WO2019225910A1 - Method and system for predicting and analyzing stroke severity using nihss - Google Patents

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박홍규
김다미
홍승희
박세진
김선진
유성규
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한국표준과학연구원
한국전자통신연구원
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Abstract

A method for prediction and in-depth and accurate analysis of stroke severity according to an embodiment of the present invention may include a step of performing prediction and in-depth analysis of stroke severity on the basis of real-time NIHSS data received by a patient device and a medical data server, and health medical examination data received by the medical data server, and include a comprehensive medical service function for supporting a patient in getting alarm service or prompt treatment depending on stroke severity and risk.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 09.07.2019] NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법과 시스템[Correction by Rule 26 09.07.2019] Method and system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS
본 발명은 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법과 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 NIHSS 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중의 초기 손상을 평가하고, 심층적인 분석을 수행할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS, and more particularly, to assess initial damage of stroke using machine learning and data mining based on NIHSS data of a patient, and to further analyze A method and system that can be performed.
최근 조사에 따르면, 2015년 한국의 사망자 수는 275,895명으로 집계되며, 사망 원인으로는 악성신생물(76,855명), 심장 질환(28,326명), 뇌 혈관 질환(24,455명)등이 있는 것으로 보고되고 있다. 특히 한국인의 뇌 혈관 질환 사망률은 10만명당 48명으로 악성신생물과 심장병이 그에 뒤따른다. 한국의 뇌 혈관 질환으로 인한 사망자 수는 2005년 이후 감소 추세를 보이고 있으나 악성 종양으로 인한 단일 질병으로 인한 사망 원인 중 2위로 여전히 높은 순위를 차지하고 있다. 특히, 60세 이상 노년층에서 심혈 관계 질환 및 뇌 혈관 질환으로 인한 사망률이 지속적으로 증가하고 있다. According to a recent survey, there were 275,895 deaths in South Korea in 2015, including malignant neoplasms (76,855), heart diseases (28,326), and cerebrovascular diseases (24,455). have. In particular, the mortality rate of cerebrovascular disease in Koreans is 48 per 100,000, followed by malignant neoplasms and heart disease. The number of deaths from cerebrovascular disease in Korea has been on the decline since 2005, but still ranks second among the causes of death from single diseases caused by malignant tumors. In particular, the mortality rate due to cardiovascular disease and cerebrovascular disease continues to increase in elderly people over 60 years old.
뇌졸중은 그 정도에 따라 성인과 노인의 기능 장애, 사회적 또는 경제적 활동의 어려움을 초래하는 치명적인 질병이. 뇌졸중은 환자의 증상 패턴이나 수반되는 질병에 따라 크게 다를 수 있다. 뇌졸중 환자는 장애 수준을 정확하게 평가하고 재활 또는 의료 센터 방문을 유도해야 한다. 또한 다양한 증상과 뇌졸중의 위치로 인해 뇌졸중 및 신경 학적 손상을 신뢰성있게 평가하는 것은 어렵다. 특히, 과거의 병력이 없는 사람의 뇌졸중의 조기 발견도 중요하지만 뇌졸중의 과거력이 있는 사람들은 재발 가능성이 병력이 없는 사람들보다 9 배 더 높으므로 뇌졸중 환자를 지속적으로 모니터링하여 짧은 시간 내에 의료기관 방문 및 의사 진단 및 치료를 지원하는 기술에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있다.Stroke is a fatal disease that, depending on its extent, causes dysfunction in adults and the elderly, difficulties in social or economic activity. Stroke can vary greatly depending on the patient's symptom pattern and the illness involved. Stroke patients should accurately assess the level of disability and induce rehabilitation or medical center visits. In addition, due to the variety of symptoms and the location of strokes, it is difficult to reliably assess stroke and neurological damage. In particular, early detection of stroke in persons without a past history is important, but those who have a past history of stroke are nine times more likely to relapse than those without a history, so that patients with strokes are continuously monitored and visited by doctors and doctors in a short period of time. There is an urgent need for techniques to support diagnosis and treatment.
최근의 연구들에서 뇌졸중 환자의 재발을 예방하고 뇌졸중의 주요 위험 요소에 대처하기 위해 초기 질병 장애를 적응적으로 평가하기 위한 새로운 솔루션에 NIHSS 기술을 적용하려는 많은 지속적인 노력을 시도하고 있다. Mathew척도가 1972 년에 처음 발표된 이래로 뇌졸중 환자의 장애를 평가하는 방법에는 유럽 뇌졸중 척도, 캐나다 신경 척도, 스칸디나비아 뇌졸중 척도 및 미국 국립 보건원의 NIHSS 등이 있다. 위에서 논의된 다양한 방법 중 Brott 등이 개발한 NIHSS는 뇌졸중 후 장애의 양적 기준을 제공하기 위해 널리 사용되는 도구이다. NIHSS는 전반적인 뇌졸중 장애 점수를 제공하기 위해 신경학적 검사의 각 기능에서 얻은 점수를 합산한 건강 스트로크 척도이며, 환자당 6.6분이 걸리는 NIHSS는 14가지 특징으로 구성된다. NIHSS는 세계적으로 광범위하게 사용되고 있으며 시험 및 재시험의 신뢰성과 타당성에 대한 다양한 연구를 통해 이미 검증된 도구이다. 이와 같이, NIHSS가 각 뇌졸중 환자의 초기 손상을 집합적으로 평가하는 도구이기는 하나, 초기 뇌졸중 장애를 평가하기 위한 해석학적 결과를 제공하지 않는다는 단점이 있다.Recent studies have made many ongoing efforts to apply NIHSS technology to new solutions for adaptively evaluating early disease disorders to prevent stroke recurrence and to address the major risk factors for stroke. Since the Mathew scale was first published in 1972, methods for assessing disability in stroke patients include the European Stroke Scale, the Canadian Neurological Scale, the Scandinavian Stroke Scale, and the National Institutes of Health's NIHSS. Among the various methods discussed above, NIHSS, developed by Brott et al., Is a widely used tool to provide quantitative criteria for post-stroke disorders. The NIHSS is a health stroke measure that adds up the scores from each function of the neurological tests to provide an overall stroke disorder score. The NIHSS, which takes 6.6 minutes per patient, consists of 14 features. NIHSS is widely used worldwide and is a proven tool with extensive research into the reliability and validity of tests and retests. As such, although NIHSS is a tool for collectively evaluating the initial damage of each stroke patient, it does not provide the analytical results for evaluating the initial stroke disorder.
또한, 뇌졸중의 위험은 하나의 요소가 아니라 다양한 위험 요소의 상호 작용에 의해 발생하는 것으로 보고되고 있다. 이에 따라, 각 뇌졸중의 위험 요인을 평가하고 질병 예측 또는 조기 발견을 위한 새로운 방법들이 등장하고 있다. 최근들어 위험 인자에 대한 다양한 통계적 방법과 기계 학습 방법을 이용한 뇌졸중의 예측에 관한 연구가 진행되고 있는데, Kannel 등이 이와 관련된 로지스틱 회귀 모델을 개발해오고 있으며, Cox 또는 Weibull의 모델에 의해 제안된 비율 위험 모델을 기반으로 한 연구가 보고되고 있다. 그러나, 이러한 위험 인자에 근거한 이전의 연구는 한국 노인에 대한 뇌졸중의 위험을 예측하는 데는 적합하지 않은 문제가 있다. 따라서, 한국인에게 적합한 뇌졸중 위험의 분류 및 예측 모델을 개발할 필요성이 요구되고 있는 실정이다.In addition, the risk of stroke is reported to be caused by the interaction of various risk factors, not a single factor. Accordingly, new methods for evaluating the risk factors of each stroke and for predicting disease or early detection are emerging. Recently, studies on stroke prediction using various statistical methods and machine learning methods for risk factors have been conducted. Kannel et al. Have developed a logistic regression model that is related to this, and the ratio risk suggested by Cox or Weibull's model. Model-based studies have been reported. However, previous studies based on these risk factors have been problematic in predicting the risk of stroke in Korean elderly. Therefore, there is a need for developing a classification and prediction model of stroke risk suitable for Koreans.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, NIHSS 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중의 초기 손상 및 중증도를 보다 심층적이고 정확하게 분석함으로써 한국인에게 적합한 뇌졸중 중증도 예측 모델을 구축할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the problems described above, and to build a stroke severity prediction model suitable for Koreans by analyzing the early damage and severity of stroke more deeply and accurately using machine learning and data mining based on NIHSS data It is an object to provide a method and system that can be.
