WO2025198378A1 - Method, apparatus, and program for identifying state of user on basis of abnormal electrocardiogram signal - Google Patents
Method, apparatus, and program for identifying state of user on basis of abnormal electrocardiogram signalInfo
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- WO2025198378A1 WO2025198378A1 PCT/KR2025/095013 KR2025095013W WO2025198378A1 WO 2025198378 A1 WO2025198378 A1 WO 2025198378A1 KR 2025095013 W KR2025095013 W KR 2025095013W WO 2025198378 A1 WO2025198378 A1 WO 2025198378A1
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- A61B5/327—Generation of artificial ECG signals based on measured signals, e.g. to compensate for missing leads
Definitions
- the present disclosure relates to a method, device, and program for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram (ECG) signal. Specifically, the present disclosure relates to a method for proposing a measurement method for measuring a normal ECG signal by determining whether the measured ECG signal is abnormal using a single-lead ECG measurement device.
- ECG electrocardiogram
- Electrocardiogram (ECG) data is a record of electrocardiogram signals generated by microcurrents within the heart. Accurate analysis of ECG data is essential in the medical field, as it can lead to early detection of cardiovascular disease or structural abnormalities in patients.
- the accuracy of the analysis results can be reduced if the measured ECG signal contains any abnormalities. This includes, for example, ECG signals containing noise, unclear ECG signals, or low-voltage ECG signals.
- low-voltage ECG signals not only degrade the performance of the AI model, but can also lead to inaccurate analysis results regarding the user's condition.
- the cause of low-voltage ECG signals is often due to the user's physical factors (e.g., subcutaneous fat, pericardial effusion, dehydration, etc.). If these factors are not identified, there is a high probability that low-voltage ECG data will continue to be acquired, which can also lead to problems such as reducing the reliability of the AI model's analysis results.
- the present disclosure has been made in response to the aforementioned background technology, and aims to provide a method, device and computer program for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram signal.
- the first measurement method and the second measurement method are set differently depending on the combination of the user's body parts that are each in contact with the plurality of electrodes included in the single-induction electrocardiogram measuring device.
- the method when second-derived electrocardiogram data for the user is acquired based on the second measurement method, the method includes a step of determining whether an electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is abnormal, and a step of setting the second measurement method as a reference measurement method for determining the status of the user when the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is determined not to be abnormal.
- the step of proposing to acquire second lead electrocardiogram data for the user comprises the step of proposing to disinfect a body part of the user that comes into contact with the first measurement method or to adjust the position of the single lead electrocardiogram measurement device in the first measurement method, if the first measurement method is a lead 1 measurement method and the electrocardiogram signal is determined to be abnormal due to low voltage.
- a computer program stored in a computer-readable storage medium for realizing the task as described above, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs an operation for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram signal, the operation including an operation for obtaining first-lead electrocardiogram data for the user based on a first measurement method of a single-lead electrocardiogram measurement device, an operation for determining whether an electrocardiogram signal corresponding to the obtained first-lead electrocardiogram data is abnormal, and an operation for proposing to obtain second-lead electrocardiogram data for the user based on a second measurement method of the single-lead electrocardiogram measurement device if the electrocardiogram signal is determined to be abnormal.
- a method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal can improve the accuracy of artificial intelligence-based electrocardiogram analysis by inducing the user to acquire electrocardiogram data according to a different measurement method when low-voltage electrocardiogram data is generated.
- FIG. 2 is a block diagram of a computing device that determines a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a flowchart of a method for determining a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating multiple measurement methods using a computing device according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 6 is a sequence diagram illustrating a method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal of a computing device implemented as an artificial intelligence server according to another embodiment of the present disclosure.
- FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a computing device according to another embodiment of the present disclosure.
- acquisition as used in this disclosure may be understood to mean not only receiving data through a wired or wireless communication network with an external device or system, but also generating data in an on-device form.
- module or “unit” used in the present disclosure can be understood as a term referring to an independent functional unit that processes computing resources, such as a computer-related entity, firmware, software or a part thereof, hardware or a part thereof, or a combination of software and hardware.
- the "module” or “unit” may be a unit composed of a single element, or a unit expressed as a combination or set of multiple elements.
- a “module” or “unit” may refer to a hardware element of a computing device or a set thereof, an application program that performs a specific function of software, a processing process implemented through software execution, or a set of instructions for program execution, etc.
- a “module” or “unit” may refer to the computing device itself that constitutes the system, or an application running on the computing device, etc.
- the concept of “module” or “part” may be defined in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- model as used herein may be understood as a system implemented using mathematical concepts and language to solve a specific problem, a set of software units to solve a specific problem, or an abstract model of a processing process to solve a specific problem.
- a neural network "model” may refer to the entire system implemented as a neural network that has problem-solving capabilities through learning. In this case, the neural network can have problem-solving capabilities by optimizing the parameters connecting nodes or neurons through learning.
- a neural network "model” may include a single neural network or a set of neural networks that are a combination of multiple neural networks.
- data used in this disclosure may include “images,” signals, and the like.
- image used in this disclosure may refer to multidimensional data composed of discrete image elements.
- image may be understood as a term referring to a digital representation of an object visible to the human eye.
- image may refer to multidimensional data composed of elements corresponding to pixels in a two-dimensional image.
- Image may refer to multidimensional data composed of elements corresponding to voxels in a three-dimensional image.
- FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device that determines a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
- a computing device (100) may be a hardware device or a part of a hardware device that performs comprehensive processing and calculation of data, or may be a software-based computing environment connected via a communication interface.
- the computing device (100) may be a server that performs intensive data processing functions and shares resources, or may be a client that shares resources through interaction with a server.
- the computing device (100) may be a cloud system in which multiple servers and clients interact to comprehensively process data. Since the above description is only one example related to the type of computing device (100), the type of computing device (100) may be configured in various ways within a category understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- the computing device (100) may be implemented as a server device, a desktop, a laptop, a smartphone, a smart watch, a smart ring, etc.
- the computing device (100) may be implemented as a biosignal measuring device that measures a user's electrocardiogram signal.
- the computing device (100) may be a biosignal measuring device that measures a single-lead electrocardiogram signal (hereinafter, referred to as a single-lead electrocardiogram measuring device).
- the single-lead electrocardiogram measuring device is a device that records the electrical activity of the heart using a single electrode pair.
- the user can acquire multiple electrocardiogram data (10) for different leads by varying the measuring method.
- the measuring method may be set according to the position of the computing device (100) in contact with the user's body and the combination of body parts.
- the computing device (100) may also be implemented as an artificial intelligence server that is linked with the single-lead electrocardiogram measuring device.
- the computing device (100) can determine whether the ECG signal corresponding to the acquired ECG data (10) is abnormal when the computing device (10) obtains the ECG data (10) for a specific induction for the user based on a specific measurement method. For example, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is abnormal by determining whether the noise in the ECG signal is higher than a preset value, whether the ECG signal corresponds to a low voltage, or whether the graph corresponding to the ECG signal is unclear. Specifically, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is abnormal by determining the degree of noise included in the ECG signal, calculating a score corresponding to the degree of noise, and comparing the score with a preset value.
- the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal if the noise score is higher than a preset value. In addition, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is low voltage by comparing the value (e.g., voltage value) of feature information (e.g., QRS wave) included in the ECG signal with a preset voltage value, and can also determine whether the ECG signal is abnormal. At this time, if the value of the feature information is lower than the preset voltage value, the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal.
- the value of the feature information e.g., QRS wave
- the computing device (100) can determine whether preset feature information (e.g., feature point) is identified on a graph corresponding to the ECG signal, and if the preset feature information is not identified, the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal.
- the feature information can be feature points such as P waves and Q waves observed on the ECG graph.
- the abnormality of the electrocardiogram signal is determined by determining whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data (10) is low voltage. Since a low voltage electrocardiogram signal may reduce the accuracy of the analysis result, the computing device (100) may determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) is low voltage prior to analyzing the electrocardiogram data (10). At this time, if the computing device (100) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) is low voltage, the computing device (100) may suggest to the user to acquire the electrocardiogram data (10) through another measurement method. Referring to FIG.
- the computing device (100) may request acquisition of the electrocardiogram data (10') through the second measurement method. At this time, the computing device (100) may output a voice message guiding the second measurement method through the speaker of the computing device (100) (or a text message through the display of the computing device (100). Meanwhile, the computing device (100) may also determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10') acquired through the second measurement method is low voltage.
- the computing device (100) may request acquisition of electrocardiogram data for other leads through the third measurement method.
- the third measurement method may be a measurement method corresponding to a lead type different from the first and second measurement methods.
- the computing device (100) may set the first measurement method to Lead I, the second measurement method to Lead II, and the third measurement method to Lead III, and sequentially suggest the measurement methods to the user.
- the computing device (100) can analyze the electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method to determine the user's condition.
- the computing device (100) can determine the user's condition by inputting the acquired electrocardiogram data (10') into a pre-trained neural network model to obtain an output value corresponding to the user's condition.
- the computing device (100) may analyze the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10).
- the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) may be due to the electric axis of the user's heart being outside the normal range or a muscle abnormality in a body part of the user that the computing device (100) has contacted. Accordingly, if the computing device (100) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data (10) is low voltage, it may analyze the cause of the low voltage and suggest a different measurement method or remove an interference factor to the user.
- embodiments of the present disclosure related to this will be described in detail.
- FIG. 2 is a block diagram of a computing device (100) that determines a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
- a computing device includes one or more processors (hereinafter, processors) (110), memory (120), a sensing unit (130), and a display (140).
- processors hereinafter, processors
- memory 120
- sensing unit 130
- display 140
- the computing device (100) may include other components for implementing a computing environment.
- only some of the disclosed components may be included in the computing device (100).
- the processor (110) may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for performing computing operations.
- the processor (110) may read a computer program to perform data processing for machine learning.
- the processor (110) may process computational processes such as processing input data for machine learning, feature extraction for machine learning, and error calculation based on backpropagation.
- the processor (110) for performing such data processing may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), a tensor processing unit (TPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA).
- CPU central processing unit
- GPU general purpose graphics processing unit
- TPU tensor processing unit
- ASIC application specific integrated circuit
- FPGA field programmable gate array
- the processor (110) is connected to other components of the computing device (100) (i.e., the memory (120), the sensing unit (130), and the display (140)) to control the overall operation of the computing device (100).
- the memory (120) may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for storing and managing data processed in the computing device (100). That is, the memory (120) may store any form of data generated or determined by the processor (110) and any form of data received by the communication interface of the computing device (100).
- the memory (120) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory, a RAM (random access memory), an SRAM (static random access memory), a ROM (read-only memory), an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), a PROM (programmable read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk.
- the memory (120) may include a database system that controls and manages data in a predetermined system. Since the type of the memory (120) described above is only one example, the type of the memory (120) may be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- the sensing unit (130) senses the patient's electrocardiogram signal to obtain electrocardiogram data (10).
- the electrical signal of the patient's heartbeat can be detected through a pair of electrodes included in the sensing unit (130), thereby obtaining the patient's single-induced electrocardiogram data (10).
- the sensing unit (130) may also include at least one of an acceleration sensor, a gyro sensor, and an IMU sensor to detect the motion of the computing device (100).
- the display (140) may be implemented as a display in various forms, such as an LCD (Liquid Crystal Display Panel), an OLED (Organic Light Emitting Diodes), an LCoS (Liquid Crystal on Silicon), a DLP (Digital Light Processing), etc.
- the display (140) may also include a driving circuit, a backlight unit, etc., which may be implemented in forms such as an a-si TFT, an LTPS (low temperature poly silicon) TFT, an OTFT (organic TFT), etc.
- FIG. 3 is a flowchart of a method for determining a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to an embodiment of the present disclosure.
- the first electrode may be placed on the back of the smartwatch, and the second electrode may be placed on the side of the smartwatch.
- ECG electrocardiogram
- the first measurement method may be a measurement method of Lead 1 among multiple measurement methods for obtaining electrocardiogram data (10) set in a single-inductor electrocardiogram measurement device.
- the first measurement method may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch contacts the user's left wrist and the second electrode arranged on the side of the smartwatch contacts the user's right finger.
- the present invention is not limited thereto, and the first measurement method may be set to the last measurement method in which the user's normal electrocardiogram data (10) that is not low voltage was obtained. That is, if the user recently obtained normal electrocardiogram data (10) that is not low voltage according to the measurement method of Lead II, the first measurement method may be a measurement method of Lead II.
- the processor (110) may also obtain electrocardiogram data (10) from an external single-induction electrocardiogram measuring device through a communication interface of the computing device (100).
- the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired first-induced electrocardiogram data (10) is abnormal (S320). Specifically, the processor (110) can extract feature information from the acquired first-induced electrocardiogram data (10) based on the acquired first measurement method, and analyze whether the electrocardiogram signal corresponding to the first-induced electrocardiogram data is low voltage to determine whether the electrocardiogram signal is abnormal. For example, the processor (110) can determine whether the first-induced electrocardiogram data (10) is low voltage by determining whether the amplitude of the QRS wave is 0.5 mV from the electrocardiogram data. At this time, the processor (110) may apply different criteria for determining whether there is a low voltage depending on the measurement method.
- the processor (110) may suggest re-acquiring electrocardiogram data for the user according to another measurement method.
- the processor (110) may provide information guiding another measurement method using a single-induction electrocardiogram measurement device.
- the processor (110) may display information on multiple measurement methods using a single-induction electrocardiogram measurement device through the display (140) of the single-induction electrocardiogram measurement device.
- FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining multiple measurement methods using a computing device (100) according to one embodiment of the present disclosure.
- the first measurement method and the second measurement method may be set differently depending on the combination of the user's body parts that are respectively contacted by the plurality of electrodes included in the single-lead electrocardiogram measurement device.
- the method of measuring an electrocardiogram signal using the single-lead electrocardiogram measurement device may be set in various ways depending on the lead type.
- the measurement method of Lead 1 may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left wrist and the second electrode disposed on the side of the smartwatch contacts the user's right finger.
- the measurement method of Lead II may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left lower abdomen and the second electrode disposed on the side of the smartwatch contacts the user's right finger.
- the measurement method of Lead III may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left lower abdomen and the user's left finger contacts the second electrode disposed on the side of the smartwatch.
- the measurement method of lead V1 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the sternal side of the user's right fourth intercostal space and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode arranged on the side of the smartwatch.
- the measurement method of lead V2 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the sternal side of the user's left fourth intercostal space and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode arranged on the side of the smartwatch.
- the measurement method of lead V3 may be a method in which the first electrode is contacted with a body part located between the contact position of the first electrode in the measurement method of V2 and the contact position of the first electrode in the measurement method of V4 described below, and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode.
- the measurement method of lead V4 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the 5th intercostal space along the center line of the user's left clavicle and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode.
- the measurement method of Lead V5 may be a method in which the first electrode placed on the back of the smartwatch is contacted to the fifth intercostal space along the user's left anterior axillary line (or midaxillary line), and the user's right finger (or left finger) is contacted to the second electrode.
- the measurement method of Lead V6 may be a method in which the first electrode placed on the back of the smartwatch is contacted to the fifth intercostal space along the user's left middle axillary line (or midaxillary line), and the user's right finger (or left finger) is contacted to the second electrode.
- FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a method for a computing device (100) to propose a second measurement method according to an embodiment of the present disclosure.
- the processor (110) may suggest to the user the remaining measurement methods other than the first measurement method. Specifically, the processor (110) may display the lead types of the remaining measurement methods and information on the user's body part in contact with each electrode on the display (140).
- the processor (110) may display information about a body part in contact with the first electrode and the second electrode included in the single-induction electrocardiogram measurement device through the display (140).
- the processor (110) may notify the user of a low voltage of an electrocardiogram signal through the display (140) of the smartwatch and recommend re-measuring the electrocardiogram data through another measurement method (i.e., the second measurement method).
- the display (140) may display text and graphics indicating the body parts of the user in contact with the first electrode and the second electrode included in the smartwatch.
- the processor (110) may display graphic objects corresponding to the user's body and the smartwatch on the display (140), and display text indicating the location where the smartwatch is placed on the user's body and the body parts of the user in contact with the first and second electrodes.
- the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is normal and not low voltage, it inputs the acquired first induced electrocardiogram data (10) into a pre-trained neural network model (20), obtains a score corresponding to the user's condition, and analyzes the user's condition by comparing the obtained score with a reference value.
- the neural network model (20) trained to determine the user's condition and output a score corresponding to the user's condition is referred to as a second neural network model.
- the processor (110) can analyze the first-derived electrocardiogram data (10) using a second neural network model (20) trained based on learning data including a plurality of electrocardiogram data.
- the processor (110) can extract feature information related to the user's condition from the first-derived electrocardiogram data (10) using the second neural network model (20), and can identify the patient's condition based on the extracted feature information.
- the user's condition may be a heart disease such as left ventricular systolic dysfunction, hypovolemia, etc.
