WO2024191190A1 - Method, program, and apparatus for screening electrocardiogram signals including noise on basis of neural network model - Google Patents
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- A61B5/318—Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
- A61B5/346—Analysis of electrocardiograms
Definitions
- the present disclosure relates to a method for screening out electrocardiogram signals including noise. More specifically, the present disclosure relates to a method for determining whether an electrocardiogram signal includes noise by identifying the characteristics of the electrocardiogram signal using a neural network model.
- the electrocardiogram signal is a signal generated by the microcurrent occurring in the heart, and is used to identify the patient's heart condition and heart disease, such as the heart rhythm, decreased blood flow to the heart, and structural abnormalities of the heart.
- the electrocardiogram signal contains noise due to various causes, such as baseline fluctuation, power line interference, muscle contraction and relaxation, and noise of the electrocardiogram measuring device itself.
- the present disclosure has been made in response to the aforementioned background technology, and the problem to be solved in the present disclosure is to provide a method, program, and device for selecting an electrocardiogram signal including noise based on a neural network model.
- a method for selecting an electrocardiogram signal including noise comprises the steps of: obtaining a first electrocardiogram signal through a network unit; inputting the first electrocardiogram signal into a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal; identifying at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise; calculating a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster; and determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, wherein the pre-learned neural network model is pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electrocardiogram signals.
- the pre-learned neural network model may include an encoder that generates feature information of an input electrocardiogram signal and a decoder that reconstructs the input electrocardiogram signal based on the generated feature information
- the step of obtaining the first feature information may include a step of inputting the first electrocardiogram signal to the pre-learned neural network model and obtaining first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal through the encoder.
- the step of identifying the at least one cluster may include the step of inputting the plurality of second electrocardiogram signals into the pre-trained neural network model to obtain a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals, and the step of applying a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the obtained plurality of second feature information to identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space.
- GMM Garnier Mixed Model
- the step of calculating the noise score may include the step of repeatedly calculating the noise score of the first electrocardiogram signal by changing the number of the at least one cluster identified within the preset feature space, and the step of determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first electrocardiogram signal.
- the judging step may determine that the larger the noise score, the more noise is included in the first ECG signal.
- the determining step may include a step of identifying the first ECG signal as a third level if the noise score is greater than or equal to a first value, a step of identifying the first ECG signal as a second level if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, and a step of identifying the first ECG signal as a first level if the noise score is less than the second value, and the method may include a step of performing an analysis of the first ECG signal if the first ECG signal is identified as the first level.
- the step of calculating the noise score may include calculating the noise score based on a Mahalanobis distance between the first feature information and the at least one cluster within a preset feature space.
- the step of calculating the noise score may calculate the noise score based on the following formula.
- x obtained is the acquired first ECG signal
- f(x obtained ) is the feature information of the acquired first ECG signal
- ⁇ m is the average value of the feature information of multiple second ECG signals included in the m-th cluster
- ⁇ m is the variance value of the feature information of multiple second ECG signals included in the m-th cluster.
- a computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs operations for selecting an electrocardiogram signal including noise, the operations including: a step of obtaining a first electrocardiogram signal through a network unit; a step of inputting the first electrocardiogram signal to a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal; a step of identifying at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise; a step of calculating a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster; and a step of determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, wherein the pre-learned neural network model may be pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electro
- a computing device for selecting an electrocardiogram signal including noise comprises: a processor including at least one core; a memory including program codes executable by the processor; and a network unit; wherein the processor obtains a first electrocardiogram signal through the network unit, inputs the first electrocardiogram signal to a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal, identifies at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise, calculates a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster, and determines whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, and wherein the pre-learned neural network model is pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electrocardiogram signals.
- the pre-learned neural network model includes an encoder that generates feature information of an input electrocardiogram signal and a decoder that reconstructs the input electrocardiogram signal based on the generated feature information, and the processor can input the first electrocardiogram signal to the pre-learned neural network model and obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal through the encoder.
