WO2021177797A1 - 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
WO2021177797A1
WO2021177797A1 PCT/KR2021/002784 KR2021002784W WO2021177797A1 WO 2021177797 A1 WO2021177797 A1 WO 2021177797A1 KR 2021002784 W KR2021002784 W KR 2021002784W WO 2021177797 A1 WO2021177797 A1 WO 2021177797A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
prognosis
subject
cardiac arrest
information
present
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/002784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
고상배
김태정
배현민
최종관
김재명
Original Assignee
서울대학교병원
한국과학기술원
(주)오비이랩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교병원, 한국과학기술원, (주)오비이랩 filed Critical 서울대학교병원
Priority to US17/909,204 priority Critical patent/US20230119563A1/en
Publication of WO2021177797A1 publication Critical patent/WO2021177797A1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4842Monitoring progression or stage of a disease
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14542Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring blood gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14546Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring analytes not otherwise provided for, e.g. ions, cytochromes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4058Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the central nervous system
    • A61B5/4064Evaluating the brain
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7246Details of waveform analysis using correlation, e.g. template matching or determination of similarity
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7253Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/726Details of waveform analysis characterised by using transforms using Wavelet transforms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Definitions

  • the present invention relates to a method, a system, and a non-transitory computer-readable recording medium for providing information on prognosis after cardiac arrest.
  • the recently introduced Near InfraRed Spectroscopy is the hemodynamics (for example, the concentration of oxyhemoglobin and the It is a method to indirectly analyze the activity of the body part by measuring the attenuation of near-infrared rays (due to scattering and absorption by oxidized hemoglobin or non-oxidized hemoglobin) that varies depending on the concentration) change.
  • near-infrared spectrum having a wavelength range of about 630 nm to 1300 nm penetrates the human skull and is about 1 cm from the skull. It can reach depths of up to 3 cm.
  • hemodynamics e.g., blood oxygenation (i.e., oxidation concentration, etc.) of hemoglobin
  • At least one light irradiator near-infrared irradiation module
  • at least one light-detector near-infrared sensing module
  • the hemodynamics signal for example, an optical density (OD) signal based on near-infrared spectroscopy
  • the present inventor(s) refer to the signal regarding the hemoglobin concentration that can be measured using near-infrared spectroscopy and the biomarker that can be measured from the blood of the subject to obtain information on the prognosis after cardiac arrest of the subject.
  • An object of the present invention is to solve all the problems of the prior art described above.
  • the present invention calculates biometric information based on a signal related to the hemoglobin concentration measured from the cerebral region of the subject, and provides biometric information related to the prognosis after cardiac arrest measured from the calculated biometric information and the blood of the subject. Another purpose is to provide information on the prognosis after cardiac arrest of the above subjects by referring to biomarkers.
  • a representative configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
  • the steps of calculating biometric information based on a signal related to the hemoglobin concentration measured from the cerebral region of the subject, and the calculated biometric information and the prognosis after cardiac arrest measured from the blood of the subject There is provided a method comprising the step of providing information about the prognosis after cardiac arrest of the subject by referring to a biomarker.
  • a biometric information management unit for calculating biometric information based on a signal related to a hemoglobin concentration measured from a cerebral region of a subject, and a prognosis after cardiac arrest measured from the calculated biometric information and blood of the subject
  • a system including a prognostic information providing unit that provides information on the prognosis after cardiac arrest of the subject by referring to a biomarker related to the present invention.
  • biomarker related to prognosis after cardiac arrest measured from the calculated biometric information and the blood of the subject, and calculated based on the signal related to the hemoglobin concentration measured from the cerebral region of the subject Since information on the prognosis after cardiac arrest of the above subject is provided by referring to (biomarker), it is possible to accurately predict the neurological prognosis of a patient resuscitated after cardiac arrest.
  • hypothermia treatment since biometric information and biomarkers that are not affected (or receive less) from sedative drugs, neuromuscular blockers, etc. used during acute hypothermia treatment for a patient resuscitated after cardiac arrest are used, hypothermia treatment It is possible to accurately predict the neurological prognosis even during middle school or sedation medication.
  • the present invention compared to the conventional method for predicting a neurological prognosis after cardiac arrest, it is possible to predict not only a bad neurological prognosis but also a good prognosis, so that a more accurate and appropriate treatment and management of a patient resuscitated after cardiac arrest It becomes possible to make a plan.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an external configuration of a system for providing prognosis information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily showing an internal configuration of a system for providing prognosis information according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are diagrams exemplarily showing information on a result of analyzing wavelet phase coherence (WPCO) for each frequency range with respect to subjects to be measured according to an embodiment of the present invention.
  • WPCO wavelet phase coherence
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily showing a result of evaluating the performance of a method for providing prognostic information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily showing the relationship between NSE concentration, wavelet phase coincidence in the frequency range of Interval III (0.05 to 0.15 Hz), and the neurological prognosis of a subject according to an embodiment of the present invention.