또한, 환자 및 서비스 이용자에게 분석된 뇌졸중에 대한 정보를 실시간으로 제공하고, 뇌졸중이 심각한 경우 알림 서비스를 제공하여 신속히 치료를 받을 수 있도록 하는 종합적인 의료 서비스를 제공하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.In addition, to provide a method and system for providing a comprehensive medical service to provide patients and service users in real time information about the analyzed stroke, and to provide prompt notification when a stroke is serious, so that the treatment can be promptly treated. There is this.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따라 적용되는 다양한 기계학습 및 데이터 마이닝의 해석학적 모델들을 분석함으로써, 보다 정확하고 종합적인 뇌졸중 질환의 분석 및 예측을 위한 연구 개발에 기여할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 목적이 있다.In addition, by analyzing the analytic models of various machine learning and data mining applied according to an embodiment of the present invention, it provides a method and system that can contribute to the research and development for more accurate and comprehensive stroke disease analysis and prediction There is a purpose.
본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자 디바이스로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버에서 수신하는 단계, 메디컬 데이터 서버에서 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 단계, 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메디컬 데이터 서버에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 메디컬 데이터 서버에서 결정하는 단계, 뇌졸중 중증도 분석서버에서 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 단계 및 뇌졸중 중증도 분석서버에서 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 단계를 포함할 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, a method for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) includes receiving real-time NIHSS data of a patient from a patient device at a medical data server, and at the medical data server. Filtering and storing the received real-time NIHSS data, and the factors for predicting and analyzing stroke severity using machine learning and data mining based on the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the medical data server. Determining them in the medical data server, receiving the factors for the stroke severity determined by the stroke severity analysis server, generating a stroke severity prediction model for the patient, and based on the stroke severity prediction model generated by the stroke severity analysis server To the patient Predicting the severity of stroke, and may comprise any one of a plurality of classification categories of the status of the patient in stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있다.In the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention, machine learning and data mining may include algorithms using a decision tree technique.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에서 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다.Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by an algorithm in the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention include: Level of Consiciousness (LOC) and LOC questions. LOC commands, facial palsy, right arm movements, left arm movements, right leg movements, left leg movements, limb ataxia, best language, Dysarthria, loss of cognition and inattention, and age.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 뇌졸중 중증도 분석서버에서 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention includes predicting stroke severity using machine learning and data mining based on a prediction result of stroke severity and classification into one of a plurality of categories. And analyzing, at the stroke severity analysis server, rules and meanings of execution mechanisms for the analysis.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 뇌졸중 중증도 분석서버에서 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 단계 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버에서 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, a method for predicting and analyzing stroke severity includes visualizing a prediction result of stroke severity for a patient and a result classified into any one of a plurality of categories in a stroke severity analysis server. Providing an alert notification to the patient device and the clinician device if the patient falls into a predetermined category according to the step of providing the at least one of the stroke monitoring server and the classification into any one of the plurality of categories. It may further include.
본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템은, 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구비된 환자 디바이스, 환자 디바이스로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 수신하기 위한 통신부, 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 메모리부 및 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메모리부에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하는 뇌졸중 중증도 인자 결정부를 포함하는 메디컬 데이터 서버 및 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 예측모델 생성부 및 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 데이터 분석부를 포함하는 뇌졸중 중증도 분석서버를 포함할 수 있다.Stroke severity prediction and analysis system using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention, a patient device equipped with an application for the prediction and analysis of stroke severity, real-time for the patient from the patient device Stroke using machine learning and data mining based on a communication unit for receiving NIHSS data, a memory unit for filtering and storing the received real-time NIHSS data, and the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the memory unit A medical data server including a stroke severity factor determining unit for determining factors for prediction and analysis of severity, a prediction model generator and a generated stroke that receive factors for the determined stroke severity and generate a stroke severity prediction model for a patient Severity Prediction Model The second may comprise a stroke severity analysis server including a data analysis for classification of any one of a plurality of categories on the state of the prediction, and the Stroke patients the severity of the patient's stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, machine learning and data mining may include algorithms using a decision tree technique.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다.Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by an algorithm in a stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention include a level of consiciousness (LOC), a question about a consciousness level (LOC questions), LOC commands, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement, left leg movement, limb ataxia, best language, oral Dysarthria, extinction and inattention, and age may be included.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 분석하는 메커니즘 분석부를 더 포함할 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server uses machine learning and data mining based on a prediction result of stroke severity and classification into one of a plurality of categories for a patient. The mechanism analysis unit may further include analyzing a rule and a meaning of an execution mechanism for predicting and analyzing stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 시각화 데이터 제공부를 포함하며, 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버에서 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송할 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server visualizes a prediction result of stroke severity and a result classified into any one of a plurality of categories for a patient, thereby providing a patient device, a clinical device, and a stroke. It includes a visualization data providing unit provided to at least one of the monitoring server, if the patient falls into a predetermined category according to the result of classification into any one of the plurality of categories, the stroke monitoring server alerts the patient device and the clinician device Can transmit
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method on a computer can be provided.
본 발명의 일 실시예로서 제공되는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법과 시스템에 따르면, NIHSS 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중의 초기 손상 및 중증도를 분석함으로써, 뇌졸중 중증도 분석을 위한 인자(특성)의 개수를 감소시켜 예측 및 분류 속도를 보다 향상시킬 수 있고, 뇌졸증 중증도 예측 결과의 신뢰성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.According to a method and system for predicting and analyzing stroke severity, which is provided as an embodiment of the present invention, by analyzing the initial damage and severity of stroke using machine learning and data mining based on NIHSS data, By reducing the number of features), the prediction and classification speed can be further improved, and the reliability and accuracy of stroke severity prediction results can be improved.
또한, NIHSS 데이터, 건강 검진 데이터 및 응급 환자 데이터 등을 종합적으로 이용하여 분석할 수 있으므로, 종래 기술과 달리 한국인에게 적합한 뇌졸중 중증도 예측 모델을 구축할 수 있다.In addition, since the NIHSS data, medical examination data and emergency patient data can be comprehensively analyzed, it is possible to construct a stroke severity prediction model suitable for Koreans unlike the prior art.
또한, 환자 및 서비스 이용자에게 분석된 뇌졸중에 대한 정보를 실시간으로 제공하고, 뇌졸중이 심각한 경우 신속히 치료를 받을 수 있도록 알림 서비스를 제공할 수 있으므로, 환자의 뇌졸중 질환에 대한 지속적인 관리 및 치료가 이루어질 수 있는 종합 의료 서비스를 제공할 수 있다.In addition, by providing information on the analyzed stroke in real time to patients and service users, and can provide a notification service for prompt treatment in the event of a severe stroke, continuous management and treatment of the patient's stroke disease can be achieved Can provide comprehensive medical services.
또한, 뇌졸중 중증도 분석에 이용된 기계학습 및 데이터 마이닝에 대한 의미론적 분석을 통해 보다 정확한 뇌졸중 중증도 분석이 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 뇌졸중 질환 분석과 관련된 신뢰성 있는 데이터를 확보하여 뇌졸중 질환의 전반적인 분석 및 예측을 위한 연구 개발에 기여할 수 있다.In addition, more accurate stroke severity analysis can be achieved through semantic analysis of machine learning and data mining used in stroke severity analysis, and by obtaining reliable data related to stroke disease analysis, Can contribute to research and development for prediction.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 1 실시예를 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하기 위해 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝을 이용한 결과의 일 예를 나타낸다.Figure 2 shows an example of the results using the machine learning algorithm and data mining to determine factors for the prediction and analysis of stroke severity according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 2 실시예를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝에 의한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석의 정확도를 확인한 결과의 일 예를 나타낸다.Figure 4 shows an example of the results of confirming the accuracy of the prediction and analysis of stroke severity by the machine learning algorithm and data mining according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 3 실시예를 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템을 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram showing a system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템의 일 예를 나타낸다.7 shows an example of a system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템의 개발 환경 및 구조의 일 예를 나타낸다.8 illustrates an example of a development environment and a structure of a system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자 디바이스로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버에서 수신하는 단계, 메디컬 데이터 서버에서 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 단계, 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메디컬 데이터 서버에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 메디컬 데이터 서버에서 결정하는 단계, 뇌졸중 중증도 분석서버에서 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 단계 및 뇌졸중 중증도 분석서버에서 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 단계를 포함할 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, a method for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) includes receiving real-time NIHSS data of a patient from a patient device at a medical data server, and at the medical data server. Filtering and storing the received real-time NIHSS data, and the factors for predicting and analyzing stroke severity using machine learning and data mining based on the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the medical data server. Determining them in the medical data server, receiving the factors for the stroke severity determined by the stroke severity analysis server, generating a stroke severity prediction model for the patient, and based on the stroke severity prediction model generated by the stroke severity analysis server To the patient Predicting the severity of stroke, and may comprise any one of a plurality of classification categories of the status of the patient in stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있다.In the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention, machine learning and data mining may include algorithms using a decision tree technique.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에서 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다.Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by an algorithm in the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention include: Level of Consiciousness (LOC) and LOC questions. LOC commands, facial palsy, right arm movements, left arm movements, right leg movements, left leg movements, limb ataxia, best language, Dysarthria, loss of cognition and inattention, and age.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 뇌졸중 중증도 분석서버에서 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.A method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention includes predicting stroke severity using machine learning and data mining based on a prediction result of stroke severity and classification into one of a plurality of categories. And analyzing, at the stroke severity analysis server, rules and meanings of execution mechanisms for the analysis.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 뇌졸중 중증도 분석서버에서 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 단계 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버에서 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In accordance with an embodiment of the present invention, a method for predicting and analyzing stroke severity includes visualizing a prediction result of stroke severity for a patient and a result classified into any one of a plurality of categories in a stroke severity analysis server. Providing an alert notification to the patient device and the clinician device if the patient falls into a predetermined category according to the step of providing the at least one of the stroke monitoring server and the classification into any one of the plurality of categories. It may further include.