- the processor may input the plurality of second electrocardiogram signals into the pre-trained neural network model to obtain a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals, and apply a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the obtained plurality of second feature information to identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space.
- GMM Garnier Mixed Model
- the processor may repeatedly calculate a noise score of the first ECG signal by changing the number of the at least one cluster identified within the preset feature space, and determine whether the first ECG signal is an ECG signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first ECG signal.
- the processor may determine that the larger the noise score, the more noise is contained in the first ECG signal.
- the processor may identify the first ECG signal as a third level if the noise score is greater than or equal to a first value, identify the first ECG signal as a second level if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, identify the first ECG signal as a first level if the noise score is less than the second value, and perform analysis of the first ECG signal if the first ECG signal is identified as the first level.
- a more accurate diagnosis related to a heart disease can be made by automatically screening an electrocardiogram signal including noise, and manpower and time invested for screening an electrocardiogram signal including noise can be reduced.
- FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device for selecting an electrocardiogram signal including noise according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of a computing device according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a flowchart of a method for controlling a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is an exemplary diagram showing a neural network model according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is an exemplary diagram showing calculating a noise score of an electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
- N N is a natural number
- N a natural number
- components performing different functional roles in the present disclosure can be distinguished as a first component or a second component.
- components that are substantially the same within the technical idea of the present disclosure but should be distinguished for convenience of explanation may also be distinguished as a first component or a second component.
- acquisition as used in this disclosure may be understood to mean not only receiving data via a wired or wireless communication network with an external device or system, but also generating data in an on-device form.
- module or “unit” used in the present disclosure may be understood as a term referring to an independent functional unit that processes computing resources, such as a computer-related entity, firmware, software or a part thereof, hardware or a part thereof, a combination of software and hardware, etc.
- the "module” or “unit” may be a unit composed of a single element, or may be a unit expressed as a combination or set of multiple elements.
- a “module” or “unit” may refer to a hardware element of a computing device or a set thereof, an application program that performs a specific function of software, a processing process implemented through software execution, or a set of instructions for program execution, etc.
- a “module” or “unit” may refer to a computing device itself that constitutes a system, or an application that is executed on a computing device, etc.
- a “module” or “unit” may refer to a computing device itself that constitutes a system, or an application that is executed on a computing device, etc.
- the above-described concept is only an example, and the concept of “module” or “part” may be variously defined within a category understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device (100) for selecting an electrocardiogram signal including noise according to one embodiment of the present disclosure.
- a computing device (100) for selecting an electrocardiogram signal including noise according to an embodiment of the present disclosure selects an electrocardiogram signal (10) including noise. More specifically, the computing device (100) determines whether an acquired electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise.
- the electrocardiogram signal (10) may be directly acquired by the computing device (100) from a patient, or may be acquired by receiving it from a separate external computing device (200) (e.g., an electrocardiogram measuring device). At this time, the computing device (100) may analyze the acquired electrocardiogram signal (10) and generate diagnostic information about the patient depending on whether the acquired electrocardiogram signal (10) includes noise.
- the computing device (100) identifies the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10).
- the computing device (100) can classify the electrocardiogram signal (10) into a plurality of levels (or grades) (for example, three levels) and identify the electrocardiogram signal (10) according to the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10). Through this, the computing device (100) can request the user to take appropriate action for each level of the electrocardiogram signal (10).
- the computing device (100) can assign a higher level (for example, level 3) to the electrocardiogram signal (10) as the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10) increases, and in this case, the computing device (100) can request the user to replace the electrocardiogram measuring device for the electrocardiogram signal (10) of the highest level (i.e., level 3), and can request re-measurement of the electrocardiogram and correction of the user's posture, etc. for the electrocardiogram signal (10) of the middle level (i.e., level 2). And, for the electrocardiogram signal (10) of the lowest level (i.e., level 1), the electrocardiogram signal (10) can be analyzed and diagnostic information about the patient can be generated.