- the processor (110) can obtain learning data including input data composed of a plurality of electrocardiogram data obtained from different patients and label data in which a label indicating whether each patient has a heart disease (e.g., left ventricular systolic dysfunction) is assigned, and can train the second neural network model (20) in advance using the obtained learning data.
- the input data may be composed of electrocardiogram data corresponding to the same lead type as the first-derived electrocardiogram data (10).
- the training data may include feature information (e.g., P wave, QRS complex, T wave, etc.) extracted from an electrocardiogram signal (more specifically, an electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data).
- the processor (110) may train a second neural network model (20) to determine the possibility of a specific heart disease in a patient based on this feature information.
- the processor (110) may input the training data into the second neural network model (20) and calculate a loss function based on the difference between the output value of the second neural network model (20) and the label data during the training process.
- the loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall.
- the processor (110) can adjust the weights of the second neural network model (20) through backpropagation. By repeating this process, the processor (110) can improve the classification performance of the second neural network model (20) for heart disease, and ultimately obtain a second neural network model (20) trained to identify the possibility of a specific heart disease in a patient based on electrocardiogram data.
- the second neural network model (20) can produce a probability value or score for the possibility of a specific heart disease.
- the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data included in the training data used to train the second neural network model (20) may have a commonly preset length. Accordingly, when the processor (110) acquires electrocardiogram data from a patient, the processor (110) may divide the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data into preset lengths or divide the electrocardiogram signal into multiple segments by applying a window of preset length along the time axis. For example, the electrocardiogram signal may be measured in 12 leads of 10 seconds in length and may be a signal measured in 500 points per second.
- the second neural network model (20) can be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
- MLP multi-layer perceptron
- CNN convolutional neural network
- RNN recurrent neural network
- generative adversarial network etc.
- the processor (110) can determine the user's condition by comparing the obtained score with a reference value. For example, if the user's condition is a heart disease such as left ventricular systolic dysfunction, the processor (110) can determine that the user belongs to a high-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the score obtained from the second neural network model (20) is equal to or greater than the reference value, and can determine that the user belongs to a low-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the obtained score is less than the reference value.
- a reference value For example, if the user's condition is a heart disease such as left ventricular systolic dysfunction, the processor (110) can determine that the user belongs to a high-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the score obtained from the second neural network model (20) is equal to or greater than the reference value, and can determine that the user belongs to a low-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the obtained score
- the process of identifying the user's status using the second neural network model (20) may be performed in the computing device (100) when the computing device (100) is implemented as a smart watch, or may be performed through an external artificial intelligence server including the second neural network model (20) connected to the computing device (100) through a network.
- the process may be performed by the computing device (100) after acquiring the first induced electrocardiogram data (10) from a smart watch connected to the computing device (100) through a network.
- the pre-trained neural network model (20) corresponding to the first measurement method can be selected. That is, the computing device (100) selects the second neural network model (20) corresponding to the first measurement method used to obtain the first-lead electrocardiogram data (10) from among the plurality of neural network models corresponding to different measurement methods (or different lead types), and can identify the user's condition using the selected second neural network model (20).
- the plurality of neural network models can be trained using the plurality of electrocardiogram data of different lead types obtained using the single-lead electrocardiogram device as training data, respectively. In this regard, since it overlaps with the method of training the above-described second neural network model (20), a detailed description thereof will be omitted.
- the processor (110) when second-induced electrocardiogram data (10') for a user is acquired based on the second measurement method, the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is low voltage. In addition, when the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is not low voltage, the processor (110) can set the second measurement method as a reference measurement method for determining the user's status.
- the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second electrocardiogram data is also low voltage.
- the first-induced electrocardiogram data (10) and the second-induced electrocardiogram data (10') may be electrocardiogram data of different lead types.
- the processor (110) may set the second measurement method as a reference measurement method for determining the user's status, and thereafter, when the user's status is determined or a request for determining the user's status is received, the processor may recommend measuring the electrocardiogram data by the second measurement method set as the reference measurement method.
- the processor (110) may obtain second-induced electrocardiogram data (10') for a user based on a second measurement method, receive lead type information of the second measurement method through an input interface, and determine whether an electrocardiogram signal corresponding to the obtained second-induced electrocardiogram data (10') for the lead type is low voltage.
- the processor (110) may receive information on the measurement method of the second-induced electrocardiogram data (10') through the input interface.
- the processor (110) may determine the second measurement method and lead type performed by the user through a measurement method UI selected by the user from among a plurality of measurement method type (or lead type) UIs displayed on the display (140).
- information on the second measurement method and lead type may be input through a virtual keyboard displayed on the display (140). This may be to select the remaining measurement methods that have not been performed when the electrocardiogram signal corresponding to the second induced electrocardiogram data (10') acquired through the second measurement method is judged to be low voltage.
- the processor (110) may identify the type of measurement method by detecting the movement of the computing device (100) using a gyro sensor, acceleration sensor, IMU sensor, etc. of the sensing unit included in the computing device (100).
- the memory (120) may store sensing values related to the movement of the computing device (100) when each measurement method is performed.
- the processor (110) can obtain and store the sensing value of the sensor in the second measurement method, and determine whether the user obtains electrocardiogram data for status determination using the set reference measurement method based on the stored sensing value.
- the processor (110) can obtain sensing values regarding the movement of the computing device (100) while performing the second measurement method using a gyro sensor, an acceleration sensor, an IMU sensor, or the like of a sensing unit included in the computing device (100).
- the processor (110) can store the sensing value regarding the second measurement method, and thereafter determine whether the user uses the second measurement method for obtaining normal electrocardiogram data whenever obtaining electrocardiogram data. At this time, if it is not the second measurement method, the processor (110) can sound an alarm or display a message requesting to perform the second measurement method through the display (140).
- the processor (110) may request acquisition of electrocardiogram data for other leads through a third measurement method corresponding to a lead type different from the first and second measurement methods.
- the processor (110) may set the first measurement method to Lead I, the second measurement method to Lead II, and the third measurement method to Lead III, and then sequentially suggest a measurement method to the user each time the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data is determined to be low voltage.
- the processor (110) may analyze the electrocardiogram data to determine the cause of the low voltage.
- the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal may include 1) internal factors of the heart (e.g., deviation of the electrical axis of the user's heart from the normal range, myocardial infarction, heart failure, etc.), 2) physical factors other than the user's heart (obesity, muscle abnormality, emphysema, hypothyroidism, dehydration, etc.), and 3) external factors (poor electrode contact, electrode position error, etc.).
- the processor (110) may analyze the low voltage electrocardiogram signal to guide the removal of interference factors of the electrocardiogram signal.
- the processor (110) may analyze the cause of the low voltage of the electrocardiogram data (e.g., first-derived electrocardiogram data (10)) acquired by a neural network model (third neural network model) trained with a plurality of electrocardiogram data classified according to the cause of the low voltage as learning data.
- the third neural network model may be a model trained based on training data including multiple electrocardiogram data, each labeled with a different cause of low voltage.
- the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the third neural network model and the label data corresponding to the input data.
- the loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall.
- the third neural network model may extract feature information related to low voltage within the input electrocardiogram data and classify the cause of low voltage in the electrocardiogram data.
- the third neural network model may be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
- the processor (110) determines that the electrical axis of the user's heart is outside the normal range (+30° to -90°)
- the first measurement method is a measurement method of Lead 1 and the second measurement method is a measurement method of Lead II
- the electrocardiogram signal corresponding to the first induction electrocardiogram data (10) acquired according to the first measurement method is determined to be low voltage
- the electrocardiogram signal corresponding to the second induction electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method is determined to be normal rather than low voltage
- the processor (110) may determine that the electrical axis of the user's heart is outside the normal range (+30° to -90°), and may then propose to acquire electrocardiogram data for determining the user's condition using the second measurement method.
- the processor (110) may propose to disinfect the body part of the user that comes into contact with the first measurement method or adjust the position of the single-lead electrocardiogram measurement device in the first measurement method. At this time, the processor (110) may re-acquire third-lead electrocardiogram data for the user based on the first measurement method and determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired third-lead electrocardiogram data is low voltage.
- the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is low voltage, it can apply a weight to the electrocardiogram data and determine the user's condition based on the electrocardiogram data to which the weight has been applied. That is, the electrocardiogram data to which the weight has been applied can be used in a pre-trained second neural network model to obtain a score corresponding to the user's condition.
- the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is repeatedly voltage despite the proposed multiple measurement methods, it can apply a weight to the electrocardiogram data.
- the processor (110) may acquire normal electrocardiogram data and then determine the user's condition by using a neural network model (hereinafter, the fourth neural network model) trained to convert abnormal electrocardiogram data into normal electrocardiogram data and output it.
- the processor (110) may use the fourth neural network model.
- the processor (110) determines that the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal cannot be resolved, such as 1) internal factors of the heart (e.g., diseases such as myocardial infarction, heart failure, etc.) and 2) physical factors other than the user's heart (e.g., obesity), the processor (110) may use the fourth neural network model.
- the fourth neural network model can be trained using training data consisting of pairs of multiple normal ECG data from a single lead and multiple low-voltage ECG data corresponding to the multiple normal ECG data, based on the same patient.
- the low-voltage ECG data can also be generated by adjusting the signal attenuation of the normal ECG data.
- the fourth neural network model can include sub-neural network models corresponding to each measurement method.
- the processor (110) may input normal electrocardiogram data acquired from the fourth neural network model into a pre-trained neural network model (the fifth neural network model) to acquire electrocardiogram data of the remaining leads.
- the processor (110) may input specific single-lead electrocardiogram data into the fifth neural network model to acquire the remaining multiple-lead electrocardiogram data among the standard 12-lead electrocardiogram data, and may also identify the user's condition based on the standard 12-lead electrocardiogram data.
- the fifth neural network model may be a model trained to input specific single-lead electrocardiogram data and output the remaining lead electrocardiogram data.
- the fifth neural network model may acquire multiple electrocardiogram data of the remaining leads by identifying the style of each single-lead electrocardiogram data.
- the fifth neural network model may also receive lead type information, etc. of the input single-lead electrocardiogram data.
- the style may be latent feature information that the single-lead electrocardiogram data has in common for each lead type.
- the fifth neural network model can learn the correlation between the style of a specific input single-lead ECG data and the remaining lead ECG data.
- the fifth neural network model can be trained based on training data in which any one standard 12-lead ECG data is set as input data and the remaining ECG data is set as label data.
- the fifth neural network model can be implemented using a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
- MLP multi-layer perceptron
- CNN convolutional neural network
- RNN recurrent neural
- FIG. 6 is a sequence diagram illustrating a method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal of a computing device (100) implemented as an artificial intelligence server according to another embodiment of the present disclosure.
- the description of the embodiment of the present disclosure described above may be applied equally to the embodiment of FIG. 6 within the scope of overlap.
- the computing device (300) can obtain first-induction electrocardiogram data (10) according to a first measurement method from a smart watch (400) (or other single-induction electrocardiogram measurement device) through a communication interface of the computing device (300). At this time, the computing device (300) can also obtain first-induction electrocardiogram data and information about the measurement method together. In addition, the computing device (300) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the obtained first-induction electrocardiogram data (10) is low voltage. If the computing device (300) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the first-induction electrocardiogram data (10) is low voltage, the computing device (300) can request the smart watch (400) to obtain second-induction electrocardiogram data (10') according to a different measurement method.
- the smart watch (400) can display information guiding the different measurement method through the display (140).
- the computing device (300) acquires the second-induced electrocardiogram data (10') according to the second measurement method from the smart watch (400), determines whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is low voltage, and if the electrocardiogram signal corresponding to the second-induced electrocardiogram data (10') is determined not to be low voltage, the computing device (300) can analyze the second-induced electrocardiogram data (10') using the pre-learned neural network model (20) and determine the user's status. In addition, the computing device (300) can transmit the user's status information to the smart watch (400).
- whether an electrocardiogram signal is abnormal may be determined based on the degree of noise included in the electrocardiogram signal and whether feature information is identified on a graph corresponding to the electrocardiogram signal.
- the processor (110) inputs electrocardiogram data into a pre-trained neural network model (hereinafter, the sixth neural network model) to obtain a noise score indicating the degree of noise included in the electrocardiogram signal, and can identify the degree of noise included in the electrocardiogram signal based on the obtained noise score. If the noise score is greater than a preset value, the processor (110) can determine that the electrocardiogram signal is abnormal.
- a pre-trained neural network model hereinafter, the sixth neural network model
- the sixth neural network model may be a model trained based on input data composed of a plurality of clean electrocardiogram data with or without noise, and training data including label data composed of values that quantify noise information of the plurality of electrocardiogram data constituting the input data.
- the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the sixth neural network model and the label data corresponding to the input data.
- the loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall.
- the sixth neural network model may extract feature information related to noise in the input electrocardiogram data and output a noise score of the electrocardiogram data.
- the sixth neural network model may be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
- the processor (110) can check whether feature information (e.g., feature points such as P waves and Q waves) is identified on an electrocardiogram graph corresponding to the electrocardiogram data, and if it is confirmed that at least one of the feature information is not identified, the electrocardiogram signal can be determined to be abnormal.
- feature information e.g., feature points such as P waves and Q waves
- the seventh neural network model may be a model trained based on input data consisting of multiple electrocardiogram data and training data including label data to which feature information included in the multiple electrocardiogram data has been assigned a level.
- the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the seventh neural network model and the label data corresponding to the input data.
- the loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall.
- the seventh neural network model may output classification information (e.g., a probability value of each feature information) regarding each feature information included in the input electrocardiogram data (i.e., identified on the electrocardiogram graph).
- the processor (110) may determine whether each feature information is identified on the electrocardiogram graph based on the classification information. Whether the feature information is identified may be determined by comparing the probability value of each feature information with a preset value set for each feature information.
- the seventh neural network model can be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), generative adversarial network, or transformer neural network.
- FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a computing device (700) according to another embodiment of the present disclosure.
- a computing device (700) according to an embodiment of the present disclosure includes a processor (710), a memory (720), a sensing unit (730), a display (740), a user interface (750), a communication interface (760), and a speaker (770).
- a processor 710
- a memory 722
- a sensing unit 730
- a display 740
- a user interface 750
- a communication interface 760
- speaker a speaker
- the user interface (750) is a component used by the computing device (700) to perform interaction with the user, and may include at least one of a touch sensor, a motion sensor, a button, a jog dial, and a switch, but is not limited thereto.
- the processor (710) may receive information regarding a measurement method and lead type through the user interface (750).
- a communication interface (760) may be understood as a component that transmits and receives data through any known wired or wireless communication system.
- the communication interface (760) may perform data transmission and reception using a wired or wireless communication system such as a local area network (LAN), wideband code division multiple access (WCDMA), long term evolution (LTE), wireless broadband internet (WiBro), fifth generation mobile communication (5G), ultrawide-band, ZigBee, radio frequency (RF) communication, wireless LAN, wireless fidelity, near field communication (NFC), or Bluetooth.
- LAN local area network
- WCDMA wideband code division multiple access
- LTE long term evolution
- WiBro wireless broadband internet
- 5G fifth generation mobile communication
- ultrawide-band ZigBee
- RF radio frequency
- wireless LAN wireless fidelity
- NFC near field communication
- Bluetooth Bluetooth
- the communication interface (760) can receive data necessary for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc.
- the communication interface (760) can transmit data generated through calculations of the processor (710) through wired or wireless communication with any system or any client, etc.
- the communication interface (760) can receive electrocardiogram data of a patient through communication with a database in a hospital environment, a cloud server that performs tasks such as standardization of medical data, or another computing device (e.g., a smart watch, etc.).
- the communication interface (760) can transmit output data of the neural network model (20), and intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (110) through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc.
- Data transmission and reception can be performed using a wired or wireless communication system such as a wireless LAN, Wi-Fi (wireless fidelity), near field communication (NFC), or Bluetooth.
- a wired or wireless communication system such as a wireless LAN, Wi-Fi (wireless fidelity), near field communication (NFC), or Bluetooth.
- Wi-Fi wireless fidelity
- NFC near field communication
- Bluetooth Bluetooth
- the communication interface (760) can receive data necessary for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc.
- the communication interface (760) can transmit data generated through calculations of the processor (710) through wired or wireless communication with any system or any client, etc.
- the communication interface (760) can receive electrocardiogram data of a patient through communication with a cloud server that performs tasks such as databases in a hospital environment, standardization of medical data, or a computing device, etc.
- the communication interface (760) can transmit output data of the neural network model (20), intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (710), etc. through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc.
- the speaker (780) is a component that outputs various audio data that have undergone various processing operations, such as decoding, amplification, and noise filtering, by an audio processing unit (not shown).
- the speaker (780) can output various notification sounds or voice messages.
- the processor (910) can convert an electrical signal into a user's (1) voice and output it through the speaker (780).
- the speaker (780) can output a voice message that notifies whether there is a low voltage or guides a measurement method.
