 특징에 따르면, CNN 모듈 (522) 은, 4 개의 연산 블록 (5222) 과 함께 1 개의 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling; AAP) (5224) 로 이루어질 수 있다. According to an aspect of the present invention,
다음으로 FNN 모듈 (524) 은, 완전 연결 레이어 (5242) 및 출력 레이어 (5244) 를 포함할 수 있다.The
본 발명의 특징에 따르면, FNN 모듈 (524) 은, 3개의 SELU 활성화 함수 및 0.3 드롭아웃 비율의 1개의 드롭아웃 레이어를 갖는 128개의 노드로 이루어진 2 개의 완전 연결 레이어 (5242) 와 출력 레이어 (5244) 가 연결된 구조를 가질 수 있다.According to a feature of the present invention, the
여기서, 출력 레이어 (5244) 는 시그모이드 활성화 함수를 통해 세 종류의 투석 중 저혈압 ('Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10') 을 확률적으로 예측하여 출력할 수 있다. Here, the
이상의 구조적 특징에 따라, 이용되는 예측 모델은 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 개체에 대한 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압의 발병 여부를 확률적으로 예측할 수 있다.According to the above structural characteristics, the predictive model used may probabilistically predict whether hypotension occurs during dialysis within a predetermined time for an individual based on hemodialysis machine data and vital sign data.
한편, 예측 모델의 구조적 특징은 전술한 것에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, the structural characteristics of the predictive model are not limited to the above.
평가 1: 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 예측 모델의 학습 및 평가Evaluation 1: Learning and evaluation of predictive models used in various embodiments of the present invention
이하에서는 도 6a 내지 6f를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 예측 모델의 학습 및 검증 결과에 대하여 설명한다.Hereinafter, results of learning and verification of a predictive model used in various embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6F.
먼저, 도 6a를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 이용되는 예측 모델의 학습 및 검증을 위해 연세대학교 세브란스 병원으로부터 26746 명의 혈액 투석 개체 데이터 및 명지대학교 병원으로부터 36894 명의 혈액 투석 개체 데이터가 이용되었다.First, referring to FIG. 6A, 26746 hemodialysis subject data from Yonsei University Severance Hospital and 36894 hemodialysis subject data from Myongji University Hospital were used for learning and verification of the predictive model used in various embodiments of the present invention. .
여기서 개체 데이터는, 30분 동안 1분 단위로 상기 혈액 투석기로부터 획득된, 총 투석 시간 (Total dialysis time), 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 평균 한외여과율 (average ultrafiltration rate), 투석 온도 (dialysate temperature) 및 투석액 나트륨 수준 (dialysate sodium level) 의 혈액 투석기 데이터를 포함한다.Here, the individual data are total dialysis time, arterial line pressure (AP), venous line pressure (VP), blood flow rate, obtained from the hemodialysis machine in units of 1 minute for 30 minutes flow rate, dialysate flow rate, total ultrafiltration volume, ultrafiltration rate, average ultrafiltration rate, dialysate temperature and dialysate sodium level sodium level) of the hemodialysis machine.
나아가, 개체 데이터는 1시간 단위로 활력 징후 측정 기기로부터 획득된, 투석 이전 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 투석 이전 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 투석 이전 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 (Pulse rate) 의 활력 징후 데이터를 포함한다.Furthermore, the individual data were acquired from the vital sign measurement device on an hourly basis, systolic blood pressure (SBP) before dialysis, diastolic blood pressure (DBP) before dialysis, mean arterial pressure before dialysis (mean arterial pressure; MAP) and vital sign data of pulse rate.
여기서, 30분 동안의 1분 단위로 측정된 혈액 투석기 데이터의 수에 대응하는 총 세그멘트 수 (Total number of segments) 를 더 포함할 수 있다.Here, a total number of segments corresponding to the number of hemodialysis machine data measured in units of 1 minute for 30 minutes may be further included.