- a higher level for example, level 3
- the computing device (100) can request the user to replace the electrocardiogram measuring device for the electrocardiogram signal (10) of the highest level (i.e., level 3), and can request re-measurement of the electrocardiogram and correction of the user's posture, etc. for the
- a computing device (100) may utilize a pre-learned electrocardiogram neural network model (20). Specifically, the computing device (100) may automatically determine whether the electrocardiogram signal (10) contains noise by inputting the acquired electrocardiogram signal (10) into the pre-learned electrocardiogram neural network model (20). That is, the computing device (100) determines whether the electrocardiogram signal (10) contains noise on its own without the input of a separate expert or other human resources. As a result, the time and human resources required to analyze the electrocardiogram signal (10) may be reduced.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a flowchart of a method for controlling a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure.
- a computing device (100) includes a network unit (130), a memory (120), and one or more processors (110) (hereinafter, “processors”).
- processors hereinafter, “processors”.
- FIG. 1 is only an example, and the computing device (100) may include other configurations for implementing a computing environment. In addition, only some of the configurations disclosed above may be included in the computing device (100).
- the computing device (100) may be a hardware device or a part of a hardware device that performs comprehensive processing and calculation of data, or may be a software-based computing environment connected to a communication network.
- the computing device (100) may be a server that performs an intensive data processing function and shares resources, or may be a client that shares resources through interaction with a server.
- the computing device (100) may be a cloud system in which a plurality of servers and clients interact to comprehensively process data. Since the above description is only one example related to the type of the computing device (100), the type of the computing device (100) may be configured in various ways within a category that can be understood by those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- the computing device (100) may be a TV, a desktop PC, a laptop, a smartphone, a tablet PC, a server, etc. Meanwhile, the above-described example is only an example for explaining the computing device (100) and is not necessarily limited to the above-described device.
- the processor (110) is connected to the network unit (130) and the memory (120) and controls the overall operation of the computing device (100).
- the processor (110) may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for performing computing operations.
- the processor (110) may read a computer program to perform data processing for machine learning.
- the processor (110) may process computational processes such as processing of input data for machine learning, feature extraction for machine learning, and error calculation based on backpropagation.
- the processor (110) for performing such data processing may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), a tensor processing unit (TPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA).
- the type of processor (110) described above is only an example, and thus the type of processor (110) may be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- the processor (110) may control one or more components included in the computing device (100) by executing one or more instructions stored in the memory (120), control one or more components as a hardware circuit or chip, or control one or more components as a combination of software and hardware.
- the processor (110) may be implemented as a single core processor including one core, or may be implemented as one or more multicore processors including multiple cores (e.g., homogeneous multi-core or heterogeneous multi-core).
- processors including multiple cores (e.g., homogeneous multi-core or heterogeneous multi-core).
- each of the multiple cores included in the multicore processor may include an internal memory of the processor, such as a cache memory (120) and an on-chip memory (120), and a common cache shared by the multiple cores may be included in the multicore processor.
- each of the multiple cores (or some of the multiple cores) included in the multicore processor may independently read and execute a program command for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure, or all (or some) of the multiple cores may be linked to read and execute a program command for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure.
- the memory (120) may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for storing and managing data processed in the computing device (100). That is, the memory (120) may store any type of data generated or determined by the processor (110) and any type of data received by the network unit (130).
- the memory (120) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory, a RAM (random access memory), a SRAM (static random access memory), a ROM (read-only memory), an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), a PROM (programmable read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk.
- the memory (120) may also include a database system that controls and manages data in a predetermined system.
- the type of memory (120) described above is only an example, and thus the type of memory (120) can be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
- the memory (120) can manage, by structuring and organizing, data required for the processor (110) to perform operations, combinations of data, and program codes executable by the processor (110).
- the memory (120) can store medical data received through the network unit (130) described below.
- the memory (120) can store program codes that operate a neural network model to receive medical data as input and perform learning, program codes that operate a neural network model to receive medical data as input and perform inference according to the intended use of the computing device (100), and processed data generated as the program codes are executed.
- a pre-learned neural network model (20) and a learning data set used to learn the pre-learned neural network model may be stored in the memory (120).
- the learning data set may include a plurality of electrocardiogram signals that do not contain noise.