본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템은, 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구비된 환자 디바이스, 환자 디바이스로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 수신하기 위한 통신부, 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 메모리부 및 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메모리부에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하는 뇌졸중 중증도 인자 결정부를 포함하는 메디컬 데이터 서버 및 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 예측모델 생성부 및 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 데이터 분석부를 포함하는 뇌졸중 중증도 분석서버를 포함할 수 있다.Stroke severity prediction and analysis system using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention, a patient device equipped with an application for the prediction and analysis of stroke severity, real-time for the patient from the patient device Stroke using machine learning and data mining based on a communication unit for receiving NIHSS data, a memory unit for filtering and storing the received real-time NIHSS data, and the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the memory unit A medical data server including a stroke severity factor determining unit for determining factors for prediction and analysis of severity, a prediction model generator and a generated stroke that receive factors for the determined stroke severity and generate a stroke severity prediction model for a patient Severity Prediction Model The second may comprise a stroke severity analysis server including a data analysis for classification of any one of a plurality of categories on the state of the prediction, and the Stroke patients the severity of the patient's stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, machine learning and data mining may include algorithms using a decision tree technique.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다.Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by an algorithm in a stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention include a level of consiciousness (LOC), a question about a consciousness level (LOC questions), LOC commands, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement, left leg movement, limb ataxia, best language, oral Dysarthria, extinction and inattention, and age may be included.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 분석하는 메커니즘 분석부를 더 포함할 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server uses machine learning and data mining based on a prediction result of stroke severity and classification into one of a plurality of categories for a patient. The mechanism analysis unit may further include analyzing a rule and a meaning of an execution mechanism for predicting and analyzing stroke severity.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 시각화 데이터 제공부를 포함하며, 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버에서 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송할 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server visualizes a prediction result of stroke severity and a result classified into any one of a plurality of categories for a patient, thereby providing a patient device, a clinical device, and a stroke. It includes a visualization data providing unit provided to at least one of the monitoring server, if the patient falls into a predetermined category according to the result of classification into any one of the plurality of categories, the stroke monitoring server alerts the patient device and the clinician device Can transmit
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method on a computer can be provided.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used herein will be briefly described and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected as widely used general terms as possible in consideration of the functions in the present invention, but this may vary according to the intention or precedent of the person skilled in the art, the emergence of new technologies and the like. In addition, in certain cases, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, in which case the meaning will be described in detail in the description of the invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the contents throughout the present invention, rather than the names of the simple terms.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .
본 발명의 일 실시예로서 설명되는 표 등에 포함된 데이터는 충남 대학교 병원 응급 의료 센터에서 수집된 것으로, 뇌졸중 진단 날짜로부터 3일 이내에 환자로부터 수집된 데이터이다. 수집 기간은 2015년부터 2017년까지이며, 총 287명의 뇌졸중 환자에 대한 NIHSS 데이터를 포함한다. 287명의 환자 중 286 명이 응급혈압검사 및 생체신호검사, 284명은 응급혈액검사, 261 명은 응급화학검사, 281 명은 응고검사, 161 명은 소변검사를 받았으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 사용된 NIHSS 데이터에는 뇌졸중 증상이 없는 16명의 환자 및 NIHSS 특성의 가치 또는 상한치가 없는 44명의 환자를 제외한 227명의 환자에 대한 최종 실험 데이터가 포함된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실험 대상 환자는 65세 이상이고, 남성은 117명, 여성은 110명이며, 평균 연령은 남성이 75.30세, 여성이 78.48세이다.Data included in the table and the like described as an embodiment of the present invention is collected at the Chungnam National University Hospital Emergency Medical Center, data collected from the patient within three days from the date of stroke diagnosis. The collection period is from 2015 to 2017 and includes NIHSS data for a total of 287 stroke patients. Of 287 patients, 286 patients had an emergency blood pressure test and a biosignal test, 284 had an emergency blood test, 261 had an emergency chemical test, 281 had a coagulation test, and 161 had a urine test. The NIHSS data used according to one embodiment of the present invention was used. Includes final experimental data for 227 patients except 16 patients with no stroke symptoms and 44 patients with no value or upper limit of NIHSS characteristics. Patients subject to the test according to an embodiment of the present invention are 65 or older, male 117, female 110, and the average age is 75.30 years for males and 78.48 years for females.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 1 실시예를 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a first embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자 디바이스(100)로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버(200)에서 수신하는 단계(S100), 메디컬 데이터 서버(200)에서 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 단계(S200), 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메디컬 데이터 서버(200)에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 메디컬 데이터 서버(200)에서 결정하는 단계(S300), 뇌졸중 중증도 분석서버(300)에서 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 단계(S400) 및 뇌졸중 중증도 분석서버(300)에서 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention may include real-time NIHSS data of a patient from a patient device 100. Receiving in step (S100) (S100), filtering and storing the real-time NIHSS data received from the medical data server (200) (S200), the filtered and stored real-time NIHSS data and the patient included in the medical data server 200 Determining factors for the prediction and analysis of stroke severity in the medical data server 200 using machine learning and data mining based on the medical examination data (S300), the stroke severity determined in the stroke severity analysis server 300 Receiving the factors for, generating a stroke severity prediction model for the patient (S400) and stroke severity analysis server (300) Predicting stroke severity for the patient based on the stroke severity prediction model generated in the step), and classifying the patient's condition into any one of a plurality of categories of stroke severity (S500).
본 발명의 일 실시예에 따르면, NIHSS 데이터는 환자의 뇌졸중 진단 과정에서 임상의에 의해 미리 측정된 정보를 말하는 것으로, 환자는 환자 디바이스(100)에 구비된 어플리케이션을 통해 NIHSS 테스트를 진행할 수 있으며, 실시간 NIHSS 데이터의 히스토리 및 그 내용을 확인할 수 있다. 이때, NIHSS 테스트에는 언어 테스트, 설문지 테스트, 상지 및 하지 근육 테스트 등이 포함될 수 있으며, 환자 디바이스(100)는 각 테스트에 대한 정보를 메디컬 데이터 서버(200)로부터 수신할 수 있다. 또한, 환자는 환자 디바이스(100)에 구비된 어플리케이션을 통해 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버(200)로 전달(S100)할 수 있으며, 이는 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 방법의 첫 단계로 이해될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, NIHSS data refers to information previously measured by a clinician during the stroke diagnosis of the patient, the patient may proceed to the NIHSS test through the application provided in the patient device 100, See the history of real-time NIHSS data and its contents. In this case, the NIHSS test may include a language test, a questionnaire test, an upper limb and a lower limb muscle test, and the patient device 100 may receive information about each test from the medical data server 200. In addition, the patient may transmit (S100) real-time NIHSS data to the medical data server 200 through an application provided in the patient device 100, which will be understood as a first step in a method for predicting and analyzing stroke severity. Can be.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 NIHSS 데이터에는 구체적으로 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 최적의 응시(best gaze), 시각(visual), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 감각(sensory), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention)에 관한 데이터가 포함될 수 있다. 즉, 이러한 실시간 NIHSS 데이터는 임상의에 의해 미리 정의된 측정 시나리오에 따라 환자로부터 측정된 정보를 말하며, 의식수준, 의식수준에 관한 질문, 의식수준에 관한 지시 등 전술한 각 NIHSS 특성(인자)는 환자의 반응에 따라 평가될 수 있고, 각 NIHSS 특성(인자)에 대한 평가 결과에 관한 정보가 실시간 NIHSS 데이터에 포함될 수 있다.The real-time NIHSS data according to an embodiment of the present invention specifically includes Level of Consiciousness (LOC), LOC questions, LOC commands, and best gaze. ), Visual, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement, left leg movement, limb ataxia, sensory, best language This may include data on dysarthria, loss of cognition and inattention. That is, such real-time NIHSS data refers to information measured from a patient according to a measurement scenario predefined by a clinician, and each of the above-described NIHSS characteristics (factors), such as consciousness level, questions about consciousness level, and instructions about consciousness level, It can be evaluated according to the patient's response, and information about the evaluation result for each NIHSS characteristic (factor) can be included in the real-time NIHSS data.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 환자 디바이스(100)로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버(200)에서 수신(S100)한 이후에는, 메디컬 데이터 서버(200)에서 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 단계(S200)가 수행될 수 있다. 다시 말해서, 메디컬 데이터 서버(200)의 메모리부(220)에서는 환자 디바이스(100)로부터 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 저장함과 동시에 필터링할 수 있는데, 필터링 과정에서 환자 각각에 대한 실시간 NIHSS 데이터가 환자마다 할당된 개인 데이터베이스에 분류될 수 있다. 실시간 NIHSS 데이터가 환자마다 할당된 개인 데이터베이스에 분류 시, 환자에 대한 개인 데이터베이스가 없는 경우에는 환자에 대한 개인 데이터베이스가 신규로 생성되어 실시간 NIHSS 데이터가 분류될 수 있으며, 환자에 대한 개인 데이터베이스가 있는 경우에는 환자마다 할당된 개인 데이터베이스로 실시간 NIHSS 데이터가 분류될 수 있다.Referring to FIG. 1, after receiving (S100) real-time NIHSS data of a patient from the patient device 100 (S100) according to an embodiment of the present invention, the medical data server 200 receives the received data. The filtering and storing of the real-time NIHSS data may be performed (S200). In other words, the memory unit 220 of the medical data server 200 may store and simultaneously filter real-time NIHSS data received from the patient device 100. In the filtering process, real-time NIHSS data for each patient may be allocated to each patient. Can be categorized into private databases. When real-time NIHSS data is classified in a personal database assigned to each patient, if there is no personal database for the patient, a new personal database for the patient may be created to classify the real-time NIHSS data, and if there is a personal database for the patient. The real-time NIHSS data can be categorized into a personal database assigned to each patient.