보다 구체적으로, 도 6b를 함께 참조하면, 4 시간 동안 데이터 획득이 이루어졌을 때, 혈액 투석기 데이터는 8시와 9시 사이에 30분 동안 1분 단위로 획득된 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 투석액 온도 (dialysate temperature), 투석액 나트륨 수준 (dialysate sodium level), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 및 한외여과율 (ultrafiltration rate) 을 포함하는 세그먼트 1 (segment1), 9시와 10시 사이에 30분 동안 1분 단위로 획득된 혈액 투석기 데이터를 포함하는 세그먼트 2 등의 복수의 세그먼트로 이루어질 수 있다.More specifically, with reference to FIG. 6B , when data acquisition was performed for 4 hours, the hemodialysis machine data were acquired every minute for 30 minutes between 8:00 and 9:00, arterial line pressure (AP), Includes venous line pressure (VP), dialysate temperature, dialysate sodium level, blood flow rate, dialysate flow rate, and ultrafiltration rate It may be composed of a plurality of segments, such as segment 1 (segment 1),
나아가, 도 6c를 참조하면, 수축기 혈압, 평균 동맥압과 같은 활력 징후 데이터는, 4 시간 동안 매 시간마다 데이터 획득이 이루어질 수 있다. Furthermore, referring to FIG. 6C , vital sign data such as systolic blood pressure and mean arterial pressure may be acquired every hour for 4 hours.
다음으로, 도 6d를 참조하면, 세브란스 병원 기반의 101655개의 세그먼트는, 3.7 %의 Nadir90, 34.6 %의 Fall20, 그리고 39%의 Fall20 또는 MAP10의 투석 중 저혈압으로 이루어지며, 명지대학교 병원 기반의 243059개의 세그먼트는 2.2%의 Nadir90, 41.1 %의 Fall20, 그리고 45.3%의 Fall20 또는 MAP10의 투석 중 저혈압으로 이루어진다.Next, referring to FIG. 6D, 101655 segments based on Severance Hospital consist of 3.7% of Nadir90, 34.6% of Fall20, and 39% of Fall20 or MAP10 hypotension during dialysis, and 243059 segments based on Myongji University Hospital. The segment consisted of 2.2% Nadir90, 41.1% Fall20, and 45.3% Fall20 or MAP10 hypotension on dialysis.
도 6e를 참조하면, 로지스틱 회기 분석 (logistic regression; LR) 기반 모델, 랜덤 포래스트 (random forest; RF) 기반 모델, 익스트림 그래디언트 부스팅 (extreme gradient boosting; XGB) 기반 모델 및 딥러닝 모델 (deep learning model; DLM) 의 4 종류의 예측 모델에 대한 투석 중 저혈압 예측에 대한 평가 결과가 도시된다.Referring to FIG. 6E, a logistic regression (LR) based model, a random forest (RF) based model, an extreme gradient boosting (XGB) based model, and a deep learning model ;
보다 구체적으로, 연세대학교 세브란스 병원 데이터 기반의 내부 변수 (Internal validation) 에 따르면, Nadir90의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.89의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다. 명지대학교 병원 데이터 기반의 외부 변수 (External validation) 에 따르면, Nadir90의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.83의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다.More specifically, according to Yonsei University Severance Hospital data-based internal validation, all four algorithm-based predictive models had an average AUROC of 0.89 in predicting hypotension during Nadir90 dialysis. According to Myongji University Hospital data-based external validation, Nadir90's prediction of hypotension during dialysis was shown to have an average AUROC of 0.83 for all four algorithm-based prediction models.
즉, 이러한 결과는 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 학습된 예측 모델이 Nadir90의 투석 중 저혈압의 예측 성능이 우수하다는 것을 의미할 수 있다.That is, these results may mean that the predictive model trained on the basis of hemodialysis machine data and vital sign data has excellent predictive performance of hypotension during dialysis of Nadir90.
다음으로, 연세대학교 세브란스 병원 데이터 기반의 내부 변수에 따르면, Fall20의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.86의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다. 명지대학교 병원 데이터 기반의 외부 변수에 따르면, Fall20의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.86의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다.Next, according to internal variables based on Yonsei University Severance Hospital data, in predicting hypotension during dialysis in Fall 20, all four algorithm-based prediction models appear to have an average AUROC of 0.86. According to the external variables based on Myongji University Hospital data, in predicting hypotension during dialysis in Fall 20, all four algorithm-based predictive models appeared to have an average AUROC of 0.86.
