KR20240002544A - Method for determining suicide risk group using fNIRS signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법에 관한 것으로, 기능적 근적외선 분광법 장치를 이용하여 피측정자의 뇌의 혈류 변화에 따른 헤모글로빈 농도의 변화를 측정한 fNIRS 신호 데이터를 획득하는 단계, fNIRS 신호 데이터를 기초로 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터를 추출하는 단계, 및 추출된 특징 데이터를 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하는 단계를 포함한다. fNIRS 신호 데이터가 피측정자가 인지 과제를 수행하기 전의 휴지기 동안 획득된 경우, fNIRS 신호 데이터를 분석하여 획득한 피측정자의 뇌 디폴트 모드 네트워크 분석 결과로부터 특징 데이터를 추출한다. fNIRS 신호 데이터가 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 과제 수행기 동안 획득된 경우, fNIRS 신호 데이터를 미리 정해진 시간 구간으로 나누어 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 중 하나 이상의 통계값으로 특징 데이터를 추출한다. 자살 위험군 판별 모델은 자살생각 검사 척도 검사 결과가 fNIRS 신호 데이터에서 추출된 특징 데이터에 라벨링된 훈련 데이터 셋으로 학습될 수 있다. 본 발명에 의하면 자살 위험성을 미리 판별하고 예측하는 fNIRS 신호를 이용하여 피측정자에 대한 자살 위험성을 미리 판별하고 예측할 수 있다.The present invention relates to a method for determining a suicide risk group using an fNIRS signal, which includes obtaining fNIRS signal data measuring changes in hemoglobin concentration according to changes in blood flow in the subject's brain using a functional near-infrared spectroscopy device, and obtaining fNIRS signal data. It includes the steps of extracting feature data to be input into the suicide risk group discrimination model as a basis, and inputting the extracted feature data into the suicide risk group discrimination model to output the suicide risk group classification result for the measured person. If the fNIRS signal data is acquired during the rest period before the subject performs the cognitive task, feature data is extracted from the result of the brain default mode network analysis of the subject's brain obtained by analyzing the fNIRS signal data. If fNIRS signal data is acquired during a task performance period in which the subject performs a predetermined cognitive task, the fNIRS signal data is divided into predetermined time intervals to obtain one or more statistical values of mean, slope, median, maximum, variance, kurtosis, and skewness. Extract feature data. The suicide risk group discrimination model can be learned with a training data set in which the suicidal ideation test scale test results are labeled with feature data extracted from fNIRS signal data. According to the present invention, the risk of suicide for a subject can be determined and predicted in advance using the fNIRS signal that determines and predicts the risk of suicide in advance.
Description
본 발명은 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining suicide risk groups using fNIRS signals.
종래 사람의 머리 부위의 생체적인 상태에 관한 정보를 모니터링하여 환자를 분류하기 위해 주로 MRI, CT, 혈관 조영술(Angiography) 또는 뇌파 측정 등의 방법이 주로 활용되고 있었다. 그런데 이러한 방법은 측정 정확도가 높다는 장점이 있기는 하지만, 가격이 비쌀 뿐만 아니라 측정 순간에 대한 정보만 제공하므로 지속적인 모니터링이 어렵다는 문제점이 있었다.Conventionally, methods such as MRI, CT, angiography, or electroencephalography were mainly used to classify patients by monitoring information about the biological condition of the human head. However, although this method has the advantage of high measurement accuracy, it has the problem of being expensive and providing only information about the moment of measurement, making continuous monitoring difficult.
이러한 문제에 대한 대안으로 기능적 근적외선 분광법(fNIRS: functional Near-Infrared Spectroscopy)이 최근 주목을 받고 있는데, fNIRS는 근적외선을 이용해서 뇌의 혈류변화를 비침습적으로 계측하는 방법으로, 계측원리는 근적외선을 이용한 뇌혈류의 헤모글로빈 산소화 정도의 측정에 바탕을 두고 있다.As an alternative to this problem, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) has recently been attracting attention. fNIRS is a method of non-invasively measuring changes in blood flow in the brain using near-infrared rays. It is based on measurement of the degree of hemoglobin oxygenation in cerebral blood flow.
생체에 근적외선을 조사하여 조직을 투과한 fNIRS 신호를 검출하여 처리하면 산화 헤모글로빈 농도(Oxy-Hb)와 환원 헤모글로빈 농도(Deoxy-Hb)를 측정할 수 있다. 뇌의 활성화 영역은 혈액 속의 Oxy-Hb에 의해 수송된 산소를 소비하고, Oxy-Hb는 Deoxy-Hb로 변한다. 이 두 가지 헤모글로빈은 가시광과 근적외선 영역에서 광 특성을 가지며, 기능적 근적외선 분광법으로 측정한 이들의 농도는 뇌활동의 척도로서 사용될 수 있다.Oxidized hemoglobin concentration (Oxy-Hb) and reduced hemoglobin concentration (Deoxy-Hb) can be measured by irradiating near-infrared rays to a living body and detecting and processing the fNIRS signal that has penetrated the tissue. Activated areas of the brain consume oxygen transported by Oxy-Hb in the blood, and Oxy-Hb is converted to Deoxy-Hb. These two hemoglobins have optical properties in the visible and near-infrared regions, and their concentrations measured by functional near-infrared spectroscopy can be used as a measure of brain activity.
