KR20250089712A - Apparatus and method for early detecting chronic diseases based on lifestyle pattern information - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 방문하지 않고도 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지하기 위한 방안에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the possibility of developing a chronic disease or detecting its onset at an early stage by obtaining lifestyle pattern information through questionnaires and simple surveys without the user having to visit a hospital or specialized examination institution and analyzing the information using an artificial neural network.
Description
본 발명은 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 방문하지 않고도 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지하기 위한 방안에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the possibility of developing a chronic disease or detecting its onset at an early stage by obtaining lifestyle pattern information through questionnaires and simple surveys without the user having to visit a hospital or specialized examination institution and analyzing the information using an artificial neural network.
3대 만성질환으로 꼽히는 고혈압, 당뇨병, 이상지질혈증 환자가 지속 증가하면서 체계적인 관리 전략이 요구되고 있다.As the number of patients with hypertension, diabetes, and dyslipidemia, which are considered the three major chronic diseases, continues to increase, a systematic management strategy is required.
만성질환을 진단하기 위해서는 침습적인 혈액 검사 및 소변 검사 등이 요구되며, 일상이 바쁜 현대인들은 따로 시간을 내어서 병원에 방문하여 이러한 검사를 주기적으로 받는 것은 불편함을 초래하여 해당 질병 진단을 지연시키기도 한다.Diagnosing chronic diseases requires invasive blood and urine tests, and for busy modern people, it is inconvenient to take time out of their day to visit a hospital and undergo these tests regularly, which can delay the diagnosis of the disease.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 종래기술에 따르면, 3대 만성질환의 발명을 예측하는 장치는 각 만성질환 발병 예측을 위한 데이터를 사용자로부터 입력받고, 입력된 데이터로부터 각 만성질환의 발병 여부를 확인하였다. According to a prior art for solving such a problem, a device for predicting the occurrence of three major chronic diseases receives data for predicting the occurrence of each chronic disease from a user and confirms whether or not each chronic disease has occurred from the input data.
즉, 사용자는 직접 검진과 문진을 수행한 이후에 검진 및 문진 결과를 예측 장치에 입력하였고, 예측 장치는 예측 모델을 이용하여 검진 및 문진 결과로부터 발병 결과를 확인하였다. That is, the user directly performed a physical examination and questionnaire, and then entered the results of the examination and questionnaire into the prediction device, and the prediction device confirmed the onset of the disease from the results of the examination and questionnaire using a prediction model.
그러나, 이는 검진 당일의 건강 상태와 당일 사용자가 답변한 문진 결과에만 기초하여 만성질환의 발명을 예측하는 것이기 때문에 사용자가 장기간의 자신의 생활 패턴에 대해 인지하지 못하고 있거나, 다르게 기억하여 잘못된 답변을 입력할 수도 있기 때문에 사용자의 상태 정보를 정확하게 획득하지 못하는 문제가 발생한다. However, since this predicts the occurrence of chronic diseases based only on the health status on the day of the examination and the results of the questionnaire answered by the user on that day, there is a problem in that the user's condition information cannot be accurately obtained because the user may not be aware of his or her long-term lifestyle patterns or may enter incorrect answers due to remembering them differently.
따라서, 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 주기적으로 방문하지 않고도 온라인 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 정확하게 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지하기 위한 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for a method to accurately obtain lifestyle pattern information through online questionnaires and simple surveys without users having to visit hospitals or specialized examination institutions periodically, and analyze this information using an artificial neural network to predict the possibility of developing chronic diseases or detect their onset early.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 방문하지 않고도 온라인 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 정확하게 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지하고자 하는 데 있다.The present invention has been created in consideration of the above circumstances, and the purpose of the present invention is to enable users to accurately obtain lifestyle pattern information through online questionnaires and simple surveys without visiting a hospital or specialized examination institution, and to analyze the information using an artificial neural network to predict the possibility of occurrence of a chronic disease before it occurs or to detect the onset of the disease at an early stage.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법은, 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된 데이터베이스를 저장하는 데이터베이스 저장 단계와, 상기 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의 출력 단계와, 상기 질의에 대한 응답을 수신하는 응답 수신 단계; 및 상기 개인화된 데이터베이스 및 상기 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망 모델에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측하는 만성질환 예측 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, a method for early detection of chronic diseases based on an artificial neural network may include a database storage step for storing a questionnaire database including a list of queries for screening for chronic diseases and a personalized database for each user; a query output step for outputting a query selected from the questionnaire database; a response receiving step for receiving a response to the query; and a chronic disease prediction step for predicting a chronic disease of the user based on an artificial neural network model using the personalized database and the response to the query.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 장치는, 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된 데이터베이스를 포함하는 저장부와, 상기 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의부와, 상기 질의에 대한 응답을 수신하는 수신부 및 상기 개인화된 데이터베이스 및 상기 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망 모델에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측하는 예측부를 포함할 수 있다.An early detection device for chronic diseases based on an artificial neural network according to one embodiment of the present invention may include a storage unit including a questionnaire database including a list of queries for screening for chronic diseases and a personalized database for each user, a query unit for outputting queries selected from the questionnaire database, a receiving unit for receiving responses to the queries, and a prediction unit for predicting a chronic disease of the user based on an artificial neural network model using the personalized database and the responses to the queries.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 방문하지 않고도 온라인 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 정확하게 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지할 수 있다.According to embodiments of the present invention, users can accurately obtain lifestyle pattern information through online questionnaires and simple surveys without visiting a hospital or specialized examination institution, and analyze the information using an artificial neural network to predict the possibility of developing a chronic disease before it occurs or detect the onset of the disease at an early stage.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 운동이나 음식 섭취 등에 관한 사용자의 평상시 라이프 로그 데이터를 만성질환 예측 알고리즘에 활용함으로써, 구체적인 데이터 활용이 가능하고, 이에 만성질환 예측 확률을 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, by utilizing a user's daily life log data regarding exercise or food intake, etc., in a chronic disease prediction algorithm, specific data utilization is possible, and thus the probability of chronic disease prediction can be increased.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템(100)의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 다른 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 만성질환 예측을 위한 인공 신경망 모델을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 맞춤형 헬스케어 서비스 시스템을 나타내는 블록도 이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 만성질환 예측 방법의 흐름도이다.FIG. 1 illustrates a block diagram of a chronic disease prediction system (100) according to one embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 illustrates a block diagram of a chronic disease prediction system according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 illustrates an artificial neural network model for predicting chronic diseases according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a customized healthcare service system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of a chronic disease prediction method according to another embodiment of the present disclosure.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나, 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are set forth to provide an understanding of the present disclosure. However, it will be apparent that these embodiments may be practiced without these specific descriptions.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서 상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.The terms "component," "module," "system," and the like, as used herein, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an execution of software. For example, a component may be, but is not limited to, a procedure running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, an application running on a computing device and the computing device may both be components. One or more components may reside within a processor and/or a thread of execution. A component may be localized within a single computer. A component may be distributed between two or more computers. Furthermore, such components may execute from various computer-readable media having various data structures stored therein. The components may communicate via local and/or remote processes, for example, by a signal having one or more data packets (e.g., data from one component interacting with another component in a local system, a distributed system, and/or data transmitted via a network such as the Internet to another system via the signal).
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." That is, unless otherwise specified or clear from the context, "X employs A or B" is intended to mean either of the natural inclusive permutations. That is, if X employs A; X employs B; or X employs both A and B, "X employs A or B" can apply to any of these cases. Furthermore, the term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the associated items listed.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean the presence of the 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, components, and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or clear from the context to refer to the singular form, the singular form as used in the specification and claims should generally be construed to mean "one or more."
그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", "B 만을 포함하는 경우", "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.And, the term "at least one of A or B" should be interpreted to mean "including only A", "including only B", or "combined in the composition of A and B".
당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.Those skilled in the art should additionally recognize that the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented as combinations of electronic hardware, computer software, or both. To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the disclosed embodiments is provided to enable a person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to a person skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. The present invention is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.In the present disclosure, network function and artificial neural network and neural network can be used interchangeably.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템(100)의 블록도를 도시한다.FIG. 1 illustrates a block diagram of a chronic disease prediction system (100) according to one embodiment of the present disclosure.