또한, 환자마다 할당된 개인 데이터베이스에는 각 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터뿐만 아니라 각 환자에 대한 건강검진 데이터 등이 저장될 수 있다. 각 환자에 대한 건강검진 데이터에는 환자의 성별, 연령, 뇌졸중 이외의 질환에 대한 병력 등에 대한 정보가 포함될 수 있으며, 이러한 건강검진 데이터는 국가기관, 병원 등으로부터 수집될 수 있다.In addition, the personal database allocated to each patient may store not only real-time NIHSS data for each patient but also health examination data for each patient. Health examination data for each patient may include information on the sex, age, history of diseases other than stroke, etc., such health examination data may be collected from national institutions, hospitals and the like.
또한, 실시간 NIHSS 데이터의 필터링 과정에서 실시간 NIHSS 데이터의 각 항목 데이터(예를 들어, 전술한 각 NIHSS 특성(인자)에 관한 데이터)에 점수가 할당될 수 있으며, 각 항목 데이터의 점수는 소정의 계수가 사용되어 분석될 수 있다. 이때, 소정의 계수는 Spearman 계수일 수 있고, 아래의 [표 1]을 참조하면 각 NIHSS 특성(인자)에 대한 Spearman 상관 계수(ρ)가 통계적으로 검증된 결과를 확인할 수 있다. 즉, [표 1]은 본 발명의 일 실시예에 따라 수집된 환자에 대한 데이터를 바탕으로 통계적으로 분석된 각 NIHSS 특성(인자)에 대한 Spearman 상관 계수를 정리한 결과를 나타내는 것이다.In addition, in the filtering process of the real-time NIHSS data, a score may be assigned to each item data of the real-time NIHSS data (for example, data relating to each of the above-described NIHSS characteristics (factors)), and the score of each item data is a predetermined coefficient. Can be used and analyzed. In this case, the predetermined coefficient may be a Spearman coefficient, and referring to [Table 1] below, it is possible to confirm a result in which the Spearman correlation coefficient ρ for each NIHSS characteristic (factor) is statistically verified. That is, Table 1 shows the results of the Spearman correlation coefficients for each NIHSS characteristic (factor) analyzed statistically based on the data of the patients collected according to an embodiment of the present invention.
[표 1]TABLE 1
Figure PCTKR2019005922-appb-img-000001
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전술한 바에 따라 각 환자의 개인 데이터베이스에 실시간 NIHSS 데이터 및 건강검진 데이터 등이 분류되어 저장된 이후에는 환자의 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위해 각 환자의 데이터가 메디컬 데이터 서버(200)의 메모리부(220)에 포함된 통합 데이터베이스로 전송되어 저장될 수 있다. 이때, 환자의 개인 데이터베이스로부터 통합 데이터베이스로의 데이터 전송은 공유 인가 모듈을 통해 수행될 수 있다. 다시 말해서, 공유 인가 모듈에서는 환자 디바이스(100)로부터 인가 신호가 수신되면 수신된 인가 신호에 기초하여 해당 환자의 개인 데이터베이스에 저장된 실시간 NIHSS 데이터, 건강검진 데이터 등을 통합 데이터베이스로 전달할 수 있으며, 전달된 데이터는 통합 데이터베이스에 저장되어 후술할 뇌줄중 중증도의 예측 및 분석에 이용될 수 있다.As described above, after real-time NIHSS data and health examination data are classified and stored in each patient's personal database, each patient's data is stored in the memory unit 220 of the medical data server 200 to predict and analyze the stroke severity of the patient. Can be transferred to and stored in an integrated database. In this case, data transfer from the patient's personal database to the integrated database may be performed through the shared authorization module. In other words, when the authorization signal is received from the patient device 100, the shared authorization module may transfer real-time NIHSS data, health examination data, and the like stored in the patient's personal database based on the received authorization signal to the integrated database. The data may be stored in an integrated database and used for the prediction and analysis of the severity of the cerebrum, which will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따른 메디컬 데이터 서버(200)의 메모리부(220)에 포함된 통합 데이터베이스에 실시간 NIHSS 데이터가 필터링되어 저장되면, 메디컬 데이터 서버(200)의 뇌졸중 중증도 인자 결정부(230)에서는 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정(S300)할 수 있는데, 이때 기계학습 및 데이터 마이닝이 이용될 수 있다. 기계학습 및 데이터 마이닝은 보다 심층적인 NIHSS 데이터의 분석을 통해 뇌졸중 중증도를 정확하게 예측하고 분석하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 바람직하게는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있으나, 이외에도 나이브 베이즈(naive bayes) 알고리즘, 랜덤 포레스트(random forest) 알고리즘, 인공 신경망(Artificial Neural Network: ANN) 알고리즘, 로지스틱 회귀(logistic regression) 알고리즘 및 다중 클래스 지원 벡터 머신(multi-class Surpport Vector Machine: SVM) 등이 포함될 수 있다.When real-time NIHSS data is filtered and stored in an integrated database included in the memory unit 220 of the medical data server 200 according to an embodiment of the present invention, the stroke severity factor determination unit 230 of the medical data server 200 is stored. In S300, factors for predicting and analyzing stroke severity may be determined (S300), in which machine learning and data mining may be used. Machine learning and data mining are intended to accurately predict and analyze stroke severity through more in-depth analysis of NIHSS data. Machine learning and data mining in the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention are preferred. The algorithm may include algorithms based on decision tree techniques, but may also include naive bayes algorithms, random forest algorithms, artificial neural network (ANN) algorithms, and logistic regression. a regression algorithm and a multi-class Surpport Vector Machine (SVM).
