WO2022114793A1 - Big data-based system, method, and program for predicting risk for diabetes incidence - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program.
- Blood sugar in our body refers to the substances contained in the blood, and the blood sugar of animals is mainly glucose and becomes an energy source for the brain and red blood cells, and the amount is determined according to the amount of exercise and meal. Blood sugar, which is important for our body, is a sensitive metabolism that has a bad effect on health if it is too little or too much. It is of utmost importance to follow and keep blood sugar constant at all times.
- the fasting blood sugar is measured after maintaining the fasting state for at least 8 hours, and through this, it is possible to determine whether or not diabetes is present.
- it is common for blood sugar to be lowered when fasting is maintained for more than 8 hours it is difficult to accurately measure diabetes by measuring fasting blood sugar once.
- an additional test is required to accurately determine whether diabetes is present.
- the present invention generates big data by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health checkup over time, and analyzes it to accurately recognize or predict the risk of diabetes occurrence without additional examination. , to provide a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program that can prevent dangerous situations in advance.
- the big data-based diabetes risk prediction system for achieving the above technical problem is composed of one or more computers, and collects input diabetes onset factor values for diabetes onset factors over time to form big data, , an analysis server that analyzes the big data to predict the risk of developing diabetes, and a client connected to the analysis server, wherein the client receives the input diabetes onset factor value and provides it to the analysis server, from the analysis server
- the input diabetes onset factor value includes a fasting blood sugar value
- the analysis server exceeds a reference value set based on the big data, the input diabetes onset factor value, the diabetes It is characterized by predicting the risk of disease.
- the analysis server may use the deep learning learning model to learn the input diabetes onset factor value and the diabetes onset risk as a dataset, and predict the diabetes onset risk with the deep learning learning model.
- the analysis server accumulates the input diabetes onset factor value, generates learning data, calculates a normal diabetes onset factor value within a normal range through analysis of the learning data, and the input diabetes onset factor value is the normal It may be determined whether a specific range formed based on the diabetes onset factor value is exceeded.
- the analysis server may accumulate the input diabetes onset factor values, generate learning data, and extract the diabetes onset risk from the learning data.
- the analysis server accumulates specific situation data by matching the abnormal characteristic information, recognizes specific abnormal characteristic information within the input diabetes onset factor value, and transmits situation data corresponding to the recognized abnormal characteristic information to the client can be sent to
- the analysis server may analyze the big data by logistic regression analysis.
- the input diabetes onset factor values are high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, It may further include at least one of height, weight, blood pressure, and living environment.
- HDL high-density lipoprotein
- the analysis server may predict the risk of developing type 2 diabetes.
- the risk of developing diabetes may include at least one of an onset time and an onset rate.
- the client may include an input device that receives the input diabetes onset factor value and provides it to the analysis server, and an output device that receives and outputs the diabetes risk level from the analysis server.
- the big data-based diabetes risk prediction method performed by the system according to the present invention for achieving the above technical problem includes the steps of obtaining an input diabetes onset factor value for a diabetes onset factor, and the input diabetes onset factor value
- a big data collection step of collecting and forming big data over time and a diabetes risk prediction step of predicting the risk of developing diabetes by analyzing the big data includes, wherein the input diabetes onset factor value is a fasting blood sugar value
- the predicting risk of developing diabetes may predict the risk of developing diabetes when the input diabetes onset factor value exceeds a reference value set based on the big data.
- the diabetes risk prediction step is a learning step of learning the input diabetes onset factor value and the diabetes risk risk from a dataset by one or more computers, using a deep learning learning model, and the deep learning learning model. It may include predicting the risk of developing diabetes.
- the learning step includes the steps of accumulating the input diabetes onset factor values to generate learning data, calculating a normal diabetes onset factor value within a normal range through analysis of the learning data, and the input diabetes onset factor value
- the method may include determining whether a specific range formed based on the normal diabetes onset factor value is exceeded.
- the learning step may include accumulating the input diabetes onset factor values, generating learning data, and extracting the diabetes onset risk from the learning data.
- the learning step includes the steps of matching and accumulating specific situation data with abnormal characteristic information, recognizing specific abnormal characteristic information within the input diabetes onset factor value, and obtaining situation data corresponding to the recognized abnormal characteristic information It may further include the step of transmitting to the client.
- the step of predicting the risk of developing diabetes may analyze the big data by logistic regression analysis.
- the input diabetes onset factor value is a high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, It may further include at least one of height, weight, blood pressure, and living environment.
- HDL high-density lipoprotein
- the diabetes risk prediction step may predict the risk of developing type 2 diabetes.
- the risk of developing diabetes may include at least one of an onset time and an onset rate.
- the present invention is combined with a computer that is hardware to provide a big data-based diabetes risk prediction program stored in the medium to execute the above-described big data-based diabetes risk prediction method. have.
- the present invention without additional examination, by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health examination over time, big data is generated, and by analyzing it, the risk of diabetes occurrence is accurately recognized or predicted, so that the risk situation can be predicted in advance. It is possible to provide a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program that can prevent
- FIG. 1 is a block diagram schematically showing a big data-based diabetes risk prediction system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for predicting the risk of developing diabetes based on big data according to an embodiment of the present invention.
- the computer includes all of various devices capable of visually presenting a result to a user by performing arithmetic processing.
- computers include desktop PCs and notebooks (Note Books) as well as smart phones, tablet PCs, cellular phones, PCS phones (Personal Communication Service phones), synchronous/asynchronous A mobile terminal of International Mobile Telecommunication-2000 (IMT-2000), a Palm Personal Computer (PC), a Personal Digital Assistant (PDA), and the like may also be applicable.
- the computer may be a medical device for acquiring or observing a medical image.
- the computer may correspond to a server computer connected to various client computers.
- FIG. 1 is a block diagram schematically showing a big data-based diabetes risk prediction system according to an embodiment of the present invention.
- the big data-based diabetes risk prediction system 10 includes an analysis server 100 and a client 200 .
- the analysis server 100 is composed of one or more computers.
- the analysis server 100 collects the input diabetes onset factor values according to the diabetes onset factors over time to form the big data 110 .
- the analysis server 100 analyzes the big data 110 to predict the risk of developing diabetes.
- the input diabetes onset factor value means a value obtainable through a basic health checkup, and does not mean a value obtainable through an additional checkup.
- additional check-up may mean a check-up to check whether diabetes is present in addition to the basic health check-up.
- selection over time may mean, for example, receiving the input diabetes onset factor value at least once or more before receiving the current input diabetes onset factor value.
- collection according to time may mean that input diabetes onset factor values provided in the past 3 years are collected.
- the big data 110 may be big data of the National Health Insurance Corporation.
- the factors for developing diabetes may include, for example, a fasting blood glucose level.
- Diabetes development factors include, for example, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol level, triglyceride level, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, height , weight, blood pressure, and may further include at least one of a living environment.