한편 자해 및 자살 위험도가 높은 기분장애 환자의 총 진료인원은 최근 100만명을 넘어서 지속적으로 증가하고 있으나, 기분장애 환자에 대해서 뇌의 신경생리학적 신호를 이용하여 임상적으로 연구 및 평가하는 것이 거의 존재하지 않고 있는 상황이다. 아울러 자살 위험성을 미리 판별하고 예측하여 자살 위험도에 따른 정신약물치료 및 인치행동치료 가이드라인을 제시하는 것이 필요한 상황이다.Meanwhile, the total number of patients with mood disorders at high risk of self-harm and suicide has recently exceeded 1 million and is continuously increasing, but there is almost no clinical research and evaluation using neurophysiological signals from the brain on patients with mood disorders. The situation is that it is not being done. In addition, it is necessary to determine and predict the risk of suicide in advance and present guidelines for psychopharmacological treatment and behavioral treatment according to the risk of suicide.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 자살 위험성을 미리 판별하고 예측하는 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for determining suicide risk groups using fNIRS signals to determine and predict suicide risk in advance.
본 발명에 따른 컴퓨팅 장치를 이용한 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법은, 기능적 근적외선 분광법 장치를 이용하여 피측정자의 뇌의 혈류 변화에 따른 헤모글로빈 농도의 변화를 측정한 fNIRS 신호 데이터를 획득하는 단계, 상기 fNIRS 신호 데이터를 기초로 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터를 추출하는 단계, 및 상기 추출된 특징 데이터를 상기 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 상기 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하는 단계를 포함한다.The method of determining a suicide risk group using an fNIRS signal using a computing device according to the present invention includes the steps of using a functional near-infrared spectroscopy device to obtain fNIRS signal data measuring the change in hemoglobin concentration according to the change in blood flow in the subject's brain, A step of extracting feature data to be input into a suicide risk group determination model based on fNIRS signal data, and inputting the extracted feature data into the suicide risk group discrimination model to output a suicide risk group classification result for the measured person. do.
상기 자살 위험군 판별 모델은, 자살생각 검사 척도(Scale for Suicide Ideation: SSI) 검사 결과가 fNIRS 신호 데이터에서 추출된 특징 데이터에 라벨링된 훈련 데이터 셋으로 학습될 수 있다.The suicide risk group discrimination model can be learned with a training data set in which the Scale for Suicide Ideation (SSI) test results are labeled with feature data extracted from fNIRS signal data.
상기 fNIRS 신호 데이터는 상기 피측정자의 뇌혈류 산화 헤모글로빈의 농도 및 환원 헤모글로빈의 농도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fNIRS signal data may include at least one of the concentration of oxidized hemoglobin and the concentration of reduced hemoglobin in the cerebral blood flow of the subject.
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 인지 과제를 수행하기 전의 휴지기 동안 획득된 경우, 상기 fNIRS 신호 데이터를 분석하여 획득한 상기 피측정자의 뇌 디폴트 모드 네트워크 분석 결과로부터 상기 특징 데이터를 추출할 수 있다.When the fNIRS signal data is acquired during a rest period before the subject performs a cognitive task, the feature data can be extracted from the result of a brain default mode network analysis of the subject's brain obtained by analyzing the fNIRS signal data.
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 과제 수행기 동안 획득된 경우, 상기 fNIRS 신호 데이터를 미리 정해진 시간 구간으로 나누어 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 중 하나 이상의 통계값으로 상기 특징 데이터를 추출할 수 있다.When the fNIRS signal data is acquired during a task performance period in which the subject performs a predetermined cognitive task, the fNIRS signal data is divided into predetermined time intervals to select one of the mean value, slope, median, maximum, variance, kurtosis, and skewness. The feature data can be extracted using the above statistical values.
상기 훈련 데이터 셋은 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 중 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다.The training data set may further include one or more of the task type, task difficulty, and task performance results of the cognitive task performed by the subject.
상기 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 중 하나 이상을 상기 피측정자에 대해 추출된 특징 데이터와 함께 상기 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 상기 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력할 수 있다.One or more of the task type, task difficulty, and task performance results of the cognitive task performed by the measured person are input into the suicide risk group discrimination model along with the characteristic data extracted for the measured person, resulting in a suicide risk group classification for the measured person. can be output.
본 발명에 의하면 자살 위험성을 미리 판별하고 예측하는 fNIRS 신호를 이용하여 피측정자에 대한 자살 위험성을 미리 판별하고 예측할 수 있다.According to the present invention, the risk of suicide for a subject can be determined and predicted in advance using the fNIRS signal that determines and predicts the risk of suicide in advance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 컴퓨팅 장치의 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법의 흐름도이다.Figure 1 is a configuration diagram of a system for determining suicide risk groups using fNIRS signals according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the computing device of FIG. 1 in more detail.