- a non-transitory computer-readable medium storing a program for performing a method of determining a user's condition based on the aforementioned low-voltage electrocardiogram signal
- the non-transitory computer-readable medium refers to a medium that semi-permanently stores data and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, or memory.
- the various applications or programs described above may be stored and provided on a non-transitory computer-readable medium, such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, or ROM.
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Abstract
Description
본 개시는 비정상 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다. 구체적으로, 단일 유도 심전도 측정 장치를 이용하되 측정된 심전도 신호의 비정상 여부를 파악하여 정상 심전도 신호 측정을 위한 측정 방식을 제안하는 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a method, device, and program for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram (ECG) signal. Specifically, the present disclosure relates to a method for proposing a measurement method for measuring a normal ECG signal by determining whether the measured ECG signal is abnormal using a single-lead ECG measurement device.
심전도 데이터는 심장 내에서 발생하는 미세 전류에 따라 생성된 심전도 신호를 기록한 것이다. 심전도 데이터의 분석하는 것만으로도, 환자의 심혈관 질환이나 심장의 구조적 이상을 조기에 발견할 수 있기 때문에, 의료 분야에서는 심전도 데이터에 관한 정확한 분석이 필수적이다.Electrocardiogram (ECG) data is a record of electrocardiogram signals generated by microcurrents within the heart. Accurate analysis of ECG data is essential in the medical field, as it can lead to early detection of cardiovascular disease or structural abnormalities in patients.
최근에는 스마트 워치(Smart watch) 및 휴대용 심전도 측정 기기와 같은 단일 유도 기반의 심전도 측정 장치를 이용하여 실시간으로 사용자의 심전도 데이터를 분석하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 같은 단일 유도 기반의 심전도 측정 장치는 휴대성이 뛰어나 사용자가 일상 생활 속에서 손쉽게 자신의 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 도와주며, 조기 이상 감지 및 예방적 건강 관리에 기여할 수 있다는 장점이 있다. Recently, there has been growing interest in technologies that analyze a user's electrocardiogram (ECG) data in real time using single-lead ECG devices, such as smartwatches and portable ECG monitors. These single-lead ECG devices offer excellent portability, allowing users to easily monitor their health in their daily lives and contributing to early detection of abnormalities and preventive health management.
다만, 단일 유도 기반의 심전도 측정 장치를 사용하여 사용자의 심전도를 측정하는 경우, 하나의 리드에 대한 심전도 신호만이 측정된다는 점에서, 측정된 심전도 신호에 이상이 있는 경우에는 분석 결과의 정확도가 낮아지는 문제점이 존재한다. 예를 들어, 심전도 신호에 노이즈가 포함되었거나, 심전도 신호가 불분명하거나, 또는 저전압(Low-voltage) 심전도 신호가 이에 해당한다. However, when measuring a user's ECG using a single-lead ECG measurement device, the accuracy of the analysis results can be reduced if the measured ECG signal contains any abnormalities. This includes, for example, ECG signals containing noise, unclear ECG signals, or low-voltage ECG signals.
특히, 인공 지능 모델을 이용하여 심전도 신호를 분석하는 경우, 저전압 심전도 신호는 인공 지능 모델의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 사용자의 상태에 대한 부정확한 분석 결과를 초래할 수 있다. 심전도 신호의 저전압 발생 원인은 사용자의 신체적 요인(예: 피하 지방, 심낭 삼출, 탈수 등)에 기인하는 것이 대부분이며, 이를 파악하지 못하는 경우 지속적으로 저전압 심전도 데이터가 획득될 가능성이 높으며, 이는 인공 지능 모델의 분석 결과의 신뢰도 또한 저하시키는 문제로 이어질 수 있다.In particular, when analyzing ECG signals using AI models, low-voltage ECG signals not only degrade the performance of the AI model, but can also lead to inaccurate analysis results regarding the user's condition. The cause of low-voltage ECG signals is often due to the user's physical factors (e.g., subcutaneous fat, pericardial effusion, dehydration, etc.). If these factors are not identified, there is a high probability that low-voltage ECG data will continue to be acquired, which can also lead to problems such as reducing the reliability of the AI model's analysis results.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 비정상 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present disclosure has been made in response to the aforementioned background technology, and aims to provide a method, device and computer program for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram signal.
다만, 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재를 근거로 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved in this disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood based on the description below.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 비정상 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법에 있어서, 단일 유도 심전도 측정 장치의 제1 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제1 유도 심전도 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득된 제1 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하는 단계, 및 상기 심전도 신호가 비정상인 것으로 판단되면, 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 제2 측정 방식에 기초하여 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터를 획득할 것을 제안하는 단계를 포함한다.In accordance with an embodiment of the present disclosure for realizing the task as described above, a method for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram signal, performed by a computing device including at least one processor, comprises the steps of: obtaining first-lead electrocardiogram data for the user based on a first measurement method of a single-lead electrocardiogram measuring device; determining whether an electrocardiogram signal corresponding to the obtained first-lead electrocardiogram data is abnormal; and proposing to obtain second-lead electrocardiogram data for the user based on a second measurement method of the single-lead electrocardiogram measuring device if the electrocardiogram signal is determined to be abnormal.
대안적으로, 상기 제1 측정 방식과 상기 제2 측정 방식은, 상기 단일 유도 심전도 측정 장치에 포함된 복수의 전극에 각각 접촉되는 사용자의 신체 부위의 조합에 따라 다르게 설정된다.Alternatively, the first measurement method and the second measurement method are set differently depending on the combination of the user's body parts that are each in contact with the plurality of electrodes included in the single-induction electrocardiogram measuring device.
대안적으로, 상기 제안하는 단계는, 디스플레이를 통해 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 포함된 제1 전극과 제2 전극에 접촉되는 신체 부위 정보를 표시하는 단계를 포함한다.Alternatively, the proposed step includes displaying body part information in contact with the first electrode and the second electrode included in the single-induction electrocardiogram measuring device through a display.
대안적으로, 상기 제2 측정 방식에 기초하여 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터가 획득되면, 상기 획득된 제2 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하는 단계, 및 상기 획득된 제2 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상이 아닌 것으로 판단되면, 상기 제2 측정 방식이 상기 사용자의 상태 파악을 위한 기준 측정 방식으로 설정하는 단계를 포함한다.Alternatively, when second-derived electrocardiogram data for the user is acquired based on the second measurement method, the method includes a step of determining whether an electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is abnormal, and a step of setting the second measurement method as a reference measurement method for determining the status of the user when the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is determined not to be abnormal.
대안적으로, 상기 획득된 제2 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하는 단계는, 상기 제2 측정 방식에 기초하여 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터를 획득하고, 입력 인터페이스를 통해 상기 제2 측정 방식의 리드 유형 정보를 입력 받는 단계, 및 상기 리드 유형에 대한 상기 획득된 제2 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하는 단계를 포함한다.Alternatively, the step of determining whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is abnormal includes the step of acquiring second-derived electrocardiogram data for the user based on the second measurement method, receiving lead type information of the second measurement method through an input interface, and the step of determining whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data for the lead type is abnormal.
대안적으로, 센싱부를 통해 상기 제2 측정 방식에서의 단일 유도 심전도 측정 장치의 모션을 감지하여 센싱 값을 획득하는 단계, 및 상기 센싱 값에 기초하여 상기 사용자가 상기 설정된 기준 측정 방식으로 상기 상태 파악을 위한 심전도 데이터를 획득하는지 파악하는 단계를 포함한다.Alternatively, the method includes a step of detecting motion of a single-induction electrocardiogram measuring device in the second measurement method through a sensing unit to obtain a sensing value, and a step of determining whether the user obtains electrocardiogram data for determining the status using the set reference measurement method based on the sensing value.
대안적으로, 상기 심전도 신호가 정상인 것으로 판단되면, 상기 획득된 제1 유도 심전도 데이터를 기 학습된 신경망 모델에 입력하여, 상기 사용자의 상태에 대응하는 스코어를 획득하는 단계, 및 상기 획득된 스코어를 기준 값과 비교하여 상기 사용자의 상태를 분석하는 단계를 포함한다.Alternatively, if the electrocardiogram signal is determined to be normal, the step of inputting the acquired first-derived electrocardiogram data into a pre-trained neural network model to obtain a score corresponding to the user's condition, and the step of analyzing the user's condition by comparing the acquired score with a reference value.
대안적으로, 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 서로 다른 측정 방식에 대응하는 복수의 기 학습된 신경망 모델 중 제1 측정 방식에 대응하는 기 학습된 신경망 모델을 선별하는 단계를 포함한다.Alternatively, the method comprises a step of selecting a pre-trained neural network model corresponding to a first measurement method among a plurality of pre-trained neural network models corresponding to different measurement methods of the single-induction electrocardiogram measuring device.
대안적으로, 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터를 획득할 것을 제안하는 단계는, 상기 제1 측정 방식이 리드 1의 측정 방식이고, 상기 심전도 신호가 저전압으로 인한 비정상으로 판단되면, 상기 제1 측정 방식에 따라 접촉하는 상기 사용자의 신체 부위를 소독하거나 또는 상기 제1 측정 방식에서의 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 위치를 조정할 것을 제안하는 단계를 포함한다.Alternatively, the step of proposing to acquire second lead electrocardiogram data for the user comprises the step of proposing to disinfect a body part of the user that comes into contact with the first measurement method or to adjust the position of the single lead electrocardiogram measurement device in the first measurement method, if the first measurement method is a lead 1 measurement method and the electrocardiogram signal is determined to be abnormal due to low voltage.
대안적으로, 상기 획득된 제2 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 정상인 것으로 판단되면, 상기 사용자의 심장의 전기 축이 정상 범위를 벗어난 것으로 판단하는 단계를 포함한다.Alternatively, if the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-derived electrocardiogram data is determined to be normal, the step of determining that the electrical axis of the user's heart is outside the normal range is included.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 비정상 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 단일 유도 심전도 측정 장치에 있어서, 프로그램 코드를 포함하는 메모리, 사용자의 심전도 데이터를 획득하는 센싱부, 디스플레이, 및 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 제1 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제1 유도 심전도 데이터를 획득하고, 상기 획득된 제1 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하고, 상기 심전도 신호가 비정상인 것으로 판단되면, 상기 디스플레이를 통해 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 제2 측정 방식에 기초하여 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터를 획득할 것을 제안하는 하나 이상의 프로세서를 포함한다.In order to achieve the above-described task, according to one embodiment of the present disclosure, a single-lead electrocardiogram (ECG) measuring device for determining a user's condition based on an abnormal ECG signal comprises a memory including a program code, a sensing unit for acquiring ECG data of a user, a display, and at least one processor for acquiring first-lead ECG data for the user based on a first measurement method of the single-lead ECG measuring device, determining whether an ECG signal corresponding to the acquired first-lead ECG data is abnormal, and proposing, through the display, to acquire second-lead ECG data for the user based on a second measurement method of the single-lead ECG measuring device if the ECG signal is determined to be abnormal.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 비정상 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 동작을 수행하도록 하며, 상기 동작은 단일 유도 심전도 측정 장치의 제1 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제1 유도 심전도 데이터를 획득하는 동작, 상기 획득된 제1 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단하는 동작, 및 상기 심전도 신호가 비정상인 것으로 판단되면, 상기 단일 유도 심전도 측정 장치의 제2 측정 방식에 기초하여 상기 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터를 획득할 것을 제안하는 동작을 포함한다.A computer program stored in a computer-readable storage medium according to one embodiment of the present disclosure for realizing the task as described above, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs an operation for determining a user's condition based on an abnormal electrocardiogram signal, the operation including an operation for obtaining first-lead electrocardiogram data for the user based on a first measurement method of a single-lead electrocardiogram measurement device, an operation for determining whether an electrocardiogram signal corresponding to the obtained first-lead electrocardiogram data is abnormal, and an operation for proposing to obtain second-lead electrocardiogram data for the user based on a second measurement method of the single-lead electrocardiogram measurement device if the electrocardiogram signal is determined to be abnormal.
본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법은 저전압 심전도 데이터가 발생할 경우, 사용자가 다른 측정 방식에 따른 심전도 데이터 획득을 유도하여 인공지능 기반 심전도 분석의 정확도를 향상시킬 수 있다. A method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to an embodiment of the present disclosure can improve the accuracy of artificial intelligence-based electrocardiogram analysis by inducing the user to acquire electrocardiogram data according to a different measurement method when low-voltage electrocardiogram data is generated.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 컴퓨팅 장치의 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device that determines a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 컴퓨팅 장치의 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram of a computing device that determines a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법의 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart of a method for determining a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to an embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치를 이용한 복수의 측정 방식을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating multiple measurement methods using a computing device according to one embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치가 제2 측정 방식을 제안하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a method for a computing device according to an embodiment of the present disclosure to propose a second measurement method.
도 6은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 인공 지능 서버로 구현된 컴퓨팅 장치의 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법을 나타낸 시퀀스도이다.FIG. 6 is a sequence diagram illustrating a method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal of a computing device implemented as an artificial intelligence server according to another embodiment of the present disclosure.
도 7은 본 개시의 본 개시의 다른 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치의 세부 구성도이다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a computing device according to another embodiment of the present disclosure.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시 예가 상세히 설명된다. 본 개시에서 제시된 실시 예들은 당업자가 본 개시의 내용을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 따라서, 본 개시의 실시 예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 실시 예에 한정되지 않는다. Below, embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present disclosure. The embodiments presented in this disclosure are provided to enable those skilled in the art to utilize or implement the contents of the present disclosure. Accordingly, various modifications to the embodiments of the present disclosure will be apparent to those skilled in the art. That is, the present disclosure may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described below.
본 개시의 명세서 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분의 도면 부호는 생략될 수 있다.Throughout the specification of this disclosure, identical or similar drawing numbers refer to identical or similar components. Furthermore, for the purpose of clearly describing the disclosure, drawing numbers for parts in the drawings that are not relevant to the description of the disclosure may be omitted.
본 개시에서 사용되는 "또는" 이라는 용어는 배타적 "또는" 이 아니라 내포적 "또는" 을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 본 개시에서 달리 특정되지 않거나 문맥상 그 의미가 명확하지 않은 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 개시에서 달리 특정되지 않거나 문맥상 그 의미가 명확하지 않은 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다" 는 X가 A를 이용하거나, X가 B를 이용하거나, 혹은 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우 중 어느 하나로 해석될 수 있다. The term "or" as used herein is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." That is, unless otherwise specified herein or clear from context, "X employs A or B" should be understood to mean either of the natural inclusive permutations. For example, unless otherwise specified herein or clear from context, "X employs A or B" can be interpreted to mean either X employs A, X employs B, or X employs both A and B.
본 개시에서 사용되는 "및/또는" 이라는 용어는 열거된 관련 개념들 중 하나 이상의 개념의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related concepts listed.
본 개시에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는, 특정 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 다른 구성요소 및/또는 이들에 대한 조합의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms "comprises" and/or "comprising" as used herein should be understood to mean the presence of certain features and/or components. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, other components, and/or combinations thereof.
본 개시에서 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상" 을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Unless otherwise specified in this disclosure or unless the context makes it clear that the singular form is intended to be referred to, the singular should generally be construed to include “one or more.”
본 개시에서 사용되는 "제N(N은 자연수)" 이라는 용어는 본 개시의 구성요소들을 기능적 관점, 구조적 관점, 혹은 설명의 편의 등 소정의 기준에 따라 상호 구별하기 위해 사용되는 표현으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에서 서로 다른 기능적 역할을 수행하는 구성요소들은 제1 구성요소 혹은 제2 구성요소로 구별될 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 사상 내에서 실질적으로 동일하나 설명의 편의를 위해 구분되어야 하는 구성요소들도 제1 구성요소 혹은 제2 구성요소로 구별될 수도 있다.The term "Nth (N is a natural number)" used in this disclosure can be understood as an expression used to mutually distinguish components of this disclosure based on a predetermined standard such as a functional perspective, a structural perspective, or convenience of explanation. For example, components performing different functional roles in this disclosure can be distinguished as a first component or a second component. However, components that are substantially the same within the technical spirit of this disclosure but must be distinguished for convenience of explanation may also be distinguished as a first component or a second component.
본 개시에서 사용되는 "획득" 이라는 용어는, 외부 장치 혹은 시스템과의 유무선 통신 네트워크를 통해 데이터를 수신하는 것 뿐만 아니라, 온-디바이스(on-device) 형태로 데이터를 생성하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.The term "acquisition" as used in this disclosure may be understood to mean not only receiving data through a wired or wireless communication network with an external device or system, but also generating data in an on-device form.