즉, 이러한 결과는 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 학습된 예측 모델이 Fall20의 투석 중 저혈압의 예측 성능이 우수하다는 것을 의미할 수 있다.That is, these results may mean that the predictive model trained on the basis of hemodialysis machine data and vital sign data has excellent predictive performance of fall 20 hypotension during dialysis.
다음으로, 연세대학교 세브란스 병원 데이터 기반의 내부 변수에 따르면, Fall20 또는 MAP10의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.85의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다. 명지대학교 병원 데이터 기반의 외부 변수에 따르면, Fall20 또는 MAP10의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 4 종류의 알고리즘 기반의 예측 모델 모두 평균 0.84의 AUROC를 갖는 것으로 나타난다.Next, according to internal variables based on Yonsei University Severance Hospital data, all four algorithm-based predictive models have an average AUROC of 0.85 in predicting hypotension during Fall 20 or MAP10 during dialysis. According to the external variables based on Myongji University Hospital data, in predicting hypotension during Fall 20 or MAP10 during dialysis, all four algorithm-based prediction models appeared to have an average AUROC of 0.84.
즉, 이러한 결과는 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 기초로 학습된 예측 모델이 Fall20 또는 MAP10의 투석 중 저혈압의 예측 성능이 우수하다는 것을 의미할 수 있다.That is, these results may mean that the predictive model learned based on the hemodialysis machine data and the vital sign data has excellent performance in predicting hypotension during dialysis in Fall20 or MAP10.
도 6f를 참조하면, SBP, DPB, MAP 및 맥박수 기반의 예측 모델 (vital signs), SBP, DPB, MAP 및 맥박수 그리고 AP, VP 기반의 예측 모델 (Vital signs + Monitored pressure), SBP, DPB, MAP 및 맥박수 그리고 혈류속도, 투석액 유량, 한외여과율, 총 한외여과량, 투석액 온도 및 투석액 나트륨 수준 기반의 예측 모델 (Vital signs + Setting measures), 나아가 SBP, DPB, MAP 및 맥박수과 함께 시간 정보에 대한 파생 변수 (혈액투석 세션 시작부터 각 세그먼트의 시작까지 경과한 시간, 이전 SBP 측정부터 각 세그먼트의 시작까지 경과한 시간) 기반의 예측 모델 (Vital signs + Time setting) 에 대한 평가 결과가 도시된다.Referring to FIG. 6F, SBP, DPB, MAP and pulse rate-based prediction model (vital signs), SBP, DPB, MAP and pulse rate and AP, VP-based prediction model (vital signs + monitored pressure), SBP, DPB, MAP and pulse rate and blood flow velocity, dialysate flow rate, ultrafiltration rate, total ultrafiltration volume, dialysate temperature and dialysate sodium level-based predictive model (Vital signs + Setting measures), furthermore, SBP, DPB, MAP and derived variables for time information with pulse rate The evaluation results for the predictive model (vital signs + time setting) based on (elapsed time from the start of the hemodialysis session to the start of each segment, elapsed time from the previous SBP measurement to the start of each segment) are shown.
보다 구체적으로, 3 가지 투석 중 10분 후 저혈압 예측에 있어서, 활력 징후 데이터 단독의 모델보다, 활력 징후 데이터 및 혈액 투석기 데이터 기반의 예측 모델의 예측 성능이 우수한 것으로 나타난다.More specifically, in predicting hypotension 10 minutes after 3 types of dialysis, the predictive performance of the predictive model based on vital sign data and hemodialysis machine data is superior to that of the model using only vital sign data.
특히 Nadir90 발병 예측에 있어서, 혈액 투석기 데이터가 학습에 적용되었을 때 예측 성능 향상이 현저하게 높아진 것으로 나타난다.In particular, in predicting the onset of Nadir90, when the hemodialysis machine data was applied to learning, the prediction performance improved remarkably.