Figure 3 is a flowchart of a method for determining a suicide risk group using fNIRS signals according to an embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the mentioned elements. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the referenced elements. Although “first”, “second”, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 "컴퓨팅 장치"는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 제공할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 데스크 탑 PC, 랩 탑(laptop) 컴퓨터, 서버 컴퓨터 뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다.In this specification, “computing device” includes all various devices that can perform computational processing and provide results to the user. For example, computing devices include not only desktop PCs, laptop computers, and server computers, but also smart phones, tablet PCs, cellular phones, and PCS phones (Personal Communication Service phones). ), synchronous/asynchronous IMT-2000 (International Mobile Telecommunication-2000) mobile terminal, Palm Personal Computer (Palm PC), personal digital assistant (PDA), etc. may also be applicable.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 시스템의 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram of a system for determining suicide risk groups using fNIRS signals according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 시스템은 기능적 근적외선 분광법 장치(100), 컴퓨팅 장치(200) 및 시청각 장치(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the suicide risk group determination system using fNIRS signals according to the present invention may include a functional near-infrared spectroscopy device 100, a computing device 200, and an audio-visual device 300.
기능적 근적외선 분광법 장치(100)는 근적외선(파장: 650~1000㎚)을 피측정자 머리 부위에 조사하고 피측정자의 뇌조직을 투과한 근적외선 신호를 검출할 수 있다. 그리고 기능적 근적외선 분광법 장치(100)는 검출된 근적외선 신호를 기능적 근적외선 분광법을 통해 처리해서 비침습적으로 뇌의 혈류 변화에 따른 헤모글로빈 농도의 변화를 측정한 fNIRS 신호 데이터를 획득할 수 있다.The functional near-infrared spectroscopy device 100 can irradiate near-infrared rays (wavelength: 650 to 1000 nm) to the subject's head and detect near-infrared signals that have penetrated the subject's brain tissue. In addition, the functional near-infrared spectroscopy device 100 can process the detected near-infrared signal through functional near-infrared spectroscopy to non-invasively obtain fNIRS signal data measuring the change in hemoglobin concentration according to the change in blood flow in the brain.
fNIRS 신호 데이터는 뇌혈류 산화 헤모글로빈 농도의 시계열 데이터 및 환원 헤모글로빈의 농도의 시계열 데이터를 포함할 수 있다.The fNIRS signal data may include time series data of the concentration of cerebral blood oxidized hemoglobin and time series data of the concentration of reduced hemoglobin.
기능적 근적외선 분광법 장치(100)는 피측정자의 머리 부위에 대하여 근적외선을 조사하는 복수의 광원(발광/레이저 다이오드)과 피측정자의 해당 머리 부위로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지하는 복수의 광 센서(수광 다이오드)를 포함하여, 복수의 채널에서 fNIRS 신호 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어 fNIRS 신호 데이터 측정을 위해 피측정자의 전전 두피질에 해당하는 이마에 16쌍의 발광/레이저 다이오드와 수광 다이오드를 위치시켜서, 16개 채널에서 fNIRS 신호 데이터를 획득하도록 구현할 수 있다. 물론 채널 수는 실시예에 따라 다를 수 있다. fNIRS 신호 데이터를 측정하는 피측정자의 머리 부위도 이마 외에 다른 위치이거나 복수의 위치일 수도 있다.The functional near-infrared spectroscopy device 100 includes a plurality of light sources (light emitting/laser diodes) that irradiate near-infrared rays to the head of the subject and a plurality of optical sensors (light reception) that detect near-infrared rays reflected or scattered from the subject's head. fNIRS signal data can be acquired from multiple channels, including diodes). For example, to measure fNIRS signal data, 16 pairs of light emitting/laser diodes and light receiving diodes can be placed on the forehead corresponding to the prefrontal cortex of the subject to obtain fNIRS signal data in 16 channels. Of course, the number of channels may vary depending on the embodiment. The part of the subject's head where fNIRS signal data is measured may be at a location other than the forehead or may be at multiple locations.
한편 기능적 근적외선 분광법 장치(100)는 0.01Hz 이하의 직류 드리프트 성분, 대략적으로 0.01 ~ 0.1 Hz의 혈역학 응답 신호 및 0.1, 0.5, 1Hz 근처의 생리학적 잡음 성분이 포함된 fNIRS 신호 데이터를 측정하도록 구현할 수 있다. 이러한 fNIRS 신호 데이터를 측정하기 위해 필요한 발광 다이오드의 광전극은 최소 2Hz 이상의 주파수로 변조된 근적외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있으며, 발생된 근적외선은 전전두엽피질을 통과하여 수광 다이오드에서 검출될 수 있다. 물론 여기서 설명하는 것 외에 다른 주파수 대의 근적외선 성분 영역의 빛을 발생시키고, 그에 따른 혈역학 응답 신호를 측정하도록 기능적 근적외선 분광법 장치(100)를 구현하는 것도 가능하다.Meanwhile, the functional near-infrared spectroscopy device 100 can be implemented to measure fNIRS signal data containing a direct current drift component of 0.01 Hz or less, a hemodynamic response signal of approximately 0.01 to 0.1 Hz, and physiological noise components near 0.1, 0.5, and 1 Hz. there is. The photoelectrode of the light emitting diode required to measure such fNIRS signal data can generate light in the near-infrared region modulated at a frequency of at least 2 Hz, and the generated near-infrared ray can pass through the prefrontal cortex and be detected by the light receiving diode. Of course, in addition to what is described here, it is also possible to implement the functional near-infrared spectroscopy device 100 to generate light in the near-infrared component region of other frequency bands and measure the resulting hemodynamic response signal.