본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 및 데이터 마이닝에 포함된 의사결정트리 기법에 의한 알고리즘은 C4.5 알고리즘일 수 있다. 의사결정트리 기법은 기계학습에서 사용되는 대표적인 지도 학습(supervised learning) 방법으로 분류(classification) 문제를 다루기 위한 모형을 나타낸다. 이러한 의사결정트리를 생성하기 위한 알고리즘 중 하나인 C4.5 알고리즘은 수치형 속성의 처리, 결측치 처리, 속성선택 시 가지(branch)의 수에 대한 가중치 적용 등의 보완된 기능을 수행할 수 있다. C4.5 알고리즘에 의해 생성된 트리의 각 노드는 일련의 케이스들과 연관될 수 있으며, 일련의 케이스들에는 알려지지 않은 속성값을 고려하기 위해 가중치가 할당될 수 있다. 예를 들어, 특성 a가 이산값이고, Y 1, Y 2, ..., Y S가 특성 a에 대해 구별되는 알려진 값을 가지는 케이스들로 구성된 Y의 부분집합인 경우, 케이들의 집합 Y에 대한 특성 a의 정보 이득(gain)은 다음의 [식 1]과 같이 추정될 수 있다.The algorithm by the decision tree technique included in the machine learning and data mining according to an embodiment of the present invention may be a C4.5 algorithm. The decision tree technique is a representative supervised learning method used in machine learning and represents a model for dealing with classification problems. The C4.5 algorithm, which is one of the algorithms for generating such a decision tree, can perform complementary functions such as numerical attribute processing, missing value processing, and weighting of the number of branches for attribute selection. Each node in the tree generated by the C4.5 algorithm can be associated with a series of cases, and a series of cases can be assigned weights to account for unknown attribute values. For example, if property a is a discrete value and Y 1 , Y 2 , ..., Y S is a subset of Y consisting of cases with known values that are distinct for property a, The information gain of the characteristic a may be estimated as shown in Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
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[식 1]과 같이 추정된 정보 이득(gain)은 엔트로피 함수이다. 조상 노드(ancestor node)에서 이산 속성이 선택되는 경우, 정보 이득과 정보이득 비율이 0이라는 것을 쉽게 알 수 있으므로, C4.5 알고리즘에서는 이러한 속성의 정보 이득을 추정하지 않는다. [식 1] 및 하기의 [식 2]를 참조하면, Y의 부분 정보(Split info(Y))는 n개의 부분집합으로 나눔으로써 생성되는 잠재 정보를 나타내는 반면, 정보 이득은 동일한 부분집합에서 발생되는 분류와 관련된 정보가 측정되는 것임 알 수 있다. As shown in Equation 1, the estimated information gain is an entropy function. When discrete attributes are selected at the ancestor node, it is easy to see that the information gain and information gain ratio is zero, so the C4.5 algorithm does not estimate the information gain of these attributes. Referring to [Equation 1] and [Equation 2] below, the partial information of Y (Split info (Y)) represents potential information generated by dividing into n subsets, while the information gain is generated from the same subset. It can be seen that the information related to the classification is measured.
[식 2][Equation 2]
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C4.5 알고리즘을 이용하면 기본적으로 정보 이득을 이용한 분석이 가능하나, Y 1, Y 2, ..., Y S 각각의 분할 정보에 대한 정보 이득 비율을 추가적으로 고려할 수 있다. 정보 이득 비율(gain ratio)은 아래의 [식 3]을 통해 추정될 수 있다.By using the C4.5 algorithm, analysis using information gain is possible, but the information gain ratio for each segmentation information of Y 1 , Y 2 , ..., Y S can be additionally considered. The information gain ratio may be estimated through Equation 3 below.
[식 3][Equation 3]
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정보 이득 비율은 유용한 분할에 의해 생성된 정보의 비율을 표시하는 것이며, 의사결정트리 생성을 위한 분류 및 분석에 활용될 수 있다.The information gain ratio indicates the ratio of information generated by the useful segmentation and can be used for classification and analysis for decision tree generation.
전술한 바와 같이 C4.5 알고리즘을 이용하면 정보 이득 및 정보 이득 비율을 활용하여 의사결정트리를 생성할 수 있으며, 이를 통해 NIHSS 데이터 및 환자의 건강검진 데이터를 기초로 하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정할 수 있다. C4.5 알고리즘의 정보 이득 및 정보 이득 비율을 활용하면, NIHSS 데이터 및 환자의 건강검진 데이터로부터 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위해 필요한 인자들만을 결정할 수 있어, 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 속도가 향상될 수 있으며, 정확도 역시 향상될 수 있다.As described above, the C4.5 algorithm can be used to generate a decision tree using information gain and information gain ratio, which allows prediction and analysis of stroke severity based on NIHSS data and patient health examination data. You can determine the factors for Using the C4.5 algorithm's information gain and information gain ratio, it is possible to determine only the factors necessary for the prediction and analysis of stroke severity from NIHSS data and patient health examination data, which can speed up the prediction and analysis of stroke severity. And accuracy can also be improved.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하기 위해 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝을 이용한 결과의 일 예를 나타낸다.Figure 2 shows an example of the results using the machine learning algorithm and data mining to determine factors for the prediction and analysis of stroke severity according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝으로서 C4.5 알고리즘을 이용할 경우, 인자들이 뇌졸중 중증도를 예측 및 분석하기 위해 필요한 것들로만 결정되어 분류될 수 있으며, 분류되어 생성된 의사결정트리를 통해 환자의 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 용이하게 분류할 수 있다. 이 때, 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 2, when the C4.5 algorithm is used as a machine learning algorithm and data mining, factors may be determined and classified only as necessary for predicting and analyzing stroke severity, and the classified and generated decision trees may be used. The severity of stroke of a patient can be predicted and the condition of the patient can be easily classified. At this time, the factors for predicting and analyzing stroke severity determined by the algorithm include Level of Consiciousness (LOC), LOC questions, LOC commands, and facial paralysis. (facial palsy), right arm, left arm, right leg, left leg, limb ataxia, best language, dysarthria, loss of cognition and inattention and inattention) and age.
예를 들어, 실시간 NIHSS 데이터 및 환자의 건강검진 데이터에 포함된 특성(인자)에는 의식수준, 의식수준에 관한 질문, 의식수준에 관한 지시, 최적의 응시, 시각, 안면마비, 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조, 감각, 최상의 언어능력, 구음장애, 인식상실과 부주의상태, 성별 및 연령으로 총 18가지가 포함될 수 있는데, C4.5 알고리즘을 이용하여 인자를 결정하는 경우, 전술한 18가지 중 13가지의 특성(인자)만이 이용될 수 있으므로 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시에 18가지 특성(인자) 데이터를 모두 이용하는 경우보다 예측 및 분석 속도가 상당히 향상될 수 있으며, 정확도 역시 상당히 향상될 수 있다.For example, the real-time NIHSS data and the characteristics (factors) included in the patient's health examination data include consciousness levels, questions about consciousness levels, instructions about consciousness levels, optimal gaze, vision, facial paralysis, right arm movements, left There are 18 types of arm movements, right leg movements, left leg movements, limb ataxia, sensations, best language skills, oral dysfunction, loss of cognition and carelessness, gender and age. In this case, only 13 characteristics (factors) of the above 18 may be used, and thus, the prediction and analysis speed may be considerably improved compared to using all 18 characteristics (factors) data when predicting and analyzing stroke severity. Accuracy can also be significantly improved.
아래의 [표 2]는 C4.5 알고리즘을 이용해 결정된 인자들로 생성된 의사결정트리로부터 얻을 수 있는 뇌졸중 중증도의 분류 및 분석을 위한 규칙을 정리한 결과를 나타낸다. [표 2]를 참조하면, 환자의 NIHSS 데이터 및 건강검진 데이터에 따라 뇌졸중 중증도가 어떻게 분류되고 분석되는 지를 보다 용이하게 확인할 수 있다.Table 2 below shows the results of a summary of the rules for classification and analysis of stroke severity that can be obtained from decision trees created with factors determined using the C4.5 algorithm. Referring to Table 2, it is easier to see how stroke severity is classified and analyzed according to the patient's NIHSS data and health examination data.
[표 2]TABLE 2
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도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 메디컬 데이터 서버(200)에서 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들이 결정(S200)되면, 뇌졸중 중증도 분석서버(300)의 예측모델 생성부(310)에서 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 단계(S400)가 수행될 수 있다. 뇌졸중 중증도 예측모델은 환자마다 개별로 생성될 수 있으며, 뇌졸중 중증도 예측모델 생성 시에 전술한 C4.5 알고리즘을 통해 결정된 인자들을 기초로 하여 의사결정트리를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 [표 2]를 참조하면, 예측모델에 생성된 의사결정트리의 일 예를 확인할 수 있으며, 의사결정트리를 구성하는 각 인자들 간의 관계를 통한 뇌졸중 중증도 예측 및 분석의 진행 과정을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, when the factors for stroke severity prediction and analysis are determined in the medical data server 200 (S200), the predictive model generator 310 of the stroke severity analysis server 300 is determined. In step S400, a stroke severity prediction model for the patient may be generated. The stroke severity prediction model may be generated for each patient individually, and a decision tree may be generated based on the factors determined through the aforementioned C4.5 algorithm when generating the stroke severity prediction model. For example, referring to FIG. 2 and Table 2, an example of a decision tree generated in a prediction model can be confirmed, and the severity of stroke prediction and analysis through the relationship between the factors constituting the decision tree can be found. You can check the progress.