도 1를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템(100)은 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된(personalized) 데이터베이스를 저장하는 저장부(110)와, 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의부(120)와, 질의에 대한 응답을 수신하는 수신부(130)와, 개인화된 데이터베이스 및 질의에 대한 응답을 이용하여 사용자의 만성질환을 예측하는 예측부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a chronic disease prediction system (100) according to one embodiment of the present disclosure includes a storage unit (110) that stores a questionnaire database including a list of questions for screening for chronic diseases and a personalized database for each user, a query unit (120) that outputs questions selected from the questionnaire database, a receiving unit (130) that receives responses to the questions, and a prediction unit (140) that predicts a chronic disease of the user using the personalized database and the responses to the questions.
구체적으로, 본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)의 저장부(110)는 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된(personalized) 데이터베이스를 저장한다.Specifically, the storage unit (110) of the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure stores a questionnaire database including a list of questions for screening for chronic diseases and a personalized database for each user.
여기서 설문 데이터베이스는 만성질환을 검진하기 위해 병원, 의료시설, 상담센터(도 4의 220) 등에서 사용하는 설문 문항으로 구성된 질의 리스트를 포함하는 데이터의 집합일 수 있으며, 개인화된 데이터베이스는 본 개시의 만성질환예측 시스템을 사용하는 사용자 개인에 대한 정보를 포함하는 데이터의 집합일 수 있다.Here, the questionnaire database may be a set of data including a list of questions consisting of questionnaire items used in hospitals, medical facilities, counseling centers (220 in FIG. 4), etc. to screen for chronic diseases, and the personalized database may be a set of data including information about individual users using the chronic disease prediction system of the present disclosure.
본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)의 질의부(120)는 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력한다. 질의부(120)는 만성질환을 검진하기 위해 설문 데이터베이스에 포함되는 질의 리스트에서 질의를 추출하고, 추출된 질의를 출력할 수 있다.The query unit (120) of the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure outputs a query selected from a questionnaire database. The query unit (120) can extract a query from a query list included in the questionnaire database to screen for a chronic disease and output the extracted query.
일 예시로, 질의부(120)는 디스플레이를 이용하여 설문 데이터베이스에서 선택된 질의를 표시하여, 사용자에게 시각적으로 출력할 수 있다. 다른 예시로, 질의부(120)는 스피커를 이용하여 설문 데이터베이스에서 선택된 질의를 음성으로 출력할 수도 있다. 질의부(120)가 질의를 출력하는 방식은 이에 제한되지 않으며, 사용자에게 알릴 수 있는 다른 방식을 포함할 수 있다.As an example, the query unit (120) may use a display to display a query selected from a survey database and output it visually to the user. As another example, the query unit (120) may use a speaker to output a query selected from a survey database audibly. The method by which the query unit (120) outputs a query is not limited thereto and may include other methods that may notify the user.
본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)의 수신부(130)는 질의에 대한 응답을 수신한다. 일 예시로, 수신부(130)는 디스플레이를 통해 출력된 질의에 대한 응답을 수신할 수 있다. 즉, 사용자는 디스플레이에 소정의 신호를 입력하여 또는 터치하여 질의에 대한 응답을 할 수 있다. 다른 예시로, 수신부(130)는 사용자의 음성을 입력받아 질의에 대한 응답을 수신할 수 있다.The receiving unit (130) of the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure receives a response to a query. As an example, the receiving unit (130) may receive a response to a query output through a display. That is, a user may respond to a query by inputting a predetermined signal to the display or by touching it. As another example, the receiving unit (130) may receive a response to a query by receiving a user's voice.
여기서, 질의는, 사용자 정보를 획득하기 위한 제1 설문 문항, 생활 패턴 정보를 획득하기 위한 제2 설문 문항 및 질병 이력 정보를 획득하기 위한 제3 설문 문항을 포함할 수 있다.Here, the query may include a first questionnaire for obtaining user information, a second questionnaire for obtaining lifestyle pattern information, and a third questionnaire for obtaining disease history information.
제1 설문 문항은, 국적, 나이, 성별, 키, 몸무게, 직업, 교육수준, 주거지역, 근무 지역, 가족 구성원 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함할 수 있다.The first questionnaire may include questions about at least one of the following: nationality, age, gender, height, weight, occupation, education level, residential area, work area, and family members.
제2 설문 문항은, 하루 동안의 총 걸음 수, 물 섭취량, 소변 횟수, 식사 횟수, 총 섭취 칼로리, 당분 섭취량, 흡연/음주량 및 횟수, 총 근무시간, 총 수면시간, 총 운동시간 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함할 수 있다.The second questionnaire may include questions about at least one of the following: total number of steps per day, water intake, number of times urinated, number of meals, total calories consumed, sugar intake, amount and frequency of smoking/drinking, total working hours, total sleeping hours, and total exercise hours.
제3 설문 문항은, 과거 병력 이력과 가족력에 관한 적어도 하나의 설문을 포함할 수 있다.The third questionnaire may include at least one question regarding past medical history and family history.
여기서, 사용자의 성별, 연령, 주거형태 등을 포함하는 사용자의 개인정보는 만성질환 예측 시스템 시작시 등록될 수 있다.Here, the user's personal information, including the user's gender, age, and type of residence, can be registered when the chronic disease prediction system starts.
다른 실시예에서, 개인화된 데이터베이스는 사용자의 병원 진단 정보를 포함할 수 있다. 수신부(130)는, 병원 또는 질환 관련 진단 정보를 저장하고 있는 서버로부터 사용자의 병원 진단 정보를 수신하거나, 또는 사용자로부터 입력되는 병원 진단 정보를 수신하고, 저장부(110)는 수신된 병원 진단 정보를 개인화된 데이터베이스에 저장할 수 있다.In another embodiment, the personalized database may include the user's hospital diagnosis information. The receiving unit (130) may receive the user's hospital diagnosis information from a server storing hospital or disease-related diagnosis information, or may receive hospital diagnosis information input by the user, and the storage unit (110) may store the received hospital diagnosis information in the personalized database.
일 실시예에서, 저장부(110)에 저장되어 있는 설문 데이터베이스는, 만성질환을 측정하기 위한 공인된 만성질환 설문 문항을 포함하는 질의 리스트를 포함하고, 질의부(120)는, 개인화된 데이터베이스에 기초하여 설문 데이터 베이스로부터 질의를 선택하고, 선택된 질의를 출력할 수 있다.In one embodiment, the questionnaire database stored in the storage unit (110) includes a list of questions including authorized chronic disease questionnaire items for measuring chronic diseases, and the query unit (120) can select a query from the questionnaire database based on the personalized database and output the selected query.
예를 들어, 개인화된 데이터베이스에 저장된 사용자에 대한 정보가 사용자에게 당뇨 및 이와 유사한 증상을 가지는 것을 지시하는 경우, 또는 개인화된 데이터베이스에 저장된 사용자의 병원 진단 정보에 당뇨가 포함되어 있는 경우, 질의부(120)는 설문 데이터베이스에서 당뇨 진단 척도에 관련된 설문 문항에 속하는 질의를 출력할 수 있다. For example, if information about a user stored in a personalized database indicates that the user has diabetes and similar symptoms, or if the user's hospital diagnosis information stored in the personalized database includes diabetes, the query unit (120) can output a query belonging to a questionnaire item related to a diabetes diagnosis scale from the questionnaire database.
일 예로, 질의부(120)는 당뇨 진단 척도의 설문 문항 중 하나인 '하루에 물을 몇 리터 마시고, 소변을 몇 회 보았으며, 체중이 몇 키로 감소했다'에 대한 답을 얻기 위해 해당 문항을 디바이스를 통해 음성이나 텍스트로 문의할 수 있다.For example, the inquiry department (120) can ask questions in the form of voice or text through the device to obtain answers to one of the questionnaire items of the diabetes diagnosis scale, such as 'How many liters of water did you drink per day, how many times did you urinate, and how many kilograms did you lose weight?'
본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)의 예측부(140)는 개인화된 데이터베이스 및 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측한다. The prediction unit (140) of the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure predicts the user's chronic disease based on an artificial neural network using a personalized database and responses to queries.
본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)이 예측하는 만성질환은 3대 만성질환인 당뇨, 고혈압 및 만성콩팥병을 포함하나, 이에 제한되지 않으며, 병원에서 검진될 수 있는 다양한 만성질환을 포함할 수 있다.Chronic diseases predicted by the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure include, but are not limited to, the three major chronic diseases of diabetes, hypertension, and chronic kidney disease, and may include various chronic diseases that can be examined at a hospital.