이러한 결과는, 활력 징후 데이터 및 혈액 투석기 데이터 기반의 예측 모델이 단독의 데이터 기반의 예측 모델보다 Nadir90, Fall20 및 Fall20 또는 MAP10의 세 종류의 투석 중 저혈압 예측에 있어서 우수한 진단 성능을 갖는 것을 의미할 수 있다.These results indicate that the predictive model based on vital sign data and hemodialysis machine data has superior diagnostic performance in predicting hypotension during dialysis of three types of Nadir90, Fall20, and Fall20 or MAP10 than a single data-based predictive model. there is.
즉, 전술한 예측 모델 기반의 정보 제공 시스템은, 투석 중 미리 결정된 시간 (예를 들어 10분 후) 이후의 저혈압의 예측이 가능함에 따라, 의료진은 다양한 처치를 빠르게 수행할 수 있다. That is, as the information provision system based on the predictive model described above can predict hypotension after a predetermined time (eg, 10 minutes later) during dialysis, medical personnel can quickly perform various treatments.
보다 구체적으로, 예측 모델에 의해 혈액 투석 중 빠르게 저혈압이 예측될 수 있어, 트렌델렌부르크 자세, 등장액 투여, 한외여과율 감소 등의 저혈압에 대한 의료진의 처치가 효과적으로 수행될 수 있다.More specifically, since hypotension can be rapidly predicted during hemodialysis by the predictive model, treatment by medical staff for hypotension, such as the Trendelenburg posture, isotonic solution administration, and ultrafiltration rate reduction, can be effectively performed.
평가 2: 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터의 중요도 평가Assessment 2: Assessment of importance of hemodialysis machine data and vital sign data
이하에서는 도 7a 내지 7c를 참조하여 투석 중 저혈압 예측에 있어서 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터의 중요도 평가 결과를 설명한다.Hereinafter, results of evaluating the importance of hemodialysis machine data and vital sign data in predicting hypotension during dialysis will be described with reference to FIGS. 7A to 7C .
도 7a를 참조하면, Nadir90의 예측에 있어서 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 의 데이터의 활력 징후 데이터가 주요 특징으로 나타난다.Referring to FIG. 7A, in predicting Nadir90, vital sign data of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), and mean arterial pressure (MAP) data are main features. appear.
도 7b를 더욱 참조하면, Fall20의 예측에 있어서, 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 의 데이터의 활력 징후 데이터, 혈류속도 (blood flow rate) 의 혈액 투석기 데이터가 주요 특징으로 나타난다.Referring further to FIG. 7B , in the prediction of Fall20, vital sign data of systolic blood pressure (SBP), mean arterial pressure (MAP) data, hemodialysis machine data of blood flow rate appears as a key feature.
도 7c를 더욱 참조하면, Fall20 또는 MAP 10의 예측에 있어서, 수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 의 데이터의 활력 징후 데이터, 혈류속도 (blood flow rate) 의 혈액 투석기 데이터가 주요 특징으로 나타난다.Further referring to FIG. 7C , in the prediction of Fall 20 or MAP 10, systolic blood pressure (SBP), mean arterial pressure (MAP) data, vital sign data, blood flow rate (blood flow rate) Hemodialysis machine data are presented as key features.
즉, 3 종류의 투석 중 저혈압 예측에 있어서, 수축기 혈압 및 평균 동맥압의 활력 징후 데이터가 가장 중요한 특징으로 나타난다. 나아가, 그 다음으로 혈류량, 투석 중 투석액 나트륨 수준 및 동맥압과 같은 혈액 투석기 데이터가 주요 특징으로 나타난다.That is, in predicting hypotension during the three types of dialysis, vital sign data of systolic blood pressure and mean arterial pressure appear as the most important characteristics. Further, hemodialysis machine data such as blood flow, dialysate sodium level during dialysis and arterial pressure are then featured as key features.
이에, 전술한 주요 데이터들은 투석 중 저혈압의 예측을 위한 예측 모델의 학습에 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Accordingly, the above-described main data may be used to learn a predictive model for predicting hypotension during dialysis, but is not limited thereto.
평가 3: 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터의 투석 중 저혈압의 위험도와의 연관 평가Evaluation 3: Assessment of association of hemodialysis machine data and vital signs data with risk of hypotension during dialysis
이하에서는 도 8a 내지 8c를 참조하여 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터의 투석 중 저혈압의 위험도와의 연관 평가 결과를 설명한다.Hereinafter, a result of evaluating the association of hemodialysis machine data and vital sign data with the risk of hypotension during dialysis will be described with reference to FIGS. 8A to 8C .