도 1을 참조하면, 뇌졸중 중증도 예측모델이 생성되면, 뇌졸중 중증도 분석서버(300)의 데이터 분석부(320)에서 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자의 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 단계(S500)가 수행될 수 있다. 이때, 복수개의 카테고리는 경미한 뇌졸중(minor stroke), 중등도 뇌졸중(moderate stroke), 중등도-중증 뇌졸중(modrate-to-severe stroke), 중증 뇌졸중(severe stroke)의 4가지 카테고리일 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 [표 2]의 룰(rule) 1을 참조하면, 환자의 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자 중 최상의 언어능력에 할당된 점수가 1보다 크고 연령이 84세 이하인 것으로 판단되는 경우, 데이터 분석부(320)에서는 환자의 상태를 중등도 뇌졸중(moderate stroke)로 예측하여 분류할 수 있다. Referring to FIG. 1, when the stroke severity prediction model is generated, the stroke severity prediction model is predicted by the data analysis unit 320 of the stroke severity analysis server 300 to predict the severity of stroke of the patient, and the patient's state is plural. Classifying into any one of the categories (S500) may be performed. At this time, the plurality of categories may be four categories of mild stroke, moderate stroke, moderate-to-severe stroke, and severe stroke. For example, referring to rule 1 of FIG. 2 and Table 2, it is determined that the score assigned to the best verbal ability among the factors for predicting and analyzing stroke severity is greater than 1 and the age is 84 years or less. In this case, the data analyzer 320 may predict and classify the patient's condition as a moderate stroke.
즉, 전술한 예측모델 생성 과정(S400)에서 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도를 예측 및 분석하기 위한 인자들을 선택 및 결정할 수 있고, 예측모델이 생성되면 각 해당 인자들에 대한 정보를 획득하여 분석할 수 있으므로, 이러한 과정을 통해 데이터 분석부(320)에서 환자의 뇌졸중 중증도를 4가지 카테고리 중 어느 하나로 예측하고 분류하면 환자의 상태를 보다 정확히 분석할 수 있고, 환자의 예후를 정확히 예측하여 환자의 상태에 알맞은 치료가 이루어지도록 할 수 있다.That is, in the above-described predictive model generation process (S400), it is possible to select and determine factors for predicting and analyzing stroke severity by using machine learning and data mining. When the predictive model is generated, information about each corresponding factor is obtained. Since the data analysis unit 320 predicts and classifies the stroke severity of the patient into one of four categories, the patient's condition can be analyzed more accurately, and the patient's prognosis is accurately predicted. You can ensure that the treatment is appropriate for your condition.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 2 실시예를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a second embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 뇌졸중 중증도 분석서버(300)에서 분석하는 단계(S610)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention includes machine learning and data mining based on a prediction result of stroke severity for a patient and a result classified into one of a plurality of categories. Analyzing the rules and meaning of the execution mechanism for the prediction and analysis of stroke severity in the stroke severity analysis server 300 may further include the step (S610).
전술한 분석 단계(S610)는 뇌졸중 중중도의 예측 및 분류 시 이용된 기계학습 및 데이터 마이닝의 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 비롯하여 정확도 등을 분석하여 활용하기 위한 것이며, 더불어 뇌졸중 질환에 관한 전반적인 진단 및 치료에 관한 연구에 활용하기 위한 양질의 데이터를 획득하기 위함이다. 예를 들어, C4.5 알고리즘을 이용하여 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들을 선택 및 결정하고, 결정된 인자들을 기초로 하여 의사결정트리를 생성한 경우, 메커니즘 분석부(330)를 통해 각 인자들 간의 관계를 파악하여 뇌졸중 중증도를 예측하고 분석하는 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 분석하여 [표 2]와 같은 결과를 도출할 수 있다.The above-described analysis step (S610) is for analyzing and utilizing the accuracy and the rules and meanings of the machine learning and data mining execution mechanisms used in the prediction and classification of stroke severity, and the overall diagnosis and To obtain high quality data for use in research on therapy. For example, when selecting and determining factors for stroke severity prediction and analysis using the C4.5 algorithm, and generating a decision tree based on the determined factors, each factor through the mechanism analyzer 330. By analyzing the relationship between the rules and the meaning of the execution mechanism for predicting and analyzing stroke severity, the results as shown in [Table 2] can be derived.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝에 의한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석의 정확도를 확인한 결과의 일 예를 나타낸다.Figure 4 shows an example of the results of confirming the accuracy of the prediction and analysis of stroke severity by the machine learning algorithm and data mining according to an embodiment of the present invention.
도 4와 같은 분석 결과를 도출하기 위해서, 총 227 명의 뇌졸중 중증도 데이터가 사용되었고, 이 중 80%에 해당하는 182명의 뇌졸중 중증도 데이터를 임의로 추출하여 기계학습모델을 생성했다. 실제 테스트에는 전체 피험자에서 기계학습모델 생성에 사용되지 않은 나머지 20%인 45명의 데이터를 이용하여 테스트가 수행되었다.In order to derive the analysis results as shown in FIG. 4, a total of 227 stroke severity data were used, and 182 stroke severity data corresponding to 80% were randomly extracted to generate a machine learning model. In the actual test, the test was performed on 45 subjects, the remaining 20% of which was not used to generate machine learning models in all subjects.
본 발명의 일 실시예에 따라 제안되는 방법의 예측 및 분석의 정확도를 측정하기 위해 재현율(recall) 및 정확도(precision)가 측정치로 사용되었다. 기계학습 알고리즘 및 데이터 마이닝을 통해 주어진 클래스에 정확히 분류된 데이터는 참-긍정(True Positive: TP), 잘못 식별된 데이터는 거짓-긍정(False Positive: FP)로 표시되며, 다른 클래스에 속하는 것으로 잘못 분류된 클래스의 데이터는 거짓-부정(Flase Negatives: FN)으로 표시될 수 있다. 이에 따라, 재현율(recall)과 정확도(precision) 및 운영 시스템 전체에 대한 정확도는 다음의 [식 4]와 같이 추정될 수 있다.Recall and precision were used as measurements to measure the accuracy of the prediction and analysis of the proposed method in accordance with one embodiment of the present invention. Through machine learning algorithms and data mining, data correctly categorized into a given class is represented as True Positive (TP), and misidentified data is represented as False Positive (FP) and incorrectly belonged to another class. Data of the classified class may be represented as False Negatives (FNs). Accordingly, recall and precision and accuracy of the entire operating system can be estimated as shown in Equation 4 below.
[식 4][Equation 4]
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도 4를 참조하면, [식 4]를 이용하여 다양한 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도 예측 및 분류의 정확도를 분석한 결과, C4.5 알고리즘, 랜덤 포레스트(random forest) 알고리즘, 인공 신경망(ANN) 알고리즘 등이 높은 정확도로 뇌졸중 중증도를 예측하고 분류할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, as a result of analyzing the accuracy of stroke severity prediction and classification using various machine learning and data mining using Equation 4, C4.5 algorithm, random forest algorithm, and artificial neural network (ANN) ) Algorithms can predict and classify stroke severity with high accuracy.
또한, 아래의 [표 3]을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 C4.5 알고리즘을 통해 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리로 분류한 결과, 시스템 전체의 정확도가 91.11%로 측정되며, 중증도-중증 뇌졸중(moderate-to-severe stroke) 및 중증 뇌졸중(severe storke)의 분석 정확도는 100%인 것을 확인할 수 있다. 즉, C4.5 알고리즘을 이용하여 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 하는 경우, 중증도가 심각한 환자의 뇌졸중 중증도를 매우 정확히 판단하고 분류할 수 있는 장점을 가질 수 있다. In addition, referring to Table 3 below, as a result of classifying the patient's condition into a plurality of categories of stroke severity through the C4.5 algorithm according to an embodiment of the present invention, the accuracy of the entire system is 91.11%. It is measured, and it can be seen that the accuracy of analysis of the moderate-to-severe stroke and the severe storke is 100%. That is, when the stroke severity is predicted and analyzed using the C4.5 algorithm, the stroke severity of a severely severe patient can be determined and classified very accurately.
[표 3]TABLE 3
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도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법의 제 3 실시예를 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a third embodiment of a method for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법은, 뇌졸중 중증도 분석서버(300)에서 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스(100), 임상의 디바이스(500) 및 뇌졸중 모니터링 서버(400) 중 적어도 하나에 제공하는 단계(S620) 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버(400)에서 환자 디바이스(100) 및 임상의 디바이스(500)에 경고 알림을 전송하는 단계(S700)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the method for predicting and analyzing stroke severity according to an embodiment of the present invention may include: classifying a result of the stroke severity analysis server 300 into one of a plurality of categories and a prediction result of a stroke severity for a patient. The patient corresponds to a predetermined category according to the result of visualizing and classifying it into at least one of the patient device 100, the clinician device 500, and the stroke monitoring server 400 (S620) and the classification into one of a plurality of categories. If so, the stroke monitoring server 400 may further include the step (S700) of transmitting a warning notification to the patient device 100 and the clinician device (500).
이와 같은 결과 제공 단계(S620)를 통해 환자 및 임상의가 환자의 뇌졸중 상태(중증도를 포함)를 지속적으로 확인할 수 있도록 제공할 수 있다. 이때, 뇌졸중 중증도 분석서버(300)의 시각화 데이터 제공부(340)에서 예측 및 분석된 결과는 환자 디바이스(100), 임상의 디바이스(500) 및 뇌졸중 모니터링 서버(400) 중 적어도 하나에 그래프, 도표 등으로 시각화되어 제공될 수 있다.Through such a result providing step (S620) can be provided so that the patient and the clinician can continuously check the stroke status (including severity) of the patient. In this case, the results predicted and analyzed by the visualization data provider 340 of the stroke severity analysis server 300 are graphs and charts on at least one of the patient device 100, the clinician device 500, and the stroke monitoring server 400. And may be visualized and the like.