  • control unit 240 control unit
  • the signal related to the concentration of hemoglobin to be measured by the device and the prognostic information providing system includes a signal related to the concentration of oxyhemoglobin (HbO 2 ), a signal related to the concentration of deoxyhemoglobin, and the like.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an external configuration of a system for providing prognosis information according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 may be worn on a body part (eg, a head part, etc.) of a subject, and the concentration of hemoglobin from the subject It is possible to perform a function of measuring a signal related to
  • the device 100 irradiates near-infrared rays to the head of the subject and detects near-infrared rays reflected or scattered from the head of the subject (more specifically, the cerebral region). It may include at least one light emitting unit and at least one light detecting unit performing a function (refer to (b) to (d) of FIG. 1 ).
  • a signal measured by at least one light irradiator and at least one light detector included in the device 100 according to an embodiment of the present invention may be an optical density (OD) signal based on near-infrared spectroscopy. have.
  • OD optical density
  • the device 100 may include at least one light emitting unit and at least one light detecting unit arranged at intervals of 15 mm.
  • S may mean a light irradiation unit
  • D Detector
  • Fpz Frontal pole zero
  • 10-20 electrode arrangement method (10-20 EEG System) is the center of the light emitting unit, the light detecting unit, or the set of the light emitting unit and the light detecting unit at the lowest position included in the device 100 . It may be worn on the subject's head so as to correspond to the position.
  • a predetermined number of channels may be set, and each channel includes at least one light irradiator. and at least one light detection unit.
  • the device 100 according to an embodiment of the present invention may measure a signal related to the hemoglobin concentration of the subject in this channel.
  • the change in the concentration of oxyhemoglobin with time ( ⁇ HbO 2 ) ) may be included, and the change may be calculated based on Modified Beer-Lambert's Law (MBLL). Furthermore, the signal may be filtered in consideration of at least one of a signal to noise ratio (SNR) and a frequency range.
  • SNR signal to noise ratio
  • the device 100 measures a signal related to hemoglobin for each of the at least two regions, based on the near infrared rays respectively sensed from at least two regions included in the cerebral region of the subject. can do.
  • the cerebral region of the subject may be divided into at least two regions, and at least one channel may be included in each of the at least two regions.
  • the device 100 may detect near-infrared rays from each of the at least two regions, and measure a signal related to hemoglobin for each of the at least two regions on the basis of the detected near-infrared rays. have.
  • the region to detect near-infrared rays from the cerebral region of the subject may be divided into two regions (R mid and L mid ), and in FIG. 1 (d) As shown, a region to detect near-infrared rays from the cerebral region of the subject may be divided into eight regions (R1 to R4 and L1 to L4).
  • the optimal measurement method is applied in consideration of the physical situation that may be different for each subject (e.g., the width and shape of the forehead area) be able to do
  • a signal related to hemoglobin measured for each of the at least two regions may mean an average of measurement values of two or more channels included in each region.
  • FIG. 2 is a diagram exemplarily showing an internal configuration of a system for providing prognosis information according to an embodiment of the present invention.
  • the prognosis information providing system 200 includes a biometric information management unit 210 , a prognosis information providing unit 220 , a communication unit 230 , and a control unit 240 .
  • a biometric information management unit 210 may be configured.
  • at least some of the biometric information management unit 210 , the prognosis information providing unit 220 , the communication unit 230 and the control unit 240 may be program modules that communicate with an external system. .
  • Such a program module may be included in the prognosis information providing system 200 in the form of an operating system, an application program module, or other program modules, and may be physically stored in various known storage devices.
  • such a program module may be stored in a remote storage device capable of communicating with the prognosis information providing system 200 .
  • a program module includes, but is not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform specific tasks or execute specific abstract data types according to the present invention.
  • the prognosis information providing system 200 Although described above with respect to the prognosis information providing system 200, this description is exemplary, and at least some of the components or functions of the prognostic information providing system 200 are worn on the body part of the subject as needed. It will be apparent to those skilled in the art that it may be implemented within the device 100 which is a portable device or may be included in the device 100 .
  • At least one light irradiator and at least one light detector included in the device 100 according to an embodiment of the present invention include a body part of a subject.
  • a function of managing the device 100 may be performed to irradiate near-infrared rays to (eg, a head, etc.) and detect near-infrared rays reflected or scattered from a corresponding body part of the subject.
  • the biometric information management unit 210 may manage other functions or components of the device 100 necessary to measure a signal related to a hemoglobin concentration from a cerebral region of a subject.
  • biometric information management unit 210 may perform a function of calculating biometric information based on a signal related to the hemoglobin concentration measured from the cerebral region of the subject.
  • the biometric information management unit 210 when a signal related to the hemoglobin concentration is measured from the cerebral region of the subject by the device 100 according to an embodiment of the present invention, the biometric information management unit 210 according to an embodiment of the present invention, the measurement Based on the obtained signal, the above-mentioned biometric information of the subject can be calculated.
  • the biometric information management unit 210 performs a phase coincidence analysis on a pair of any two signals selected from signals related to the hemoglobin concentration measured from the cerebral region of the subject. It is possible to calculate the biometric information of the subject.
  • the phase coincidence analysis may refer to a series of processes of calculating and analyzing a phase coincidence value by analyzing the phase coincidence degree of two signals. Therefore, if the degree of phase coincidence of any two signals is high, a high phase coincidence value may be calculated.