이때, 도 8a 내지 8c는 30분간 측정된 값을 점 도표로 나타낸 데이터로서, 붉은색 음영은 투석 중 저혈압의 위험을 높이는 방향으로, 푸른색 음영은 위험을 낮추는 방향으로 해석될 수 있다.At this time, FIGS. 8A to 8C are data showing values measured for 30 minutes as dot plots, and red shading can be interpreted as a direction of increasing the risk of hypotension during dialysis, and blue shading can be interpreted as a direction of lowering the risk.
먼저, 도 8a를 참조하면 동맥압 (AP) 의 변동이 Nadir90 발생 위험을 높이는 것으로 나타나며, 혈류 속도 (Blood flow rate) 는 Nadir90 발생 위험을 낮추는 방향으로 유지되는 것으로 나타난다. 나아가, 투석액 유량 (Dialysate flow rate) 의 감소가 Nadir90 발생 위험을 높이는 것으로 나타난다. 이러한 결과는, 위험을 높이는 변수, 즉 동맥압과 투석액 유량에 대한 셋팅 값을 바꾸는 처치가 Nadir90의 발생 위험을 줄일 수 있음을 의미할 수 있다.First, referring to FIG. 8A , it is shown that the change in arterial pressure (AP) increases the risk of Nadir90 occurrence, and the blood flow rate is maintained in the direction of lowering the risk of Nadir90 occurrence. Furthermore, a decrease in dialysate flow rate appears to increase the risk of developing Nadir90. These results may mean that treatment that changes the set values for risk-enhancing variables, namely arterial pressure and dialysis fluid flow rate, can reduce the risk of developing Nadir90.
다음으로 도 8b를 참조하면, 동맥압 (AP) 의 변동이 Fall20 발생 위험을 높이는 것으로 나타나며 혈류 속도 (Blood flow rate) 는 Fall20 발생 위험을 낮추는 방향으로 유지되고 있는 것으로 나타난다. 이러한 결과는, 위험을 높이는 변수, 즉 동맥압에 대한 셋팅 값을 바꾸는 처치가 Fall20의 발생 위험을 줄일 수 있음을 의미할 수 있다.Next, referring to FIG. 8B , it appears that the fluctuation of arterial pressure (AP) increases the risk of Fall 20, and the blood flow rate appears to be maintained in the direction of lowering the risk of Fall 20. These results may mean that a treatment that changes a variable that increases risk, that is, a set value for arterial pressure, can reduce the risk of Fall20.
다음으로 도 8c를 참조하면, 혈류 속도 (Blood flow rate) 및 투석액 나트륨 수준 (dialysate sodium level) 이 Fall20 또는 MAP 10 의 발생 위험을 높이는 것으로 나타난다. 이러한 결과는, 위험을 높이는 변수들에 대한 셋팅 값을 바꾸는 처치가 Fall20 또는 MAP 10 발생 위험을 줄일 수 있음을 의미할 수 있다.Next, referring to FIG. 8C , blood flow rate and dialysate sodium level appear to increase the risk of Fall20 or MAP 10. These results may mean that the treatment of changing the setting values for variables that increase the risk can reduce the risk of Fall20 or MAP10 occurrence.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 의료진 디바이스
110: 메모리 인터페이스
120: 프로세서
130: 주변 인터페이스
140: I/O 서브 시스템
141: 터치 스크린 제어기
142: 기타 입력 제어기
143: 터치 스크린
144: 기타 입력 제어 디바이스
150: 메모리
151: 운영 체제
152: 통신 모듈
153: GUI 모듈
154: 센서 처리 모듈
155: 전화 모듈
156: 애플리케이션들
156-1, 156-2: 애플리케이션
157: 디지털 어시스턴트 클라이언트 모듈
158: 사용자 데이터
160: 모션 센서
161: 조명 센서
162: 근접 센서
163: 기타 센서
170: 카메라 서브 시스템
171: 광학 센서
180: 통신 서브 시스템
190: 오디오 서브 시스템
191: 스피커
192: 마이크
300: 정보 제공용 서버
310: 통신 인터페이스
311: 유선 통신 포트
312: 무선 회로
320: 메모리
321: 운영 체제
322: 통신 모듈
323: 사용자 인터페이스 모듈
324: 애플리케이션
330: I/O 인터페이스
340: 프로세서100: medical staff device
110: memory interface 120: processor
130 Peripheral Interface 140 I/O Subsystem
141: touch screen controller 142: other input controller
143: touch screen
144: other input control devices
150: memory 151: operating system
152: communication module 153: GUI module
154: sensor processing module 155: phone module
156: applications
156-1, 156-2: application
157: digital assistant client module
158: user data
160: motion sensor 161: light sensor
162
170: camera subsystem 171: optical sensor
180: communication subsystem
190: audio subsystem
191: speaker 192: microphone
300: server for providing information
310: communication interface
311
320: memory
321: operating system 322: communication module
323: user interface module 324: application
330: I/O interface 340: processor
Claims (22)
개체로부터 혈액 투석 중 획득 가능한 혈액 투석기 데이터 및 활력 징후 데이터를 수신하는 단계, 및
상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하여, 수신된 상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하는 단계를 포함하되,