기능적 근적외선 분광법 장치(100)에서 fNIRS 신호 데이터에 포함된 생리적 잡음, 광 잡음 및 백색 잡음 등을 제거한 후 컴퓨팅 장치(200)에 전달하도록 구현하거나, 또는 컴퓨팅 장치(200)에서 fNIRS 신호 데이터에 포함된 잡음 성분을 제거하도록 구현할 수 있다.The functional near-infrared spectroscopy device 100 is implemented to remove physiological noise, optical noise, and white noise included in the fNIRS signal data and then transmit it to the computing device 200, or the computing device 200 removes the physiological noise, optical noise, and white noise included in the fNIRS signal data. It can be implemented to remove noise components.
fNIRS 신호 데이터에 포함된 잡음 성분을 제거를 위해 추세 제거 기술, 평활화 필터, IIR 필터, FIR 필터 등의 디지털 필터, 칼만 필터, 위너 필터 등의 응용 필터 및 단 채널-장 채널 조합을 이용한 생리학적 잡음 제거 필터 등 잡음 주파수 영역의 신호를 제거할 수 있는 다양한 종류의 필터가 사용될 수 있다.To remove noise components included in fNIRS signal data, physiological noise using trend removal technology, digital filters such as smoothing filter, IIR filter, FIR filter, application filter such as Kalman filter, Wiener filter, and short channel-long channel combination. Various types of filters that can remove signals in the noise frequency region, such as removal filters, can be used.
시청각 장치(300)는 피측정자에게 인지 과제를 제시하기 위한 시청각 장치, 예컨대 TV, 모니터, 프로젝터 등의 디스플레이 장치로 구현할 수 있다. 피측정자에게 시청각 장치(300)를 통해 인지 과제를 제시할 수 있다.The audio-visual device 300 can be implemented as an audio-visual device for presenting a cognitive task to the subject, for example, a display device such as a TV, monitor, or projector. A cognitive task can be presented to the person being measured through the audio-visual device 300.
피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 동안, 기능적 근적외선 분광법 장치(100)가 피측정자의 fNIRS 신호 데이터를 측정하도록 구현할 수 있다. While the subject is performing a predetermined cognitive task, the functional near-infrared spectroscopy device 100 can be implemented to measure fNIRS signal data of the subject.
피측정자에게 제시되는 인지 과제는 집행 기능(executive functions), 작업 기억(working memory), 인지 억제(cognitive inhibition), 억제 조절(inhibitory control) 등의 전전두 피질(prefrontal cortex)의 기능을 평가하는 엔백 검사(N-back test), 스트룹검사(Stroop test), 언어 유창성 검사 등의 신경심리검사 등일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.The cognitive task presented to the subject is Nbaek, which evaluates the functions of the prefrontal cortex, such as executive functions, working memory, cognitive inhibition, and inhibitory control. It may be a neuropsychological test such as an N-back test, a Stroop test, or a verbal fluency test, but is not limited to these.
fNIRS 신호 데이터는 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 과제 수행기와 인지 과제를 수행하지 않는 휴지기를 구분하여 획득될 수 있다. fNIRS signal data can be obtained by distinguishing between a task performance period in which the subject performs a predetermined cognitive task and a rest period in which the subject does not perform the cognitive task.
예를 들어 먼저 인지 과제를 제시하기 전인 휴지기에 피측정자의 fNIRS 신호 데이터를 측정할 수 있다. 그리고 과제 제시를 알리는 알림음 또는 알림 안내와 함께 인지 과제를 제시하고 미리 정해진 시간동안 피측정자가 인지 과제를 수행하고, 과제 수행 중지를 알리는 알림음 또는 알림 안내와 함께 과제 수행을 중단하도록 하여 인지 과제를 수행하는 과제 수행기 동안 피측정자의 fNIRS 신호 데이터를 측정할 수 있다. 과제 수행 시작과 중단을 구분하기 위해서 별도의 동기화 신호를 과제 수행 시간에 맞추어 발생시키고 함께 측정하도록 구현할 수 있다.For example, the fNIRS signal data of the subject can be measured during the rest period before presenting the cognitive task. In addition, the cognitive task is presented with a sound or notification indicating the task is presented, and the person being measured performs the cognitive task for a predetermined period of time, and then stops performing the task with a sound or notification indicating that the task is to be stopped. The fNIRS signal data of the subject can be measured during the task performance period. In order to distinguish between starting and stopping task performance, a separate synchronization signal can be generated in accordance with the task performance time and measured together.
컴퓨팅 장치(200)는 기능적 근적외선 분광법 장치(100)에서 인지 과제 수행기 동안 피측정자에 대해 획득된 fNIRS 신호 데이터로부터 특징 데이터를 추출하고, 이를 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력할 수 있다.The computing device 200 extracts feature data from the fNIRS signal data acquired for the person being measured during the cognitive task performance period in the functional near-infrared spectroscopy device 100, and inputs this into a suicide risk group discrimination model to result in suicide risk group classification for the person being measured. can be output.
자살 위험군 판별 모델은 미리 정해진 특징 데이터에 자살생각 검사 척도 결과가 라벨링된 데이터로 구성된 훈련 데이터 셋으로 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하도록 훈련될 수 있다. 이에 대해서 아래에서 자세히 설명한다.The suicide risk group discrimination model is a training data set consisting of predetermined feature data labeled with the results of a suicidal ideation test scale, and can be trained to output the suicide risk group classification results for the subject being measured. This is explained in detail below.