일 실시예에서, 예측부(140)는 개인화된 데이터베이스에 저장된 사용자의 사전 정보 및 질의에 대한 응답을 결합하여 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다. In one embodiment, the prediction unit (140) can predict a user's chronic disease by combining the user's prior information stored in a personalized database and responses to queries.
도 2는 본 개시의 다른 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템의 블록도를 도시한다. 도 2의 만성질환 예측 시스템은 도 1의 만성질환 예측 시스템(100)의 구성을 포함하며, 추가로 처리부(210)를 더 포함한다. 도 1에서와 동일 또는 대응되는 구성은 도 2에서도 동일 또는 대응되는 구성을 지시하며, 구성에는 동일한 일련 번호로 지시되므로 설명의 편의를 위해 중복되는 설명은 생략하고, 추가되는 구성을 중심으로 설명한다.FIG. 2 illustrates a block diagram of a chronic disease prediction system according to another embodiment of the present disclosure. The chronic disease prediction system of FIG. 2 includes the configuration of the chronic disease prediction system (100) of FIG. 1, and additionally includes a processing unit (210). The configurations identical or corresponding to those in FIG. 1 also indicate the same or corresponding configurations in FIG. 2, and since the configurations are indicated by the same serial numbers, redundant descriptions are omitted for convenience of explanation, and the description focuses on the additional configurations.
도 2를 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 만성질환 예측 시스템(100)의 수신부(130)는, 질의에 대한 응답을 수신함과 동시에 소정의 시간 동안 사용자의 웨어러블 장치(10)로부터 생체 신호 및 신체 활동 정보를 수신할 수 있다. Referring to FIG. 2, the receiving unit (130) of the chronic disease prediction system (100) according to another embodiment of the present disclosure can receive biosignals and physical activity information from the user's wearable device (10) for a predetermined period of time while simultaneously receiving a response to a query.
그리고 본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)은 수신부(130)에 의해 사용자의 웨어러블 장치(10)로부터 수신된 생체 신호 및 신체 활동 정보를 처리하여 사용자의 사전 정보를 생성하는 처리부(210)를 더 포함할 수 있다. In addition, the chronic disease prediction system (100) of the present disclosure may further include a processing unit (210) that processes biosignals and physical activity information received from the user's wearable device (10) by the receiving unit (130) to generate the user's prior information.
저장부(110)는, 처리부(210)에 의해 생성된 사용자의 사전 정보를 개인화된 데이터베이스에 저장할 수 있다.The storage unit (110) can store the user's dictionary information generated by the processing unit (210) in a personalized database.
구체적으로, 수신부(130)는 질의부(120)가 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하고 수신부(130)가 해당 질의에 대한 응답을 수신함과 동시에 또는 그 이전에 소정의 시간 동안 사용자의 웨어러블 장치(10)로부터 생체 신호 및 신체 활동 정보를 수신하고, 만성질환 예측 시스템이 수신된 사용자의 실시간 생체 신호 및 신체 활동 정보를 수집할 수 있다.Specifically, the receiving unit (130) receives bio-signals and physical activity information from the user's wearable device (10) for a predetermined period of time, at the same time as or before the query unit (120) outputs a query selected from the questionnaire database and the receiving unit (130) receives a response to the query, and the chronic disease prediction system can collect the received real-time bio-signals and physical activity information of the user.
일 예시로, 수신부(130)는 사용자의 웨어러블 장치(10)를 통해 생체 신호로서 심박수, 심전도, 체온, 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 수신하고, 사용자의 웨어러블 장치를 통해 신체 활동 정보로서 걸음 수, 조깅 시간 중 적어도 하나를 수신하며, 이 생체 신호 및 신체 활동 정보를 분석하여 사용자의 사전 정보를 생성하고, 저장부(110)는 처리부(210)에 의해 생성된 사용자에 대한 사전 정보를 개인화된 데이터베이스에 저장할 수 있다.As an example, the receiving unit (130) receives at least one of a heart rate, an electrocardiogram, a body temperature, and a blood oxygen saturation level as a bio-signal through the user's wearable device (10), and receives at least one of the number of steps and the jogging time as physical activity information through the user's wearable device, and analyzes the bio-signal and physical activity information to generate user's prior information, and the storage unit (110) can store the user's prior information generated by the processing unit (210) in a personalized database.
여기서 웨어러블 장치(10)는 사용자가 착용하거나 소지한 스마트 워치, 스마트폰, 스마트 안경, HMD(Head mount display), 밴드 형태 등일 수 있으며, 사용자가 착용이나 소지 가능하면서 사용자 생체 신호 및 신체 활동 정보를 획득할 수 있는 장치라면 모두 채용 가능하다.Here, the wearable device (10) may be a smartwatch, smartphone, smart glasses, HMD (head mount display), band, etc. that the user wears or carries, and any device that can be worn or carried by the user and obtain user bio-signals and physical activity information may be employed.
본 개시의 만성질환 예측 시스템은 보다 정확한 진단을 위해 소정 시간 동안 수집한 생체 신호 및 신체 활동 정보를 활용한다.The chronic disease prediction system of the present disclosure utilizes biosignals and physical activity information collected over a certain period of time for more accurate diagnosis.
일 실시예에서, 질의부(120)는 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 주기적으로 또는 소정의 조건을 만족하는 경우 출력할 수 있다. 본 개시의 만성질환 예측 시스템(100)은 일상생활 속에서 사용자에 주기적으로 질의할 수 있다. 예컨대, 질의부(120)는 특정 시간에 선택된 질의를 출력할 수 있다.In one embodiment, the query unit (120) can output a query selected from the questionnaire database periodically or when a predetermined condition is satisfied. The chronic disease prediction system (100) of the present disclosure can periodically query the user in daily life. For example, the query unit (120) can output a selected query at a specific time.
일 실시예에서, 질의부(120)는, 사전에 설정된 애플리케이션이 동작을 시작하는 경우, 선택된 질의를 출력할 수 있다. 예컨대, 사전에 설정된 애플리케이션이 포탈 사이트 앱인 경우, 사용자가 포탈 사이트 앱을 실행하면 질의부(120)는 선택된 질의를 출력할 수 있다.In one embodiment, the query unit (120) can output a selected query when a pre-configured application starts operating. For example, if the pre-configured application is a portal site app, the query unit (120) can output a selected query when a user runs the portal site app.
그리고 수신부(130)가 질의에 대한 사용자의 응답과 생체신호 및 신체 활동 정보를 포함하는 입력 데이터를 수신하고, 예측부(140)는 입력 데이터를 이용하여 인공 신경망을 기초로 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다.And the receiving unit (130) receives the user's response to the query and input data including bio-signal and physical activity information, and the prediction unit (140) can predict the user's chronic disease based on an artificial neural network using the input data.
일 실시예에서, 예측부(140)는, 질의 응답, 생체 신호 및 신체 활동 정보를 포함하는 입력 데이터에 기초하여 완전연결신경망을 통해 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다. 이러한 예측부의 예측 과정을 이하에서 도 3에 기초하여 상세히 설명한다.In one embodiment, the prediction unit (140) can predict a user's chronic disease through a fully connected neural network based on input data including question and answer, bio-signals, and physical activity information. The prediction process of the prediction unit is described in detail below based on FIG. 3.
예측부(140)는 인공 신경망에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측한다. The prediction unit (140) predicts the user's chronic disease based on an artificial neural network.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 만성질환 예측을 위한 인공 신경망 모델을 도시한다. 여기서, 본 발명에 따른 인공 신경망 모델은 컨볼루션 신경망(Convolution Neural Network: CNN) 모델과 순환 신경망(Recurrent Neural Network: RNN) 모델이 결합된 형태일 수 있다.FIG. 3 illustrates an artificial neural network model for predicting chronic diseases according to one embodiment of the present invention. Here, the artificial neural network model according to the present invention may be a combined form of a convolutional neural network (CNN) model and a recurrent neural network (RNN) model.
컨벌루션 신경망(CNN) 모델의 경우 과거의 정보는 고려하지 않고 현재의 입력 데이터에 포함된 특징 값을 이용하여 분류를 수행하므로 시간에 따라 변화하는 양상을 예측하기 위해서는 부적합할 수 있다. 다만, 컨벌루션 신경망(CNN) 모델은 특정 작업 수행과 관련된 입력에 대해 계층적이고 추상적인 표현을 학습하기에 적합하다.In the case of the convolutional neural network (CNN) model, classification is performed using the feature values included in the current input data without considering past information, so it may not be suitable for predicting aspects that change over time. However, the convolutional neural network (CNN) model is suitable for learning hierarchical and abstract representations for inputs related to performing specific tasks.