상기 혈액 투석기 데이터는 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 시계열 데이터인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.A method for providing information on hypotension during hemodialysis implemented by a processor,
receiving hemodialysis machine data and vital sign data obtainable during hemodialysis from the subject; and
Low blood pressure during dialysis based on the received hemodialysis machine data and vital sign data using a prediction model learned to predict hypotension during dialysis within a predetermined time by taking the hemodialysis machine data and the vital sign data as inputs Including the step of predicting,
The hemodialysis machine data is time-series data obtained from the hemodialysis machine in units of minutes, a method for providing information on hypotension during hemodialysis.
상기 혈액 투석기 데이터는,
미리 결정된 시간 동안 분 단위로 상기 혈액 투석기로부터 획득된,
총 투석 시간, 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 투석액 온도 및 투석액 나트륨 수준 중 적어도 하나인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 1,
The hemodialysis machine data,
obtained from the hemodialysis machine in minutes for a predetermined time,
Total dialysis time, arterial line pressure (AP), venous line pressure (VP), blood flow rate, dialysate flow rate, ultrafiltration rate, total ultrafiltration volume ( A method for providing information on hypotension during hemodialysis, which is at least one of total ultrafiltration volume), dialysate temperature, and dialysate sodium level.
상기 혈액 투석기 데이터는,
혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 1,
The hemodialysis machine data,
Methods for providing information on blood flow rate, dialysate sodium level and arterial pressure, and hypotension during hemodialysis.
상기 활력 징후 데이터는,
수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 중 적어도 하나인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 1,
The vital sign data,
A method of providing information on hypotension during hemodialysis, which is at least one of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP), and pulse rate.
상기 활력 징후 데이터는, 수축기 혈압 및 평균 동맥압인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 1,
The method of providing information on hypotension during hemodialysis, wherein the vital sign data are systolic blood pressure and mean arterial pressure.
상기 활력 징후 데이터는,
상기 개체로부터 시간 단위로 획득된 시계열 데이터인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법. According to claim 1,
The vital sign data,
A method for providing information on hypotension during hemodialysis, which is time series data obtained in units of time from the subject.
상기 미리 결정된 시간은, 1 분 내지 1 시간인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법. According to claim 1,
The predetermined time is from 1 minute to 1 hour, a method for providing information on hypotension during hemodialysis.
상기 예측하는 단계는,
상기 예측 모델을 이용하여, 수신된 상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 기초로, 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압을 예측하는 단계를 포함하고,
상기 Nadir90은, 나디르 수축기 혈압이 90 mmHg 미만인 상태로 정의되고,
상기 Fall20는 초기 혈압과 비교하여 수축기 혈압이 20 mmHg이상인 상태로 정의되고,
상기 Fall20 또는 MAP10은, 수축기 혈압이 20mmHg 이상 감소하거나 및/또는 평균 동맥압이 10mmHg이상 감소하는 상태로 정의되는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 1,
The predicting step is
Using the prediction model, predicting hypotension during dialysis of at least one of 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10' based on the received hemodialysis machine data and the vital sign data; ,
The Nadir90 is defined as a condition in which the Nadir systolic blood pressure is less than 90 mmHg,
The Fall 20 is defined as a state in which the systolic blood pressure is 20 mmHg or more compared to the initial blood pressure,
The Fall20 or MAP10 is defined as a state in which systolic blood pressure decreases by 20 mmHg or more and/or mean arterial pressure decreases by 10 mmHg or more.