도 2는 도 1의 컴퓨팅 장치의 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the computing device of FIG. 1 in more detail.
도 2를 참고하면, 컴퓨팅 장치(200)는 적어도 하나의 메모리(210) 및 적어도 하나의 프로세서(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the computing device 200 may include at least one memory 210 and at least one processor 230.
적어도 하나의 메모리(210)는 적어도 하나 이상의 인스트럭션(Instruction)을 저장할 수 있다. 또한 메모리(210)는 컴퓨팅 장치(200)에서 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법을 실행하는 것과 관련된 각종 작업에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다.At least one memory 210 may store at least one instruction. Additionally, the memory 210 may store data used in various tasks related to executing a method of determining a suicide risk group using an fNIRS signal in the computing device 200.
적어도 하나의 프로세서(230)는 메모리(210)에 저장된 인스트럭션에 대응하는 프로세스를 실행할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서(230)는 메모리(210)에 저장된 인스트럭션들을 실행하여 훈련 데이터 셋으로 자살 위험군 판별 모델을 학습시킬 수 있으며, 학습된 자살 위험군 판별 모델을 이용하여 피측정자의 자살 위험군 분류 결과를 출력할 수 있다.At least one processor 230 may execute a process corresponding to an instruction stored in the memory 210. At least one processor 230 may execute instructions stored in the memory 210 to learn a suicide risk group discrimination model using the training data set, and output a suicide risk group classification result of the measured person using the learned suicide risk group discrimination model. can do.
자살 위험군 판별 모델은 서포트 벡터 머신, 선형 판별 분석(Linear Discriminant Analysis), k-근접 이웃 분류기(k-nearest neighbor classifier), Artificial Neural Network(ANN) 등의 기계학습모델 및 컨볼루션 신경망(CNN) 등과 같은 딥러닝 모델 등으로 구현될 수 있다.Suicide risk group discrimination models include machine learning models such as support vector machines, linear discriminant analysis, k-nearest neighbor classifier, and artificial neural network (ANN), and convolutional neural networks (CNN). It can be implemented with the same deep learning model.
컴퓨팅 장치(200)는 fNIRS 신호 데이터로부터 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터로서 fNIRS 특징 데이터를 추출할 수 있다.The computing device 200 may extract fNIRS feature data from the fNIRS signal data as feature data to be input into a suicide risk group determination model.
fNIRS 특징 데이터는 산화 헤모글로빈 농도 및 환원 헤모글로빈의 농도의 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 중 하나 이상의 통계값을 포함할 수 있다.fNIRS feature data may include one or more statistical values of mean, slope, median, maximum, variance, kurtosis, and skewness of the concentration of oxidized hemoglobin and reduced hemoglobin.
컴퓨팅 장치(200)는 fNIRS 신호 데이터를 미리 정해진 시간 구간으로 나누어 fNIRS 특징 데이터를 추출할 수 있다. 예를 들어 0~n 초, n~2n 초, 2n~3n 초, … 등과 같이 n초(n은 자연수) 간격으로 시간 구간을 나누고, fNIRS 신호 데이터로부터 해당 시간 구간의 산화 헤모글로빈의 농도 및 환원 헤모글로빈의 농도의 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 등을 추출할 수 있다. 복수 개의 채널에서 fNIRS 신호 데이터를 획득한 경우, 각 채널 별로 fNIRS 특징 데이터를 추출할 수 있다.The computing device 200 may extract fNIRS feature data by dividing the fNIRS signal data into predetermined time intervals. For example, 0~n seconds, n~2n seconds, 2n~3n seconds, … Divide the time section at intervals of n seconds (n is a natural number), and calculate the average value, slope, median, maximum value, variance, kurtosis, and skewness of the concentration of oxidized hemoglobin and reduced hemoglobin in the corresponding time section from the fNIRS signal data. It can be extracted. When fNIRS signal data is acquired from a plurality of channels, fNIRS feature data can be extracted for each channel.
fNIRS 특징 데이터로 어떤 통계값을 추출할 것인지는 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 추출되는 채널이나 채널의 개수도 실시예에 따라 달라질 수 있고, 시간 구간을 나누는 시간 간격이나 fNIRS 특징 데이터가 추출되는 시간 구간의 개수 등도 달라질 수 있다. 또한 fNIRS 특징 데이터를 연속적으로 모든 시간 구간에서 추출할 수도 있고, 미리 정해진 시간 구간에서만 추출하도록 구현하는 것도 가능하다. 또한 과제 수행기에 해당하는 시간 구간에서만 fNIRS 특징 데이터를 추출하도록 구현할 수도 있다. 또한 특정 채널이나 특정 시간 구간에서는 과제 수행기에서 fNIRS 특징 데이터를 추출하고, 또 다른 채널이나 시간 구간에서는 휴지기에서 fNIRS 특징 데이터를 추출하도록 구현하는 것도 가능하다. 추출되는 fNIRS 특징 데이터 종류나, fNIRS 특징 데이터가 추출되는 채널, 시간 구간의 개수 등은 자살 위험군 판별 모델의 분류 성능 및 시스템 부하 등을 고려하여 정해질 수 있다.What statistical values are extracted from fNIRS feature data may vary depending on the embodiment, the channel or number of channels to be extracted may also vary depending on the embodiment, and the time interval dividing the time section or the time section in which the fNIRS feature data is extracted may vary depending on the embodiment. The number, etc. may also vary. Additionally, fNIRS feature data can be continuously extracted from all time intervals, or it can also be implemented to be extracted only from a predetermined time interval. Additionally, it can be implemented to extract fNIRS feature data only in the time section corresponding to the task performance period. It is also possible to extract fNIRS feature data from the task execution phase in a specific channel or time section, and extract fNIRS feature data from the rest phase in another channel or time section. The type of fNIRS feature data extracted, the channel through which fNIRS feature data is extracted, the number of time sections, etc. can be determined by considering the classification performance and system load of the suicide risk group determination model.