그리고, 순환 신경망(RNN) 모델은 과거의 출력값을 현재의 입력 데이터 연산에 반영하기 위한 순환적 연결 구조를 포함하기에, 시계열적인 상관관계를 학습하기에 적절하다.In addition, the recurrent neural network (RNN) model is suitable for learning time-series correlations because it includes a recurrent connection structure to reflect past output values to current input data operations.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 설문과 웨어러블 장치를 통해 획득한 입력 데이터를 벡터로 표현하고, 입력 벡터와 만성질환 예측 값이 서로 매칭되도록 CNN 모델과 RNN 모델이 결합된 인공 신경망 모델을 학습시킬 수 있고, 학습된 인공 신경망 모델을 통해 분류된 값들로 결과 값을 산출하여 오차를 최소화할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, input data acquired through a questionnaire and a wearable device can be expressed as a vector, and an artificial neural network model combining a CNN model and an RNN model can be trained so that the input vector and the chronic disease prediction value match each other, and the error can be minimized by calculating the result value using the classified values through the trained artificial neural network model.
상술한 과정에 따라 학습 데이터를 이용하여 학습된 인공 신경망 모델은 사용자의 질의에 대한 응답 데이터, 웨어러블 장치를 통해 획득한 생체 신호 및 신체 활동 정보를 입력받아 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다. 이에 대해서는 이후 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The artificial neural network model learned using learning data according to the above-described process can predict the user's chronic disease by receiving response data to the user's query, bio-signals obtained through a wearable device, and physical activity information. This will be explained later with reference to the drawings.
도 3을 참조하면, 질의에 대한 응답, 생체 신호 및 신체 활동 정보에서 소정 개수의 데이터를 입력 데이터로서 추출할 수 있다.Referring to FIG. 3, a predetermined number of data can be extracted as input data from responses to a query, bio-signals, and physical activity information.
질의에 대한 응답은 사용자 정보를 획득하기 위한 제1 설문 문항, 생활 패턴 정보를 획득하기 위한 제2 설문 문항, 질병 이력 정보를 획득하기 위한 제3 설문 문항 각각에 대한 응답, 웨어러블 장치를 통해 획득한 생체 신호 및 신체 활동 정보를 포함할 수 있다.Responses to the questions may include responses to each of the first questionnaire question for obtaining user information, the second questionnaire question for obtaining lifestyle pattern information, and the third questionnaire question for obtaining disease history information, as well as biosignals and physical activity information obtained through a wearable device.
제1 설문 문항에 대한 응답은, 국적, 나이, 성별, 키, 몸무게, 직업, 교육수준, 주거지역, 근무 지역, 가족 구성원 중 적어도 하나의 설문에 관한 응답을 포함할 수 있다.Responses to the first questionnaire may include responses to at least one of the following questions: nationality, age, gender, height, weight, occupation, education level, residential area, work area, and family members.
제2 설문 문항에 대한 응답은, 하루 동안의 총 걸음 수, 물 섭취량, 식사 횟수, 총 섭취 칼로리, 당분 섭취량, 흡연/음주량 및 횟수, 총 근무시간, 총 수면시간, 총 운동시간 중 적어도 하나의 설문에 관한 응답을 포함할 수 있다.Responses to the second questionnaire may include responses to at least one of the following: total number of steps per day, water intake, number of meals, total calories consumed, sugar intake, amount and frequency of smoking/drinking, total working hours, total sleeping hours, and total exercise hours.
제3 설문 문항에 대한 응답은, 과거 병력 이력과 가족력에 관한 적어도 하나의 설문에 관한 응답을 포함할 수 있다.Responses to the third questionnaire may include responses to at least one question regarding past medical history and family history.
생체 신호는 심박수, 심전도, 체온, 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 신체 활동 정보는 걸음수, 조깅 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The biosignal may include at least one of heart rate, electrocardiogram, body temperature, and blood oxygen saturation, and the physical activity information may include at least one of the number of steps and jogging time.
인공 신경망 모델은 입력 데이터를 컨벌루션 신경망 모델(501)에 입력한다. 구체적으로, 컨벌루션 신경망 모델(501)은 질의에 대한 응답, 생체 신호 및 신체 활동 정보에서 추출된 입력 데이터의 수에 대응되는 컨벌루션 신경망을 포함할 수 있고, 각각의 컨벌루션 신경망(501-1,501-2,..501-N)에는 복수의 입력 데이터가 입력될 수 있다. 여기서, 입력 데이터는 텍스트 또는 숫자로 구성될 수 있다.The artificial neural network model inputs input data into a convolutional neural network model (501). Specifically, the convolutional neural network model (501) may include a convolutional neural network corresponding to the number of input data extracted from a response to a query, a biosignal, and physical activity information, and a plurality of input data may be input into each convolutional neural network (501-1, 501-2, . . . 501-N). Here, the input data may be composed of text or numbers.
즉, 제1 컨벌루션 신경망(501-1)은 제1 입력 텍스트(t0)를 입력받고, 제2 컨벌루션 신경망(501-2)은 제2 입력 텍스트(t1)를 입력받으며, 제N 컨벌루션 신경망 (501-N)은 제N 입력 텍스트(tN)를 입력받을 수 있다.That is, the first convolutional neural network (501-1) can receive the first input text (t0), the second convolutional neural network (501-2) can receive the second input text (t1), and the Nth convolutional neural network (501-N) can receive the Nth input text (tN).
그리고, 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N) 각각은 입력된 입력 텍스트를 분석하여 입력 텍스트의 특징을 추출할 수 있다. 즉, 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N) 각각은 복수의 계층들(layers)을 포함할 수 있고, 각각의 계층은 입력 텍스트를 수신하고, 해당 계층의 입력 데이터를 처리하여 출력 데이터를 생성할 수 있다.And, each of the plurality of convolutional neural networks (501-1, .. 501-N) can analyze the input text and extract features of the input text. That is, each of the plurality of convolutional neural networks (501-1, .. 501-N) can include a plurality of layers, and each layer can receive the input text and process the input data of the corresponding layer to generate output data.
구체적으로, 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N) 각각은 입력된 텍스트에 대한 컨벌루션 연산을 통해 특징맵을 출력 데이터로서 출력하는 합성곱 계층을 포함할 수 있다. 이러한 합성곱 초기 계층들은 입력으로부터 낮은 레벨의 특징들을 추출하도록 동작될 수 있고, 상위 계측으로 갈수록 만성질환에 연관된 전도 신호의 공간 특징과 같은 더 복잡한 특징들을 추출하도록 동작할 수 있다.Specifically, each of the plurality of convolutional neural networks (501-1, . . . 501-N) may include a convolutional layer that outputs a feature map as output data through a convolutional operation on the input text. These convolutional early layers may be operated to extract low-level features from the input, and may be operated to extract more complex features, such as spatial features of conductive signals associated with chronic diseases, as they go to higher levels of measurement.
또한, 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)은 컨볼루션 연산이 수행되는 합성곱 계층 외에도 풀링 연산이 수행되는 풀링 계층도 포함할 수 있다. 여기서, 풀링 계층은 해당 영역에서 최대값을 선택하는 맥스 풀링(max pooling) 또는 해당 영역의 평균값을 선택하는 평균 풀링(average pooling) 등을 통해 해당 영역 데이터의 공간적 크기를 축소하는 풀링 연산을 수행할 수 있다.In addition, the convolutional neural network (501-1, ..501-N) may include a pooling layer in which a pooling operation is performed in addition to a convolutional layer in which a convolution operation is performed. Here, the pooling layer may perform a pooling operation to reduce the spatial size of data in the corresponding region, such as max pooling that selects the maximum value in the corresponding region or average pooling that selects the average value in the corresponding region.
또한, 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)은 각 계층을 1차원 벡터로 변환하고, 1차원 벡터로 변환된 계층을 하나의 벡터로 연결하는 전연결 계층(Fully-connected layer)를 포함할 수 있다. 여기서, 전연결 계층(Fullyconnected layer)은 분류(classification)를 결정할 수 있다.Additionally, the convolutional neural network (501-1, ..501-N) may include a fully-connected layer that converts each layer into a one-dimensional vector and connects the layers converted into one-dimensional vectors into one vector. Here, the fully-connected layer may determine a classification.