한편, 본 개시에서 사용되는 용어 "모듈(module)", 또는 "부(unit)" 는 컴퓨터 관련 엔티티(entity), 펌웨어(firmware), 소프트웨어(software) 혹은 그 일부, 하드웨어(hardware) 혹은 그 일부, 소프트웨어와 하드웨어의 조합 등과 같이 컴퓨팅 자원을 처리하는 독립적인 기능 단위를 지칭하는 용어로 이해될 수 있다. 이때, "모듈", 또는 "부"는 단일 요소로 구성된 단위일 수도 있고, 복수의 요소들의 조합 혹은 집합으로 표현되는 단위일 수도 있다. 예를 들어, 협의의 개념으로서 "모듈", 또는 "부"는 컴퓨팅 장치의 하드웨어 요소 또는 그 집합, 소프트웨어의 특정 기능을 수행하는 응용 프로그램, 소프트웨어 실행을 통해 구현되는 처리 과정(procedure), 또는 프로그램 실행을 위한 명령어 집합 등을 지칭할 수 있다. 또한, 광의의 개념으로서 "모듈", 또는 "부"는 시스템을 구성하는 컴퓨팅 장치 그 자체, 또는 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 등을 지칭할 수 있다. 다만, 상술한 개념은 하나의 예시일 뿐이므로, "모듈", 또는 "부"의 개념은 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 정의될 수 있다.Meanwhile, the term "module" or "unit" used in the present disclosure can be understood as a term referring to an independent functional unit that processes computing resources, such as a computer-related entity, firmware, software or a part thereof, hardware or a part thereof, or a combination of software and hardware. At this time, the "module" or "unit" may be a unit composed of a single element, or a unit expressed as a combination or set of multiple elements. For example, as a narrow concept, a "module" or "unit" may refer to a hardware element of a computing device or a set thereof, an application program that performs a specific function of software, a processing process implemented through software execution, or a set of instructions for program execution, etc. In addition, as a broad concept, a "module" or "unit" may refer to the computing device itself that constitutes the system, or an application running on the computing device, etc. However, since the above-described concept is only an example, the concept of “module” or “part” may be defined in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
본 개시에서 사용되는 "모델(model)" 이라는 용어는 특정 문제를 해결하기 위해 수학적 개념과 언어를 사용하여 구현되는 시스템, 특정 문제를 해결하기 위한 소프트웨어 단위의 집합, 혹은 특정 문제를 해결하기 위한 처리 과정에 관한 추상화 모형으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 신경망(neural network) "모델" 은 학습을 통해 문제 해결 능력을 갖는 신경망으로 구현되는 시스템 전반을 지칭할 수 있다. 이때, 신경망은 노드(node) 혹은 뉴런(neuron)을 연결하는 파라미터(parameter)를 학습을 통해 최적화하여 문제 해결 능력을 가질 수 있다. 신경망 "모델" 은 단일 신경망을 포함할 수도 있고, 복수의 신경망들이 조합된 신경망 집합을 포함할 수도 있다.The term "model" as used herein may be understood as a system implemented using mathematical concepts and language to solve a specific problem, a set of software units to solve a specific problem, or an abstract model of a processing process to solve a specific problem. For example, a neural network "model" may refer to the entire system implemented as a neural network that has problem-solving capabilities through learning. In this case, the neural network can have problem-solving capabilities by optimizing the parameters connecting nodes or neurons through learning. A neural network "model" may include a single neural network or a set of neural networks that are a combination of multiple neural networks.
본 개시에서 사용되는 "데이터"는 "영상", 신호 등을 포함할 수 있다. 본 개시에서 사용되는 "영상" 이라는 용어는 이산적 이미지 요소들로 구성된 다차원 데이터를 지칭할 수 있다. 다시 말해, "영상"은 사람의 눈으로 볼 수 있는 대상의 디지털 표현물을 지칭하는 용어로 이해될 수 있다. 예를 들어, "영상"은 2차원 이미지에서 픽셀에 해당하는 요소들로 구성된 다차원 데이터를 지칭할 수 있다. "영상"은 3차원 이미지에서 복셀에 해당하는 요소들로 구성된 다차원 데이터를 지칭할 수 있다.The term "data" used in this disclosure may include "images," signals, and the like. The term "image" used in this disclosure may refer to multidimensional data composed of discrete image elements. In other words, "image" may be understood as a term referring to a digital representation of an object visible to the human eye. For example, "image" may refer to multidimensional data composed of elements corresponding to pixels in a two-dimensional image. "Image" may refer to multidimensional data composed of elements corresponding to voxels in a three-dimensional image.
전술한 용어의 설명은 본 개시의 이해를 돕기 위한 것이다. 따라서, 전술한 용어를 본 개시의 내용을 한정하는 사항으로 명시적으로 기재하지 않은 경우, 본 개시의 내용을 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이 아님을 주의해야 한다.The explanation of the above terms is intended to aid understanding of the present disclosure. Therefore, unless explicitly stated as limiting the contents of the present disclosure, it should be noted that the above terms are not intended to limit the technical ideas of the contents of the present disclosure.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 컴퓨팅 장치의 예시도이다. FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device that determines a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 데이터의 종합적인 처리 및 연산을 수행하는 하드웨어 장치 혹은 하드웨어 장치의 일부일 수도 있고, 통신 인터페이스로 연결되는 소프트웨어 기반의 컴퓨팅 환경일 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 집약적 데이터 처리 기능을 수행하고 자원을 공유하는 주체인 서버일 수도 있고, 서버와의 상호 작용을 통해 자원을 공유하는 클라이언트(client)일 수도 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 서버들 및 클라이언트들이 상호 작용하여 데이터를 종합적으로 처리하는 클라우드 시스템(cloud system)일 수도 있다. 상술한 기재는 컴퓨팅 장치(100)의 종류와 관련된 하나의 예시일 뿐이므로, 컴퓨팅 장치(100)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 서버 장치, 데스크 탑, 노트북, 스마트 폰, 스마트 워치, 스마트 링 등으로 구현될 수 있다. 특히, 컴퓨팅 장치(100)는 사용자의 심전도 신호를 측정하는 생체 신호 측정 장치로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 단일 유도의 심전도 신호를 측정하는 생체 신호 측정 장치(이하, 단일 유도 심전도 측정 장치)일 수 있다. 단일 유도의 심전도 측정 장치는 하나의 전극 쌍을 이용하여 심장의 전기적 활동을 기록하는 장치이다. 단일 유도 심전도 측정 장치의 하나의 리드에 대한 심전도 데이터(10) 획득이 가능하므로, 사용자는 측정 방식을 다르게 하여 서로 다른 리드에 대한 복수의 심전도 데이터(10) 획득이 가능하다. 여기서, 측정 방식은 사용자의 신체와 접촉하는 컴퓨팅 장치(100)의 위치와 신체 부위 조합에 따라 설정될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 실시 예에 따라 컴퓨팅 장치(100)는 단일 유도 심전도 측정 장치와 연동하는 인공 지능 서버로 구현될 수도 있다. Referring to FIG. 1, a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure may be a hardware device or a part of a hardware device that performs comprehensive processing and calculation of data, or may be a software-based computing environment connected via a communication interface. For example, the computing device (100) may be a server that performs intensive data processing functions and shares resources, or may be a client that shares resources through interaction with a server. In addition, the computing device (100) may be a cloud system in which multiple servers and clients interact to comprehensively process data. Since the above description is only one example related to the type of computing device (100), the type of computing device (100) may be configured in various ways within a category understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure. For example, the computing device (100) may be implemented as a server device, a desktop, a laptop, a smartphone, a smart watch, a smart ring, etc. In particular, the computing device (100) may be implemented as a biosignal measuring device that measures a user's electrocardiogram signal. More specifically, the computing device (100) may be a biosignal measuring device that measures a single-lead electrocardiogram signal (hereinafter, referred to as a single-lead electrocardiogram measuring device). The single-lead electrocardiogram measuring device is a device that records the electrical activity of the heart using a single electrode pair. Since it is possible to acquire electrocardiogram data (10) for one lead of the single-lead electrocardiogram measuring device, the user can acquire multiple electrocardiogram data (10) for different leads by varying the measuring method. Here, the measuring method may be set according to the position of the computing device (100) in contact with the user's body and the combination of body parts. However, the present invention is not limited thereto, and according to an embodiment, the computing device (100) may also be implemented as an artificial intelligence server that is linked with the single-lead electrocardiogram measuring device.
한편, 컴퓨팅 장치(100)는 특정 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 특정 유도에 대한 심전도 데이터(10)를 획득하면 획득된 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 비정상 여부를 파악할 수 있다. 일 예로, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호 내 노이즈가 기 설정된 값 이상인지, 심전도 신호가 저전압에 해당하는지, 심전도 신호에 대응하는 그래프가 불명확한지를 판단하여 심전도 신호의 비정상 여부를 파악할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호에 포함된 노이즈 정도를 파악하고, 노이즈 정도에 대응하는 스코어를 산출한 후 기 설정된 값과 비교하여 심전도 신호의 비정상 여부를 파악할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 노이즈 스코어가 기 설정된 값 이상이면, 심전도 신호가 비정상인 것으로 파악할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호에 포함된 특징 정보(예를 들어, QRS 파)의 값(예를 들어, 전압 값)과 기 설정된 전압 값과 비교하여 심전도 신호의 저전압 여부를 파악하고, 심전도 신호의 비정상 여부를 파악할 수도 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 특징 정보의 값이 기 설정된 전압 값 미만이면, 심전도 신호가 비정상인 것으로 파악할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호에 대응하는 그래프 상에서 기 설정된 특징 정보(예를 들어, 특징 점)가 식별되는지 판단하고, 기 설정된 특징 정보가 식별되지 않으면, 심전도 신호를 비정상인 것으로 파악할 수 있다. 여기서, 특징 정보로는 심전도 그래프 상에서 관찰되는 P파, Q파 등의 특징 점이 될 수 있다. Meanwhile, the computing device (100) can determine whether the ECG signal corresponding to the acquired ECG data (10) is abnormal when the computing device (10) obtains the ECG data (10) for a specific induction for the user based on a specific measurement method. For example, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is abnormal by determining whether the noise in the ECG signal is higher than a preset value, whether the ECG signal corresponds to a low voltage, or whether the graph corresponding to the ECG signal is unclear. Specifically, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is abnormal by determining the degree of noise included in the ECG signal, calculating a score corresponding to the degree of noise, and comparing the score with a preset value. At this time, the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal if the noise score is higher than a preset value. In addition, the computing device (100) can determine whether the ECG signal is low voltage by comparing the value (e.g., voltage value) of feature information (e.g., QRS wave) included in the ECG signal with a preset voltage value, and can also determine whether the ECG signal is abnormal. At this time, if the value of the feature information is lower than the preset voltage value, the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal. In addition, the computing device (100) can determine whether preset feature information (e.g., feature point) is identified on a graph corresponding to the ECG signal, and if the preset feature information is not identified, the computing device (100) can determine that the ECG signal is abnormal. Here, the feature information can be feature points such as P waves and Q waves observed on the ECG graph.
다만, 이하에서는 본 개시의 설명의 편의를 위하여 획득된 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악하여 심전도 신호의 비정상 여부를 파악하는 것으로 상정하여 설명하도록 한다. 저전압 심전도 신호의 경우 분석 결과의 정확도를 떨어뜨릴 수 있기 때문에 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 데이터(10)의 분석에 앞서 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 다른 측정 방식을 통해 심전도 데이터(10)를 획득할 것을 사용자에게 제안할 수 있다. 도 1을 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)는 제1 측정 방식에 따라 획득된 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 제2 측정 방식을 통해 심전도 데이터(10')의 획득을 요청할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 제2 측정 방식을 가이드하는 음성 메시지를 컴퓨팅 장치(100)의 스피커를 통해(또는 텍스트 메시지를 컴퓨팅 장치(100)의 디스플레이를 통해) 출력할 수도 있다. 한편, 컴퓨팅 장치(100)는 제2 측정 방식을 통해 획득된 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호에 대해서도 저전압 여부를 파악할 수 있으며, 이때, 제2 측정 방식에 따라 획득된 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 제3 측정 방식을 통해 다른 유도에 대한 심전도 데이터의 획득을 요청할 수 있다. 제3 측정 방식은 제1 및 제2 측정 방식과 다른 리드 유형에 대응하는 측정 방식일 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 제1 측정 방식은 리드 Ⅰ, 제2 측정 방식은 리드 Ⅱ, 제3 측정 방식은 리드 Ⅲ으로 설정하고 순차적으로 사용자에게 측정 방식을 제안할 수 있다. However, for the convenience of explanation of the present disclosure, in the following description, it is assumed that the abnormality of the electrocardiogram signal is determined by determining whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data (10) is low voltage. Since a low voltage electrocardiogram signal may reduce the accuracy of the analysis result, the computing device (100) may determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) is low voltage prior to analyzing the electrocardiogram data (10). At this time, if the computing device (100) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) is low voltage, the computing device (100) may suggest to the user to acquire the electrocardiogram data (10) through another measurement method. Referring to FIG. 1, if the computing device (100) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) acquired according to the first measurement method is low voltage, the computing device (100) may request acquisition of the electrocardiogram data (10') through the second measurement method. At this time, the computing device (100) may output a voice message guiding the second measurement method through the speaker of the computing device (100) (or a text message through the display of the computing device (100). Meanwhile, the computing device (100) may also determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10') acquired through the second measurement method is low voltage. At this time, if it is determined that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method is low voltage, the computing device (100) may request acquisition of electrocardiogram data for other leads through the third measurement method. The third measurement method may be a measurement method corresponding to a lead type different from the first and second measurement methods. At this time, the computing device (100) may set the first measurement method to Lead I, the second measurement method to Lead II, and the third measurement method to Lead III, and sequentially suggest the measurement methods to the user.
제2 측정 방식에 따라 획득된 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호의 저전압이 아닌 정상인 것으로 판단되며, 컴퓨팅 장치(100)는 제2 측정 방식에 따라 획득된 심전도 데이터(10')를 분석하여 사용자의 상태를 파악할 수 있다. 특히, 컴퓨팅 장치(100)는 기 학습된 신경망 모델에 획득된 심전도 데이터(10')를 입력하여 사용자의 상태에 대응하는 출력 값을 획득하여 사용자의 상태를 파악할 수 있다. It is determined that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method is normal and not low voltage, and the computing device (100) can analyze the electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method to determine the user's condition. In particular, the computing device (100) can determine the user's condition by inputting the acquired electrocardiogram data (10') into a pre-trained neural network model to obtain an output value corresponding to the user's condition.
또한, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압의 원인을 분석할 수도 있다. 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압의 원인은 사용자의 심장의 전기축이 정상 범위를 벗어나거나 컴퓨팅 장치(100)가 접촉한 사용자의 신체 부위의 근육 이상 등에 기인한 것일 수도 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치(100)는 획득된 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압으로 파악되면, 저전압의 원인을 분석하고, 사용자에게 다른 측정 방식을 제안하거나 또는 방해 요인을 제거할 것을 제안할 수 있다. 이하 이와 관련된 본 개시의 실시 예에 대하여 상세히 설명하도록 한다. In addition, the computing device (100) may analyze the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10). The cause of the low voltage of the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data (10) may be due to the electric axis of the user's heart being outside the normal range or a muscle abnormality in a body part of the user that the computing device (100) has contacted. Accordingly, if the computing device (100) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data (10) is low voltage, it may analyze the cause of the low voltage and suggest a different measurement method or remove an interference factor to the user. Hereinafter, embodiments of the present disclosure related to this will be described in detail.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 컴퓨팅 장치(100)의 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram of a computing device (100) that determines a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
도 2를 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(Processor)(이하, 프로세서)(110), 메모리(120), 센싱부(130) 및 디스플레이(140)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a computing device (100) includes one or more processors (hereinafter, processors) (110), memory (120), a sensing unit (130), and a display (140).