  • the phase coherence analysis according to an embodiment of the present invention may include a wavelet phase coherence (WPCO) analysis.
  • WPCO wavelet phase coherence
  • the WPCO value of any two signals may be calculated by performing a wavelet transform on each of the two signals. That is, referring to Equation 1, first, wavelet transform is performed on each of two signals related to hemoglobin of a subject that change with time to calculate phase information of each of the two signals. Then, referring to Equation 2, it is possible to calculate the phase difference between the two signals by calculating the difference between the two calculated phase components. Then, referring to Equation 3, by calculating the average for the entire time length of the signal with respect to the sine component and cosine component of the calculated phase difference, respectively, and applying to Equation 3, the above The WPCO values for both signals can be calculated.
  • the biometric information calculated by the biometric information management unit 210 has been mainly described with reference to Equations 1 to 3, but the biometric information according to the present invention is necessarily used in Equations 1 to 3 It is not calculated based on , and it is pointed out that it can be changed as much as possible within the scope that can achieve the object of the present invention.
  • the biometric information calculated by the biometric information management unit 210 may be calculated separately for each frequency range.
  • the biometric information divided for each frequency range may mean an average of the biometric information for the frequency range.
  • the biometric information calculated by the biometric information management unit 210 is a WPCO value.
  • the above WPCO value can be calculated by being divided into five frequency ranges as follows.
  • each of the above five frequency ranges may be divided according to specific physiological origins.
  • the prognostic information providing unit 220 according to an embodiment of the present invention, the biometric information calculated by the biometric information management unit 210 according to the embodiment of the present invention and after cardiac arrest measured from the blood of the subject
  • a function of providing information on the prognosis after cardiac arrest of the subject may be performed by referring to a biomarker related to the prognosis.
  • the prognostic information providing unit 220 the biometric information calculated by the biometric information management unit 210 according to the embodiment of the present invention and after cardiac arrest measured from the blood of the subject
  • Information on the prognosis after cardiac arrest of the subject may be determined based on a prognostic value derived from a predictive model having a predetermined correlation with a biomarker regarding prognosis. Furthermore, by comparing the above prognostic value with a preset reference value, information on the prognosis after cardiac arrest of the subject may be determined.
  • the biometric information according to an embodiment of the present invention is a phase coincidence value
  • the biomarker according to an embodiment of the present invention is a concentration of Neuro-Specific Enolase (NSE).
  • the predictive model according to an embodiment of the present invention may be a predictive model that has a positive correlation with the phase coincidence value and a negative correlation with the concentration of NSE.
  • the predictive model according to an embodiment of the present invention may use a logistic equation as in Equation (4).
  • Equation 4 NSE may represent a concentration of NSE
  • Interval III may represent a WPCO value calculated in a frequency range of 0.05 to 0.15 Hz.
  • the prognosis information providing unit 220 may determine that the prognosis after cardiac arrest of the subject is good when the prognostic value derived from Equation 4 is 0.2449 or more, and 0.2449 If it is less than this, it can be determined that the prognosis after cardiac arrest of the subject is poor.
  • the preset reference value eg, 0.2449
  • the prognostic value is the point at which the sum of the sensitivity and specificity is the maximum in the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve (that is, the optimal cutoff). value) can be
  • the method for providing prognosis information according to an embodiment of the present invention has been mainly described with reference to Equation 4, but the method for providing prognosis information according to the present invention is not limited thereto, and the object of the present invention can be achieved. Please note that it can be changed as much as possible within the scope.
  • FIG. 3 and 4 are diagrams exemplarily showing information on a result of analyzing wavelet phase coherence (WPCO) for each frequency range with respect to subjects to be measured according to an embodiment of the present invention.
  • WPCO wavelet phase coherence
  • FIG. 3 shows information about the results of analyzing WPCO based on near-infrared rays detected from two regions included in the cerebral regions of the subjects
  • FIG. 4 is the cerebral regions of the subjects. It shows information on the result of analyzing WPCO based on the near-infrared rays detected from each of the eight regions included. In both cases, it can be seen that there is a significant difference in WPCO values between the neurological good outcome group and the neurological poor outcome group in the frequency range of Interval III.
  • the neurological result group and the neurological result poor group derive a cerebral performance category score (CPC score) by analyzing the neurological result of the subject 3 months after cardiac arrest, and the derived CPC score
  • CPC score cerebral performance category score
  • the derived CPC score When is 1 to 2 points, it may be defined as a neurological result good group, and when the derived CPC score is 3 to 5 points, it may be determined by defining a neurological result poor group.
  • FIG. 5 is a diagram exemplarily showing a result of evaluating the performance of a method for providing prognostic information according to an embodiment of the present invention.
  • the area under the curve (AUC) shown in the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve of the result of evaluating the performance of the method for predicting the prognosis after cardiac arrest based on the concentration of NSE is 0.821.
  • the results of evaluating the performance of the method for predicting the prognosis after cardiac arrest based on the WPCO value in the Interval III frequency range showed that the AUC shown in the ROC curve was 0.808.