자살 위험군 판별 모델은 가장 간단하게는 fNIRS 특징 데이터 및 그에 라벨링된 자살생각 검사 척도 결과로 구성된 훈련 데이터 셋으로 학습될 수 있다.The suicide risk group discrimination model can be most simply learned with a training data set consisting of fNIRS feature data and the suicidal ideation test scale results labeled with it.
자살 위험군 판별 모델은 fNIRS 특징 데이터에 자살생각 검사 척도(Scale for Suicide Ideation: SSI) 검사 결과가 라벨링된 훈련 데이터 셋으로 훈련되어, 피측정자의 fNIRS 특징 데이터가 입력되면 해당 피측정자에 대응하는 자살 위험군 분류 결과를 출력하도록 학습될 수 있다. Beck의 자살생각 검사 척도 결과를 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 미리 정해진 다른 기준에 의해 구해진 자살생각 검사 척도 결과를 라벨링하여 훈련 데이터 셋을 구축하는 것도 가능하다.The suicide risk group discrimination model is trained with a training data set in which the Scale for Suicide Ideation (SSI) test results are labeled with fNIRS characteristic data, and when the fNIRS characteristic data of the measured person is input, the suicide risk group corresponding to the measured person is determined. It can be trained to output classification results. Beck's suicidal ideation test scale results can be used, but are not limited to this, and it is also possible to construct a training data set by labeling the suicidal ideation test scale results obtained by other predetermined criteria.
Beck의 자살생각 검사 척도 결과를 이용할 경우, 미리 정해진 점수 이상(예컨대 25점 이상)은 자살 위험도 고위험군, 미리 정해진 점수 미만은 자살 위험도 저위험군으로 등급화하여 훈련 데이터 셋을 라벨링할 수 있다. 물론 자살 위험도 고위험군, 중위험군, 저위험군으로 자살생각 검사 척도 결과를 보다 세분화하여 라벨링하는 것도 가능하고, 자살생각 검사 척도 점수 자체를 라벨링하여 훈련 데이터 셋을 생성하는 것도 가능하다.When using the results of Beck's Suicidal Ideation Test Scale, the training data set can be labeled by grading scores above a predetermined score (e.g., 25 points or more) into a high suicide risk group, and those below a predetermined score into a low suicide risk group. Of course, it is possible to label the results of the suicidal ideation test scale in more detail into high-risk, medium-risk, and low-risk groups, and it is also possible to create a training data set by labeling the suicidal ideation test scale scores themselves.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 컴퓨팅 장치(200)는 휴지기 동안 피측정자에 대해 측정된 fNIRS 신호 데이터를 분석하여 뇌의 디폴트 모드 네트워크(default mode network)의 기능적 연결성에 대한 분석을 수행할 수도 있다. 그리고 컴퓨팅 장치(200)는 뇌의 디폴트 모드 네트워크 분석 결과로부터 추출되는 특징 데이터를 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 자살 위험군 분류 결과를 출력할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the computing device 200 may analyze the functional connectivity of the brain's default mode network by analyzing fNIRS signal data measured for the subject during the resting period. . Additionally, the computing device 200 may output a suicide risk group classification result by inputting feature data extracted from the brain's default mode network analysis result into a suicide risk group determination model.
여기서 디폴트 모드 네트워크 분석 결과는 clustering coefficient(군집 계수), characteristic path length(평균 이동 거리), local efficiency(국부 효율), global efficiency(전역 효율), Whole-brain correlation analysis(전체 뇌 상관 분석) 등을 포함할 수 있으며, 이 중에서 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터를 추출할 수 있다.Here, the default mode network analysis results include clustering coefficient, characteristic path length, local efficiency, global efficiency, and whole-brain correlation analysis. It can be included, and among these, characteristic data to be input into the suicide risk group discrimination model can be extracted.
자살 위험군 판별 모델은 디폴트 모드 네트워크 분석 결과에서 추출되는 특징 데이터에 자살생각 검사 척도 결과를 라벨링하여 구성된 훈련 데이터 셋으로 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하도록 훈련될 수 있다. The suicide risk group discrimination model is a training data set constructed by labeling the suicidal ideation test scale results to the feature data extracted from the default mode network analysis results and can be trained to output the suicide risk group classification results for the measured subject.