상기 예측 모델은,
상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터의 입력을 위한 CNN (convolutional neural network) 모듈 및 투석 중 저혈압의 출력을 위한 FNN (feedforward neural network) 모듈을 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법. According to claim 1,
The predictive model,
A method for providing information on hypotension during hemodialysis, comprising a convolutional neural network (CNN) module for input of the hemodialysis machine data and the vital sign data, and a feedforward neural network (FNN) module for output of hypotension during dialysis.
상기 CNN 모듈은, 입력 레이어, 복수의 연산 레이어로 이루어진 연산 블록 및 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling) 를 포함하고,
상기 FNN 모듈은, 활성 함수 레이어, 드롭아웃 레이어 및 출력 레이어를 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법.According to claim 9,
The CNN module includes an input layer, a computation block composed of a plurality of computation layers, and an adaptive average pooling layer,
The method of providing information on hypotension during hemodialysis, wherein the FNN module includes an activation function layer, a dropout layer, and an output layer.
상기 복수의 연산 레이어는,
1차원 컨볼루션 레이어, 1차원 평균 풀링 레이어, 배치 정규화 레이어 및 활성 함수 레이어 중 적어도 두 개의 레이어를 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공 방법. According to claim 10,
The plurality of computation layers,
A method for providing information on hypotension during hemodialysis, comprising at least two layers of a one-dimensional convolution layer, a one-dimensional average pooling layer, a batch normalization layer, and an activation function layer.
상기 통신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는,
상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 입력으로 하여 미리 결정된 시간 이내의 투석 중 저혈압을 예측하도록 학습된 예측 모델을 이용하여, 수신된 상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 기초로 투석 중 저혈압을 예측하도록 구성되고,
상기 혈액 투석기 데이터는 혈액 투석기로부터 분 단위로 획득된 시계열 데이터인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.A communication unit configured to receive hemodialysis machine data and vital sign data obtainable during hemodialysis from the subject, and
Including a processor functionally connected to the communication unit,
the processor,
Low blood pressure during dialysis based on the received hemodialysis machine data and vital sign data using a prediction model learned to predict hypotension during dialysis within a predetermined time by taking the hemodialysis machine data and the vital sign data as inputs configured to predict
The hemodialysis machine data is time-series data obtained in units of minutes from the hemodialysis machine, a device for providing information on low blood pressure during hemodialysis.
상기 혈액 투석기 데이터는,
미리 결정된 시간 동안 분 단위로 상기 혈액 투석기로부터 획득된,
총 투석 시간, 동맥압 (arterial line pressure; AP), 정맥압 (venous line pressure; VP), 혈류속도 (blood flow rate), 투석액 유량 (dialysate flow rate), 한외여과율 (ultrafiltration rate), 총 한외여과량 (total ultrafiltration volume), 투석액 온도 및 투석액 나트륨 수준 중 적어도 하나인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The hemodialysis machine data,
obtained from the hemodialysis machine in minutes for a predetermined time,
Total dialysis time, arterial line pressure (AP), venous line pressure (VP), blood flow rate, dialysate flow rate, ultrafiltration rate, total ultrafiltration volume ( A device for providing information on hypotension during hemodialysis, which is at least one of a total ultrafiltration volume), a dialysate temperature, and a dialysate sodium level.
상기 혈액 투석기 데이터는,
혈류속도, 투석액 나트륨 수준 및 동맥압, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The hemodialysis machine data,
A device for providing information on blood flow rate, dialysate sodium level and arterial pressure, and hypotension during hemodialysis.