또한, 알림 전송 단계(S700)를 통해 환자의 상태가 소정의 카테고리(예를 들어, 중등도-중증 뇌졸중(modrate-to-severe stroke) 카테고리)에 해당하는 경우에는 뇌졸중 모니터링 서버(400)에서 실시간으로 확인된 결과에 따라 환자 디바이스(100) 및 임상의 디바이스(500)에 경고 알림을 전송하여 환자 및 임상의가 신속히 의료 센터, 병원 등을 방문하여 진단 및 치료를 받을 수 있도록 할 수 있다. 이때, 뇌졸중 모니터링 서버(400)에서 경고 알림을 전송하면 환자 디바이스(100) 및 임상의 디바이스(500)의 화면 및 스피커를 통해 소정의 횟수(예를 들어, 10회 등)동안 반복하여 알림 정보 및 신호가 출력될 수 있다.In addition, when the patient's condition corresponds to a predetermined category (eg, a moderate-to-severe stroke category) through the notification transmission step (S700), the stroke monitoring server 400 may perform in real time. According to the confirmed result, a warning notification may be transmitted to the patient device 100 and the clinician device 500 so that the patient and the clinician may quickly visit a medical center, a hospital, etc. to receive diagnosis and treatment. In this case, when the stroke monitoring server 400 transmits an alert notification, the notification information is repeatedly repeated for a predetermined number of times (eg, 10 times) through the screen and the speaker of the patient device 100 and the clinician device 500. The signal can be output.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템을 나타낸 블록도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템의 일 예를 나타낸다.6 is a block diagram illustrating a system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention. For example.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템은, 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구비된 환자 디바이스(100), 환자 디바이스(100)로부터 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 수신하기 위한 통신부(210), 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 메모리부(220) 및 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 메모리부(220)에 포함된 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하는 뇌졸중 중증도 인자 결정부(230)를 포함하는 메디컬 데이터 서버(200) 및 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 예측모델 생성부(310) 및 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 환자의 상태를 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 데이터 분석부(320)를 포함하는 뇌졸중 중증도 분석서버(300)를 포함할 수 있다.6 and 7, a system for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) according to an embodiment of the present invention includes a patient equipped with an application for predicting and analyzing stroke severity. Device 100, communication unit 210 for receiving real-time NIHSS data for the patient from the patient device 100, memory unit 220 for filtering and storing the received real-time NIHSS data and filtered and stored real-time NIHSS data and memory A medical data server including a stroke severity factor determining unit 230 that determines factors for predicting and analyzing stroke severity using machine learning and data mining based on the health examination data of the patient included in the unit 220 ( 200) and predictions that receive the factors for the determined stroke severity and generate a stroke severity prediction model for the patient. A model analyzer 310 and a data analyzer 320 to predict stroke severity for a patient based on the generated stroke severity prediction model and classify the patient's condition into any one of a plurality of categories regarding stroke severity. Stroke severity analysis server 300 may be included.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함될 수 있다.In the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, machine learning and data mining may include algorithms using a decision tree technique.
본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 알고리즘에 의해 결정된 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는, 의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함될 수 있다.Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by an algorithm in a stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention include a level of consiciousness (LOC), a question about a consciousness level (LOC questions), LOC commands, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement, left leg movement, limb ataxia, best language, oral Dysarthria, extinction and inattention, and age may be included.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버(300)는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 분석하는 메커니즘 분석부(330)를 더 포함할 수 있다.6 and 7, in the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server 300 classifies one of a plurality of categories and a prediction result of stroke severity for a patient. The mechanism analysis unit 330 may further include analyzing a rule and a meaning of an execution mechanism for predicting and analyzing stroke severity based on the result of the machine learning and data mining.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템에서 뇌졸중 중증도 분석서버(300)는, 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 환자 디바이스(100), 임상의 디바이스(500) 및 뇌졸중 모니터링 서버(400) 중 적어도 하나에 제공하는 시각화 데이터 제공부(340)를 포함하며, 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 뇌졸중 모니터링 서버(400)에서 환자 디바이스(100) 및 임상의 디바이스(500)에 경고 알림을 전송할 수 있다.6 and 7, in the stroke severity prediction and analysis system according to an embodiment of the present invention, the stroke severity analysis server 300 classifies one of a plurality of categories and a prediction result of stroke severity for a patient. And a visualization data providing unit 340 which visualizes the results and provides them to at least one of the patient device 100, the clinician device 500, and the stroke monitoring server 400, and classifies the result into one of a plurality of categories. Accordingly, when the patient corresponds to a predetermined category, the stroke monitoring server 400 may transmit an alert notification to the patient device 100 and the clinician device 500.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 NIHSS를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템의 개발 환경 및 구조의 일 예를 나타낸다.8 illustrates an example of a development environment and a structure of a system for predicting and analyzing stroke severity using NIHSS according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 중증도 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구동되는 클라이언트(10)는 NIHSS 테스트를 위한 정보를 API 서버 호스트(20)로부터 수신할 수 있으며, NIHSS 테스트에는 언어 테스트, 설문지 테스트, 상지 및 하지 근육 테스트 등이 포함될 수 있다. API 서버 호스트(20)로부터 수신되는 NIHSS 테스트를 위한 정보는 소정의 시간 간격마다 업데이트될 수 있으며, 이러한 소정의 시간 간격은 클라이언트(10)를 통해 설정될 수 있다. 또한, 중증도 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구동되는 클라이언트(10)에서는 환자의 뇌졸중 진단 또는 치료 등을 위한 일정을 관리하고, 경고 알림 등을 수신하여 출력하는 기능이 수행될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 사용자(환자)에 의해 중증도 예측 및 분석을 위한 일정이 설정되는 경우, 일정 설정에 따른 푸쉬(PUSH) 서비스가 클라이언트(10)를 통해 제공될 수 있다. 여기서 말하는 푸쉬 서비스란 사용자(환자)에 의해 설정된 일정을 메시지 또는 사운드 등을 통해 출력하여 알려주는 서비스를 말한다.Referring to FIG. 8, the client 10 running the application for severity prediction and analysis may receive information for the NIHSS test from the API server host 20. The NIHSS test may include language tests, questionnaire tests, upper limbs, and the like. Muscle test, etc. Information for the NIHSS test received from the API server host 20 may be updated at predetermined time intervals, and the predetermined time interval may be set through the client 10. In addition, the client 10 running the application for severity prediction and analysis may perform a function of managing a schedule for diagnosing or treating a stroke of a patient and receiving and outputting a warning notification. For example, when a schedule for severity prediction and analysis is set by an application user (patient), a push service according to the schedule setting may be provided through the client 10. The push service referred to herein refers to a service for outputting a schedule set by a user (patient) through a message or a sound.
클라이언트(10)를 통해 저장된 NIHSS 테스트 데이터는 메디컬 데이터 서버(200)의 클라우드를 통해 개인 데이터베이스에 저장될 수 있으며, 클라이언트(10)로부터 공유 인가 모듈로 신호가 인가되면 개인 데이터베이스에 저장된 데이터가 통합 데이터베이스로 전달될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 저장된 데이터는 API 서버 호스트(20)를 통해 관리되어 환자의 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위해 이용될 수 있다.The NIHSS test data stored through the client 10 may be stored in a personal database through the cloud of the medical data server 200. When a signal is applied from the client 10 to the shared authorization module, the data stored in the personal database is integrated into the integrated database. Can be delivered. The data stored through this process may be managed through the API server host 20 and used for the prediction and analysis of the stroke severity of the patient.
도 8을 참조하면, API 서버 호스트(20)로부터 수신된 정보를 바탕으로 환자의 뇌졸중 중증도를 예측 및 분석을 수행하기 위한 기계 학습 인프라스트럭쳐(infrastructure)(30)를 확인할 수 있다. 기계 학습 인프라스트럭쳐(30)에서 상술한 과정을 통해 기계 학습 및 데이터 마이닝을 통한 뇌졸중 중증도 예측 및 분석이 완료되면, API 서버 호스트(20)를 통해 클라이언트(10)로 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 결과가 제공될 수 있다. 이 때, 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 결과는 클라이언트(10)로부터 API 서버 호스트(20)에서 예측 및 분석 결과에 대한 요청이 수신되는 경우에 제공될 수 있다.Referring to FIG. 8, a machine learning infrastructure 30 for predicting and analyzing stroke severity of a patient may be identified based on information received from the API server host 20. When the stroke severity prediction and analysis through machine learning and data mining is completed through the above-described process in the machine learning infrastructure 30, the stroke severity prediction and analysis result is provided to the client 10 through the API server host 20. Can be. In this case, the stroke severity prediction and analysis result may be provided when a request for the prediction and analysis result is received from the client 10 at the API server host 20.