다만, 도 1은 하나의 예시일 뿐이므로, 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 환경을 구현하기 위한 다른 구성들을 포함할 수 있다. 또한, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)에 포함될 수도 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(110)는 컴퓨팅 연산을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 구성 단위로 이해될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 컴퓨터 프로그램을 판독하여 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 기계 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 기계 학습을 위한 특징 추출, 역전파(backpropagation)에 기반한 오차 계산 등과 같은 연산 과정을 처리할 수 있다. 이와 같은 데이터 처리를 수행하기 위한 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit), 주문형 반도체(ASIC: application specific integrated circuit), 혹은 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array) 등을 포함할 수 있다. 상술한 프로세서(110)의 종류는 하나의 예시일 뿐이므로, 프로세서(110)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다. However, since FIG. 1 is only an example, the computing device (100) may include other components for implementing a computing environment. In addition, only some of the disclosed components may be included in the computing device (100). The processor (110) according to one embodiment of the present disclosure may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for performing computing operations. For example, the processor (110) may read a computer program to perform data processing for machine learning. The processor (110) may process computational processes such as processing input data for machine learning, feature extraction for machine learning, and error calculation based on backpropagation. The processor (110) for performing such data processing may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), a tensor processing unit (TPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA). The type of processor (110) described above is only one example, and thus the type of processor (110) can be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
프로세서(110)는 컴퓨팅 장치(100)의 다른 구성요소(즉, 메모리(120), 센싱부(130), 및 디스플레이(140))와 연결되어 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 메모리(120)는 컴퓨팅 장치(100)에서 처리되는 데이터를 저장하고 관리하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 구성 단위로 이해될 수 있다. 즉, 메모리(120)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 데이터 및 컴퓨팅 장치(100)의 통신 인터페이스가 수신한 임의의 형태의 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리, 램(RAM: random access memory), 에스램(SRAM: static random access memory), 롬(ROM: read-only memory), 이이피롬(EEPROM: electrically erasable programmable read-only memory), 피롬(PROM: programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 데이터를 소정의 체제로 통제하여 관리하는 데이터베이스(database) 시스템을 포함할 수도 있다. 상술한 메모리(120)의 종류는 하나의 예시일 뿐이므로, 메모리(120)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다. The processor (110) is connected to other components of the computing device (100) (i.e., the memory (120), the sensing unit (130), and the display (140)) to control the overall operation of the computing device (100). The memory (120) according to one embodiment of the present disclosure may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for storing and managing data processed in the computing device (100). That is, the memory (120) may store any form of data generated or determined by the processor (110) and any form of data received by the communication interface of the computing device (100). For example, the memory (120) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory, a RAM (random access memory), an SRAM (static random access memory), a ROM (read-only memory), an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), a PROM (programmable read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. In addition, the memory (120) may include a database system that controls and manages data in a predetermined system. Since the type of the memory (120) described above is only one example, the type of the memory (120) may be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
메모리(120)는 프로세서(110)가 연산을 수행하는데 필요한 데이터, 데이터의 조합, 및 프로세서(110)에서 실행 가능한 프로그램 코드(code) 등을 구조화 및 조직화 하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 후술할 센싱부(130)(또는 통신 인터페이스)를 통해 수신된 심전도 데이터(10)를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 환자의 상태를 파악하도록 학습된 신경망 모델(20)을 저장할 수 있으며, 신경망 모델(20)의 학습을 수행하도록 동작시키는 프로그램 코드, 신경망 모델(20)이 심전도 데이터(10)를 입력 받아 컴퓨팅 장치(100)의 사용 목적에 맞춰 추론을 수행하도록 동작시키는 프로그램 코드, 및 프로그램 코드가 실행됨에 따라 생성된 가공 데이터 등을 저장할 수 있다. The memory (120) can structure and organize and manage data, combinations of data, and program codes executable by the processor (110) required for the processor (110) to perform operations. For example, the memory (120) can store electrocardiogram data (10) received through a sensing unit (130) (or communication interface) to be described later. In addition, the memory (120) can store a neural network model (20) learned to identify the condition of a patient, and can store program codes that operate the neural network model (20) to perform learning, program codes that operate the neural network model (20) to receive electrocardiogram data (10) and perform inference according to the purpose of use of the computing device (100), and processed data generated as the program code is executed.
센싱부(130)는 환자의 심전도 신호를 센싱하여 심전도 데이터(10)를 획득한다. 일 예로, 센싱부(130)에 포함된 한쌍의 전극을 통해 환자의 심장 박동의 전기적 신호를 감지하여, 환자의 단일 유도 심전도 데이터(10)를 획득할 수 있다. 한편, 센싱부(130)는 가속도 센서, 자이로 센서, IMU 센서 중 적어도 하나를 포함하여 컴퓨팅 장치(100)의 모션을 감지할 수도 있다. The sensing unit (130) senses the patient's electrocardiogram signal to obtain electrocardiogram data (10). For example, the electrical signal of the patient's heartbeat can be detected through a pair of electrodes included in the sensing unit (130), thereby obtaining the patient's single-induced electrocardiogram data (10). Meanwhile, the sensing unit (130) may also include at least one of an acceleration sensor, a gyro sensor, and an IMU sensor to detect the motion of the computing device (100).
디스플레이(140)는 다양한 영상을 디스플레이 할 수 있다. 여기서 영상은 정지 영상과 동영상을 모두 포함한다. 디스플레이(140)는 측정 방식에 관한 정보 및 가이드 정보를 출력할 수 있다. The display (140) can display various images. The images include both still images and moving images. The display (140) can output information regarding the measurement method and guide information.
디스플레이(140)는LCD(Liquid Crystal Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이(140) 내에는 a-si TFT, LTPS(low temperature poly silicon) TFT, OTFT(organic TFT) 등과 같은 형태로 구현될 수 있는 구동 회로, 백 라이트 유닛 등도 함께 포함될 수 있다. The display (140) may be implemented as a display in various forms, such as an LCD (Liquid Crystal Display Panel), an OLED (Organic Light Emitting Diodes), an LCoS (Liquid Crystal on Silicon), a DLP (Digital Light Processing), etc. In addition, the display (140) may also include a driving circuit, a backlight unit, etc., which may be implemented in forms such as an a-si TFT, an LTPS (low temperature poly silicon) TFT, an OTFT (organic TFT), etc.
한편, 디스플레이(140)는 터치 패널과 결합하여 터치 스크린으로 구현될 수도 있으며, 이때 디스플레이(140)는 터치 스크린을 통해 영상을 출력하는 출력 인터페이스 뿐만 아니라 사용자의 터치 입력을 수신하는 입력 인터페이스의 기능 또한 수행할 수 있다.Meanwhile, the display (140) may be implemented as a touch screen by being combined with a touch panel, and in this case, the display (140) may perform the function of not only an output interface that outputs an image through the touch screen, but also an input interface that receives a user's touch input.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법의 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart of a method for determining a user's status based on a low-voltage electrocardiogram signal according to an embodiment of the present disclosure.
프로세서(110)는 단일 유도 심전도 측정 장치의 제1 측정 방식에 기초하여, 사용자에 대한 제1 유도 심전도 데이터(10)를 획득할 수 있다(S310). 구체적으로, 프로세서(110)는 단일 유도 심전도 측정 장치에 포함된 복수의 전극을 통해 사용자의 심전도 신호를 감지하고, 심전도 신호에 대한 디지털 처리(예를 들어, A/D 변환)를 통해 심전도 신호에 대응하는 심전도 데이터(10)를 획득할 수 있다. The processor (110) can obtain first induction electrocardiogram data (10) for the user based on the first measurement method of the single-induction electrocardiogram measuring device (S310). Specifically, the processor (110) can detect the user's electrocardiogram signal through a plurality of electrodes included in the single-induction electrocardiogram measuring device, and obtain electrocardiogram data (10) corresponding to the electrocardiogram signal through digital processing (e.g., A/D conversion) of the electrocardiogram signal.
이때, 복수의 전극은 사용자의 제1 신체가 접촉하는 제1 전극과 제2 신체가 접촉하는 제2 전극을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 제1 전극과 제2 전극을 이용하여 사용자에 대한 제1 유도 심전도 데이터(10)를 획득할 수 있다. At this time, the plurality of electrodes may include a first electrode that contacts the user's first body and a second electrode that contacts the second body. The processor (110) may obtain first induced electrocardiogram data (10) for the user using the first electrode and the second electrode.
일 예로, 단일 유도 심전도 측정 장치가 스마트 워치로 구현되는 경우, 제1 전극은 스마트 워치의 후면에 배치되고, 제2 전극은 스마트 워치의 측면에 배치될 수 있다. For example, when a single-inductor electrocardiogram (ECG) measurement device is implemented as a smartwatch, the first electrode may be placed on the back of the smartwatch, and the second electrode may be placed on the side of the smartwatch.
제1 측정 방식은 단일 유도 심전도 측정 장치에 설정된 심전도 데이터(10) 획득을 위한 복수의 측정 방식 중 리드(Lead) 1의 측정 방식일 수 있다. 이때, 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극이 사용자의 왼쪽 손목과 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된 제2 전극이 사용자의 오른쪽 손가락과 접촉하는 방식이 제1 측정 방식일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 측정 방식은 저전압이 아닌 사용자의 정상 심전도 데이터(10)가 획득된 마지막 측정 방식으로 설정될 수 있다. 즉, 최근 사용자가 리드 Ⅱ의 측정 방식에 따라 저전압이 아닌 정상 심전도 데이터(10)를 획득한 경우에는, 제1 측정 방식은 리드 Ⅱ의 측정 방식일 수 있다. The first measurement method may be a measurement method of Lead 1 among multiple measurement methods for obtaining electrocardiogram data (10) set in a single-inductor electrocardiogram measurement device. At this time, the first measurement method may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch contacts the user's left wrist and the second electrode arranged on the side of the smartwatch contacts the user's right finger. However, the present invention is not limited thereto, and the first measurement method may be set to the last measurement method in which the user's normal electrocardiogram data (10) that is not low voltage was obtained. That is, if the user recently obtained normal electrocardiogram data (10) that is not low voltage according to the measurement method of Lead II, the first measurement method may be a measurement method of Lead II.
한편, 프로세서(110)는 컴퓨팅 장치(100)의 통신 인터페이스를 통해 외부 단일 유도 심전도 측정 장치로부터 심전도 데이터(10)를 획득할 수도 있다. Meanwhile, the processor (110) may also obtain electrocardiogram data (10) from an external single-induction electrocardiogram measuring device through a communication interface of the computing device (100).
그리고, 프로세서(110)는 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 비정상인지 판단할 수 있다(S320). 구체적으로, 프로세서(110)는 획득된 제1 측정 방식에 기초하여 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에서의 특징 정보를 추출하고, 제1 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 저전압인지 분석하여 심전도 신호의 비정상 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 프로세서(110)는 심전도 데이터로부터 QRS 파의 진폭이 0.5mV인지 판단하여 제1 유도 심전도 데이터(10)의 저전압 여부를 파악할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 측정 방식에 따라 저전압 여부의 판단 기준을 다르게 적용할 수도 있는데, 사지 유도 방식(리드 Ⅰ, 리드 Ⅱ, 리드 Ⅲ, 리드 Avr, 리드 aVL, 및 리드 aVF)인 경우에는 QRS 파의 진폭이 0.5mV인지 판단하여 저전압 여부를 파악하고, 전흉 유도 방식(리드 V1, 리드 V2, 리드 V3, 리드 V4 리드 V5 및 리드 V6)의 경우에는 QRS 파의 진폭이 1.0mV인지 판단하여 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악할 수 있다. In addition, the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired first-induced electrocardiogram data (10) is abnormal (S320). Specifically, the processor (110) can extract feature information from the acquired first-induced electrocardiogram data (10) based on the acquired first measurement method, and analyze whether the electrocardiogram signal corresponding to the first-induced electrocardiogram data is low voltage to determine whether the electrocardiogram signal is abnormal. For example, the processor (110) can determine whether the first-induced electrocardiogram data (10) is low voltage by determining whether the amplitude of the QRS wave is 0.5 mV from the electrocardiogram data. At this time, the processor (110) may apply different criteria for determining whether there is a low voltage depending on the measurement method. In the case of the limb lead method (lead I, lead II, lead III, lead Avr, lead aVL, and lead aVF), the processor may determine whether there is a low voltage by determining whether the amplitude of the QRS wave is 0.5 mV, and in the case of the precordial lead method (lead V1, lead V2, lead V3, lead V4, lead V5, and lead V6), the processor may determine whether there is a low voltage of the electrocardiogram signal corresponding to the first lead electrocardiogram data (10) obtained by determining whether the amplitude of the QRS wave is 1.0 mV.
한편, 프로세서(110)는 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)를 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악하도록 학습된 신경망 모델(이하, 제1 신경망 모델)에 입력하여 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악할 수 있다. 구체적으로, 제1 신경망 모델은 복수의 단일 유도 심전도 데이터를 포함하는 입력 데이터와 복수의 단일 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 나타내는 라벨 데이터로 구성된 학습 데이터에 기초하여 사전 학습될 수 있다. 학습 과정에서 프로세서(110)는 제1 신경망 모델의 출력 값과 입력 데이터에 대응하는 라벨 데이터 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 산출할 수 있다. 손실 함수는 크로스 엔트로피 손실(cross entropy loss) 또는 정밀도와 재현율의 균형을 최적화하는 목적 함수로 정의될 수 있다. 산출된 손실 함수에 기초하여 프로세서(110)는 역전파(backpropagation)를 통해 모델의 가중치를 조정할 수 있다, 이러한 과정을 반복하여 프로세서(110)는 기 학습된 제1 신경망 모델을 획득할 수 있다. 일 예로, 제1 신경망 모델은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network) 등으로 구현될 수 있다. 특히, 제1 신경망 모델은 입력된 심전도 데이터의 잠재적 특징 정보를 추출하는 복수의 잔여 블록(Residual Block)과 추출된 잠재적 특징 정보에 기초하여 저전압 여부를 분류하는 분류기를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 제1 신경망 모델로부터 출력된 저전압의 확률 값에 기초하여 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악할 수 있다. Meanwhile, the processor (110) inputs the acquired first-derived electrocardiogram data (10) into a neural network model (hereinafter, the first neural network model) trained to determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data is low-voltage, thereby determining whether the electrocardiogram signal corresponding to the first-derived electrocardiogram data (10) is low-voltage. Specifically, the first neural network model may be pre-trained based on learning data composed of input data including a plurality of single-derived electrocardiogram data and label data indicating whether the electrocardiogram signal corresponding to the plurality of single-derived electrocardiogram data is low-voltage. During the learning process, the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the first neural network model and the label data corresponding to the input data. The loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall. Based on the generated loss function, the processor (110) can adjust the weights of the model through backpropagation. By repeating this process, the processor (110) can obtain a pre-trained first neural network model. For example, the first neural network model can be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc. In particular, the first neural network model can include a plurality of residual blocks that extract potential feature information of the input electrocardiogram data and a classifier that classifies whether there is a low voltage based on the extracted potential feature information. The processor (110) can determine whether there is a low voltage of an electrocardiogram signal corresponding to the first induced electrocardiogram data (10) based on the probability value of the low voltage output from the first neural network model.
그리고, 프로세서(110)는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 단일 유도 심전도 측정 장치의 제2 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터(10')를 획득할 것을 제안할 수 있다(S330).And, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is low voltage, it may propose to acquire second lead electrocardiogram data (10') for the user based on the second measurement method of the single lead electrocardiogram measurement device (S330).
구체적으로, 프로세서(110)는 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 프로세서(110)는 다른 측정 방식에 따라 사용자에 대한 심전도 데이터를 재 획득할 것을 제안할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(110)는 단일 유도 심전도 측정 장치를 이용한 다른 측정 방식을 가이드 하는 정보를 제공할 수 있다. 일 예로, 프로세서(110)는 단일 유도 심전도 측정 장치를 이용한 복수의 측정 방식에 대한 정보를 단일 유도 심전도 측정 장치의 디스플레이(140)를 통해 표시할 수 있다. 이하 이와 관련된 본 개시에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Specifically, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the first induction electrocardiogram data (10) is low voltage, the processor (110) may suggest re-acquiring electrocardiogram data for the user according to another measurement method. To this end, the processor (110) may provide information guiding another measurement method using a single-induction electrocardiogram measurement device. For example, the processor (110) may display information on multiple measurement methods using a single-induction electrocardiogram measurement device through the display (140) of the single-induction electrocardiogram measurement device. Hereinafter, the present disclosure related thereto will be described in detail.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)를 이용한 복수의 측정 방식을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining multiple measurement methods using a computing device (100) according to one embodiment of the present disclosure.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라 제1 측정 방식과 제2 측정 방식은 단일 유도 심전도 측정 장치에 포함된 복수의 전극에 각각 접촉되는 사용자의 신체 부위의 조합에 따라 다르게 설정된 것일 수 있다. 도 4를 참조하면 단일 유도 심전도 측정 장치를 이용한 심전도 신호를 측정 방식은 리드 유형에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 상술한 예를 들어 다시 설명하면, 단일 유도 심전도 측정 장치가 스마트 워치인 경우, 리드 1의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극이 사용자의 왼쪽 손목과 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된 제2 전극이 사용자의 오른쪽 손가락과 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 Ⅱ의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극이 사용자의 왼쪽 하복부에 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된 제2 전극이 사용자의 오른쪽 손가락과 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 Ⅲ의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극이 사용자의 왼쪽 하복부에 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된 제2 전극에 사용자의 왼쪽 손가락을 접촉시키는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V1의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극을 사용자의 오른쪽 4번째 늑간의 흉골 측면에 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V2의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극을 사용자의 왼쪽 4번째 늑간의 흉골 측면에 접촉하고 스마트 워치의 측면에 배치된, 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V3의 측정 방식은 V2의 측정 방식에서의 제1 전극의 접촉 위치와 후술한 V4 측정 방식에서의 제1 전극의 접촉 위치의 사이에 위치한 신체 부위에 제1 전극을 접촉하고, 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V4의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극을 사용자의 왼쪽 쇄골 중앙선을 따라 5번째 늑간에 접촉하고, 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V5의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극을 사용자의 왼쪽 앞 겨드랑선(또는 전액와선)을 따라 5번째 늑간에 접촉하고, 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다. 그리고, 리드 V6의 측정 방식은 스마트 워치의 후면에 배치된 제1 전극을 사용자의 왼쪽 중 겨드랑선(또는 중액와선)을 따라 5번째 늑간에 접촉하고, 제2 전극에 사용자의 오른쪽 손가락(또는 왼쪽 손가락)을 접촉하는 방식일 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, the first measurement method and the second measurement method may be set differently depending on the combination of the user's body parts that are respectively contacted by the plurality of electrodes included in the single-lead electrocardiogram measurement device. Referring to FIG. 4, the method of measuring an electrocardiogram signal using the single-lead electrocardiogram measurement device may be set in various ways depending on the lead type. To explain again with the above example, if the single-lead electrocardiogram measurement device is a smartwatch, the measurement method of Lead 1 may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left wrist and the second electrode disposed on the side of the smartwatch contacts the user's right finger. In addition, the measurement method of Lead II may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left lower abdomen and the second electrode disposed on the side of the smartwatch contacts the user's right finger. In addition, the measurement method of Lead III may be a method in which the first electrode disposed on the back of the smartwatch contacts the user's left lower abdomen and the user's left finger contacts the second electrode disposed on the side of the smartwatch. And, the measurement method of lead V1 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the sternal side of the user's right fourth intercostal space and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode arranged on the side of the smartwatch. And, the measurement method of lead V2 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the sternal side of the user's left fourth intercostal space and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode arranged on the side of the smartwatch. And, the measurement method of lead V3 may be a method in which the first electrode is contacted with a body part located between the contact position of the first electrode in the measurement method of V2 and the contact position of the first electrode in the measurement method of V4 described below, and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode. And, the measurement method of lead V4 may be a method in which the first electrode arranged on the back of the smartwatch is contacted with the 5th intercostal space along the center line of the user's left clavicle and the user's right finger (or left finger) is contacted with the second electrode. And, the measurement method of Lead V5 may be a method in which the first electrode placed on the back of the smartwatch is contacted to the fifth intercostal space along the user's left anterior axillary line (or midaxillary line), and the user's right finger (or left finger) is contacted to the second electrode. And, the measurement method of Lead V6 may be a method in which the first electrode placed on the back of the smartwatch is contacted to the fifth intercostal space along the user's left middle axillary line (or midaxillary line), and the user's right finger (or left finger) is contacted to the second electrode.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)가 제2 측정 방식을 제안하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a method for a computing device (100) to propose a second measurement method according to an embodiment of the present disclosure.