- HDL high-density lipoprotein
- the analysis server 100 may accumulate and collect the values of the input diabetes onset factors during a specific period. For example, the analysis server 100 may accumulate and collect the values of the input diabetes onset factors for the past 3 years. For example, the analysis server 100 may accumulate and collect values of input diabetes onset factors for the past 5 years.
- the analysis server 100 analyzes the big data 110 .
- the analysis server 100 may analyze the big data 110 by, for example, logistic regression analysis.
- the analysis server 100 may predict the risk of developing diabetes when the input diabetes onset factor value exceeds a reference value set based on big data.
- the reference value may be, for example, a reference for evaluating the absolute value of the input diabetes onset factor value, or a reference for evaluating the difference between the input diabetes onset factor value and a normal value set based on big data.
- the analysis server 100 determines, for example, whether the fasting blood glucose value among the input diabetes onset factor values exceeds or does not exceed a reference value set based on big data to determine the risk of diabetes onset predictable.
- the analysis server 100 may predict the risk of developing diabetes according to a difference value between the input diabetes onset factor value and a reference value set based on big data.
- the risk of developing diabetes may include, for example, at least one of an onset time of diabetes and an incidence of diabetes.
- the big data-based diabetes risk prediction system 10 may predict the risk of developing type 2 diabetes.
- the big data-based diabetes risk prediction system 10 may predict the risk of diabetes onset by using one or more computers and the deep learning learning model 120 .
- the deep learning learning model 120 will be described.
- the analysis server 100 is composed of one or more computers to form the deep learning learning model 120, and plays a role of determining how high the risk of diabetes onset is the input diabetes onset factor value.
- the deep learning learning model 120 refers to a system or network that builds one or more layers in one or more computers and performs judgment based on a plurality of data.
- the deep learning learning model 120 is implemented as a set of layers including a convolutional pooling layer, a locally-connected layer, and a fully-connected layer.
- a convolutional pooling layer or a local access layer may be configured to extract features in an image.
- the fully connected layer can determine the correlation between features of the image.
- the overall structure of the deep learning learning model 120 may be formed in a form in which a local access layer is connected to a convolutional pooling layer, and a fully connected layer is formed in the local access layer.
- the deep learning learning model 120 may include various judgment criteria (ie, parameters), and may add new judgment criteria (ie, parameters) through input image analysis.
- the parameter may include, for example, fasting blood sugar.
- Parameters include, for example, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, height, and weight.
- blood pressure and may further include at least one of a living environment.
- the parameter includes fasting blood glucose and the fasting blood glucose value is 100 mg/dL or more, it may be a risk of diabetes, and if it is less than it, it may be normal.
- the parameter includes HDL cholesterol
- the HDL cholesterol value is 240 mg/dL or more
- it may be a risk of diabetes, and if it is less than it, it may be normal. At this time, whether or not to take hyperlipidemia drugs can be learned together.
- the risk may be diabetes, and if the parameter is less than 150 mg/dL, it may be normal. At this time, whether or not to take diabetes medication can be learned together.
- the parameter includes blood pressure and the systolic blood pressure (SBP) value is 130 mmHg or more or the diastolic blood pressure (DBP) value is 80 mmHg or more, it may be a risk of diabetes, If it is outside the above range, it may be normal. At this time, whether or not to take a high blood pressure drug may be learned together.
- SBP systolic blood pressure
- DBP diastolic blood pressure
- the risk of diabetes may be higher, and less than that may be normal . At this time, whether or not to take diabetes medication can be learned together.
- the deep learning learning model 120 is a structure called a convolutional neural network suitable for image analysis, and a feature extraction layer that learns by itself the feature with the greatest discriminative power from given image data. (Feature Extraction Layer) and a prediction layer that learns a prediction model to obtain the highest prediction performance based on the extracted features may be configured in an integrated structure.
- the feature extraction layer spatially integrates the convolution layer, which creates a feature map by applying a plurality of filters to each area of the image, and the feature map to obtain features that are invariant to changes in position or rotation. It may be formed in a structure in which a pooling layer that can be extracted is alternately repeated several times. Through this, various level features can be extracted from low-level features such as points, lines, and planes to complex and meaningful high-level features.
- the convolutional layer obtains a feature map by taking a nonlinear activation function on the dot product of the filter and the local receptive field for each patch of the input image. Therefore, CNNs are characterized by using filters with sparse connectivity and shared weights. This connection structure reduces the number of parameters to be learned, makes learning through the backpropagation algorithm efficient, and consequently improves prediction performance.
- the integration layer (Pooling Layer or Sub-sampling Layer) generates a new feature map by using local information of the feature map obtained from the previous convolutional layer.
- the newly created feature map by the integration layer is reduced to a smaller size than the original feature map.
- Representative integration methods include Max Pooling, which selects the maximum value of the corresponding region in the feature map, and the corresponding feature map in the feature map. There is an average pooling method that obtains the average value of a region.
- the feature map of the integrated layer may be less affected by the position of an arbitrary structure or pattern existing in the input image than the feature map of the previous layer.
- the integration layer can extract features that are more robust to regional changes such as noise or distortion in the input image or previous feature map, and these features can play an important role in classification performance.
- Another role of the integration layer is to reflect the characteristics of a wider area as you go up to the upper learning layer in the deep structure. It is possible to generate features that reflect the characteristics of the abstract image as a whole.
- the features finally extracted through repetition of the convolutional layer and the integration layer are fully connected to the classification model such as multi-layer perception (MLP) or support vector machine (SVM). -connected layer) and can be used for classification model training and prediction.
- MLP multi-layer perception
- SVM support vector machine
- the structure of the deep learning learning model 120 is not limited thereto, and may be formed of a neural network of various structures.
- the client 200 receives the input diabetes onset factor value and provides it to the analysis server 100 .
- the client 200 receives the diabetes risk from the analysis server 100 and outputs it.
- the client 200 may include an input device 210 and an output device 220 .
- the input device 210 and the output device 220 may be implemented as one device or as separate devices.
- the input device 210 may be a device that receives the diabetes onset factor and transmits the corresponding input diabetes onset factor value to the analysis server 100 .
- the input device 210 may receive the blood of a user who needs to analyze the risk of developing diabetes, and may calculate factors for developing diabetes.
- the output device 220 may receive the diabetes onset risk result from the analysis server 100 and provide the determination result to the user in various ways.
- the output device 220 may include a display unit to visually display the risk of developing diabetes and provide it to the user. Also, when receiving the determination result that the risk of developing diabetes is high, the output device 220 may generate a vibration to notify the user that the risk of developing diabetes is high.
- the method in which the output device 220 provides the determination result of the risk of diabetes to the user is not limited thereto, and various output methods that can be provided to the user, such as sound output, may be used.
- the output device 220 according to an embodiment of the present invention may include a mobile terminal.
- FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a method for predicting the risk of developing diabetes based on big data according to an embodiment of the present invention.
- the big data-based diabetes risk prediction method includes the steps of acquiring an input diabetes onset factor value for the diabetes onset factor (S100), and collecting big data ( S200), and a diabetes risk prediction step (S300).