  • the AUC shown in the ROC curve of the result of evaluating the performance of the method for predicting the prognosis after cardiac arrest based on the WPCO value in the NSE concentration and the Interval III frequency range was 0.919. . Therefore, it can be confirmed that the evaluation method according to the present invention has excellent accuracy.
  • the communication unit 230 may perform a function of enabling data transmission/reception to/from the biometric information management unit 210 and the prognosis information providing unit 220 .
  • control unit 240 may perform a function of controlling the flow of data between the biometric information management unit 210 , the prognosis information providing unit 220 , and the communication unit 230 . That is, the control unit 240 according to the present invention controls the data flow to/from the outside of the prognosis information providing system 200 or the data flow between each component of the prognosis information providing system 200, so that the biometric information management unit 210 ), the prognosis information providing unit 220 , and the communication unit 230 may be controlled to perform their own functions, respectively.
  • the embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. medium) and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • a hardware device may be converted into one or more software modules to perform processing in accordance with the present invention, and vice versa.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법으로서, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 단계 및 상기 산출되는 생체 정보 및 상기 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

Description

심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
심정지 후 소생한 환자에 대하여 신경학적 예후를 적시에 정확하게 예측하는 것은 환자의 치료 및 관리에 있어서 매우 중요하다.
그런데, 기존에 소개된 예측 방법에 따르면, 신경학적으로 나쁜 예후에 대하여서만 예측이 가능하거나, 신경학적 예후를 예측함에 있어서 심정지 후 소생한 환자에 대한 급성기의 저체온 치료(TTM; Targeted Temperature Management) 중에 사용되는 진정 약물, 신경 근육 차단제 등으로부터 영향을 받는 파라미터를 사용하기 때문에 급성기에(조기에) 정확하게 예후를 예측하는 것이 어렵다는 한계가 존재한다.
한편, 근래에 소개된 근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)은 사람의 신체 부위(예를 들면, 뇌 등)에서 발생하는 헤모다이나믹스(hemodynamics)(예를 들면, 옥시 헤모글로빈의 농도와 디옥시 헤모글로빈의 농도) 변화에 따라 달라지는 근적외선의 감쇠 정도(산화 헤모글로빈 또는 비산화 헤모글로빈에 의한 산란 및 흡수에 기인한 것임)를 측정함으로써 해당 신체 부위의 활동을 간접적으로 분석하는 방법이다. 뇌에서 발생하는 헤모다이나믹스 변화를 측정하는 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면, 약 630 nm 내지 1300 nm의 파장 범위를 가진 근적외선(near-infrared spectrum)은 사람의 두개골을 투과하여 두개골로부터 약 1 cm 내지 3 cm 깊이까지 도달할 수 있는데, 이러한 근적외선을 사람의 머리 부위에 조사하고 그로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지함으로써, 그 사람의 대뇌 피질에서 일어나는 헤모다이나믹스(예를 들면, 혈중 산소(즉, 산화 헤모글로빈)의 농도 등) 변화를 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, 근적외선 분광법에 따르면, 적어도 하나의 광 조사부(근적외선 조사 모듈) 및 적어도 하나의 광 검출부(근적외선 감지 모듈)를 사람의 머리의 여러 부위에 소정의 간격으로 배치하고, 위의 광 조사부 및 광 검출부로부터 획득되는 헤모다이나믹스에 관한 신호(예를 들면, 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호)를 분석함으로써 사람의 뇌(특히, 피질)에서 일어나는 신경 활동을 정량화할 수 있게 된다.
이에 본 발명자(들)는, 근적외선 분광법을 이용하여 측정될 수 있는 헤모글로빈 농도에 관한 신호 및 피측정자의 혈액으로부터 측정될 수 있는 바이오마커(biomarker)를 참조하여 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공할 수 있는 신규하고도 진보한 기술을 제안하는 바이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하고, 위의 산출되는 생체 정보 및 위의 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 위의 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 단계 및 상기 산출되는 생체 정보 및 상기 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 생체 정보 관리부 및 상기 산출되는 생체 정보 및 상기 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 예후 정보 제공부를 포함하는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하고, 위의 산출되는 생체 정보 및 위의 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 위의 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하게 되므로, 심정지 후 소생한 환자에 대하여 신경학적 예후를 정확하게 예측할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 심정지 후 소생한 환자에 대한 급성기의 저체온 치료 중에 사용되는 진정 약물, 신경 근육 차단제 등으로부터 영향을 받지 않는(또는, 적게 받는) 생체 정보 및 바이오마커를 사용하므로, 저체온 치료 중이나 진정 약물 투약 중에도 신경학적 예후를 정확하게 예측할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 종래의 심정지 후 신경학적 예후를 예측하는 방법에 비교할 때, 신경학적으로 나쁜 예후뿐만 아니라 좋은 예후까지 예측할 수 있으므로, 심정지 후 소생한 환자에 대하여 더 정확하고 적절한 치료 및 관리 계획을 세우는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 시스템의 외부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자들에 대하여 주파수 범위별로 웨이블릿 위상 일치도(Wavelet Phase Coherence; WPCO)를 분석한 결과에 관한 정보를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 방법의 성능을 평가한 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 NSE 농도, Interval III의 주파수 범위(0.05 내지 0.15Hz)에서의 웨이블릿 위상 일치도 및 피측정자의 신경학적 예후 사이의 관계를 예시적으로 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
100: 디바이스
200: 예후 정보 제공 시스템
210: 생체 정보 관리부
220: 예후 정보 제공부
230: 통신부
240: 제어부
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 디바이스 및 예후 정보 제공 시스템에 의한 측정 대상이 되는 헤모글로빈의 농도에 관한 신호에는, 옥시 헤모글로빈의 농도(HbO2)에 관한 신호, 디옥시 헤모글로빈의 농도에 관한 신호 등이 포함될 수 있다.