한편 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 컴퓨팅 장치(200)는 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 등을 사용자로부터 입력받도록 구현될 수도 있다. 이 경우 자살 위험군 판별 모델은 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 중 하나 이상을 fNIRS 신호 데이터로부터 추출된 특징 데이터와 함께 입력받아 자살 위험군 분류 결과를 출력하게 훈련될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the computing device 200 may be implemented to receive input from the user such as the task type, task difficulty, and task performance results of the cognitive task performed by the person being measured. In this case, the suicide risk group discrimination model can be trained to output a suicide risk group classification result by receiving one or more of the task type, task difficulty, and task performance results of the cognitive task performed by the subject along with the feature data extracted from the fNIRS signal data. there is.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 fNIRS 신호를 이용한 자살 위험군 판별 방법의 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart of a method for determining a suicide risk group using fNIRS signals according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 먼저 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하기 전인 휴지기 동안 기능적 근적외선 분광법 장치(100)가 피측정자의 fNIRS 신호 데이터를 측정할 수 있다(S300).Referring to FIG. 3, first, the functional near-infrared spectroscopy device 100 can measure fNIRS signal data of the subject during the rest period before the subject performs a predetermined cognitive task (S300).
다음으로 컴퓨팅 장치(200)는 휴지기 동안 획득된 fNIRS 신호 데이터를 이용하여 피측정자 뇌의 디폴트 모드 네트워크를 분석하고, 피측정자 뇌의 디폴트 모드 네트워크 분석 결과에서 미리 정해진 특징 데이터를 추출할 수 있다(S310).Next, the computing device 200 may analyze the default mode network of the subject's brain using the fNIRS signal data acquired during the resting period, and extract predetermined feature data from the default mode network analysis result of the subject's brain (S310 ).
이후 피측정자가 인지 과제를 수행하는 동안 기능적 근적외선 분광법 장치(100)가 피측정자의 fNIRS 신호 데이터를 측정할 수 있다(S320).Thereafter, while the subject is performing a cognitive task, the functional near-infrared spectroscopy device 100 can measure the fNIRS signal data of the subject (S320).
다음으로 컴퓨팅 장치(200)는 인지 과제 수행기 동안 획득된 fNIRS 신호 데이터로부터 fNIRS 특징 데이터를 추출할 수 있다(S330).Next, the computing device 200 may extract fNIRS feature data from the fNIRS signal data acquired during the cognitive task performance period (S330).
이후 컴퓨팅 장치(200)는 단계(S310)에서 추출된 뇌의 디폴트 모드 네트워크 분석 특징 데이터 및/또는 단계(S330)에서 추출된 fNIRS 특징 데이터를 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 해당 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력할 수 있다(S340).Thereafter, the computing device 200 inputs the brain's default mode network analysis feature data extracted in step S310 and/or the fNIRS feature data extracted in step S330 into a suicide risk group discrimination model to determine the suicide risk group for the subject. Classification results can be output (S340).
실시예에 따라서 디폴트 모드 네트워크 분석 및 그 결과를 이용하여 자살 위험군 분류 결과를 출력하기 위한 단계(S300, S310, S320, S350) 만을 수행할 수도 있다. 물론 실시예에 따라서 단계(S300, S310, S320)를 생략하고 단계(S330, S340, S350) 만을 수행하도록 구현하는 것도 가능하다.Depending on the embodiment, only the steps (S300, S310, S320, S350) for outputting a suicide risk group classification result using the default mode network analysis and the result may be performed. Of course, depending on the embodiment, it is also possible to omit steps S300, S310, and S320 and perform only steps S330, S340, and S350.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 인스트럭션(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨팅 장치 또는 특수 목적 컴퓨팅 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, and a field programmable gate (FPGA). It may be implemented using one or more general-purpose computing devices or special-purpose computing devices, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 인스트럭션(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which configures a processing unit to operate as desired or to process independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. It can be embodied permanently or temporarily. Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
Claims (9)
기능적 근적외선 분광법(fNIRS: functional Near-Infrared Spectroscopy) 장치를 이용하여 피측정자의 뇌의 혈류 변화에 따른 헤모글로빈 농도의 변화를 측정한 fNIRS 신호 데이터를 획득하는 단계,
상기 fNIRS 신호 데이터를 기초로 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터를 추출하는 단계, 및
상기 추출된 특징 데이터를 상기 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 상기 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하는 단계
를 포함하는 방법.
In a method for determining suicide risk groups using fNIRS signals using a computing device,
Obtaining fNIRS signal data measuring changes in hemoglobin concentration according to changes in blood flow in the brain of the subject using a functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) device,
Extracting feature data to be input into a suicide risk group discrimination model based on the fNIRS signal data, and
Inputting the extracted feature data into the suicide risk group determination model to output a suicide risk group classification result for the measured person.
How to include .
상기 자살 위험군 판별 모델은,
자살생각 검사 척도 검사 결과가 fNIRS 신호 데이터에서 추출된 특징 데이터에 라벨링된 훈련 데이터 셋으로 학습되는 방법.
In paragraph 1,
The suicide risk group discrimination model is,
How the suicidal ideation test scale test results are learned with a training data set labeled with feature data extracted from fNIRS signal data.
상기 fNIRS 신호 데이터는 상기 피측정자의 뇌혈류 산화 헤모글로빈의 농도 및 환원 헤모글로빈의 농도 중 적어도 하나를 포함하는 시계열 데이터인 방법.
In paragraph 2,
The fNIRS signal data is time series data including at least one of the concentration of oxidized hemoglobin and the concentration of reduced hemoglobin in the cerebral blood flow of the subject.