프로세서(110)는, 제1 측정 방식을 통해 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 확인되면, 제1 측정 방식 이외의 나머지 측정 방식을 사용자에게 제안할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 나머지 측정 방식의 리드 유형과 각각의 전극에 접촉하는 사용자의 신체 부위 정보를 디스플레이(140)에 표시할 수 있다. If the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the first induced electrocardiogram data (10) acquired through the first measurement method is low voltage, the processor (110) may suggest to the user the remaining measurement methods other than the first measurement method. Specifically, the processor (110) may display the lead types of the remaining measurement methods and information on the user's body part in contact with each electrode on the display (140).
특히, 프로세서(110)는 디스플레이(140)를 통해 단일 유도 심전도 측정 장치의 포함된 제1 전극과 제2 전극에 접촉되는 신체 부위 정보를 표시할 수 있다. 도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 스마트 워치의 디스플레이(140)를 통해 사용자에게 심전도 신호의 저전압 여부를 알리고 다른 측정 방식(즉, 제2 측정 방식)을 통해 심전도 데이터를 재측정할 것을 권장할 수 있다. 이때, 디스플레이(140)는 스마트 워치에 포함된 제1 전극과 제2 전극에 접촉하는 사용자의 신체 부위를 나타내는 텍스트 및 그래픽을 표시할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 제2 측정 방식이 리드 Ⅱ의 측정 방식인 경우, 디스플레이(140)에 사용자의 신체와 스마트 워치에 대응하는 그래픽 객체를 표시하고, 스마트 워치가 사용자 신체 상에 배치되는 위치 및 제1 및 제2 전극에 접촉하는 사용자의 신체 부위를 나타내는 텍스트를 표시할 수 있다. In particular, the processor (110) may display information about a body part in contact with the first electrode and the second electrode included in the single-induction electrocardiogram measurement device through the display (140). Referring to FIG. 5, the processor (110) may notify the user of a low voltage of an electrocardiogram signal through the display (140) of the smartwatch and recommend re-measuring the electrocardiogram data through another measurement method (i.e., the second measurement method). At this time, the display (140) may display text and graphics indicating the body parts of the user in contact with the first electrode and the second electrode included in the smartwatch. Specifically, when the second measurement method is a Lead II measurement method, the processor (110) may display graphic objects corresponding to the user's body and the smartwatch on the display (140), and display text indicating the location where the smartwatch is placed on the user's body and the body parts of the user in contact with the first and second electrodes.
본 개시의 일 실시 예에 따라 도 3을 참조하면, 프로세서(110)는 심전도 신호가 저전압이 아닌 정상인 것으로 판단되면, 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)를 기 학습된 신경망 모델(20)에 입력하여, 사용자의 상태에 대응하는 스코어를 획득하고, 획득된 스코어를 기준 값과 비교하여 사용자의 상태를 분석할 수 있다. 이하에서는, 사용자의 상태를 파악하고 사용자의 상태에 대응하는 스코어를 출력하도록 학습된 신경망 모델(20)을 제2 신경망 모델로 지칭한다.According to one embodiment of the present disclosure, referring to FIG. 3, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is normal and not low voltage, it inputs the acquired first induced electrocardiogram data (10) into a pre-trained neural network model (20), obtains a score corresponding to the user's condition, and analyzes the user's condition by comparing the obtained score with a reference value. Hereinafter, the neural network model (20) trained to determine the user's condition and output a score corresponding to the user's condition is referred to as a second neural network model.
프로세서(110)는 복수의 심전도 데이터를 포함하는 학습 데이터에 기반하여 학습된 제2 신경망 모델(20)을 이용하여 제1 유도 심전도 데이터(10)를 분석할 수 있다. 프로세서(110)는 제2 신경망 모델(20)을 이용하여 제1 유도 심전도 데이터(10) 내에서 사용자의 상태와 관련된 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보에 기초하여 환자의 상태를 파악할 수 있다. 여기서, 사용자의 상태는 좌심실 수축 기능 부전, 저혈량증 등과 같은 심장 질환이 될 수 있다. 프로세서(110)는 서로 다른 환자로부터 획득된 복수의 심전도 데이터로 구성된 입력 데이터와 각각의 환자의 심장 질환(예를 들어, 좌심실 수축 기능 부전) 여부를 나타내는 라벨이 부여된 라벨 데이터를 포함하는 학습 데이터를 획득하고, 획득된 학습 데이터를 이용하여 제2 신경망 모델(20)을 사전에 학습 시킬 수 있다. 특히, 입력 데이터는 제1 유도 심전도 데이터(10)와 동일한 리드 유형에 해당하는 심전도 데이터로 구성될 수 있다. The processor (110) can analyze the first-derived electrocardiogram data (10) using a second neural network model (20) trained based on learning data including a plurality of electrocardiogram data. The processor (110) can extract feature information related to the user's condition from the first-derived electrocardiogram data (10) using the second neural network model (20), and can identify the patient's condition based on the extracted feature information. Here, the user's condition may be a heart disease such as left ventricular systolic dysfunction, hypovolemia, etc. The processor (110) can obtain learning data including input data composed of a plurality of electrocardiogram data obtained from different patients and label data in which a label indicating whether each patient has a heart disease (e.g., left ventricular systolic dysfunction) is assigned, and can train the second neural network model (20) in advance using the obtained learning data. In particular, the input data may be composed of electrocardiogram data corresponding to the same lead type as the first-derived electrocardiogram data (10).
학습 데이터는 심전도 신호(보다 구체적으로, 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호)에서 추출된 특징 정보(예: P파, QRS 복합파, T파 등)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 이러한 특징 정보에 기초하여 환자의 특정 심장 질환의 가능성을 판단하도록 제2 신경망 모델(20)을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터를 제2 신경망 모델(20)에 입력하고, 학습 과정에서의 제2 신경망 모델(20)의 출력 값과 라벨 데이터 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 계산할 수 있다. 손실 함수는 크로스 엔트로피 손실(cross entropy loss) 또는 정밀도와 재현율의 균형을 최적화하는 목적 함수로 정의될 수 있다. 계산된 손실 함수에 기초하여 프로세서(110)는 역전파(backpropagation)를 통해 제2 신경망 모델(20)의 가중치를 조정할 수 있다, 이 과정을 반복하여 프로세서(110)는 제2 신경망 모델(20)의 심장 질환의 분류 성능을 향상시킬 있으며, 최종적으로 심전도 데이터에 기초하여 환자의 특정 심장 질환의 가능성을 파악하도록 학습된 제2 신경망 모델(20)을 획득할 수 있다. 제2 신경망 모델(20)은 특정 심장 질환의 가능성에 대한 확률 값 또는 스코어를 산출할 수 있다. The training data may include feature information (e.g., P wave, QRS complex, T wave, etc.) extracted from an electrocardiogram signal (more specifically, an electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data). The processor (110) may train a second neural network model (20) to determine the possibility of a specific heart disease in a patient based on this feature information. The processor (110) may input the training data into the second neural network model (20) and calculate a loss function based on the difference between the output value of the second neural network model (20) and the label data during the training process. The loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall. Based on the calculated loss function, the processor (110) can adjust the weights of the second neural network model (20) through backpropagation. By repeating this process, the processor (110) can improve the classification performance of the second neural network model (20) for heart disease, and ultimately obtain a second neural network model (20) trained to identify the possibility of a specific heart disease in a patient based on electrocardiogram data. The second neural network model (20) can produce a probability value or score for the possibility of a specific heart disease.
한편, 제2 신경망 모델(20)을 학습 시키는데 이용된 학습 데이터에 포함된 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호는 공통적으로 기 설정된 길이를 가질 수 있다. 이에 대응하여, 프로세서(110)는 환자로부터 심전도 데이터가 획득되면, 획득된 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호를 기 설정된 길이로 분할하거나 또는 기 설정된 길이의 윈도우(Window)를 시간 축 상으로 적용하여 복수 개로 분할할 수 있다. 예를 들어, 심전도 신호는 10초 길이의 12 리드로 측정되고, 1초당 500개의 포인트로 측정된 신호일 수 있다. Meanwhile, the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data included in the training data used to train the second neural network model (20) may have a commonly preset length. Accordingly, when the processor (110) acquires electrocardiogram data from a patient, the processor (110) may divide the electrocardiogram signal corresponding to the acquired electrocardiogram data into preset lengths or divide the electrocardiogram signal into multiple segments by applying a window of preset length along the time axis. For example, the electrocardiogram signal may be measured in 12 leads of 10 seconds in length and may be a signal measured in 500 points per second.
한편, 제2 신경망 모델(20)은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network) 등으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the second neural network model (20) can be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
프로세서(110)는 제2 신경망 모델(20)로부터 사용자의 상태에 대응하는 스코어를 획득하면, 획득된 스코어와 기준 값을 비교하여 사용자의 상태를 파악할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 상태가 좌심실 수축 기능 부전과 같은 심장 질환인 경우, 프로세서(110)는 제2 신경망 모델(20)로부터 획득한 스코어가 기준 값 이상이면, 사용자가 좌심실 수축 기능 부전의 고 위험군에 속한다고 판단하고, 획득한 스코어가 기준 값 미만이면, 사용자가 좌심실 수축 기능 부전의 저 위험군에 속한다고 판단할 수 있다. When the processor (110) obtains a score corresponding to the user's condition from the second neural network model (20), the processor (110) can determine the user's condition by comparing the obtained score with a reference value. For example, if the user's condition is a heart disease such as left ventricular systolic dysfunction, the processor (110) can determine that the user belongs to a high-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the score obtained from the second neural network model (20) is equal to or greater than the reference value, and can determine that the user belongs to a low-risk group for left ventricular systolic dysfunction if the obtained score is less than the reference value.
한편, 제2 신경망 모델(20)을 이용하여 사용자의 상태를 파악하는 과정은, 컴퓨팅 장치(100)가 스마트 워치로 구현되는 경우, 컴퓨팅 장치(100)에서 수행될 수도 있으며 또는 컴퓨팅 장치(100)와 네트워크 연결된 제2 신경망 모델(20)을 포함하는 외부 인공 지능 서버를 통해 수행될 수도 있다. 또는, 컴퓨팅 장치(100)가 상술한 외부 인공 지능 서버의 경우에는 컴퓨팅 장치(100)와 네트워크 연결된 스마트 워치로부터 제1 유도 심전도 데이터(10)를 획득한 후 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수도 있다. Meanwhile, the process of identifying the user's status using the second neural network model (20) may be performed in the computing device (100) when the computing device (100) is implemented as a smart watch, or may be performed through an external artificial intelligence server including the second neural network model (20) connected to the computing device (100) through a network. Alternatively, in the case where the computing device (100) is the aforementioned external artificial intelligence server, the process may be performed by the computing device (100) after acquiring the first induced electrocardiogram data (10) from a smart watch connected to the computing device (100) through a network.
이때, 단일 유도 심전도 측정 장치의 서로 다른 측정 방식에 대응하는 복수의 기 학습된 신경망 모델 중 제1 측정 방식에 대응하는 기 학습된 신경망 모델(20)을 선별할 수 있다. 즉, 컴퓨팅 장치(100)는 서로 다른 측정 방식(또는 서로 다른 리드 유형)에 대응하는 복수의 신경망 모델 중에서 제1 유도 심전도 데이터(10)를 획득하는데 이용된 제1 측정 방식에 대응하는 제2 신경망 모델(20)을 선별하고, 선별된 제2 신경망 모델(20)을 이용하여 사용자의 상태를 파악할 수 있다. 이때, 복수의 신경망 모델은 각각 단일 유도 심전도 장치를 이용하여 획득된 서로 다른 리드 유형의 복수의 심전도 데이터를 학습 데이터로 학습될 수 있다. 이와 관련해서는 상술한 제2 신경망 모델(20)을 학습 시키는 방법과 중복되므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. At this time, among the plurality of pre-trained neural network models corresponding to different measurement methods of the single-lead electrocardiogram measuring device, the pre-trained neural network model (20) corresponding to the first measurement method can be selected. That is, the computing device (100) selects the second neural network model (20) corresponding to the first measurement method used to obtain the first-lead electrocardiogram data (10) from among the plurality of neural network models corresponding to different measurement methods (or different lead types), and can identify the user's condition using the selected second neural network model (20). At this time, the plurality of neural network models can be trained using the plurality of electrocardiogram data of different lead types obtained using the single-lead electrocardiogram device as training data, respectively. In this regard, since it overlaps with the method of training the above-described second neural network model (20), a detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(110)는 제2 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터(10')가 획득되면, 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압인지 판단할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압이 아닌 것으로 판단되면, 제2 측정 방식이 사용자의 상태 파악을 위한 기준 측정 방식으로 설정할 수 있다. Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, when second-induced electrocardiogram data (10') for a user is acquired based on the second measurement method, the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is low voltage. In addition, when the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is not low voltage, the processor (110) can set the second measurement method as a reference measurement method for determining the user's status.
즉, 프로세서(110)는 제안한 제2 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터(10')가 획득되면, 획득된 제2 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호 또한 저전압인지 판단할 수 있다. 여기서, 제1 유도 심전도 데이터(10)와 제2 유도 심전도 데이터(10')는 서로 다른 리드 유형의 심전도 데이터일 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압이 아닌 정상인 것으로 판단되면, 제2 측정 방식을 사용자의 상태 파악을 위한 기준 측정 방식으로 설정하고, 이후 사용자의 상태 파악을 하거나 사용자의 상태 파악을 요청 받으면, 기준 측정 방식으로 설정된 제2 측정 방식으로 심전도 데이터를 측정할 것을 권장할 수 있다. That is, when the second-induced electrocardiogram data (10') for the user is acquired based on the proposed second measurement method, the processor (110) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second electrocardiogram data is also low voltage. Here, the first-induced electrocardiogram data (10) and the second-induced electrocardiogram data (10') may be electrocardiogram data of different lead types. In addition, when the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the second-induced electrocardiogram data (10') is normal and not low voltage, the processor (110) may set the second measurement method as a reference measurement method for determining the user's status, and thereafter, when the user's status is determined or a request for determining the user's status is received, the processor may recommend measuring the electrocardiogram data by the second measurement method set as the reference measurement method.