- An input diabetes onset factor value for the diabetes onset factor is acquired (S100).
- the input diabetes onset factor value may be input from the client 200 and provided to the analysis server 100 .
- the input diabetes onset factor value may be input to the input device 210 and provided to the analysis server 100 .
- Input diabetes onset factor values are collected over time to form big data (S200).
- the big data collection step ( S200 ) may be performed in the analysis server 100 .
- the risk of developing diabetes is predicted (S300).
- the risk of developing diabetes may be provided from the analysis device 100 to the output device 220 .
- the output device 220 may be implemented as a single device with the input device 210 , or may be implemented as separate devices.
- the diabetes risk prediction step (S300) is a learning step of learning the input diabetes onset factor value and the risk of diabetes as a dataset by one or more computers, using a deep learning learning model, and deep learning learning It may include predicting the risk of developing diabetes with the model 120 .
- the risk of developing diabetes may be determined as a parameter of the deep learning learning model 120 mentioned above.
- the learning step may include accumulating input diabetes onset factor values to generate learning data. Normal diabetes onset factor values are calculated through the analysis of the learning data. It may be determined whether the input diabetes onset factor value exceeds a specific range formed based on the normal diabetes onset factor value.
- the learning step may include generating learning data by accumulating input diabetes onset factor values provided from the client 200 .
- the input diabetes onset factor value may correspond to the diabetes onset factor.
- abnormal feature information may be extracted from the training data.
- the learning step may include accumulating specific situation data by matching it with abnormal characteristic information.
- the abnormal characteristic information may mean, for example, that an input diabetes onset factor value, for example, a fasting blood sugar value, has a value that is less than a normal range.
- the abnormal characteristic information may mean, for example, that a difference between an input diabetes onset factor value and a reference value exceeds a predetermined value and has a value that does not fall within a normal range.
- Abnormality characteristic information includes, for example, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, height , weight, blood pressure, and living environment may mean that at least one has a value that is less than a normal range.
- HDL high-density lipoprotein
- Context data corresponding to the recognized abnormal characteristic information may be transmitted to the client.
- the context data corresponding to the abnormal characteristic information may be, for example, a risk of diabetes.
- the big data-based diabetes risk prediction method is implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware. can be saved.
- a program is a code coded in a computer language such as C, C++, JAVA, or machine language that the computer's processor (CPU) can read through the computer's device interface in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as the program.
- code may be included. Such code may include functional code related to a function defining functions necessary for executing the methods, etc. .
- the code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer should be referenced.
- the code uses the computer's communication module to determine how to communicate with any other remote computer or server. , may further include a communication-related code for which information or media should be transmitted and received during communication.
- the storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device.
- examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. That is, the program may be stored in various recording media on various servers that the computer can access or in various recording media on the user's computer.
- the medium may be distributed in computer systems connected through a network, and computer readable codes may be stored in a distributed manner.
- the big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program generate big data by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health checkup over time without additional examination, By analyzing this, a risk situation can be prevented in advance by recognizing or predicting the risk of developing diabetes.
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Abstract
Description
본 발명은 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템, 예측 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program.
우리 몸에 있는 혈당은 혈액 속에 포함되어 있는 물질을 의미하는 것으로, 동물의 혈당은 주로 포도당이며 뇌와 적혈구의 에너지원이 되고, 그 양은 운동 및 식사의 양에 따라 결정이 된다. 우리 몸에 중요한 혈당은 적어서도 안되고 많으면 건강에 나쁜 작용을 하는 민감한 대사이다. 따라고 혈당은 항상 일정하게 유지되도록 하는 것이 무엇보다 중요하다. Blood sugar in our body refers to the substances contained in the blood, and the blood sugar of animals is mainly glucose and becomes an energy source for the brain and red blood cells, and the amount is determined according to the amount of exercise and meal. Blood sugar, which is important for our body, is a sensitive metabolism that has a bad effect on health if it is too little or too much. It is of utmost importance to follow and keep blood sugar constant at all times.
식후가 아닌 공복 혈당은 적게는 8시간 정도 공복 상태를 유지한 후 측정하고, 이를 통해 당뇨병 여부를 판단할 수 있다. 다만, 8시간 이상 공복을 유지하게 되면 보통 혈당이 낮아 지는게 일반적이어서, 공복 혈당을 1회 측정하여서는 정확한 당뇨 여부를 측정하기 어렵다. 또한, 공복 혈당이 기준 수치 이상이어서, 당뇨로 판명되는 경우에도, 정확한 당뇨 여부 판단을 위해, 추가적인 검사가 필요한 문제점이 있다.The fasting blood sugar, not after a meal, is measured after maintaining the fasting state for at least 8 hours, and through this, it is possible to determine whether or not diabetes is present. However, since it is common for blood sugar to be lowered when fasting is maintained for more than 8 hours, it is difficult to accurately measure diabetes by measuring fasting blood sugar once. In addition, even when it is determined that diabetes is diabetes because the fasting blood sugar is higher than the reference level, there is a problem in that an additional test is required to accurately determine whether diabetes is present.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기본 건강 검진시 얻을 수 있는 당뇨병 발병 요인들을 시간에 따라 누적하여 빅데이터를 생성하고, 이를 분석하여, 추가 검진 없이, 당뇨병 발생 위험도를 정확하게 인식 또는 예측함에 따라, 위험 상황을 사전에 예방할 수 있는 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템, 예측 방법, 및 프로그램을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention generates big data by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health checkup over time, and analyzes it to accurately recognize or predict the risk of diabetes occurrence without additional examination. , to provide a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program that can prevent dangerous situations in advance.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템은, 하나 이상의 컴퓨터로 구성되고, 당뇨병 발병 요인에 대한 입력 당뇨병 발병 요인 값을 시간에 따라 수집하여 빅데이터를 형성하고, 상기 빅데이터를 분석하여, 당뇨병 발병 위험도는 예측하는 분석 서버 및 상기 분석 서버와 연결된 클라이언트를 포함하고, 상기 클라이언트는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 입력받아 상기 분석 서버에 제공하고, 상기 분석 서버로부터 상기 당뇨병 발병 위험도를 제공받아 출력하고, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값은 공복 혈당값을 포함하고, 상기 분석 서버는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값이 상기 빅데이터를 기반으로 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 당뇨병 발병 위험도를 예측하는 것을 특징으로 한다.The big data-based diabetes risk prediction system according to the present invention for achieving the above technical problem is composed of one or more computers, and collects input diabetes onset factor values for diabetes onset factors over time to form big data, , an analysis server that analyzes the big data to predict the risk of developing diabetes, and a client connected to the analysis server, wherein the client receives the input diabetes onset factor value and provides it to the analysis server, from the analysis server When the diabetes onset risk is provided and output, the input diabetes onset factor value includes a fasting blood sugar value, and the analysis server exceeds a reference value set based on the big data, the input diabetes onset factor value, the diabetes It is characterized by predicting the risk of disease.