예후 정보 제공 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 디바이스(100) 및 예후 정보 제공 시스템(200)의 내부 구성과 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 시스템의 외부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)는, 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)에 착용될 수 있고, 피측정자로부터 헤모글로빈의 농도에 관한 신호를 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)는 피측정자의 머리 부위에 대하여 근적외선을 조사하고 피측정자의 머리 부위(더 구체적으로는, 대뇌 부위)로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지하는 기능을 수행하는 적어도 하나의 광 조사부 및 적어도 하나의 광 검출부를 포함할 수 있다(도 1의 (b) 내지 (d) 참조). 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에 포함된 적어도 하나의 광 조사부 및 적어도 하나의 광 검출부에 의하여 측정되는 신호는 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호일 수 있다.
예를 들면, 도 1의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에는 15mm 간격으로 배열되는 적어도 하나의 광 조사부 및 적어도 하나의 광 검출부가 포함될 수 있다. 여기서, S(Source)는 광 조사부를 의미하고 D(Detector)는 광 검출부를 의미할 수 있다. 또한, 디바이스(100)에 포함되는 가장 낮은 위치의 광 조사부, 광 검출부, 또는 광 조사부와 광 검출부의 집합의 중심이 10-20 전극배치법(10-20 EEG System)에서의 Fpz(Frontal pole zero) 위치에 대응되도록 피측정자의 머리 부위에 착용될 수 있다.
계속하여, 도 1의 (c) 및 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에는, 소정의 개수의 채널이 설정될 수 있으며, 각 채널은 적어도 하나의 광 조사부 및 적어도 하나의 광 검출부로 구성될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)는, 이러한 채널에서의 피측정자의 헤모글로빈 농도에 관한 신호를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에 의하여 측정되는 피측정자의 헤모글로빈의 농도에 관한 신호에는, 시간에 따른 옥시 헤모글로빈의 농도의 변화(ΔHbO2)가 포함될 수 있으며, 그 변화는 MBLL(Modified Beer-Lambert's Law)에 기초하여 계산될 수 있다. 나아가, 이러한 신호는 신호 대 잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio) 및 주파수 범위 중 적어도 하나를 고려하여 필터링될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)는, 피측정자의 대뇌 부위에 포함되는 적어도 두 영역으로부터 각각 감지되는 근적외선에 기초하여, 위의 적어도 두 영역 각각에 대하여 헤모글로빈에 관한 신호를 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피측정자의 대뇌 부위는 적어도 두 영역으로 구분될 수 있으며, 위의 적어도 두 영역 각각에는 적어도 하나의 채널이 포함될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)는, 위의 적어도 두 영역으로부터 각각 근적외선을 감지하고, 그 감지되는 근적외선에 기초하여 위의 적어도 두 영역 각각에 대하여 헤모글로빈에 관한 신호를 측정할 수 있다.
예를 들면, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 피측정자의 대뇌 부위로부터 근적외선을 감지할 영역이 두 영역(Rmid 및 Lmid)으로 구분될 수도 있고, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 피측정자의 대뇌 부위로부터 근적외선을 감지할 영역이 여덟 영역(R1 내지 R4 및 L1 내지 L4)으로 구분될 수도 있다. 이렇게 피측정자의 대뇌 부위로부터 근적외선을 감지할 영역을 상황에 따라 다르게 구분함으로써, 피측정자마다 다를 수 있는 신체적 상황(예를 들면, 이마 영역의 넓이, 형태 등)을 고려하여 최적의 측정 방식을 적용할 수 있게 된다.