도 8과 관련하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개발 환경은 이를 구현하는 일 예로서 기재된 RESTful API와 같은 아키텍쳐 및 Spring framework 4.0 등에 한정되지 않으며, 본 시스템을 구현하기 위해 최적화된 개발 환경에 따라 다양한 아키텍쳐 및 프레임워크 등이 이용될 수 있다.Referring to FIG. 8, the development environment of a system according to an embodiment of the present invention is not limited to an architecture such as a RESTful API and Spring framework 4.0, etc. described as an example of implementing the same, and a development environment optimized to implement the present system. Various architectures, frameworks, etc. may be used according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템과 관련하여서는 전술한 방법에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 시스템과 관련하여, 전술한 방법에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.With regard to the system according to an embodiment of the present invention, the above-described method may be applied. Therefore, in the context of the system, the description of the same content as the above-described method is omitted.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method on a computer can be provided. In other words, the above-described method can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer for operating the program using a computer readable medium. In addition, the structure of the data used in the above-described method can be recorded on the computer-readable medium through various means. A recording medium for recording an executable computer program or code for performing various methods of the present invention should not be understood to include temporary objects, such as carrier waves or signals. The computer readable medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims (11)

  1. NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 방법에 있어서,In the method of predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS),
    환자 디바이스로부터 상기 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 메디컬 데이터 서버에서 수신하는 단계;Receiving at the medical data server real-time NIHSS data for the patient from a patient device;
    상기 메디컬 데이터 서버에서 상기 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 단계;Filtering and storing the received real-time NIHSS data at the medical data server;
    상기 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 상기 메디컬 데이터 서버에 포함된 상기 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 상기 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 상기 메디컬 데이터 서버에서 결정하는 단계;The medical data server determines factors for predicting and analyzing the stroke severity using machine learning and data mining based on the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the medical data server. step;
    뇌졸중 중증도 분석서버에서 상기 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 단계; 및Receiving the factors for the determined stroke severity in the stroke severity analysis server, generating a stroke severity prediction model for the patient; And
    상기 뇌졸중 중증도 분석서버에서 상기 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 상기 환자의 상태를 상기 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법.Predicting the stroke severity for the patient based on the generated stroke severity prediction model in the stroke severity analysis server, and classifying the patient's condition into any one of a plurality of categories related to the stroke severity. Characterized by stroke stroke prediction and analysis method.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함되는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법.The machine learning and data mining includes stroke severity prediction and analysis method comprising a decision tree (Decision tree) algorithm.
  3. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 알고리즘에 의해 결정된 상기 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는,Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by the algorithm include:
    의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 상기 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 상기 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함되는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법.Level of Consiciousness (LOC), LOC questions, LOC commands, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement Predicting stroke severity, including left leg exercise, limb ataxia, best language, dysarthria, loss of cognition and inattention, and age Analytical Method.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 상기 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 상기 뇌졸중 중증도 분석서버에서 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법.The stroke severity and the rules of the execution mechanism for the prediction and analysis of stroke severity using the machine learning and data mining based on the prediction result of the stroke severity for the patient and the results classified into any one of the plurality of categories Stroke severity prediction and analysis method further comprising the step of analyzing in the analysis server.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 뇌졸중 중증도 분석서버에서 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 상기 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 단계; 및Visualizing, by the stroke severity analysis server, a prediction result of stroke severity for the patient and a result classified into one of the plurality of categories and providing the result to at least one of the patient device, a clinician device, and a stroke monitoring server; And
    상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 상기 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 상기 뇌졸중 모니터링 서버에서 상기 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 방법.If the patient corresponds to a predetermined category according to a result classified into any one of the plurality of categories, the stroke monitoring server further comprises the step of transmitting an alert notification to the patient device and the clinician device Stroke severity prediction and analysis method.
  6. NIHSS(National Institutes of Health Stroke Scale)를 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석 시스템에 있어서,In a system for predicting and analyzing stroke severity using the National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS),
    상기 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 어플리케이션이 구비된 환자 디바이스;A patient device equipped with an application for predicting and analyzing the stroke severity;
    상기 환자 디바이스로부터 상기 환자에 대한 실시간 NIHSS 데이터를 수신하기 위한 통신부; 상기 수신된 실시간 NIHSS 데이터를 필터링하고 저장하는 메모리부; 및 상기 필터링되어 저장된 실시간 NIHSS 데이터 및 상기 메모리부에 포함된 상기 환자의 건강검진 데이터를 기초로 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용하여 상기 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석을 위한 인자들을 결정하는 뇌졸중 중증도 인자 결정부를 포함하는 메디컬 데이터 서버; 및A communication unit for receiving real-time NIHSS data for the patient from the patient device; A memory unit for filtering and storing the received real-time NIHSS data; And a stroke severity factor determining unit configured to determine factors for predicting and analyzing the stroke severity using machine learning and data mining based on the filtered and stored real-time NIHSS data and the medical examination data of the patient included in the memory unit. A medical data server comprising; And
    상기 결정된 뇌졸중 중증도에 대한 인자들을 수신하여, 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도 예측모델을 생성하는 예측모델 생성부; 및 상기 생성된 뇌졸중 중증도 예측모델을 기초로 하여 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도를 예측하고, 상기 환자의 상태를 상기 뇌졸중 중증도에 관한 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류하는 데이터 분석부를 포함하는 뇌졸중 중증도 분석서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템.A predictive model generator configured to receive the factors for the determined stroke severity and generate a stroke severity prediction model for the patient; And a stroke severity analysis server including a data analysis unit for predicting stroke severity for the patient based on the generated stroke severity prediction model and classifying the patient's condition into any one of a plurality of categories related to the stroke severity. Stroke severity prediction and analysis system comprising a.
  7. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 기계학습 및 데이터 마이닝에는 의사결정트리(Decision tree) 기법에 의한 알고리즘이 포함되는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템.The machine learning and data mining include stroke severity prediction and analysis system, characterized in that the algorithm by a decision tree (Decision tree) technique.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 알고리즘에 의해 결정된 상기 뇌졸중 중증도 예측 및 분석을 위한 인자들에는,Factors for predicting and analyzing stroke severity determined by the algorithm include:
    의식수준(Level of Consiciousness: LOC), 상기 의식수준에 관한 질문(LOC questions), 상기 의식수준에 관한 지시(LOC commands), 안면마비(facial palsy), 오른쪽 팔운동, 왼쪽 팔운동, 오른쪽 다리운동, 왼쪽 다리운동, 사지 운동실조(limb ataxia), 최상의 언어능력(Best Language), 구음장애(dysarthria), 인식상실과 부주의상태(extinction and inattention) 및 연령이 포함되는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템.Level of Consiciousness (LOC), LOC questions, LOC commands, facial palsy, right arm movement, left arm movement, right leg movement Predicting stroke severity, including left leg exercise, limb ataxia, best language, dysarthria, loss of cognition and inattention, and age Analysis system.
  9. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 뇌졸중 중증도 분석서버는,The stroke severity analysis server,
    상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 기초로 하여 상기 기계학습 및 데이터 마이닝을 이용한 뇌졸중 중증도의 예측 및 분석에 대한 실행 메커니즘의 규칙 및 의미를 분석하는 메커니즘 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템.Mechanism to analyze the rules and meaning of the execution mechanism for the prediction and analysis of stroke severity using the machine learning and data mining based on the prediction result of stroke severity for the patient and the result classified into any one of the plurality of categories Stroke severity prediction and analysis system further comprising an analysis unit.
  10. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 뇌졸중 중증도 분석서버는 상기 환자에 대한 뇌졸중 중증도의 예측 결과 및 상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과를 시각화하여 상기 환자 디바이스, 임상의 디바이스 및 뇌졸중 모니터링 서버 중 적어도 하나에 제공하는 시각화 데이터 제공부를 포함하며,The stroke severity analysis server may visualize a prediction result of stroke severity for the patient and a result classified into any one of the plurality of categories to provide visualization data providing unit to at least one of the patient device, a clinician device, and a stroke monitoring server. Include,
    상기 복수개의 카테고리 중 어느 하나로 분류한 결과에 따라 상기 환자가 소정의 카테고리에 해당하는 경우, 상기 뇌졸중 모니터링 서버에서 상기 환자 디바이스 및 임상의 디바이스에 경고 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 뇌졸중 중증도 예측 및 분석 시스템.Predicting and analyzing stroke severity, wherein the stroke monitoring server transmits an alert notification to the patient device and a clinician device when the patient corresponds to a predetermined category according to a result classified into any one of the plurality of categories. system.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the method of any one of claims 1 to 5.
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