상기 활력 징후 데이터는,
수축기 혈압 (systolic blood pressure; SBP), 확장기 혈압 (diastolic blood pressure; DBP), 평균 동맥압 (mean arterial pressure; MAP) 및 맥박수 중 적어도 하나인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The vital sign data,
A device for providing information on hypotension during hemodialysis, which is at least one of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), mean arterial pressure (MAP), and pulse rate.
상기 활력 징후 데이터는, 수축기 혈압 및 평균 동맥압인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The device for providing information on hypotension during hemodialysis, wherein the vital sign data are systolic blood pressure and mean arterial pressure.
상기 활력 징후 데이터는,
상기 개체로부터 시간 단위로 획득된 시계열 데이터인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The vital sign data,
A device for providing information on hypotension during hemodialysis, which is time-series data obtained in units of time from the subject.
상기 미리 결정된 시간은, 1 분 내지 1 시간인, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The predetermined time is from 1 minute to 1 hour, a device for providing information about hypotension during hemodialysis.
상기 프로세서는,
상기 예측 모델을 이용하여, 수신된 상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터를 기초로, 'Nadir90', 'Fall20', 및 'Fall20 또는 MAP10' 중 적어도 하나의 투석 중 저혈압을 예측하도록 더 구성되고,
상기 Nadir90은, 나디르 수축기 혈압이 90 mmHg 미만인 상태로 정의되고,
상기 Fall20는 초기 혈압과 비교하여 수축기 혈압이 20 mmHg이상인 상태로 정의되고,
상기 Fall20 또는 MAP10은, 수축기 혈압이 20mmHg 이상 감소하거나 및/또는 평균 동맥압이 10mmHg이상 감소하는 상태로 정의되는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
the processor,
Further configured to predict hypotension during dialysis of at least one of 'Nadir90', 'Fall20', and 'Fall20 or MAP10' based on the received hemodialysis machine data and the vital sign data using the predictive model,
The Nadir90 is defined as a condition in which the Nadir systolic blood pressure is less than 90 mmHg,
The Fall 20 is defined as a state in which the systolic blood pressure is 20 mmHg or more compared to the initial blood pressure,
The Fall20 or MAP10 is a device for providing information on hypotension during hemodialysis, which is defined as a state in which systolic blood pressure decreases by 20 mmHg or more and/or mean arterial pressure decreases by 10 mmHg or more.
상기 예측 모델은,
상기 혈액 투석기 데이터 및 상기 활력 징후 데이터의 입력을 위한 CNN (convolutional neural network) 모듈 및 투석 중 저혈압의 출력을 위한 FNN (feedforward neural network) 모듈을 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 12,
The predictive model,
A device for providing information on hypotension during hemodialysis, comprising a convolutional neural network (CNN) module for input of the hemodialysis machine data and the vital sign data, and a feedforward neural network (FNN) module for output of hypotension during dialysis.
상기 CNN 모듈은, 입력 레이어, 복수의 연산 레이어로 이루어진 연산 블록 및 적응 평균 풀링 레이어 (adaptive average pooling) 를 포함하고,
상기 FNN 모듈은, 활성 함수 레이어, 드롭아웃 레이어 및 출력 레이어를 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 20,
The CNN module includes an input layer, a computation block composed of a plurality of computation layers, and an adaptive average pooling layer,
The device for providing information on low blood pressure during hemodialysis, wherein the FNN module includes an activation function layer, a dropout layer, and an output layer.
상기 복수의 연산 레이어는,
1차원 컨볼루션 레이어, 1차원 평균 풀링 레이어, 배치 정규화 레이어 및 활성 함수 레이어 중 적어도 두 개의 레이어를 포함하는, 혈액 투석 중 저혈압에 대한 정보 제공용 디바이스.According to claim 21,
The plurality of computation layers,
A device for providing information on hypotension during hemodialysis, comprising at least two layers of a one-dimensional convolution layer, a one-dimensional average pooling layer, a batch normalization layer, and an activation function layer.
Priority Applications (2)
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KR1020220015512A KR20230120163A (en) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | Method for providing information of intradialytic hypotension and device using the same |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020220015512A KR20230120163A (en) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | Method for providing information of intradialytic hypotension and device using the same |
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KR1020220015512A KR20230120163A (en) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | Method for providing information of intradialytic hypotension and device using the same |
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