한편, 위의 적어도 두 영역 각각에 대하여 측정되는 헤모글로빈에 관한 신호는, 그 각 영역에 포함되는 둘 이상의 채널에서의 측정값들의 평균을 의미할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 실시예가 반드시 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 시스템(200)은, 생체 정보 관리부(210), 예후 정보 제공부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 정보 관리부(210), 예후 정보 제공부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)는 그 중 적어도 일부가 외부의 시스템과 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 예후 정보 제공 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈은 예후 정보 제공 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 예후 정보 제공 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 예후 정보 제공 시스템(200)의 구성요소 또는 기능 중 적어도 일부가 필요에 따라 피측정자의 신체 부위에 착용되는 휴대용 디바이스인 디바이스(100) 내에서 실현되거나 디바이스(100) 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에 포함된 적어도 하나의 광 조사부 및 적어도 하나의 광 검출부가 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)에 대하여 근적외선을 조사하고 피측정자의 해당 신체 부위로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지할 수 있도록 디바이스(100)를 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)는, 피측정자의 대뇌 부위로부터 헤모글로빈 농도에 관한 신호를 측정하기 위하여 필요한 디바이스(100)의 다른 기능 또는 구성요소를 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)는, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(100)에 의하여 피측정자의 대뇌 부위로부터 헤모글로빈 농도에 관한 신호가 측정되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)는, 그 측정되는 신호에 기초하여 위의 피측정자의 생체 정보를 산출할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)는, 피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호 중에서 선택되는 어느 두 신호의 쌍에 대하여 위상 일치도 분석을 수행함으로써 위의 피측정자의 생체 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 일치도 분석이란, 어떤 두 신호의 위상이 일치하는 정도를 분석하여 위상 일치도 값을 산출하고 분석하는 일련의 과정을 의미할 수 있다. 따라서, 어떤 두 신호의 위상이 일치하는 정도가 높다면 높은 위상 일치도 값이 산출될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 일치도 분석에는, 웨이블릿 위상 일치도(Wavelet Phase Coherence; WPCO) 분석이 포함될 수 있다. WPCO 분석에서는 WPCO 값이 1에 가까울수록 두 신호의 위상이 일치하는 정도가 높은 것을 의미할 수 있고, WPCO 값이 0에 가까울수록 두 신호의 위상이 일치하는 정도가 낮은 것을 의미할 수 있다.
계속하여 예를 들면, 어떤 두 신호의 WPCO 값은 그 두 신호 각각에 대하여 웨이블릿 변환(Wavelet transform)을 수행함으로써 산출될 수 있다. 즉, 수학식 1을 참조하면, 먼저 시간에 따라 변하는 피측정자의 헤모글로빈에 관한 두 신호 각각에 대하여 웨이블릿 변환을 수행하여 그 두 신호 각각의 위상 성분(phase information)을 산출할 수 있다. 그 다음에, 수학식 2를 참조하면, 그 산출된 두 위상 성분 사이의 차이를 계산하여 그 두 신호 사이의 위상 차이를 산출할 수 있다. 그 다음에, 수학식 3을 참조하면, 그 산출된 위상 차이의 사인(sine) 성분 및 코사인(cosine) 성분에 대하여 신호의 전체 시간 길이에 대한 평균을 각각 산출하고 수학식 3에 적용함으로써 위의 두 신호에 대한 WPCO 값을 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2021002784-appb-M000001
Figure PCTKR2021002784-appb-M000002
Figure PCTKR2021002784-appb-M000003
이상에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)에 의하여 산출되는 생체 정보에 관하여 수학식 1 내지 3을 참조하여 주로 설명하였지만, 본 발명에 따른 생체 정보가 반드시 수학식 1 내지 3에 기초하여 산출되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)에 의하여 산출되는 생체 정보는 주파수 범위별로 구분되어 산출될 수 있다. 그리고, 그 주파수 범위별로 구분된 생체 정보는 그 주파수 범위에 대한 생체 정보의 평균을 의미할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)에 의하여 산출되는 생체 정보가 WPCO 값인 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 위의 WPCO 값은 다음과 같이 5개의 주파수 범위로 구분되어 산출될 수 있다.
I: 0.6 내지 2Hz(심장 활동; cardiac activity)
II: 0.15 내지 0.6Hz(호흡; respiration)
III: 0.05 내지 0.15Hz(근원성 활동; myogenic activity)
IV: 0.02 내지 0.05Hz(신경 활동; neurogenic activity)
V: 0.0095 내지 0.02Hz(내피 대사 활동; endothelial metabolic activity)
그리고 위의 5개의 주파수 범위는 각각 특정한 생리적 기원(physiological origins)에 따라 구분된 것일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공부(220)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)에 의하여 산출되는 생체 정보 및 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 그 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공부(220)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보 관리부(210)에 의하여 산출되는 생체 정보 및 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)와 소정의 상관 관계를 갖는 예측 모델로부터 도출되는 예후 수치에 기초하여 그 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 결정할 수 있다. 나아가, 위의 예후 수치와 기설정된 기준 수치를 서로 비교함으로써 그 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 결정할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 정보가 위상 일치도 값이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오마커가 NSE(Neuron-Specific Enolase)의 농도인 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 모델은 위상 일치도 값과 양의 상관 관계를 갖고 NSE의 농도와는 음의 상관 관계를 갖는 예측 모델일 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 모델은 수학식 4와 같은 로지스틱 방정식을 이용할 수 있다. 수학식 4에서, NSE는 NSE의 농도를 나타낼 수 있고, Interval III은 0.05 내지 0.15Hz의 주파수 범위에서 산출되는 WPCO 값을 나타낼 수 있다.
계속하여 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공부(220)는, 수학식 4로부터 도출되는 예후 수치가 0.2449 이상인 경우에 피측정자의 심정지 후 예후가 좋을 것이라고 결정할 수 있고, 0.2449 미만인 경우에 피측정자의 심정지 후 예후가 나쁠 것이라고 결정할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 수치와 비교되는 기설정된 기준 수치(예를 들면, 0.2449)는 ROC(Receiver Operating Characteristic)곡선에서 민감도와 특이도의 합이 최대인 점(즉, 최적 컷오프 값)을 의미할 수 있다.