이때, 상기 분석 서버는 딥러닝 학습 모델을 이용하여, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값 및 상기 당뇨병 발병 위험도를 데이터셋으로 학습하고, 상기 딥러닝 학습 모델로 상기 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다. In this case, the analysis server may use the deep learning learning model to learn the input diabetes onset factor value and the diabetes onset risk as a dataset, and predict the diabetes onset risk with the deep learning learning model.
즉, 상기 분석 서버는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하고, 상기 학습 데이터의 분석을 통해 정상 범위의 정상 당뇨병 발병 요인 값을 산출하고, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값이 상기 정상 당뇨병 발병 요인 값을 기준으로 형성된 특정 범위를 초과하였는지 판단할 수 있다. 또한, 상기 분석 서버는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하고, 상기 학습 데이터에서 상기 당뇨병 발병 위험도를 추출할 수 있다.That is, the analysis server accumulates the input diabetes onset factor value, generates learning data, calculates a normal diabetes onset factor value within a normal range through analysis of the learning data, and the input diabetes onset factor value is the normal It may be determined whether a specific range formed based on the diabetes onset factor value is exceeded. In addition, the analysis server may accumulate the input diabetes onset factor values, generate learning data, and extract the diabetes onset risk from the learning data.
또한, 상기 분석 서버는 특정한 상황 데이터를 상기 이상 특징 정보에 매칭하여 누적하고, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값 내에서 특정한 이상 특징 정보를 인식하고, 상기 인식된 이상 특징 정보에 상응하는 상황 데이터를 상기 클라이언트로 전송할 수 있다.In addition, the analysis server accumulates specific situation data by matching the abnormal characteristic information, recognizes specific abnormal characteristic information within the input diabetes onset factor value, and transmits situation data corresponding to the recognized abnormal characteristic information to the client can be sent to
또한, 상기 분석 서버는 상기 빅데이터를 로지스틱 회귀 분석으로 분석할 수 있다.Also, the analysis server may analyze the big data by logistic regression analysis.
한편, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값은 HDL(High-Density Lipoprotein) 콜레스테롤 값, 중성 지방(Triglyceride) 값, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부, 가족력, 과거 병력, 현재 병력, 복부 둘레, BMI, 나이, 키, 체중, 혈압, 및 거주 환경 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the input diabetes onset factor values are high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, It may further include at least one of height, weight, blood pressure, and living environment.
또한, 상기 분석 서버는 2형 당뇨 발병 위험도를 예측할 수 있다.In addition, the analysis server may predict the risk of developing type 2 diabetes.
또한, 상기 당뇨병 발병 위험도는 발병 시기 및 발병률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the risk of developing diabetes may include at least one of an onset time and an onset rate.
한편, 상기 클라이언트는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 입력받아, 상기 분석 서버에 제공하는 입력 장치 및 상기 분석 서버로부터 상기 당뇨병 발병 위험도를 제공받아 출력하는 출력 장치를 포함할 수 있다.Meanwhile, the client may include an input device that receives the input diabetes onset factor value and provides it to the analysis server, and an output device that receives and outputs the diabetes risk level from the analysis server.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 시스템에 의해 수행되는 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법은 당뇨병 발병 요인에 대한 입력 당뇨병 발병 요인 값을 획득하는 단계와, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 시간에 따라 수집하여 빅데이터를 형성하는 빅데이터 수집 단계 및 상기 빅데이터를 분석하여, 당뇨병 발병 위험도를 예측하는 당뇨병 발병 위험도 예측 단계;를 포함하고, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값은 공복 혈당값을 포함하고, 상기 당뇨병 발병 위험도 예측 단계는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값이 상기 빅데이터를 기반으로 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다.In addition, the big data-based diabetes risk prediction method performed by the system according to the present invention for achieving the above technical problem includes the steps of obtaining an input diabetes onset factor value for a diabetes onset factor, and the input diabetes onset factor value A big data collection step of collecting and forming big data over time and a diabetes risk prediction step of predicting the risk of developing diabetes by analyzing the big data; includes, wherein the input diabetes onset factor value is a fasting blood sugar value In addition, the predicting risk of developing diabetes may predict the risk of developing diabetes when the input diabetes onset factor value exceeds a reference value set based on the big data.
이때, 상기 당뇨병 발병 위험도 예측 단계는 하나 이상의 컴퓨터에 의해, 딥러닝 학습 모델을 이용하여, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값 및 상기 당뇨병 발병 위험도를 데이터셋으로 학습하는 학습 단계 및 상기 딥러닝 학습 모델로 상기 당뇨병 발병 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.At this time, the diabetes risk prediction step is a learning step of learning the input diabetes onset factor value and the diabetes risk risk from a dataset by one or more computers, using a deep learning learning model, and the deep learning learning model. It may include predicting the risk of developing diabetes.
이때, 상기 학습 단계는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하는 단계와, 상기 학습 데이터의 분석을 통해 정상 범위의 정상 당뇨병 발병 요인 값을 산출하는 단계 및 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값이 상기 정상 당뇨병 발병 요인 값을 기준으로 형성된 특정 범위를 초과하였는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In this case, the learning step includes the steps of accumulating the input diabetes onset factor values to generate learning data, calculating a normal diabetes onset factor value within a normal range through analysis of the learning data, and the input diabetes onset factor value The method may include determining whether a specific range formed based on the normal diabetes onset factor value is exceeded.
또한, 상기 학습 단계는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하는 단계 및 상기 학습 데이터에서 상기 당뇨병 발병 위험도를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the learning step may include accumulating the input diabetes onset factor values, generating learning data, and extracting the diabetes onset risk from the learning data.
또한, 상기 학습 단계는 특정한 상황 데이터를 이상 특징 정보에 매칭하여 누적하는 단계와, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값 내에서 특정한 이상 특징 정보를 인식하는 단계 및 상기 인식된 이상 특징 정보에 상응하는 상황 데이터를 클라이언트로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the learning step includes the steps of matching and accumulating specific situation data with abnormal characteristic information, recognizing specific abnormal characteristic information within the input diabetes onset factor value, and obtaining situation data corresponding to the recognized abnormal characteristic information It may further include the step of transmitting to the client.
또한, 상기 당뇨병 발병 위험도 예측 단계는 상기 빅데이터를 로지스틱 회귀 분석으로 분석할 수 있다.In addition, the step of predicting the risk of developing diabetes may analyze the big data by logistic regression analysis.
또한, 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값은 HDL(High-Density Lipoprotein) 콜레스테롤 값, 중성 지방(Triglyceride) 값, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부, 가족력, 과거 병력, 현재 병력, 복부 둘레, BMI, 나이, 키, 체중, 혈압, 및 거주 환경 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the input diabetes onset factor value is a high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, It may further include at least one of height, weight, blood pressure, and living environment.
또한, 상기 당뇨병 위험도 예측 단계는 2형 당뇨 발병 위험도를 예측할 수 있다.In addition, the diabetes risk prediction step may predict the risk of developing type 2 diabetes.