본 개시의 일 실시 예에 따라, 프로세서(110)는 제2 측정 방식에 기초하여 사용자에 대한 제2 유도 심전도 데이터(10')를 획득하고, 입력 인터페이스를 통해 제2 측정 방식의 리드 유형 정보를 입력 받고, 리드 유형에 대한 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압인지 판단할 수 있다. 프로세서(110)는 제2 유도 심전도 데이터(10')를 획득하면, 입력 인터페이스를 통해 제2 유도 심전도 데이터(10')의 측정 방식에 대한 정보를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 디스플레이(140)에 표시된 복수의 측정 방식 유형(또는 리드 유형) UI 중 사용자가 선택한 측정 방식 UI를 통해 사용자가 수행한 제2 측정 방식과 리드 유형을 판단할 수 있다. 또는, 디스플레이(140)에 표시된 가상 키보드를 통해 제2 측정 방식과 리드 유형에 관한 정보를 입력받을 수 있다. 이는, 제2 측정 방식을 통해 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압으로 판단된 경우 나머지 수행되지 않은 측정 방식을 선별하기 위함일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (110) may obtain second-induced electrocardiogram data (10') for a user based on a second measurement method, receive lead type information of the second measurement method through an input interface, and determine whether an electrocardiogram signal corresponding to the obtained second-induced electrocardiogram data (10') for the lead type is low voltage. When the processor (110) obtains the second-induced electrocardiogram data (10'), it may receive information on the measurement method of the second-induced electrocardiogram data (10') through the input interface. For example, the processor (110) may determine the second measurement method and lead type performed by the user through a measurement method UI selected by the user from among a plurality of measurement method type (or lead type) UIs displayed on the display (140). Alternatively, information on the second measurement method and lead type may be input through a virtual keyboard displayed on the display (140). This may be to select the remaining measurement methods that have not been performed when the electrocardiogram signal corresponding to the second induced electrocardiogram data (10') acquired through the second measurement method is judged to be low voltage.
한편, 프로세서(110)는 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 센싱부의 자이로 센서, 가속도 센서, IMU 센서 등을 이용하여 컴퓨팅 장치(100)의 움직임을 파악하여 측정 방식의 유형을 식별할 수도 있다. 이를 위해, 메모리(120)에는 각각의 측정 방식을 수행하는 경우 컴퓨팅 장치(100)의 움직임에 관한 센싱 값이 저장될 수도 있다. Meanwhile, the processor (110) may identify the type of measurement method by detecting the movement of the computing device (100) using a gyro sensor, acceleration sensor, IMU sensor, etc. of the sensing unit included in the computing device (100). To this end, the memory (120) may store sensing values related to the movement of the computing device (100) when each measurement method is performed.
또한, 프로세서(110)는 제2 측정 방식에서의 센서의 센싱 값을 획득하여 저장하고, 저장된 센싱 값에 기초하여 사용자가 설정된 기준 측정 방식으로 상태 파악을 위한 심전도 데이터를 획득하는지 파악할 수 있다. 프로세서(110)는 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 센싱부의 자이로 센서, 가속도 센서, IMU 센서 등을 이용하여 제2 측정 방식을 수행하는 동안의 컴퓨팅 장치(100)의 움직임에 관한 센싱 값을 획득할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 제2 측정 방식이 기준 측정 방식으로 설정되면, 제2 측정 방식에 관한 센싱 값을 저장하고, 이후 사용자가 심전도 데이터를 획득할 때마다 정상 심전도 데이터 획득을 위한 제2 측정 방식을 이용하는지 판단할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 제2 측정 방식이 아닌 경우에는, 경고음을 알리거나 디스플레이(140)를 통해 제2 측정 방식을 수행할 것을 요청하는 메시지를 표시할 수 있다. In addition, the processor (110) can obtain and store the sensing value of the sensor in the second measurement method, and determine whether the user obtains electrocardiogram data for status determination using the set reference measurement method based on the stored sensing value. The processor (110) can obtain sensing values regarding the movement of the computing device (100) while performing the second measurement method using a gyro sensor, an acceleration sensor, an IMU sensor, or the like of a sensing unit included in the computing device (100). In addition, when the second measurement method is set as the reference measurement method, the processor (110) can store the sensing value regarding the second measurement method, and thereafter determine whether the user uses the second measurement method for obtaining normal electrocardiogram data whenever obtaining electrocardiogram data. At this time, if it is not the second measurement method, the processor (110) can sound an alarm or display a message requesting to perform the second measurement method through the display (140).
한편, 프로세서(110)는 제2 측정 방식에 따라 획득된 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 제1 및 제2 측정 방식과 다른 리드 유형에 대응하는 제3 측정 방식을 통해 다른 유도에 대한 심전도 데이터의 획득을 요청할 수 있다. 프로세서(110)는 제1 측정 방식은 리드 Ⅰ, 제2 측정 방식은 리드 Ⅱ, 제3 측정 방식은 리드 Ⅲ으로 설정한 후 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 저전압으로 판단될 때마다 순차적으로 사용자에게 측정 방식을 제안할 수 있다.Meanwhile, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data acquired according to the second measurement method is low voltage, the processor (110) may request acquisition of electrocardiogram data for other leads through a third measurement method corresponding to a lead type different from the first and second measurement methods. The processor (110) may set the first measurement method to Lead I, the second measurement method to Lead II, and the third measurement method to Lead III, and then sequentially suggest a measurement method to the user each time the electrocardiogram signal corresponding to the electrocardiogram data is determined to be low voltage.
본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(110)는 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 심전도 데이터를 분석하여 저전압의 원인을 분석할 수 있다. 심전도 신호의 저전압의 원인으로는 1) 심장의 내부 요인(예를 들어, 사용자의 심장의 전기 축의 정상 범위 이탈, 심근 경색, 심부전 등), 2) 사용자의 심장 이외의 신체적 요인(비만, 근육 이상, 폐기종, 갑상선 기능 저하, 탈수 등), 3) 외부 요인(전극 접촉 불량, 전극 위치 오류 등)이 해당할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 저전압 심전도 신호를 분석하여 심전도 신호의 방해 요인을 제거할 것을 가이드할 수 있다. 특히, 프로세서(110)는 저전압의 요인에 따라 분류된 복수의 심전도 데이터를 학습 데이터로 학습된 신경망 모델(제3 신경망 모델)에 획득된 심전도 데이터(예를 들어, 제1 유도 심전도 데이터(10))의 저전압의 원인을 분석할 수도 있다. 여기서, 제3 신경망 모델은 서로 다른 저전압 원인에 대한 라벨링이 각각 부여된 복수의 심전도 데이터가 포함된 학습 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 학습 과정에서 프로세서(110)는 제3 신경망 모델의 출력 값과 입력 데이터에 대응하는 라벨 데이터 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 산출할 수 있다. 손실 함수는 크로스 엔트로피 손실(cross entropy loss) 또는 정밀도와 재현율의 균형을 최적화하는 목적 함수로 정의될 수 있다. 이를 통해, 제3 신경망 모델은 입력된 심전도 데이터 내에서의 저전압과 관련된 특징 정보를 추출하여 심전도 데이터의 저전압 원인을 분류할 수 있다. 제3 신경망 모델은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network) 등으로 구현될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is low voltage, the processor (110) may analyze the electrocardiogram data to determine the cause of the low voltage. The cause of the low voltage of the electrocardiogram signal may include 1) internal factors of the heart (e.g., deviation of the electrical axis of the user's heart from the normal range, myocardial infarction, heart failure, etc.), 2) physical factors other than the user's heart (obesity, muscle abnormality, emphysema, hypothyroidism, dehydration, etc.), and 3) external factors (poor electrode contact, electrode position error, etc.). At this time, the processor (110) may analyze the low voltage electrocardiogram signal to guide the removal of interference factors of the electrocardiogram signal. In particular, the processor (110) may analyze the cause of the low voltage of the electrocardiogram data (e.g., first-derived electrocardiogram data (10)) acquired by a neural network model (third neural network model) trained with a plurality of electrocardiogram data classified according to the cause of the low voltage as learning data. Here, the third neural network model may be a model trained based on training data including multiple electrocardiogram data, each labeled with a different cause of low voltage. During the training process, the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the third neural network model and the label data corresponding to the input data. The loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall. Through this, the third neural network model may extract feature information related to low voltage within the input electrocardiogram data and classify the cause of low voltage in the electrocardiogram data. The third neural network model may be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
프로세서(110)는 제1 측정 방식은 리드(Lead) 1의 측정 방식이고 제2 측정 방식이 리드 Ⅱ의 측정 방식인 경우, 제1 측정 방식에 따라 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압으로 파악되고, 제2 측정 방식에 따라 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압이 아닌 정상인 것으로 파악되면, 사용자의 심장의 전기 축이 정상 범위(+30° 내지 -90°)를 벗어난 것으로 판단하고, 이후 사용자의 상태 파악을 위한 심전도 데이터를 제2 측정 방식으로 획득할 것을 제안할 수 잇다. When the processor (110) determines that the electrical axis of the user's heart is outside the normal range (+30° to -90°), if the first measurement method is a measurement method of Lead 1 and the second measurement method is a measurement method of Lead Ⅱ, and the electrocardiogram signal corresponding to the first induction electrocardiogram data (10) acquired according to the first measurement method is determined to be low voltage, and the electrocardiogram signal corresponding to the second induction electrocardiogram data (10') acquired according to the second measurement method is determined to be normal rather than low voltage, the processor (110) may determine that the electrical axis of the user's heart is outside the normal range (+30° to -90°), and may then propose to acquire electrocardiogram data for determining the user's condition using the second measurement method.
본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(110)는 제1 측정 방식은 리드(Lead) 1의 측정 방식이고, 심전도 신호가 저전압인 것으로 판단되면, 제1 측정 방식에 따라 접촉하는 사용자의 신체 부위를 소독하거나 또는 제1 측정 방식에서의 단일 유도 심전도 측정 장치의 위치를 조정할 것을 제안할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 제1 측정 방식에 기초하여, 사용자에 대한 제3 유도 심전도 데이터를 재 획득하고, 획득된 제3 유도 심전도 데이터에 대응하는 심전도 신호가 저전압인지 판단할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, if the first measurement method is a Lead 1 measurement method and the electrocardiogram signal is determined to be low voltage, the processor (110) may propose to disinfect the body part of the user that comes into contact with the first measurement method or adjust the position of the single-lead electrocardiogram measurement device in the first measurement method. At this time, the processor (110) may re-acquire third-lead electrocardiogram data for the user based on the first measurement method and determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired third-lead electrocardiogram data is low voltage.
한편, 프로세서(110)는 심전도 신호가 저전압인 것으로 파악되면, 심전도 데이터 상에 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 심전도 데이터에 기초하여 사용자의 상태를 파악할 수 있다. 즉, 가중치가 적용된 심전도 데이터를 기 학습된 제2 신경망 모델에 이용하여 사용자의 상태에 대응하는 스코어를 획득할 수 있다. 특히, 프로세서(110)는 제안한 복수의 측정 방식에도 불구하고 심전도 신호가 반복하여 전압인 것으로 파악되면, 심전도 데이터 상에 가중치를 적용할 수 있다. Meanwhile, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is low voltage, it can apply a weight to the electrocardiogram data and determine the user's condition based on the electrocardiogram data to which the weight has been applied. That is, the electrocardiogram data to which the weight has been applied can be used in a pre-trained second neural network model to obtain a score corresponding to the user's condition. In particular, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is repeatedly voltage despite the proposed multiple measurement methods, it can apply a weight to the electrocardiogram data.
또한, 프로세서(110)는 비정상 심전도 데이터를 정상 심전도 데이터로 변환하여 출력하도록 학습된 신경망 모델(이하, 제4 신경망 모델)을 이용하여, 정상 심전도 데이터를 획득한 후 사용자의 상태를 파악할 수도 있다. 특히, 프로세서(110)는 제안한 복수의 측정 방식에도 불구하고 심전도 신호가 반복하여 전압인 것으로 파악되면, 제4 신경망 모델을 이용할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 1) 심장의 내부 요인(예를 들어, 심근 경색, 심부전 등과 같은 질환) 및 2) 사용자의 심장 이외의 신체적 요인(예를 들어, 비만)과 같이 심전도 신호의 저전압 원인이 해소 불가능한 것으로 파악되면, 제4 신경망 모델을 이용할 수 있다.In addition, the processor (110) may acquire normal electrocardiogram data and then determine the user's condition by using a neural network model (hereinafter, the fourth neural network model) trained to convert abnormal electrocardiogram data into normal electrocardiogram data and output it. In particular, if the processor (110) determines that the electrocardiogram signal is repeatedly voltage despite the proposed multiple measurement methods, the processor (110) may use the fourth neural network model. In addition, if the processor (110) determines that the cause of the low voltage of the electrocardiogram signal cannot be resolved, such as 1) internal factors of the heart (e.g., diseases such as myocardial infarction, heart failure, etc.) and 2) physical factors other than the user's heart (e.g., obesity), the processor (110) may use the fourth neural network model.
제4 신경망 모델은 단일 리드의 복수의 정상 심전도 데이터와 복수의 정상 심전도 데이터에 대응하는 복수의 저전압 심전도 데이터가 동일 환자를 기준으로 쌍(Pair)으로 구성된 학습 데이터로 학습될 수 있다. 저전압 심전도 데이터는 정상 심전도 데이터의 신호 감쇄 조정을 통해 생성될 수도 있다. 특히, 제4 신경망 모델은 각각의 측정 방식에 대응하는 서브 신경망 모델을 포함할 수 있다. The fourth neural network model can be trained using training data consisting of pairs of multiple normal ECG data from a single lead and multiple low-voltage ECG data corresponding to the multiple normal ECG data, based on the same patient. The low-voltage ECG data can also be generated by adjusting the signal attenuation of the normal ECG data. In particular, the fourth neural network model can include sub-neural network models corresponding to each measurement method.
한편, 프로세서(110)는 제4 신경망 모델로부터 획득된 정상 심전도 데이터를 기 학습된 신경망 모델(제5 신경망 모델)에 입력하여 나머지 유도의 심전도 데이터를 획득할 수도 있다. 특히, 프로세서(110)는 특정 단일 리드 심전도 데이터를 제5 신경망 모델에 입력하여, 표준 12유도 심전도 데이터 중 나머지 복수의 리드 심전도 데이터를 획득하고, 표준 12 유도 심전도 데이터에 기초하여 사용자의 상태를 파악할 수도 있다. 이때, 제5 신경망 모델은 특정 단일 리드 심전도 데이터를 입력으로 나머지 리드 심전도 데이터를 출력하도록 학습된 모델일 수 있다. 특히, 제5 신경망 모델은 각각의 단일 리드 심전도 데이터의 스타일을 파악하여 나머지 리드의 복수의 심전도 데이터를 획득할 수 있다. 이를 위해, 제5 신경망 모델은 입력되는 단일 리드 심전도 데이터의 리드 유형 정보 등을 함께 입력 받을 수 있다. 여기서, 스타일은 단일 리드 심전도 데이터가 동일한 리드 유형마다 공통적으로 갖고 있는 잠재된 특징 정보일 수 있다. 제5 신경망 모델은 입력된 특정 단일 리드 심전도 데이터의 스타일과 나머지 리드 심전도 데이터 간의 상관관계를 학습할 수 있다. 제5 신경망 모델은 표준 12리드 심전도 데이터 중 어느 하나의 심전도 데이터를 입력 데이터로 설정하고, 나머지 심전도 데이터를 라벨 데이터로 설정한 학습 데이터에 기초하여 학습될 수 있다. 제5 신경망 모델은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network) 등으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the processor (110) may input normal electrocardiogram data acquired from the fourth neural network model into a pre-trained neural network model (the fifth neural network model) to acquire electrocardiogram data of the remaining leads. In particular, the processor (110) may input specific single-lead electrocardiogram data into the fifth neural network model to acquire the remaining multiple-lead electrocardiogram data among the standard 12-lead electrocardiogram data, and may also identify the user's condition based on the standard 12-lead electrocardiogram data. At this time, the fifth neural network model may be a model trained to input specific single-lead electrocardiogram data and output the remaining lead electrocardiogram data. In particular, the fifth neural network model may acquire multiple electrocardiogram data of the remaining leads by identifying the style of each single-lead electrocardiogram data. To this end, the fifth neural network model may also receive lead type information, etc. of the input single-lead electrocardiogram data. Here, the style may be latent feature information that the single-lead electrocardiogram data has in common for each lead type. The fifth neural network model can learn the correlation between the style of a specific input single-lead ECG data and the remaining lead ECG data. The fifth neural network model can be trained based on training data in which any one standard 12-lead ECG data is set as input data and the remaining ECG data is set as label data. The fifth neural network model can be implemented using a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
도 6은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 인공 지능 서버로 구현된 컴퓨팅 장치(100)의 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법을 나타낸 시퀀스도이다. 상술한 본 개시의 실시 예에 대한 설명은 도 6의 실시 예와 중복되는 범위 내에서 동일하게 적용될 수 있다. FIG. 6 is a sequence diagram illustrating a method for determining a user's condition based on a low-voltage electrocardiogram signal of a computing device (100) implemented as an artificial intelligence server according to another embodiment of the present disclosure. The description of the embodiment of the present disclosure described above may be applied equally to the embodiment of FIG. 6 within the scope of overlap.