이러한 본 발명에 따른 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)은 합성곱 계층, 풀링 계층 및 전연결 계층을 통해 입력 텍스트의 만성질환에 연관된 만성질환 공간 특징을 추출할 수 있다. The convolutional neural network (501-1, .. 501-N) according to the present invention can extract chronic disease spatial features related to chronic diseases of input text through a convolutional layer, a pooling layer, and a fully connected layer.
본 발명에 따른 인공 신경망 모델은 제1 설문 문항에 대한 응답, 제2 설문 문항에 대한 응답, 제3 설문 문항에 대한 응답, 생체 신호 및 신체 활동 정보 값 중 적어도 하나와 만성질환 간의 연관관계를 학습할 수 있다.An artificial neural network model according to the present invention can learn a correlation between a response to a first questionnaire question, a response to a second questionnaire question, a response to a third questionnaire question, a biosignal and physical activity information value, and a chronic disease.
추가 실시 예로서, 컨벌루션 신경망 모델(501)의 출력을 순환 신경망 모델(502)로 입력할 수 있다. 순환 신경망 모델(502)은 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)의 수에 대응되는 순환 신경망을 포함할 수 있고, 각각의 순환 신경망(502-1,..502-N)에는 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N) 각각의 출력이 입력될 수 있다. 즉, 제1 순환 신경망(502-1)은 제1 컨벌루션 신경망(501-1)의 출력을 입력받고, 제2 순환 신경망(502-2)은 제2 컨벌루션 신경망(501-2)의 출력을 입력받으며, 제N 순환 신경망(502-N)은 제N 컨벌루션 신경망(501-N)의 출력을 입력받을 수 있다.As an additional example, the output of the convolutional neural network model (501) may be input to the recurrent neural network model (502). The recurrent neural network model (502) may include a recurrent neural network corresponding to the number of the plurality of convolutional neural networks (501-1, . . . 501-N), and each of the outputs of the plurality of convolutional neural networks (501-1, . . . 501-N) may be input to each of the recurrent neural networks (502-1, . . . 502-N). That is, the first recurrent neural network (502-1) may receive the output of the first convolutional neural network (501-1), the second recurrent neural network (502-2) may receive the output of the second convolutional neural network (501-2), and the Nth recurrent neural network (502-N) may receive the output of the Nth convolutional neural network (501-N).
여기서, 순환 신경망(RNN)은 현재의 데이터와 과거의 데이터를 동시에 고려하는 인공 신경망 기법으로, 컨벌루션 신경망(501)의 출력뿐만 아니라 인공 신경망을 구성하는 유닛 사이의 연결을 방향성 사이클(directed cycle)을 구성하여 현재의 데이터와 과거의 데이터를 동시에 고려할 수 있다.Here, a recurrent neural network (RNN) is an artificial neural network technique that simultaneously considers current data and past data, and can simultaneously consider current data and past data by forming a directed cycle between the connections between units that make up the artificial neural network as well as the output of the convolutional neural network (501).
이러한 순환 신경망 모델(502)은 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)을 통해 추출된 복수의 입력 텍스트 각각의 만성질환 공간 특징을 시간 순서로 학습함으로써, 만성질환 공간 특징의 시계열 변화에 따른 혈당 특징을 추출할 수 있다.This recurrent neural network model (502) can extract blood sugar features according to time series changes in chronic disease spatial features by learning chronic disease spatial features of each of multiple input texts extracted through multiple convolutional neural networks (501-1,...501-N) in time order.
구체적으로, 복수의 순환 신경망(502-1,..502-N) 각각은 복수의 컨벌루션 신경망(501-1,..501-N)을 통해 추출된 복수의 입력 텍스트 각각의 만성질환 공간 특징의 시계열적 변화를 나타내는 만성질환 특징 벡터를 추출할 수 있다. 그리고, 순환 신경망(502-N)은 추출된 만성질환 특징을 종합하여 산출된 만성질환 특징을 추출할 수 있다.Specifically, each of the plurality of recurrent neural networks (502-1, . . . 502-N) can extract a chronic disease feature vector representing the time-series change of the chronic disease spatial features of each of the plurality of input texts extracted through the plurality of convolutional neural networks (501-1, . . . 501-N). In addition, the recurrent neural network (502-N) can extract the chronic disease features produced by synthesizing the extracted chronic disease features.
그리고, 복수의 입력 텍스트 각각으로부터 만성질환 특징이 추출되면, 순환 신경망 모델(502)는 만성질환 특징에 기초하여 만성질환 발병을 예측할 수 있다(S250). 여기서, 예측된 만성질환 발병 정보는 만성질환이 발병될 확률, 만성질환의 중증 정도에 해당하는 값일 수 있다.And, when chronic disease features are extracted from each of the multiple input texts, the recurrent neural network model (502) can predict chronic disease onset based on the chronic disease features (S250). Here, the predicted chronic disease onset information can be a value corresponding to the probability of chronic disease onset and the severity of the chronic disease.
여기서, 만성질환에 해당하는 질병에 따라 서로 다른 인공 신경망을 학습시켜, 학습된 인공 신경망을 이용하여 각 질병의 걸릴 확률이나 질병의 중증 상태를 결과로 획득할 수 있다.Here, different artificial neural networks are trained according to the disease corresponding to the chronic disease, and the probability of contracting each disease or the severity of the disease can be obtained as a result using the trained artificial neural networks.
한편, 상술한 예시에 따르면, 순환 신경망 모델(502)은 RNN이 이용되는 것으로 예로 설명하였으나, 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, LSTM(Long Short-Term Memory)으로 구현될 수도 있다.Meanwhile, according to the example described above, the recurrent neural network model (502) was described as an example in which RNN was used, but according to another implementation example of the present invention, it may be implemented with LSTM (Long Short-Term Memory).
이러한 본 발명에 따르면, 추출된 특징을 기초로 사용자의 만성질환을 예측하도록 학습된 인공 신경망 모델을 제시함으로써, 보다 용이하고 신속하게 사용자의 만성질환 발병을 예측할 수 있다.According to the present invention, by presenting an artificial neural network model learned to predict a user's chronic disease based on extracted features, the onset of a user's chronic disease can be predicted more easily and quickly.
즉, 예측부(140)는 인공 신경망을 통해 반환된 만성질환에 대한 확률을 기초로 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다.That is, the prediction unit (140) can predict the user's chronic disease based on the probability of the chronic disease returned through the artificial neural network.
예측부(140)는 다른 실시 예로, 각 설문에 대한 응답을 기초로 사용자의 건강 상태를 나타내는 입력 벡터를 생성하고, 생성된 입력 벡터와 질병 벡터와의 유사도를 기초로 사용자의 만성질환을 조기 진단할 수도 있다.In another embodiment, the prediction unit (140) may generate an input vector representing the user's health status based on responses to each questionnaire, and may also diagnose the user's chronic disease at an early stage based on the similarity between the generated input vector and the disease vector.
일 예로, 예측부(140)는 제1 설문 문항 내지 상기 제3 설문 문항의 배점을 기초로 각각의 설문 문항에 대한 입력 벡터를 생성하고, 생성된 벡터를 각각의 설문 문항에 대한 가중치를 기초로 종합하여 입력 벡터를 생성할 수 있다.For example, the prediction unit (140) may generate an input vector for each questionnaire item based on the distribution of scores for the first questionnaire item to the third questionnaire item, and may generate an input vector by synthesizing the generated vectors based on the weights for each questionnaire item.
여기서, 가중치는 상기 피진단자의 인구통계학적 특성과 질병 이력에 따라 달라질 수 있다.Here, the weights may vary depending on the demographic characteristics and disease history of the subject.
한편, 만성질환 예측 시스템(100)은, 예측부가 사용자의 만성질환을 예측한 결과에 따라 결과를 사용자에게 알리는 알림부를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the chronic disease prediction system (100) may further include a notification unit that notifies the user of the results of the prediction unit's prediction of the user's chronic disease.