또한, 상기 당뇨병 발병 위험도는 발병 시기 및 발병률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the risk of developing diabetes may include at least one of an onset time and an onset rate.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 상술한 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 프로그램을 제공할 수 있다.In addition, in order to achieve the above technical problem, the present invention is combined with a computer that is hardware to provide a big data-based diabetes risk prediction program stored in the medium to execute the above-described big data-based diabetes risk prediction method. have.
본 발명에 따르면, 추가 검진 없이, 기본 건강 검진시 얻을 수 있는 당뇨병 발병 요인들을 시간에 따라 누적하여 빅데이터를 생성하고, 이를 분석하여, 당뇨병 발생 위험도를 정확하게 인식 또는 예측함에 따라, 위험 상황을 사전에 예방할 수 있는 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템, 예측 방법, 및 프로그램을 제공할 수 있다.According to the present invention, without additional examination, by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health examination over time, big data is generated, and by analyzing it, the risk of diabetes occurrence is accurately recognized or predicted, so that the risk situation can be predicted in advance. It is possible to provide a big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program that can prevent
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a big data-based diabetes risk prediction system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for predicting the risk of developing diabetes based on big data according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로, 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
본 명세서에서 컴퓨터는 연산처리를 수행하여 사용자에게 결과를 시각적으로 제시할 수 있는 다양한 장치들이 모두 포함된다. 예를 들어, 컴퓨터는 데스크 탑 PC, 노트북(Note Book) 뿐만 아니라 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone; Personal Communication Service phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)의 이동 단말기, 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA; Personal Digital Assistant) 등도 해당될 수 있다. 또한, 컴퓨터는 의료영상을 획득하거나 관찰하는 의료장비도 해당될 수 있다. 또한, 컴퓨터는 다양한 클라이언트 컴퓨터와 연결되는 서버 컴퓨터가 해당될 수 있다.In the present specification, the computer includes all of various devices capable of visually presenting a result to a user by performing arithmetic processing. For example, computers include desktop PCs and notebooks (Note Books) as well as smart phones, tablet PCs, cellular phones, PCS phones (Personal Communication Service phones), synchronous/asynchronous A mobile terminal of International Mobile Telecommunication-2000 (IMT-2000), a Palm Personal Computer (PC), a Personal Digital Assistant (PDA), and the like may also be applicable. Also, the computer may be a medical device for acquiring or observing a medical image. Also, the computer may correspond to a server computer connected to various client computers.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a big data-based diabetes risk prediction system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템(10)은 분석 서버(100) 및 클라이언트(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the big data-based diabetes
분석 서버(100)는 하나 이상의 컴퓨터로 구성된다. 분석 서버(100)는 당뇨병 발병 요인에 따른 입력 당뇨병 발병 요인 값을 시간에 따라 수집하여, 빅데이터(110)를 형성한다. 분석 서버(100)는 빅데이터(110)를 분석하여, 당뇨병 발병 위험도를 예측한다.The
본 명세서에서 입력 당뇨병 발병 요인 값은 기본 건강 검진에 의해 얻을 수 있는 값을 의미하고, 추가적인 검진으로 얻을 수 있는 값을 의미하지 않는다. 예를 들어, "추가적인 검진"이란 기본 건강 검진 이외에 당뇨병 유무를 확인하기 위한 검진을 의미할 수 있다.In the present specification, the input diabetes onset factor value means a value obtainable through a basic health checkup, and does not mean a value obtainable through an additional checkup. For example, "additional check-up" may mean a check-up to check whether diabetes is present in addition to the basic health check-up.
본 명세서에서 "시간에 따라 수집"은 예를 들어, 적어도 1회 이상, 현재 입력 당뇨병 발병 요인 값을 제공 받기 전에 입력 당뇨병 발병 요인 값을 제공받은 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 시간에 따른 수집은 과거 3년간에 제공된 입력 당뇨병 발병 요인 값을 수집한 것을 의미하는 것일 수 있다.In the present specification, "collection over time" may mean, for example, receiving the input diabetes onset factor value at least once or more before receiving the current input diabetes onset factor value. For example, collection according to time may mean that input diabetes onset factor values provided in the past 3 years are collected.
일 실시예로, 빅데이터(110)는 국민건강보험공단의 빅데이터일 수 있다.In one embodiment, the
당뇨병 발병 요인은 예를 들어, 공복 혈당값을 포함할 수 있다. 당뇨병 발병 요인은 예를 들어, HDL(High-Density Lipoprotein) 콜레스테롤 값, 중성 지방(Triglyceride) 값, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부, 가족력, 과거 병력, 현재 병력, 복부 둘레, BMI, 나이, 키, 체중, 혈압, 및 거주 환경 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The factors for developing diabetes may include, for example, a fasting blood glucose level. Diabetes development factors include, for example, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol level, triglyceride level, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, height , weight, blood pressure, and may further include at least one of a living environment.
분석 서버(100)는 특정 기간동안 입력 당뇨병 발병 요인들의 값을 누적하여 수집할 수 있다. 예를 들어, 분석 서버(100)는 과거 3년동안 입력 당뇨병 발병 요인들의 값을 누적하여 수집할 수 있다. 예를 들어, 분석 서버(100)는 과거 5년동안 입력 당뇨병 발병 요인들의 값을 누적하여 수집할 수 있다.The
분석 서버(100)는 빅데이터(110)를 분석한다. 분석 서버(100)는 예를 들어, 로지스틱 회귀 분석으로 빅데이터(110)를 분석할 수 있다.The
분석 서버(100)는 입력 당뇨병 발병 요인 값이 빅데이터를 기반으로 설정된 기준값을 초과하면, 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다. The
상기 기준값은 예를 들어, 입력 당뇨병 발병 요인 값의 절대값을 평가할 수 있는 기준일 수도 있고, 입력 당뇨병 발병 요인 값과 빅데이터 기반으로 설정된 정상값과의 차이값을 평가할 수 있는 기준일 수도 있다.The reference value may be, for example, a reference for evaluating the absolute value of the input diabetes onset factor value, or a reference for evaluating the difference between the input diabetes onset factor value and a normal value set based on big data.
일 실시예로, 분석 서버(100)는 예를 들어 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값 중 공복 혈당값이 빅데이터를 기반으로 설정된 기준값을 초과하였는지 여부를 초과 또는 초과하지 않음으로 판단하여, 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예로, 분석 서버(100)는 상기 입력 당뇨병 발병 요인 값과 빅데이터를 기반으로 설정된 기준값과의 차이값에 따라, 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다.In an embodiment, the
상기 당뇨병 발병 위험도는 예를 들어, 당뇨병의 발병 시기 및 당뇨병의 발병률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The risk of developing diabetes may include, for example, at least one of an onset time of diabetes and an incidence of diabetes.