컴퓨팅 장치(300)는 컴퓨팅 장치(300)의 통신 인터페이스를 통해 스마트 워치(400)(또는 그 밖의 단일 유도 심전도 측정 장치)로부터 제1 측정 방식에 따른 제1 유도 심전도 데이터(10)를 획득할 수 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(300)는 제1 유도 심저도 데이터와 측정 방식에 관한 정보를 함께 획득할 수도 있다. 그리고, 컴퓨팅 장치(300)는 획득된 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악할 수 있다. 컴퓨팅 장치(300)는 제1 유도 심전도 데이터(10)에 대응하는 심전도 신호가 저전압인 것으로 파악되면, 스마트 워치(400)로 다른 측정 방식에 따른 제2 유도 심전도 데이터(10')의 획득을 요청할 수 있다. 이때, 스마트 워치(400)는 디스플레이(140)를 통해 다른 측정 방식을 가이드 하는 정보를 표시할 수 있다. 스마트 워치(400)가 제2 측정 방식에 따른 제2 유도 심전도 데이터(10')를 획득하면, 컴퓨팅 장치(300)는 스마트 워치(400)로부터 제2 측정 방식에 따른 제2 유도 심전도 데이터(10')를 획득하고, 획득된 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호의 저전압 여부를 파악하고, 제2 유도 심전도 데이터(10')에 대응하는 심전도 신호가 저전압이 아닌 것으로 파악되면, 기 학습된 신경망 모델(20)을 이용하여 제2 유도 심전도 데이터(10')를 분석하고 사용자의 상태를 파악할 수 있다. 그리고, 컴퓨팅 장치(300)는 사용자의 상태 정보를 스마트 워치(400)로 송신할 수 있다. The computing device (300) can obtain first-induction electrocardiogram data (10) according to a first measurement method from a smart watch (400) (or other single-induction electrocardiogram measurement device) through a communication interface of the computing device (300). At this time, the computing device (300) can also obtain first-induction electrocardiogram data and information about the measurement method together. In addition, the computing device (300) can determine whether the electrocardiogram signal corresponding to the obtained first-induction electrocardiogram data (10) is low voltage. If the computing device (300) determines that the electrocardiogram signal corresponding to the first-induction electrocardiogram data (10) is low voltage, the computing device (300) can request the smart watch (400) to obtain second-induction electrocardiogram data (10') according to a different measurement method. At this time, the smart watch (400) can display information guiding the different measurement method through the display (140). When the smart watch (400) acquires the second-induced electrocardiogram data (10') according to the second measurement method, the computing device (300) acquires the second-induced electrocardiogram data (10') according to the second measurement method from the smart watch (400), determines whether the electrocardiogram signal corresponding to the acquired second-induced electrocardiogram data (10') is low voltage, and if the electrocardiogram signal corresponding to the second-induced electrocardiogram data (10') is determined not to be low voltage, the computing device (300) can analyze the second-induced electrocardiogram data (10') using the pre-learned neural network model (20) and determine the user's status. In addition, the computing device (300) can transmit the user's status information to the smart watch (400).
한편, 도 1에서 상술한 것과 같이 본 개시의 일 실시 예에 따라 심전도 신호의 비정상 여부는 심전도 신호에 포함된 노이즈 정도 및 심전도 신호에 대응하는 그래프 상에서의 특징 정보 식별 여부에 기초하여 판단될 수도 있다. Meanwhile, as described above in FIG. 1, according to one embodiment of the present disclosure, whether an electrocardiogram signal is abnormal may be determined based on the degree of noise included in the electrocardiogram signal and whether feature information is identified on a graph corresponding to the electrocardiogram signal.
구체적으로, 프로세서(110)는 심전도 데이터를 기 학습된 신경망 모델(이하, 제6 신경망 모델)에 입력하여 심전도 신호에 포함된 노이즈의 정도를 나타내는 노이즈 스코어를 획득하고, 획득된 노이즈 스코어에 기초하여 심전도 신호에 포함된 노이즈 정도를 식별할 수 있다. 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 기 설정된 값 이상이면, 심전도 신호가 비정상인 것으로 파악할 수 있다. Specifically, the processor (110) inputs electrocardiogram data into a pre-trained neural network model (hereinafter, the sixth neural network model) to obtain a noise score indicating the degree of noise included in the electrocardiogram signal, and can identify the degree of noise included in the electrocardiogram signal based on the obtained noise score. If the noise score is greater than a preset value, the processor (110) can determine that the electrocardiogram signal is abnormal.
여기서, 제6 신경망 모델은 노이즈를 포함하거나 또는 노이즈를 포함하지 않은 깨끗한 복수의 심전도 데이터로 구성된 입력 데이터와 입력 데이터를 구성하는 복수의 심전도 데이터의 노이즈 정보를 수치화한 값으로 구성된 라벨 데이터를 포함하는 학습 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 학습 과정에서 프로세서(110)는 제6 신경망 모델의 출력 값과 입력 데이터에 대응하는 라벨 데이터 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 산출할 수 있다. 손실 함수는 크로스 엔트로피 손실(cross entropy loss) 또는 정밀도와 재현율의 균형을 최적화하는 목적 함수로 정의될 수 있다. 이를 통해, 제6 신경망 모델은 입력된 심전도 데이터 내에서의 노이즈와 관련된 특징 정보를 추출하여 심전도 데이터의 노이즈 스코어를 출력할 수 있다. 제6 신경망 모델은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network) 등으로 구현될 수 있다. Here, the sixth neural network model may be a model trained based on input data composed of a plurality of clean electrocardiogram data with or without noise, and training data including label data composed of values that quantify noise information of the plurality of electrocardiogram data constituting the input data. During the training process, the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the sixth neural network model and the label data corresponding to the input data. The loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall. Through this, the sixth neural network model may extract feature information related to noise in the input electrocardiogram data and output a noise score of the electrocardiogram data. The sixth neural network model may be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a generative adversarial network, etc.
또한, 프로세서(110)는 심전도 데이터에 대응하는 심전도 그래프 상에서 특징 정보(예를 들어, P파, Q파 등의 특징 점)가 식별되는지 확인하고, 특징 정보 중 적어도 하나가 식별되지 않은 것으로 확인되면, 심전도 신호를 비정상인 것으로 파악할 수 있다. In addition, the processor (110) can check whether feature information (e.g., feature points such as P waves and Q waves) is identified on an electrocardiogram graph corresponding to the electrocardiogram data, and if it is confirmed that at least one of the feature information is not identified, the electrocardiogram signal can be determined to be abnormal.
제7 신경망 모델은 복수의 심전도 데이터로 구성된 입력 데이터와 복수의 심전도 데이터에 포함된 특징 정보에 대한 레벨링이 부여된 라벨 데이터를 포함하는 학습 데이터에 기초하여 학습된 모델일 수 있다. 학습 과정에서 프로세서(110)는 제7 신경망 모델의 출력 값과 입력 데이터에 대응하는 라벨 데이터 간의 차이를 기반으로 손실 함수를 산출할 수 있다. 손실 함수는 크로스 엔트로피 손실(cross entropy loss) 또는 정밀도와 재현율의 균형을 최적화하는 목적 함수로 정의될 수 있다. 이를 통해, 제7 신경망 모델은 입력된 심전도 데이터 내에 포함된(즉, 심저도 그래프 상에서 식별되는) 각각의 특징 정보에 관한 분류 정보(예를 들어, 각각의 특징 정보의 확률 값)를 출력할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 분류 정보에 기초하여 심전도 그래프 상에서 각각의 특징 정보가 식별되는지 여부를 파악할 수 있다. 각각의 특징 정보에 대하여 설정된 기 설정된 값과 각각의 특징 정보의 확률 값을 비교하여 특징 정보의 식별 여부를 파악할 수 있다. 제7 신경망 모델은 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron, MLP), 콘볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Recurrent Neural Networks, RNN), 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network), 트랜스포머 신경망(Transformer Neural Networks) 등으로 구현될 수 있다. The seventh neural network model may be a model trained based on input data consisting of multiple electrocardiogram data and training data including label data to which feature information included in the multiple electrocardiogram data has been assigned a level. During the training process, the processor (110) may calculate a loss function based on the difference between the output value of the seventh neural network model and the label data corresponding to the input data. The loss function may be defined as a cross entropy loss or an objective function that optimizes the balance between precision and recall. Through this, the seventh neural network model may output classification information (e.g., a probability value of each feature information) regarding each feature information included in the input electrocardiogram data (i.e., identified on the electrocardiogram graph). In addition, the processor (110) may determine whether each feature information is identified on the electrocardiogram graph based on the classification information. Whether the feature information is identified may be determined by comparing the probability value of each feature information with a preset value set for each feature information. The seventh neural network model can be implemented as a multi-layer perceptron (MLP), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), generative adversarial network, or transformer neural network.
도 7은 본 개시의 본 개시의 다른 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(700)의 세부 구성도이다. 도 7을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(700)는 프로세서(710), 메모리(720), 센싱부(730), 디스플레이(740), 사용자 인터페이스(750), 통신 인터페이스(760), 및 스피커(770)를 포함한다. 도 7에 도시된 구성 중 도 2에 도시된 구성과 중복된 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of a computing device (700) according to another embodiment of the present disclosure. Referring to FIG. 7, a computing device (700) according to an embodiment of the present disclosure includes a processor (710), a memory (720), a sensing unit (730), a display (740), a user interface (750), a communication interface (760), and a speaker (770). Among the configurations illustrated in FIG. 7, a detailed description of configurations that overlap with those illustrated in FIG. 2 will be omitted.
사용자 인터페이스(750)는 컴퓨팅 장치(700)가 사용자와의 인터렉션(Interaction)을 수행하는 데 이용되는 구성으로, 터치 센서, 모션 센서, 버튼, 조그(Jog) 다이얼, 스위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 프로세서(710)는 사용자 인터페이스(750)를 통해 측정 방식 및 리드 유형에 관한 정보를 입력 받을 수 있다. The user interface (750) is a component used by the computing device (700) to perform interaction with the user, and may include at least one of a touch sensor, a motion sensor, a button, a jog dial, and a switch, but is not limited thereto. The processor (710) may receive information regarding a measurement method and lead type through the user interface (750).
본 개시의 일 실시 예에 따른 통신 인터페이스(760)는 임의의 형태의 공지된 유무선 통신 시스템을 통해 데이터를 송수신하는 구성 단위로 이해될 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(760)는 근거리 통신망(LAN: local area network), 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA: wideband code division multiple access), 엘티이(LTE: long term evolution), 와이브로(WiBro: wireless broadband internet), 5세대 이동통신(5G), 초광역대 무선통신(ultrawide-band), 지그비(ZigBee), 무선주파수(RF: radio frequency) 통신, 무선랜(wireless LAN), 와이파이(wireless fidelity), 근거리 무선통신(NFC: near field communication), 또는 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 유무선 통신 시스템을 사용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 상술한 통신 시스템들은 하나의 예시일 뿐이므로, 통신 인터페이스(760)의 데이터 송수신을 위한 유무선 통신 시스템은 상술한 예시 이외에 다양하게 적용될 수 있다. 통신 인터페이스(760)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(110)가 연산을 수행하는데 필요한 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 통신 인터페이스(760)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(710)의 연산을 통해 생성된 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(760)는 병원 환경 내 데이터베이스, 의료 데이터의 표준화 등의 작업을 수행하는 클라우드 서버, 혹은 다른 컴퓨팅 장치(예를 들어, 스마트 워치 등) 등과의 통신을 통해 환자의 심전도 데이터를 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(760)는 전술한 데이터베이스, 서버, 혹은 컴퓨팅 장치 등과의 통신을 통해, 신경망 모델(20)의 출력 데이터, 및 프로세서(110)의 연산 과정에서 도출되는 중간 데이터, 가공 데이터 등을 송신할 수 있다.통신, 무선랜(wireless LAN), 와이파이(wireless fidelity), 근거리 무선통신(NFC: near field communication), 또는 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 유무선 통신 시스템을 사용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 상술한 통신 시스템들은 하나의 예시일 뿐이므로, 통신 인터페이스(760)의 데이터 송수신을 위한 유무선 통신 시스템은 상술한 예시 이외에 다양하게 적용될 수 있다. A communication interface (760) according to an embodiment of the present disclosure may be understood as a component that transmits and receives data through any known wired or wireless communication system. For example, the communication interface (760) may perform data transmission and reception using a wired or wireless communication system such as a local area network (LAN), wideband code division multiple access (WCDMA), long term evolution (LTE), wireless broadband internet (WiBro), fifth generation mobile communication (5G), ultrawide-band, ZigBee, radio frequency (RF) communication, wireless LAN, wireless fidelity, near field communication (NFC), or Bluetooth. Since the above-described communication systems are only examples, the wired and wireless communication system for data transmission and reception of the communication interface (760) may be applied in various ways other than the above-described examples. The communication interface (760) can receive data necessary for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc. In addition, the communication interface (760) can transmit data generated through calculations of the processor (710) through wired or wireless communication with any system or any client, etc. For example, the communication interface (760) can receive electrocardiogram data of a patient through communication with a database in a hospital environment, a cloud server that performs tasks such as standardization of medical data, or another computing device (e.g., a smart watch, etc.). The communication interface (760) can transmit output data of the neural network model (20), and intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (110) through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc. Data transmission and reception can be performed using a wired or wireless communication system such as a wireless LAN, Wi-Fi (wireless fidelity), near field communication (NFC), or Bluetooth. The above-described communication systems are only examples, and thus, wired and wireless communication systems for data transmission and reception of the communication interface (760) can be applied in various ways other than the above-described examples.
통신 인터페이스(760)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(110)가 연산을 수행하는데 필요한 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 통신 인터페이스(760)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(710)의 연산을 통해 생성된 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(760)는 병원 환경 내 데이터베이스, 의료 데이터의 표준화 등의 작업을 수행하는 클라우드 서버, 혹은 컴퓨팅 장치 등과의 통신을 통해 환자의 심전도 데이터를 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(760)는 전술한 데이터베이스, 서버, 혹은 컴퓨팅 장치 등과의 통신을 통해, 신경망 모델(20)의 출력 데이터, 및 프로세서(710)의 연산 과정에서 도출되는 중간 데이터, 가공 데이터 등을 송신할 수 있다.The communication interface (760) can receive data necessary for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc. In addition, the communication interface (760) can transmit data generated through calculations of the processor (710) through wired or wireless communication with any system or any client, etc. For example, the communication interface (760) can receive electrocardiogram data of a patient through communication with a cloud server that performs tasks such as databases in a hospital environment, standardization of medical data, or a computing device, etc. The communication interface (760) can transmit output data of the neural network model (20), intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (710), etc. through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc.
스피커(780)는 오디오 처리부(미도시)에 의해 디코딩이나 증폭, 노이즈 필터링과 같은 다양한 처리 작업이 수행된 각종 오디오 데이터를 출력하는 구성이다. 스피커(780)는 각종 알림 음이나 음성 메시지를 출력할 수 있다. 본 개시 의 일 실시 예에 따르면, 프로세서(910)는 전기적 신호를 사용자(1) 음성으로 변환하여 스피커(780)를 통해 출력할 수 있다. 일 예로, 스피커(780)는 저전압 여부를 알리거나 측정 방식을 가이드 하는 음성 메시지를 출력할 수 있다.The speaker (780) is a component that outputs various audio data that have undergone various processing operations, such as decoding, amplification, and noise filtering, by an audio processing unit (not shown). The speaker (780) can output various notification sounds or voice messages. According to one embodiment of the present disclosure, the processor (910) can convert an electrical signal into a user's (1) voice and output it through the speaker (780). For example, the speaker (780) can output a voice message that notifies whether there is a low voltage or guides a measurement method.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라, 상술한 저전압 심전도 신호에 기초하여 사용자의 상태를 파악하는 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다. 여기서, 비일시적 판독 가능 매체는 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, a non-transitory computer-readable medium storing a program for performing a method of determining a user's condition based on the aforementioned low-voltage electrocardiogram signal may be provided. Here, the non-transitory computer-readable medium refers to a medium that semi-permanently stores data and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, or memory. Specifically, the various applications or programs described above may be stored and provided on a non-transitory computer-readable medium, such as a CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, or ROM.
앞서 설명된 본 개시의 다양한 실시 예는 추가 실시 예와 결합될 수 있고, 상술한 상세한 설명에 비추어 당업자가 이해 가능한 범주에서 변경될 수 있다. 본 개시의 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 개시의 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The various embodiments of the present disclosure described above can be combined with additional embodiments and modified within the scope understood by those skilled in the art in light of the detailed description above. It should be understood that the embodiments of the present disclosure are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single component may be implemented in a distributed manner, and likewise, components described as distributed may be implemented in a combined manner. Accordingly, all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concepts of the claims of the present disclosure should be construed as being included within the scope of the present disclosure.
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