Figure PCTKR2021002784-appb-M000004
이상에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 방법에 관하여 수학식 4를 참조하여 주로 설명하였지만, 본 발명에 따른 예후 정보 제공 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자들에 대하여 주파수 범위별로 웨이블릿 위상 일치도(Wavelet Phase Coherence; WPCO)를 분석한 결과에 관한 정보를 예시적으로 나타내는 도면이다. 여기서, Interval I, II, III 및 IV는 각각 I: 0.6 내지 2Hz(심장 활동; cardiac activity), II: 0.15 내지 0.6Hz(호흡; respiration), III: 0.05 내지 0.15Hz(근원성 활동; myogenic activity) 및 IV: 0.02 내지 0.05Hz(신경 활동; neurogenic activity)을 의미할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 피측정자들의 대뇌 부위에 포함되는 두 영역으로부터 각각 감지되는 근적외선에 기초하여 WPCO를 분석한 결과에 관한 정보를 나타내고, 도 4는 피측정자들의 대뇌 부위에 포함되는 여덟 영역으로부터 각각 감지되는 근적외선에 기초하여 WPCO를 분석한 결과에 관한 정보를 나타낸다. 두 경우 모두 Interval III의 주파수 범위에서 신경학적 결과 양호군(Good Outcome)과 신경학적 결과 불량군(Poor Outcome) 사이에 유의미한 WPCO 값의 차이가 있음을 확인할 수 있다.
한편, 신경학적 결과 양호군과 신경학적 결과 불량군은, 심정지로부터 3개월 후의 피측정자의 신경학적 결과를 분석하여 대뇌 상태 점수(Cerebral Performance Category score; CPC 점수)를 도출하고, 그 도출된 CPC 점수가 1 내지 2점인 경우에는 신경학적 결과 양호군으로 정의하고, 그 도출된 CPC 점수가 3 내지 5점인 경우에는 신경학적 결과 불량군으로 정의함으로써 결정된 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예후 정보 제공 방법의 성능을 평가한 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, NSE의 농도에 기초하여 심정지 후 예후를 예측하는 방법의 성능을 평가한 결과의 ROC(Receiver Operating Characteristic) 곡선에서 나타나는 AUC(Area Under Curve: 곡선 하 면적)가 0.821인 것으로 나타났고, Interval III 주파수 범위에서의 WPCO 값에 기초하여 심정지 후 예후를 예측하는 방법의 성능을 평가한 결과의 ROC곡선에서 나타나는 AUC는 0.808인 것으로 나타났다. 반면에, 본 발명의 일 실시예에 따라 NSE의 농도 및 Interval III 주파수 범위에서의 WPCO 값에 기초하여 심정지 후 예후를 예측하는 방법의 성능을 평가한 결과의 ROC곡선에서 나타나는 AUC는 0.919인 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 평가 방법이 우수한 정확도를 가지고 있음을 확인할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 예후 정보 제공 방법에 관한 구체적인 구성이 반드시 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(230)는 생체 정보 관리부(210) 및 예후 정보 제공부(220)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는 생체 정보 관리부(210), 예후 정보 제공부(220) 및 통신부(230) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(240)는 예후 정보 제공 시스템(200)의 외부로부터의/로의 데이터 흐름 또는 예후 정보 제공 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 생체 정보 관리부(210), 예후 정보 제공부(220) 및 통신부(230)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium) 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법으로서,
    피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 단계 및
    상기 산출되는 생체 정보 및 상기 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤모글로빈 농도에 관한 신호는, 근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)을 이용하여 상기 피측정자의 대뇌 부위로부터 감지되는 근적외선에 기초하여 측정되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이오마커는 NSE(Neuron-Specific Enolase)의 농도를 포함하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 헤모글로빈 농도에 관한 신호는, 상기 피측정자의 대뇌 부위에 포함되는 적어도 두 영역으로부터 각각 감지되는 근적외선에 기초하여 상기 적어도 두 영역 각각에 대하여 측정되고,
    상기 생체 정보는, 상기 각각 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호 중에서 선택되는 어느 두 신호의 쌍에 대하여 수행되는 위상 일치도 분석에 기초하여 산출되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호는, 근원성 활동(myogenic activity)과 관련되는 주파수 범위를 포함하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 수행되는 위상 일치도 분석은 웨이블릿 위상 일치도(Wavelet Phase Coherence; WPCO) 분석을 포함하는, 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 바이오마커는 NSE(Neuron-Specific Enolase)의 농도를 포함하고,
    상기 제공 단계에서, 상기 위상 일치도 분석 결과와 양의 상관 관계를 갖고 상기 NSE의 농도와는 음의 상관 관계를 갖는 예측 모델로부터 도출되는 예후 수치에 기초하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 결정하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제공 단계에서, 상기 도출되는 예후 수치와 기설정된 기준 수치를 서로 비교한 결과에 기초하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 결정하는, 방법.