예컨대, 예측부(140)에서 반환된 만성질환에 대한 확률이 소정의 값을 넘거나 또는 과거의 만성질환에 대한 확률에 대비하여 소정의 비율 이상인 것으로 판정되어, 만성질환이 있거나 위험 상태인 것으로 예측된 경우, 알림부는 사용자에게 이와 같은 결론을 사용자에게 알릴 수 있다.For example, if the probability of a chronic disease returned from the prediction unit (140) exceeds a predetermined value or is determined to be higher than a predetermined ratio compared to the probability of a chronic disease in the past, and thus it is predicted that a chronic disease exists or is at risk, the notification unit can inform the user of this conclusion.
즉, 사용자에게 이상 징후가 감지되면 사용자가 전문적인 치료를 받도록 유도할 수 있다. 예를 들어, '만성콩팥병 징후가 있습니다.' 또는 '당뇨 조기 증상일 수 있습니다.' 등등 사용자에게 알림을 준다. 알림부는 디스플레이를 통해 예측부(140)의 결과를 사용자에게 표시할 수 있거나, 또는 음성으로 출력하여 사용자에게 알릴 수도 있다.That is, if an abnormality is detected in the user, the user can be guided to receive professional treatment. For example, a notification is given to the user, such as, 'There are signs of chronic kidney disease' or 'This may be an early symptom of diabetes.' The notification unit can display the results of the prediction unit (140) to the user through a display, or can notify the user by outputting them through voice.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 맞춤형 헬스케어 서비스 시스템을 나타내는 블록도 이다.FIG. 4 is a block diagram showing a customized healthcare service system according to one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 맞춤형 헬스케어 서비스 시스템은 웨어러블 장치(10), 사용자 장치(100), 만성질환 예측 서버(210) 및 의료기관서버(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 만성질환 예측 서버(210)는 전술한 만성질환 예측 시스템에 상응한다.Referring to FIG. 4, the customized healthcare service system may include a wearable device (10), a user device (100), a chronic disease prediction server (210), and a medical institution server (220). Here, the chronic disease prediction server (210) corresponds to the chronic disease prediction system described above.
웨어러블 장치(10)는 사용자의 몸에 착용 또는 부착되어 사용자의 생체 신호 및 신체 활동 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 웨어러블 장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 시계 타입일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 웨어러블 장치(10)는 팔찌, 밴드, 시계, 반지, 목걸이, 발찌, 허리띠, HMD 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.The wearable device (10) can be worn or attached to the user's body to obtain the user's bio-signals and physical activity information. Here, the wearable device (10) can be a watch type as shown in FIG. 4. However, it is not limited thereto, and the wearable device (10) can have various forms such as a bracelet, a band, a watch, a ring, a necklace, an anklet, a belt, an HMD, etc.
웨어러블 장치(10)는 생체 신호 및 신체 활동 정보를 획득하고, 획득된 생체 신호 및 신체 활동 정보를 인공 신경망 모델에 입력할 수 있다. 이러한 만성질환 예측 서버(210)의 인공 신경망 모델 학습 및 학습된 모델을 이용한 만성질환 발병 예측에 구체적인 동작은 앞서 전술하였기에 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The wearable device (10) can acquire bio-signals and physical activity information, and input the acquired bio-signals and physical activity information into an artificial neural network model. The specific operations of the chronic disease prediction server (210) for learning the artificial neural network model and predicting the onset of chronic diseases using the learned model have been described above, so a detailed description thereof will be omitted.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 만성질환 예측 방법의 흐름도이다. FIG. 5 is a flowchart of a chronic disease prediction method according to another embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 만성질환 예측 방법은, 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된 데이터베이스를 저장하는 데이터베이스 저장 단계(S910)와, 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의 출력 단계(S920)와, 질의에 대한 응답 및 웨어러블 장치를 통해 생체신호 및 신체 활동 정보를 수신하는 응답 수신 단계(S930)와, 개인화된 데이터베이스 및 질의에 대한 응답을 이용하여 사용자의 만성질환을 예측하는 만성질환 예측 단계(S940)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a chronic disease prediction method according to an embodiment of the present disclosure includes a database storage step (S910) for storing a questionnaire database including a list of queries for screening for a chronic disease and a personalized database for each user, a query output step (S920) for outputting a query selected from the questionnaire database, a response receiving step (S930) for receiving a response to the query and bio-signal and physical activity information through a wearable device, and a chronic disease prediction step (S940) for predicting a chronic disease of the user using the personalized database and the response to the query.
여기서, 만성질환 예측 방법은 데이터베이스를 저장하고 사용자에 질의를 출력하고 사용자의 응답을 수신할 수 있는 다양한 유형의 전자 장치, 예컨대, 스마트폰, 블루투스 스피커, 웨어러블 장치 등에 의해 수행되는 방법일 수 있다.Here, the chronic disease prediction method may be a method performed by various types of electronic devices, such as smartphones, Bluetooth speakers, wearable devices, etc., which can store a database, output queries to users, and receive responses from users.
데이터베이스 저장 단계(S910)에서 만성질환을 검진하기 위한 질의 리스트를 포함하는 설문 데이터베이스 및 사용자별로 개인화된(personalized) 데이터베이스를 저장한다.In the database storage step (S910), a questionnaire database including a list of questions for screening for chronic diseases and a personalized database for each user are stored.
여기서, 설문 데이터베이스는 만성질환을 검진하기 위해 병원, 의료시설, 상담센터(도 4의 220) 등에서 사용하는 설문 문항으로 구성된 질의 리스트를 포함하는 데이터의 집합일 수 있으며, 개인화된 데이터베이스는 본 개시의 만성질환예측 시스템을 사용하는 사용자 개인에 대한 정보를 포함하는 데이터의 집합일 수 있다.Here, the questionnaire database may be a set of data including a list of questions consisting of questionnaire items used in hospitals, medical facilities, counseling centers (220 in FIG. 4), etc. to screen for chronic diseases, and the personalized database may be a set of data including information about individual users using the chronic disease prediction system of the present disclosure.
질의 출력 단계(S920)에서 디스플레이를 이용하여 설문 데이터베이스에서 선택된 질의를 표시하여, 사용자에게 시각적으로 출력할 수 있다. 다른 예시로, 스피커를 이용하여 설문 데이터베이스에서 선택된 질의를 음성으로 출력할 수도 있다. 질의를 출력하는 방식은 이에 제한되지 않으며, 사용자에게 알릴 수 있는 다른 방식을 포함할 수 있다.In the query output step (S920), the query selected from the questionnaire database can be displayed using a display, so as to be visually output to the user. As another example, the query selected from the questionnaire database can be output audibly using a speaker. The method of outputting the query is not limited thereto, and may include other methods that can notify the user.
응답 수신 단계(S930)는 질의에 대한 응답을 수신한다. 일 예시로, 디스플레이를 통해 출력된 질의에 대한 응답을 수신할 수 있다. 즉, 사용자는 디스플레이에 소정의 신호를 입력하여 또는 터치하여 질의에 대한 응답을 할 수 있다. 다른 예시로, 사용자의 음성을 입력받아 질의에 대한 응답을 수신할 수 있다.The response receiving step (S930) receives a response to a query. As an example, a response to a query output through a display can be received. That is, a user can respond to a query by inputting a predetermined signal to the display or by touching it. As another example, a response to a query can be received by inputting a user's voice.
여기서, 질의는, 사용자 정보를 획득하기 위한 제1 설문 문항, 생활 패턴 정보를 획득하기 위한 제2 설문 문항 및 질병 이력 정보를 획득하기 위한 제3 설문 문항을 포함할 수 있다.Here, the query may include a first questionnaire for obtaining user information, a second questionnaire for obtaining lifestyle pattern information, and a third questionnaire for obtaining disease history information.
제1 설문 문항은, 국적, 나이, 성별, 키, 몸무게, 직업, 교육수준, 주거지역, 근무 지역, 가족 구성원 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함할 수 있다.The first questionnaire may include questions about at least one of the following: nationality, age, gender, height, weight, occupation, education level, residential area, work area, and family members.
제2 설문 문항은, 하루 동안의 총 걸음 수, 물 섭취량, 소변 횟수, 식사 횟수, 총 섭취 칼로리, 당분 섭취량, 흡연/음주량 및 횟수, 총 근무시간, 총 수면시간, 총 운동시간 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함할 수 있다.The second questionnaire may include questions about at least one of the following: total number of steps per day, water intake, number of times urinated, number of meals, total calories consumed, sugar intake, amount and frequency of smoking/drinking, total working hours, total sleeping hours, and total exercise hours.