일 실시예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템(10)은 2형 당뇨병 발병 위험도를 예측하는 것일 수 있다.As an embodiment, the big data-based diabetes
본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템(10)은 하나 이상의 컴퓨터에 의해, 딥러닝 학습 모델(120)을 이용하여, 당뇨병 발병 위험도를 예측할 수 있다. 이하에서는 딥러닝 학습 모델(120)에 대하여 설명한다.The big data-based diabetes
분석 서버(100)는 하나 이상의 컴퓨터로 구성되어 딥러닝 학습 모델(120)을 형성하여, 입력 당뇨병 발병 요인 값이 당뇨병 발병 위험도가 어느 정도인지 판단하는 역할을 수행한다.The
본 발명의 실시예들에 따른 딥러닝 학습 모델(120)은, 하나 이상의 컴퓨터 내에 하나 이상의 레이어(Layer)를 구축하여 복수의 데이터를 바탕으로 판단을 수행하는 시스템 또는 네트워크를 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 학습 모델(120)은 컨볼루션 풀링층(Convolutional Pooling Layer), 로컬 접속층(a locally-connected layer) 및 완전 연결층(fully-connected layer)을 포함하는 층들의 세트로 구현될 수 있다. 컨볼루션 풀링층 또는 로컬 접속층은 영상 내 특징들을 추출하도록 구성 될 수 있다. 완전 연결층은 영상의 특징 간의 상관 관계를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 딥러닝 학습 모델(120)의 전체적인 구조는 컨볼루션 풀링층에 로컬 접속층이 이어지고, 로컬 접속층에 완전 연결층이 이러지는 형태로 이루어질 수 있다. The deep
딥러닝 학습 모델(120)은 다양한 판단 기준(즉, 파라미터(Parameter))를 포함할 수 있고, 입력되는 영상 분석을 통해 새로운 판단 기준(즉, 파라미터)를 추가할 수 있다. 파라미터는 예를 들어, 공복 혈당을 포함할 수 있다. 파라미터는 예를 들어, HDL(High-Density Lipoprotein) 콜레스테롤 값, 중성 지방(Triglyceride) 값, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부, 가족력, 과거 병력, 현재 병력, 복부 둘레, BMI, 나이, 키, 체중, 혈압, 및 거주 환경 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The deep
일 실시예로, 예를 들어 파라미터가 공복혈당을 포함하고, 공복혈당값이 100 mg/dL 이상이면, 당뇨병 위험일 수 있고, 미만이면 정상일 수 있다.In one embodiment, for example, if the parameter includes fasting blood glucose and the fasting blood glucose value is 100 mg/dL or more, it may be a risk of diabetes, and if it is less than it, it may be normal.
일 실시예로, 예를 들어 파라미터가 HDL 콜레스테롤을 포함하고, HDL 콜레스테롤 값이 240 mg/dL 이상이면, 당뇨병 위험일 수 있고, 미만이면 정상일 수 있다. 이 때 고지혈증약 복용 여부도 함께 학습될 수 있다.In one embodiment, for example, if the parameter includes HDL cholesterol, and the HDL cholesterol value is 240 mg/dL or more, it may be a risk of diabetes, and if it is less than it, it may be normal. At this time, whether or not to take hyperlipidemia drugs can be learned together.
일 실시예로, 예를 들어 파라미터가 중성 지방을 포함하고, 중성 지방값이 150 mg/dL 이상이면, 당뇨병 위험일 수 있고, 미만이면 정상일 수 있다. 이 때, 당뇨약 복용 여부도 함께 학습될 수 있다.In one embodiment, for example, if the parameter includes triglycerides and the triglyceride value is 150 mg/dL or more, the risk may be diabetes, and if the parameter is less than 150 mg/dL, it may be normal. At this time, whether or not to take diabetes medication can be learned together.
일 실시예로, 예를 들어 파라미터가 혈압을 포함하고, 수축기 혈압(SBP: Systolic blood pressure)값이 130mmHg 이상 또는 확장기 혈압(DBP: Diastolic blood pressure)값이 80 mmHg 이상이면 당뇨병 위험일 수 있고, 상기 범위를 벗어나면 정상일 수있다. 이 때, 고 혈압약 복용 여부도 함께 학습될 수 있다.In one embodiment, for example, if the parameter includes blood pressure and the systolic blood pressure (SBP) value is 130 mmHg or more or the diastolic blood pressure (DBP) value is 80 mmHg or more, it may be a risk of diabetes, If it is outside the above range, it may be normal. At this time, whether or not to take a high blood pressure drug may be learned together.
일 실시예로, 예를 들어 파라미터가 복부 둘레 및 성별을 포함하고, 남성일 경우 복부 둘레가 90 cm 이상, 여성일 경우 복부 둘레가 85 cm 이상일 경우, 당뇨병 위험일 수 있고, 미만이면 정상일 수 있다. 이 때, 당뇨약 복용 여부도 함께 학습될 수 있다.In one embodiment, for example, if the parameter includes abdominal circumference and gender, if the abdominal circumference is 90 cm or more for males and 85 cm or more for females, the risk of diabetes may be higher, and less than that may be normal . At this time, whether or not to take diabetes medication can be learned together.
본 발명의 실시예들에 따른 딥러닝 학습 모델(120)은 영상 분석에 적합한 콘볼루셔널 신경망이라고 부르는 구조로서, 주어진 영상 데이터들로부터 가장 분별력(Discriminative Power)이 큰 특징을 스스로 학습하는 특징 추출층(Feature Extraction Layer)과 추출된 특징을 기반으로 가장 높은 예측 성능을 내도록 예측 모델을 학습하는 예측층(Prediction Layer)이 통합된 구조로 구성될 수 있다. The deep
특징 추출층은 영상의 각 영역에 대해 복수의 필터를 적용하여 특징 지도(Feature Map)를 만들어 내는 콘볼루션층(Convolution Layer)과 특징 지도를 공간적으로 통합함으로써 위치나 회전의 변화에 불변하는 특징을 추출할 수 있도록 하는 통합층(Pooling Layer)을 번갈아 수 차례 반복하는 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해, 점, 선, 면 등의 낮은 수준의 특징에서부터 복잡하고 의미 있는 높은 수준의 특징까지 다양한 수준의 특징을 추출해낼 수 있다. The feature extraction layer spatially integrates the convolution layer, which creates a feature map by applying a plurality of filters to each area of the image, and the feature map to obtain features that are invariant to changes in position or rotation. It may be formed in a structure in which a pooling layer that can be extracted is alternately repeated several times. Through this, various level features can be extracted from low-level features such as points, lines, and planes to complex and meaningful high-level features.