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 인지 과제를 수행하기 전의 휴지기 동안 획득된 경우,
상기 fNIRS 신호 데이터를 분석하여 획득한 상기 피측정자의 뇌 디폴트 모드 네트워크 분석 결과로부터 상기 특징 데이터를 추출하는 방법.
In paragraph 3,
When the fNIRS signal data is acquired during a rest period before the subject performs a cognitive task,
A method of extracting the feature data from a brain default mode network analysis result of the subject obtained by analyzing the fNIRS signal data.
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 과제 수행기 동안 획득된 경우,
상기 fNIRS 신호 데이터를 미리 정해진 시간 구간으로 나누어 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 중 하나 이상의 통계값으로 상기 특징 데이터를 추출하는 방법.
In paragraph 3,
When the fNIRS signal data is acquired during a task performance period in which the subject performs a predetermined cognitive task,
A method of dividing the fNIRS signal data into predetermined time intervals and extracting the feature data with one or more statistical values of mean value, slope, median value, maximum value, variance, kurtosis, and skewness.
상기 훈련 데이터 셋은 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 중 하나 이상을 더 포함하여 구성되고,
상기 피측정자가 수행한 인지 과제의 과제 종류, 과제 난이도 및 과제 수행 결과 중 하나 이상을 상기 피측정자에 대해 추출된 특징 데이터와 함께 상기 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 상기 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하는 방법.
In paragraph 2,
The training data set further includes one or more of the task type, task difficulty, and task performance result of the cognitive task performed by the subject,
One or more of the task type, task difficulty, and task performance results of the cognitive task performed by the measured person are input into the suicide risk group discrimination model along with the characteristic data extracted for the measured person, resulting in a suicide risk group classification for the measured person. How to print .
A computer-readable recording medium recording a program for executing the method according to any one of claims 1 to 6.
적어도 하나의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
적어도 하나의 프로세서; 를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
기능적 근적외선 분광법 장치를 이용하여 피측정자의 뇌의 혈류 변화에 따른 헤모글로빈 농도의 변화를 측정한 fNIRS 신호 데이터를 획득하는 단계,
상기 fNIRS 신호 데이터를 기초로 자살 위험군 판별 모델에 입력할 특징 데이터를 추출하는 단계, 및
상기 추출된 특징 데이터를 상기 자살 위험군 판별 모델에 입력하여 상기 피측정자에 대한 자살 위험군 분류 결과를 출력하는 단계
를 실행하고,
상기 자살 위험군 판별 모델은,
자살생각 검사 척도(Scale for Suicide Ideation: SSI) 검사 결과가 fNIRS 신호 데이터에서 추출된 특징 데이터에 라벨링된 훈련 데이터 셋으로 학습되는 컴퓨팅 장치.
As a computing device,
a memory storing at least one instruction; and
at least one processor; Including,
The at least one processor,
Acquiring fNIRS signal data measuring changes in hemoglobin concentration according to changes in blood flow in the brain of the subject using a functional near-infrared spectroscopy device,
Extracting feature data to be input into a suicide risk group discrimination model based on the fNIRS signal data, and
Inputting the extracted feature data into the suicide risk group determination model to output a suicide risk group classification result for the measured person.
Run ,
The suicide risk group discrimination model is,
A computing device in which the Scale for Suicide Ideation (SSI) test results are learned using a training data set labeled with feature data extracted from fNIRS signal data.
상기 fNIRS 신호 데이터는 상기 피측정자의 뇌혈류 산화 헤모글로빈의 농도 및 환원 헤모글로빈의 농도 중 적어도 하나를 포함하는 시계열 데이터이며,
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 인지 과제를 수행하기 전의 휴지기 동안 획득된 경우, 상기 fNIRS 신호 데이터를 분석하여 획득한 상기 피측정자의 뇌 디폴트 모드 네트워크 분석 결과로부터 상기 특징 데이터를 추출하고,
상기 fNIRS 신호 데이터가 상기 피측정자가 미리 정해진 인지 과제를 수행하는 과제 수행기 동안 획득된 경우, 상기 fNIRS 신호 데이터를 미리 정해진 시간 구간으로 나누어 평균값, 기울기, 중앙값, 최댓값, 분산, 첨도 및 왜도 중 하나 이상의 통계값으로 상기 특징 데이터를 추출하는 컴퓨팅 장치.In paragraph 8:
The fNIRS signal data is time series data including at least one of the concentration of oxidized hemoglobin and the concentration of reduced hemoglobin in the cerebral blood flow of the subject,
When the fNIRS signal data is acquired during a rest period before the subject performs a cognitive task, the feature data is extracted from a brain default mode network analysis result of the subject obtained by analyzing the fNIRS signal data,
When the fNIRS signal data is acquired during a task performance period in which the subject performs a predetermined cognitive task, the fNIRS signal data is divided into predetermined time intervals to select one of the mean value, slope, median, maximum, variance, kurtosis, and skewness. A computing device that extracts the feature data using the above statistical values.
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---|---|---|---|
KR1020220079850A KR20240002544A (en) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | Method for determining suicide risk group using fNIRS signal |
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KR20160121348A (en) | 2015-04-09 | 2016-10-19 | 대한민국(국립재활원장) | Method and apparatus for estimating effective channel of functional near-infrared spectroscopy |
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