제3 설문 문항은, 과거 병력 이력과 가족력에 관한 적어도 하나의 설문을 포함할 수 있다.The third questionnaire may include at least one question regarding past medical history and family history.
여기서, 사용자의 성별, 연령, 주거형태 등을 포함하는 사용자의 개인정보는 만성질환 예측 시스템 시작시 등록될 수 있다.Here, the user's personal information, including the user's gender, age, and type of residence, can be registered when the chronic disease prediction system starts.
다른 실시예에서, 개인화된 데이터베이스는 사용자의 병원 진단 정보를 포함할 수 있다. 병원 또는 질환 관련 진단 정보를 저장하고 있는 서버로부터 사용자의 병원 진단 정보를 수신하거나, 또는 사용자로부터 입력되는 병원 진단 정보를 수신할 수 있다. In another embodiment, the personalized database may include the user's hospital diagnosis information. The user's hospital diagnosis information may be received from a server that stores hospital or disease-related diagnosis information, or the hospital diagnosis information may be received as input by the user.
만성질환 예측 단계(S940)는 개인화된 데이터베이스 및 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측한다. The chronic disease prediction step (S940) predicts the user's chronic disease based on an artificial neural network using a personalized database and responses to queries.
본 개시의 만성질환 예측 시스템이 예측하는 만성질환은 3대 만성질환인 당뇨, 고혈압 및 만성콩팥병을 포함하나, 이에 제한되지 않으며, 병원에서 검진될 수 있는 다양한 만성질환을 포함할 수 있다.Chronic diseases predicted by the chronic disease prediction system of the present disclosure include, but are not limited to, the three major chronic diseases of diabetes, hypertension, and chronic kidney disease, and may include various chronic diseases that can be examined at a hospital.
일 실시예에서, 개인화된 데이터베이스에 저장된 사용자의 사전 정보 및 질의에 대한 응답을 결합하여 인공 신경망 모델에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다. In one embodiment, the user's chronic disease can be predicted based on an artificial neural network model by combining the user's prior information stored in a personalized database and responses to queries.
여기서, 인공 신경망 모델은 컨볼루션 신경망(Convolution Neural Network: CNN) 모델과 순환 신경망(Recurrent Neural Network: RNN) 모델이 결합된 형태일 수 있다.Here, the artificial neural network model can be a combination of a convolutional neural network (CNN) model and a recurrent neural network (RNN) model.
컨벌루션 신경망(CNN) 모델의 경우 과거의 정보는 고려하지 않고 현재의 입력 데이터에 포함된 특징 값을 이용하여 분류를 수행하므로 시간에 따라 변화하는 양상을 예측하기 위해서는 부적합할 수 있다. 다만, 컨벌루션 신경망(CNN) 모델은 특정 작업 수행과 관련된 입력에 대해 계층적이고 추상적인 표현을 학습하기에 적합하다.In the case of the convolutional neural network (CNN) model, classification is performed using the feature values included in the current input data without considering past information, so it may not be suitable for predicting aspects that change over time. However, the convolutional neural network (CNN) model is suitable for learning hierarchical and abstract representations for inputs related to performing specific tasks.
그리고, 순환 신경망(RNN) 모델은 과거의 출력값을 현재의 입력 데이터 연산에 반영하기 위한 순환적 연결 구조를 포함하기에, 시계열적인 상관관계를 학습하기에 적절하다.In addition, the recurrent neural network (RNN) model is suitable for learning time-series correlations because it includes a recurrent connection structure to reflect past output values to current input data operations.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 설문과 웨어러블 장치를 통해 획득한 입력 데이터를 벡터로 표현하고, 입력 벡터와 만성질환 예측 값이 서로 매칭되도록 CNN 모델과 RNN 모델이 결합된 인공 신경망 모델을 학습시킬 수 있고, 학습된 인공 신경망 모델을 통해 분류된 값들로 결과 값을 산출하여 오차를 최소화할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, input data acquired through a questionnaire and a wearable device can be expressed as a vector, and an artificial neural network model combining a CNN model and an RNN model can be trained so that the input vector and the chronic disease prediction value match each other, and the error can be minimized by calculating the result value using the classified values through the trained artificial neural network model.
상술한 과정에 따라 학습 데이터를 이용하여 학습된 인공 신경망 모델은 사용자의 질의에 대한 응답 데이터, 웨어러블 장치를 통해 획득한 생체 신호 및 신체 활동 정보를 입력받아 사용자의 만성질환을 예측할 수 있다.An artificial neural network model trained using learning data according to the above-described process can predict a user's chronic disease by receiving response data to a user's query, biosignals obtained through a wearable device, and physical activity information.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 사용자가 병원이나 전문 검진 기관에 방문하지 않고도 온라인 설문과 간단한 조사를 통해 생활 패턴 정보를 정확하게 획득하고, 이를 인공 신경망으로 분석하여 만성질환이 발생되기 전에 발생 가능성을 예측하거나 조기에 발병을 감지할 수 있다.According to embodiments of the present invention, users can accurately obtain lifestyle pattern information through online questionnaires and simple surveys without visiting a hospital or specialized examination institution, and analyze the information using an artificial neural network to predict the possibility of developing a chronic disease before it occurs or detect the onset of the disease at an early stage.
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 처리 시스템의 동작을 처리하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.Meanwhile, the functional operations and subject matter implementations described in this specification may be implemented as digital electronic circuits, or may be implemented as computer software, firmware or hardware including the structures disclosed in this specification and their structural equivalents, or may be implemented as a combination of one or more of these. The subject matter implementations described in this specification may be implemented as one or more computer program products, that is, one or more modules regarding computer program instructions encoded on a tangible program storage medium for processing the operations of a processing system or for execution by the same.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.The computer-readable medium may be a machine-readable storage device, a machine-readable storage substrate, a memory device, or a combination of one or more of these.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 처리하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 처리 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 형성하는 코드를 포함할 수 있다.The term "system" or "device" in this specification encompasses any apparatus, device or machine for processing data, including, for example, a programmable processor, a computer or a multiprocessor or a computer. In addition to hardware, a processing system may include code that forms an execution environment for a computer program upon request, such as code constituting processor firmware, a protocol stack, a database management system, an operating system or a combination of one or more of these.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.A computer program (also known as a program, software, software application, script, or code) may be written in any form of a programming language, including compiled or interpreted languages, a priori or procedural languages, and may be deployed in any form, including as a stand-alone program, a module, a component, a subroutine, or other unit suitable for use in a computing environment. A computer program does not necessarily correspond to a file in a file system. A program may be stored in a single file provided to a requested program, in multiple interacting files (e.g., a file storing one or more modules, subprograms, or portions of code), or in part of a file containing other programs or data (e.g., one or more scripts stored in a markup language document). A computer program may be deployed to be executed on a single computer or on multiple computers located at a single site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.Meanwhile, a computer-readable medium suitable for storing computer program instructions and data may include all forms of non-volatile memory, media and memory devices, including semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM and flash memory devices, magnetic disks such as internal hard disks or external disks, magneto-optical disks and CD-ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be supplemented by, or incorporated into, special purpose logic circuitry.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 애플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.Implementations of the subject matter described herein may be implemented in a computing system that includes a back-end component, such as a data server, a middleware component, such as an application server, a front-end component, such as a client computer having a web browser or a graphical user interface via which a user can interact with an implementation of the subject matter described herein, or any combination of one or more of such back-end, middleware or front-end components. The components of the system may be interconnected by any form or medium of digital data communication, such as a communications network.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.While this specification contains details of a number of specific implementations, these should not be construed as limitations on the scope of any invention or what may be claimed, but rather as descriptions of features that may be unique to particular embodiments of a particular invention. Likewise, particular features described herein in the context of separate embodiments may also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment may also be implemented in multiple embodiments, either individually or in any suitable subcombination. Furthermore, although features may operate in a particular combination and may initially be described as being claimed as such, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from that combination, and the claimed combination may be modified into a subcombination or variation of a subcombination.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다Also, although this specification depicts operations in the drawings in a particular order, this should not be understood to imply that such operations must be performed in the particular order depicted or in any sequential order to achieve desirable results, or that all depicted operations must be performed. In certain instances, multitasking and parallel processing may be advantageous. Also, the separation of the various system components of the embodiments described above should not be understood to require such separation in all embodiments, and it should be understood that the program components and systems described may generally be integrated together in a single software product or packaged into multiple software products.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, this specification is not intended to limit the invention to the specific terms presented. Accordingly, although the invention has been described in detail with reference to the above-described examples, those skilled in the art can make modifications, changes, and variations to the examples without departing from the scope of the invention. The scope of the invention is indicated by the claims described below rather than the above-described detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the invention.