  9. 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 비일시성의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  10. 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 시스템으로서,
    피측정자의 대뇌 부위로부터 측정되는 헤모글로빈 농도에 관한 신호에 기초하여 생체 정보를 산출하는 생체 정보 관리부 및
    상기 산출되는 생체 정보 및 상기 피측정자의 혈액으로부터 측정되는 심정지 후 예후에 관한 바이오마커(biomarker)를 참조하여 상기 피측정자의 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하는 예후 정보 제공부
    를 포함하는 시스템.
PCT/KR2021/002784 2020-03-05 2021-03-05 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 WO2021177797A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/909,204 US20230119563A1 (en) 2020-03-05 2021-03-05 Method, system, and non-transitory computer-readable recording medium for providing information about post-cardiac arrest prognosis

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200027562A KR102332569B1 (ko) 2020-03-05 2020-03-05 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR10-2020-0027562 2020-03-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021177797A1 true WO2021177797A1 (ko) 2021-09-10

Family

ID=77614054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/002784 WO2021177797A1 (ko) 2020-03-05 2021-03-05 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230119563A1 (ko)
KR (1) KR102332569B1 (ko)
WO (1) WO2021177797A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240014787A (ko) * 2022-07-26 2024-02-02 (주)오비이랩 광자극과 동시에 광자극의 효과를 모니터링하기 위한 방법, 장치 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170010713A (ko) * 2015-07-20 2017-02-01 주식회사 휴이노 광전용적맥파 신호를 측정하기 위한 방법, 장치 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20180017576A (ko) * 2016-08-10 2018-02-21 한국과학기술원 헤모다이나믹스를 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR101949346B1 (ko) * 2018-01-31 2019-02-18 (주)오비이랩 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20190059109A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 고려대학교 산학협력단 변동성지표를 이용한 뇌손상 환자의 예후 판단 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170010713A (ko) * 2015-07-20 2017-02-01 주식회사 휴이노 광전용적맥파 신호를 측정하기 위한 방법, 장치 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20180017576A (ko) * 2016-08-10 2018-02-21 한국과학기술원 헤모다이나믹스를 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR20190059109A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 고려대학교 산학협력단 변동성지표를 이용한 뇌손상 환자의 예후 판단 방법 및 장치
KR101949346B1 (ko) * 2018-01-31 2019-02-18 (주)오비이랩 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAKKULA PEKKA, HÄSTBACKA JOHANNA, REINIKAINEN MATTI, PETTILÄ VILLE, LOISA PEKKA, TIAINEN MARJAANA, WILKMAN ERIKA, BENDEL STEPANI, : "Near-infrared spectroscopy after out-of-hospital cardiac arrest", CRITICAL CARE, vol. 23, no. 1, 1 December 2019 (2019-12-01), XP055842230, DOI: 10.1186/s13054-019-2428-3 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102332569B1 (ko) 2022-01-04
KR20210112503A (ko) 2021-09-15
US20230119563A1 (en) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bachmann et al. Spectral asymmetry and Higuchi’s fractal dimension measures of depression electroencephalogram
WO2020141617A1 (ko) 신체 조직을 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
US20210282706A1 (en) Characterizing stimuli response to detect sleep disorders
WO2011093557A1 (ko) 생체신호의 특징 추출 장치 및 방법
WO2021177797A1 (ko) 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
Chen et al. Scalp EEG-based pain detection using convolutional neural network
Liu et al. Autonomic nervous pattern of motion interference in real-time anxiety detection
Raouafi et al. Classification of upper limb disability levels of children with spastic unilateral cerebral palsy using K-means algorithm
WO2020209688A1 (ko) 머신 러닝을 이용하여 머리에 관한 생체 정보를 추정하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
WO2018030643A1 (ko) 헤모다이나믹스를 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
CN113288174B (zh) 一种精神分裂患者认知功能的检测方法
Rahul et al. A novel adaptive window based technique for T wave detection and delineation in the ECG
Katus et al. Longitudinal fNIRS and EEG metrics of habituation and novelty detection are correlated in 1–18-month-old infants
WO2016200224A1 (ko) 사용자의 생체 활동을 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
Lukić et al. Artificial neural networks based prediction of cerebral palsy in infants with central coordination disturbance
WO2023038254A1 (ko) 기계학습을 이용한 비침습적 당화혈색소 또는 혈당 추정 방법 및 장치
WO2023140467A1 (ko) 가상 현실을 이용한 불안도 조절 방법 및 장치
JP6404162B2 (ja) 脳機能指標演算装置および脳機能指標演算方法
Wang et al. Exploring the relationship between the speed-resolved perfusion of blood flux and HRV following different thermal stimulations using MSE and MFE analyses
WO2018124841A1 (ko) 실시간 경련뇌파 조기탐지 방법
Lin et al. Predicting poststroke dyskinesia with resting-state functional connectivity in the motor network
KR20190089678A (ko) 심박 변이도와 정량 뇌파를 이용한 정신질환 진단 및 예측 방법 및 그 전자 장치
WO2019151556A1 (ko) 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
Kawamura et al. Comparison of the usability of an automatic sleep staging program via portable 1-channel electroencephalograph and manual sleep staging with traditional polysomnography
WO2024025035A1 (ko) 광자극과 동시에 광자극의 효과를 모니터링하기 위한 방법, 장치 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21765266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21765266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1