콘볼루션층은 입력 영상의 각 패치에 대하여 필터와 국지 수용장(Local Receptive Field)의 내적에 비선형 활성 함수(Activation Function)을 취함으로 서 특징 지도(Feature Map)를 구하게 되는데, 다른 네트워크 구조와 비교하여, CNN은 희소한 연결성 (Sparse Connectivity)과 공유된 가중치(Shared Weights)를 가진 필터를 사용하는 특징이 있다. 이러한 연결 구조는 학습할 모수의 개수를 줄여주고, 역전파 알고리즘을 통한 학습을 효율적으로 만들어 결과적으로 예측 성능을 향상 시킨다. The convolutional layer obtains a feature map by taking a nonlinear activation function on the dot product of the filter and the local receptive field for each patch of the input image. Therefore, CNNs are characterized by using filters with sparse connectivity and shared weights. This connection structure reduces the number of parameters to be learned, makes learning through the backpropagation algorithm efficient, and consequently improves prediction performance.
통합층(Pooling Layer 또는 Sub-sampling Layer)은 이전 콘볼루션층에서 구해진 특징 지도의 지역 정보를 활용하여 새로운 특징 지도를 생성한다. 일반적으로 통합층에 의해 새로 생성된 특징 지도는 원래의 특징 지도보다 작은 크기로 줄어드는데, 대표적인 통합 방법으로는 특징 지도 내 해당 영역의 최대값을 선택하는 최대 통합(Max Pooling)과 특징 지도 내 해당 영역의 평균값을 구하는 평균 통합(Average Pooling) 등이 있다. 통합층의 특징 지도는 일반적으로 이전층의 특징 지도보다 입력 영상에 존재하는 임의의 구조나 패턴의 위치에 영향을 적게 받을 수 있다. 즉, 통합층은 입력 영상 혹은 이전 특징 지도에서의 노이즈나 왜곡과 같은 지역적 변화에 보다 강인한 특징을 추출할 수 있게 되고, 이러한 특징은 분류 성능에 중요한 역할을 할 수 있다. 또 다른 통합층의 역할은, 깊은 구조상에서 상위의 학습층으로 올라갈수록 더 넓은 영역의 특징을 반영할 수 있게 하는 것으로서, 특징 추출층이 쌓이면서, 하위층에서는 지역적인 특징을 반영하고 상위층으로 올라 갈수록 보다 추상적인 전체 영상의 특징을 반영하는 특징 생성할 수 있다.The integration layer (Pooling Layer or Sub-sampling Layer) generates a new feature map by using local information of the feature map obtained from the previous convolutional layer. In general, the newly created feature map by the integration layer is reduced to a smaller size than the original feature map. Representative integration methods include Max Pooling, which selects the maximum value of the corresponding region in the feature map, and the corresponding feature map in the feature map. There is an average pooling method that obtains the average value of a region. In general, the feature map of the integrated layer may be less affected by the position of an arbitrary structure or pattern existing in the input image than the feature map of the previous layer. That is, the integration layer can extract features that are more robust to regional changes such as noise or distortion in the input image or previous feature map, and these features can play an important role in classification performance. Another role of the integration layer is to reflect the characteristics of a wider area as you go up to the upper learning layer in the deep structure. It is possible to generate features that reflect the characteristics of the abstract image as a whole.
이와 같이, 콘볼루션층과 통합층의 반복을 통해 최종적으로 추출된 특징은 다중 신경망(MLP: Multi-layer Perception)이나 서포트 벡터 머신(SVM: Support Vector Machine)과 같은 분류 모델이 완전 연결층(Fully-connected Layer)의 형태로 결합되어 분류 모델 학습 및 예측에 사용될 수 있다.In this way, the features finally extracted through repetition of the convolutional layer and the integration layer are fully connected to the classification model such as multi-layer perception (MLP) or support vector machine (SVM). -connected layer) and can be used for classification model training and prediction.
다만, 본 발명의 실시예들에 따른 딥러닝 학습 모델(120)의 구조는 이에 한정되지 아니하고, 다양한 구조의 신경망으로 형성될 수 있다.However, the structure of the deep
클라이언트(200)는 입력 당뇨병 발병 요인 값을 입력받아, 분석 서버(100)에 제공한다. 클라이언트(200)는 분석 서버(100)로부터 당뇨병 발병 위험도를 제공받아 출력한다.The
클라이언트(200)는 입력 장치(210) 및 출력 장치(220)를 포함할 수 있다. 입력 장치(210) 및 출력 장치(220)는 하나의 장치로 구현될 수도 있고, 서로 별개의 장치로 구현될 수도 있다. The
입력 장치(210)는 당뇨병 발병 요인을 입력받아, 이에 대응하는 입력 당뇨병 발병 요인 값을 분석 서버(100)로 전송하는 장치일 수 있다.The
일 실시예로 입력 장치(210)는 당뇨병 발병 위험도를 분석해야하는 사용자의 혈액을 제공받아, 당뇨병 발병 요인들을 산출할 수도 있다.In an embodiment, the
입력 장치(210)는 한 개일 수도 있고, 복수 개일 수도 있다.There may be one
출력 장치(220)는 분석 서버(100)로부터 당뇨병 발병 위험도 결과를 수신하여, 다양한 방식으로 사용자에게 판단 결과를 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력 장치(220)는 디스플레이부를 구비하여, 당뇨병 발병 위험도를 시각적으로 표시하여 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 당뇨병 발병 위험도가 높다는 판단 결과를 수신하는 경우, 출력 장치(220)는 진동을 발생하여 사용자에게 당뇨병 발병 위험도가 높음을 알릴 수도 있다. 다만, 출력 장치(220)가 사용자에게 당뇨병 발병 위험도의 판단 결과를 제공하는 방식은 이에 한정되지 아니하고, 음향 출력 등의 사용자에게 제공할 수 있는 다양한 출력 방식을 활용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 출력 장치(220)는 이동 단말기를 포함할 수 있다.The
출력 장치(220)는 한 개일 수도 있고, 복수 개일 수도 있다.There may be one
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템와의 차이점에 대하여 구체적으로 설명하고, 설명하지 않은 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템와 동일할 수 있다.Hereinafter, a method for predicting the risk of developing diabetes based on big data according to an embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, differences from the above-mentioned big data-based diabetes onset risk prediction system according to an embodiment of the present invention will be described in detail, and parts that have not been described are big data-based diabetes onset according to an embodiment of the present invention. It may be the same as the risk prediction system.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for predicting the risk of developing diabetes based on big data according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법은 당뇨병 발병 요인에 대한 입력 당뇨병 발병 요인 값을 획득하는 단계(S100), 빅데이터 수집 단계(S200), 및 당뇨병 발병 위험도 예측 단계(S300)를 포함한다.1 and 2, the big data-based diabetes risk prediction method according to an embodiment of the present invention includes the steps of acquiring an input diabetes onset factor value for the diabetes onset factor (S100), and collecting big data ( S200), and a diabetes risk prediction step (S300).