Claims (10)
상기 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의 출력 단계;
상기 질의에 대한 응답을 수신하는 응답 수신 단계; 및
상기 개인화된 데이터베이스 및 상기 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망 모델에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측하는 만성질환 예측 단계를 포함하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.A database storage step for storing a questionnaire database including a list of questions for screening for chronic diseases and a personalized database for each user;
A query output step for outputting queries selected from the above questionnaire database;
A response receiving step for receiving a response to the above query; and
An artificial neural network-based early detection method for chronic diseases, comprising a chronic disease prediction step of predicting a user's chronic disease based on an artificial neural network model using the personalized database and responses to the query.
상기 만성질환 예측 단계는,
상기 질의에 대한 응답을 수신함과 동시에 소정의 시간 동안 사용자의 웨어러블 장치로부터 생체 신호 및 신체 활동 정보를 수신 단계; 및
상기 사용자의 생체 신호 및 신체 활동 정보를 분석하여 상기 사용자의 사전 정보를 생성하는 사전 정보 생성 단계를 더 포함하고,
상기 데이터베이스 저장 단계는,
상기 사용자의 사전 정보를 상기 개인화된 데이터베이스에 저장하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.In paragraph 1,
The above chronic disease prediction steps are:
A step of receiving bio-signals and physical activity information from the user's wearable device for a predetermined period of time while receiving a response to the above query; and
Further comprising a pre-information generation step of generating pre-information of the user by analyzing the user's bio-signals and physical activity information,
The above database storage step is,
An artificial neural network-based method for early detection of chronic diseases, which stores the user's prior information in the personalized database.
상기 설문 데이터베이스는,
만성질환을 측정하기 위한 공인된 만성질환 설문 문항을 포함하는 질의 리스트를 포함하고,
상기 질의 출력 단계는,
상기 개인화된 데이터베이스에 기초하여 상기 설문 데이터베이스로부터 질의를 선택하고, 상기 선택된 질의를 출력하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.In the first paragraph,
The above survey database is,
Includes a list of questions containing validated chronic disease questionnaire items to measure chronic diseases;
The above query output step is,
An artificial neural network-based early detection method for chronic diseases, which selects a query from the questionnaire database based on the personalized database and outputs the selected query.
상기 질의 출력 단계는,
상기 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 주기적으로 또는 소정의 조건을 만족하는 경우 출력하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.In the first paragraph,
The above query output step is,
An artificial neural network-based method for early detection of chronic diseases, which outputs a query selected from the above-mentioned questionnaire database periodically or when a predetermined condition is satisfied.
상기 질의는,
사용자 정보를 획득하기 위한 제1 설문 문항, 생활 패턴 정보를 획득하기 위한 제2 설문 문항 및 질병 이력 정보를 획득하기 위한 제3 설문 문항을 포함하고,
상기 제1 설문 문항은,
국적, 나이, 성별, 키, 몸무게, 직업, 교육수준, 주거지역, 근무 지역, 가족 구성원 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함하며,
상기 제2 설문 문항은,
하루 동안의 총 걸음 수, 물 섭취량, 식사 횟수, 총 섭취 칼로리, 당분 섭취량, 흡연/음주량 및 횟수, 총 근무시간, 총 수면시간, 총 운동시간 중 적어도 하나에 관한 설문을 포함하고,
상기 제3 설문 문항은,
과거 병력 이력과 가족력에 관한 적어도 하나의 설문을 포함하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.In paragraph 1,
The above question is,
It includes a first questionnaire to obtain user information, a second questionnaire to obtain lifestyle pattern information, and a third questionnaire to obtain disease history information.
The first questionnaire above is,
Includes a questionnaire on at least one of the following: nationality, age, gender, height, weight, occupation, education level, residential area, work area, and family members.
The second questionnaire above is,
Includes a questionnaire on at least one of the following: total number of steps per day, water intake, number of meals, total calories consumed, sugar intake, amount and frequency of smoking/drinking, total working hours, total sleeping hours, and total exercise hours.
The third questionnaire above is,
An artificial neural network-based method for early detection of chronic diseases, comprising at least one questionnaire regarding past medical history and family history.
상기 인공 신경망을 학습시키는 단계를 더 포함하고,
상기 인공 신경망은 상기 설문과 상기 웨어러블 장치를 통해 획득한 입력 데이터를 벡터로 표현하고, 입력 벡터와 만성질환 예측 값이 서로 매칭되도록 CNN 모델과 RNN 모델이 결합된, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 방법.In paragraph 1,
Further comprising a step of training the artificial neural network,
The above artificial neural network expresses input data obtained through the above questionnaire and the wearable device as a vector, and is an artificial neural network-based chronic disease early detection method in which a CNN model and an RNN model are combined so that the input vector and the chronic disease prediction value are matched with each other.
상기 만성질환 예측 단계는,
상기 각 설문에 대한 응답을 기초로 상기 사용자의 건강 상태를 나타내는 입력 벡터를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 입력 벡터와 질병 벡터와의 유사도를 기초로 상기 사용자의 만성질환을 조기 진단하는 단계를 포함하는, 생활 패턴 정보 기반 만성질환 조기 감지 방법.In paragraph 1,
The above chronic disease prediction steps are:
A step of generating an input vector representing the health status of the user based on the response to each of the above questionnaires; and
A method for early detection of chronic diseases based on lifestyle pattern information, comprising a step of early diagnosing a chronic disease of the user based on the similarity between the generated input vector and the disease vector.
상기 입력 벡터를 생성하는 단계는,
상기 제1 설문 문항 내지 상기 제3 설문 문항의 배점을 기초로 각각의 설문 문항에 대한 벡터를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 벡터를 상기 각각의 설문 문항에 대한 가중치를 기초로 종합하여 상기 상태 벡터를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 가중치는 상기 피진단자의 인구통계학적 특성과 질병 이력에 따라 달라지는, 생활 패턴 정보 기반 만성질환 조기 감지 방법.In paragraph 7,
The steps for generating the above input vector are:
A step of generating a vector for each questionnaire item based on the distribution of scores of the first questionnaire item to the third questionnaire item; and
Including a step of generating the state vector by synthesizing the generated vector based on the weight for each of the questionnaire items,
The above weights are based on lifestyle pattern information, and are an early detection method for chronic diseases, which varies depending on the demographic characteristics and disease history of the diagnosed person.
상기 설문 데이터베이스로부터 선택된 질의를 출력하는 질의부;
상기 질의에 대한 응답을 수신하는 수신부; 및
상기 개인화된 데이터베이스 및 상기 질의에 대한 응답을 이용하여 인공 신경망 모델에 기초하여 사용자의 만성질환을 예측하는 예측부를 포함하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 장치.A storage unit including a questionnaire database containing a list of questions for screening for chronic diseases and a personalized database for each user;
A query section for outputting queries selected from the above questionnaire database;
A receiving unit for receiving a response to the above query; and
An artificial neural network-based chronic disease early detection device, comprising a prediction unit that predicts a user's chronic disease based on an artificial neural network model using the personalized database and responses to the query.
상기 예측부는,
상기 질의에 대한 응답을 수신함과 동시에 소정의 시간 동안 사용자의 웨어러블 장치로부터 생체 신호 및 신체 활동 정보를 수신하고, 상기 사용자의 생체 신호 및 신체 활동 정보를 분석하여 상기 사용자의 사전 정보를 생성하며, 상기 사용자의 사전 정보를 상기 개인화된 데이터베이스에 저장하는, 인공 신경망 기반 만성질환 조기 감지 장치.In Article 9,
The above prediction part,
An artificial neural network-based chronic disease early detection device that receives a response to the above query, simultaneously receives bio-signals and physical activity information from the user's wearable device for a predetermined period of time, analyzes the user's bio-signals and physical activity information to generate prior information about the user, and stores the user's prior information in the personalized database.
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|---|---|---|---|---|
| CN120878161A (en) * | 2025-07-28 | 2025-10-31 | 吉林大学 | Tumor gene detection report auxiliary analysis system |
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- 2023-12-12 KR KR1020230179304A patent/KR20250089712A/en active Pending
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