당뇨병 발병 요인에 대한 입력 당뇨병 발병 요인 값을 획득한다(S100). 입력 당뇨병 발병 요인 값은 클라이언트(200)에서 입력되어, 분석 서버(100)로 제공될 수 있다. 입력 당뇨병 발병 요인 값은 입력 장치(210)에 입력되어, 분석 서버(100)로 제공될 수 있다.An input diabetes onset factor value for the diabetes onset factor is acquired (S100). The input diabetes onset factor value may be input from the
입력 당뇨병 발병 요인 값을 시간에 따라 수집하여 빅데이터를 형성한다(S200). 빅데이터 수집 단계(S200)는 분석 서버(100)에서 수행될 수 있다.Input diabetes onset factor values are collected over time to form big data (S200). The big data collection step ( S200 ) may be performed in the
빅데이터를 분석하여, 당뇨병 발병 위험도를 예측한다(S300). 당뇨병 발병 위험도는 분석 장치(100)에서 출력 장치(220)로 제공될 수 있다. 출력 장치(220)는 입력 장치(210)와 하나의 장치로 구현될 수도 있고, 서로 별개의 장치로 구현될 수도 있다.By analyzing the big data, the risk of developing diabetes is predicted (S300). The risk of developing diabetes may be provided from the
일 실시예로, 당뇨병 발병 위험도 예측 단계(S300)는 하나 이상의 컴퓨터에 의해, 딥러닝 학습 모델을 이용하여, 입력 당뇨병 발병 요인 값 및 당뇨병 발병 위험도를 데이터셋으로 학습하는 학습 단계, 및 딥러닝 학습 모델(120)로 당뇨병 발병 위험도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the diabetes risk prediction step (S300) is a learning step of learning the input diabetes onset factor value and the risk of diabetes as a dataset by one or more computers, using a deep learning learning model, and deep learning learning It may include predicting the risk of developing diabetes with the
당뇨병 발병 위험도는 앞서 언급한 딥러닝 학습 모델(120)의 파라미터로 판단될 수 있다.The risk of developing diabetes may be determined as a parameter of the deep
일 실시예로, 학습 단계는 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 학습 데이터의 분석을 통해 정상 당뇨병 발병 요인 값을 산출한다. 입력 당뇨병 발병 요인 값이 정상 당뇨병 발병 요인 값을 기준으로 형성된 특정 범위를 초과하였는지 판단할 수 있다.In an embodiment, the learning step may include accumulating input diabetes onset factor values to generate learning data. Normal diabetes onset factor values are calculated through the analysis of the learning data. It may be determined whether the input diabetes onset factor value exceeds a specific range formed based on the normal diabetes onset factor value.
일 실시예로, 학습 단계는 클라이언트(200)로부터 제공받은 입력 당뇨병 발병 요인 값을 누적하여, 학습 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 입력 당뇨병 발병 요인 값은 당뇨병 발병 요인과 대응할 수 있다. 학습 단계에서는 학습 데이터에서 이상 특징 정보를 추출할 수 있다.In an embodiment, the learning step may include generating learning data by accumulating input diabetes onset factor values provided from the
일 실시예로, 학습 단계는 특정한 상황 데이터를 이상 특징 정보에 매칭하여 누적하는 단계를 포함할 수 있다. 이상 특징 정보란 예를 들어, 입력 당뇨병 발병 요인 값이, 예를 들어, 공복 혈당값이, 정상의 범위에 미치지 못하는 값을 갖는 것을 의미할 수 있다. 이상 특징 정보란 예를 들어, 입력 당뇨병 발병 요인 값과 기준값과의 차이가, 일정값을 초과하여, 정상의 범위에 미치지 못하는 값을 갖는 것을 의미할 수 있다.In an embodiment, the learning step may include accumulating specific situation data by matching it with abnormal characteristic information. The abnormal characteristic information may mean, for example, that an input diabetes onset factor value, for example, a fasting blood sugar value, has a value that is less than a normal range. The abnormal characteristic information may mean, for example, that a difference between an input diabetes onset factor value and a reference value exceeds a predetermined value and has a value that does not fall within a normal range.
이상 특징 정보는 예를 들어, HDL(High-Density Lipoprotein) 콜레스테롤 값, 중성 지방(Triglyceride) 값, 음주 여부, 흡연 여부, 운동 여부, 가족력, 과거 병력, 현재 병력, 복부 둘레, BMI, 나이, 키, 체중, 혈압, 및 거주 환경 중 적어도 하나가 정상의 범위에 미치지 못하는 값을 갖는 것을 의미할 수 있다.Abnormality characteristic information includes, for example, high-density lipoprotein (HDL) cholesterol value, triglyceride value, alcohol consumption, smoking status, exercise status, family history, past medical history, current medical history, abdominal circumference, BMI, age, height , weight, blood pressure, and living environment may mean that at least one has a value that is less than a normal range.
입력 당뇨병 발병 요인 값 내에서 특정한 이상 특징 정보를 인식할 수 있다. 인식된 이상 특징 정보에 상응하는 상황 데이터를 클라이언트로 전송할 수 있다. 이상 특징 정보에 상응하는 상황 데이터는 예를 들어, 당뇨병 발병 위험도일 수 있다.It is possible to recognize specific abnormal characteristic information within the input diabetes onset factor value. Context data corresponding to the recognized abnormal characteristic information may be transmitted to the client. The context data corresponding to the abnormal characteristic information may be, for example, a risk of diabetes.
본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템에 포함되는 매체에 저장될 수 있다.The big data-based diabetes risk prediction method according to an embodiment of the present invention is implemented as a program (or application) to be executed in combination with a computer, which is hardware. can be saved.
프로그램은, 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 방법들을 실행시키기 위하여, 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터의 프로세서가 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다. A program is a code coded in a computer language such as C, C++, JAVA, or machine language that the computer's processor (CPU) can read through the computer's device interface in order for the computer to read the program and execute the methods implemented as the program. (Code) may be included. Such code may include functional code related to a function defining functions necessary for executing the methods, etc. . In addition, the code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer should be referenced. In addition, when the computer's processor needs to communicate with any other remote computer or server to execute functions, the code uses the computer's communication module to determine how to communicate with any other remote computer or server. , may further include a communication-related code for which information or media should be transmitted and received during communication.
저장되는 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, 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 프로그램은 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.The storage medium is not a medium that stores data for a short moment, such as a register, a cache, a memory, etc., but a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device. Specifically, examples of the storage medium include, but are not limited to, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. That is, the program may be stored in various recording media on various servers that the computer can access or in various recording media on the user's computer. In addition, the medium may be distributed in computer systems connected through a network, and computer readable codes may be stored in a distributed manner.
본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 기반의 당뇨병 발병 위험도 예측 시스템, 예측 방법, 및 프로그램은 추가적인 검진 없이, 기본 건강 검진시 얻을 수 있는 당뇨병 발병 요인들을 시간에 따라 누적하여 빅데이터를 생성하고, 이를 분석하여, 당뇨병 발생 위험도를 인식 또는 예측함에 따라, 위험 상황을 사전에 예방할 수 있다.The big data-based diabetes risk prediction system, prediction method, and program according to an embodiment of the present invention generate big data by accumulating diabetes onset factors that can be obtained during a basic health checkup over time without additional examination, By analyzing this, a risk situation can be prevented in advance by recognizing or predicting the risk of developing diabetes.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로, 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You can understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
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