- the network unit (130) is a configuration for the computing device (100) to communicate with an external device, and the computing device (100) can transmit and receive various information through the network unit (130).
- the computing device (100) can receive an electrocardiogram signal (10) of a patient from an external device through the network unit (130).
- the network unit (130) can perform data transmission and reception using wired and wireless communication systems such as a local area network (LAN), wideband code division multiple access (WCDMA), long term evolution (LTE), wireless broadband internet (WiBro), fifth generation mobile communication (5G), ultra wide-band, ZigBee, radio frequency (RF) communication, wireless LAN, wireless fidelity, near field communication (NFC), or Bluetooth.
- LAN local area network
- WCDMA wideband code division multiple access
- LTE long term evolution
- WiBro wireless broadband internet
- 5G fifth generation mobile communication
- RF radio frequency
- wireless LAN wireless fidelity
- NFC near field communication
- Bluetooth Bluetooth
- the network unit (130) can receive data required for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc. In addition, the network unit (130) can transmit data generated through the calculation of the processor (110) through wired or wireless communication with any system or any client, etc. For example, the network unit (130) can receive medical data through communication with a cloud server that performs tasks such as standardization of medical data, a database in a hospital environment, or a computing device, etc. The network unit (130) can transmit output data of the neural network model, and intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (110) through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc.
- FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a neural network model (20) according to an embodiment of the present disclosure.
- the processor (110) obtains an electrocardiogram signal through the network unit (130) (S310).
- the processor (110) obtains the patient's electrocardiogram signal (10) from an external computing device (200) connected to the computing device (100) via the network unit (130).
- the external computing device (200) may be a device (e.g., an electrocardiogram measuring device) that attaches at least one electrode to the patient's body to detect a microcurrent generated from the patient's heart and generates the patient's electrocardiogram signal (10).
- the present invention is not limited thereto, and the computing device (100) may also directly obtain the patient's electrocardiogram signal (10) via a measuring unit (not shown).
- the processor (110) can obtain various bio-signals (e.g., electromyography signals, brain wave signals, etc.) including the patient's bio-information in addition to the electrocardiogram signal (10).
- bio-signals e.g., electromyography signals, brain wave signals, etc.
- the acquired electrocardiogram signal (10) is referred to as the first electrocardiogram signal (10).
- the processor (110) inputs the first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10) (S320).
- the processor (110) may obtain the first electrocardiogram signal (10) for a preset time and input the obtained first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) stored in the memory (120).
- the processor (110) may obtain feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10) input as an output value of the pre-learned neural network model (20).
- first characteristic information the characteristic information of the first electrocardiogram signal (10) is referred to as first characteristic information.
- the neural network model (20) may be previously trained to restore the input electrocardiogram signal.
- the neural network model (20) may be trained based on a learning data set including a plurality of electrocardiogram signals.
- the plurality of electrocardiogram signals included in the learning data set may be clean electrocardiogram signals that do not include noise.
- the processor (110) may input a plurality of electrocardiogram signals that do not include noise included in the learning data set into the neural network model (20), and train the neural network model (20) to restore each of the input electrocardiogram signals that do not include noise.
- the neural network model (20) can be implemented as a convolutional auto encoder (CAE).
- CAE can be referred to as a convolutional auto encoder, which is a convolutional neural network including an encoder and a decoder.
- the encoder of the neural network model (20) may be composed of layers that perform a process (encoding process) in which input data is compressed to form hidden layers among the multiple layers that constitute the CAE, and the decoder may be composed of layers that perform a process of generating output data from hidden layers, which is the opposite process of the encoder.
- the encoder may be configured as a one-dimensional convolutional neural network.
- the encoder may include a convolutional layer and a pooling layer
- the decoder may be configured as a transposed one-dimensional convolutional neural network.
- the decoder may include an uppooling layer and a transposed convolutional layer.
- the encoder and the decoder may be connected to each other as a fully connected layer.
- the neural network model (20) may include an encoder (21) that generates potential feature information of an input first electrocardiogram signal (10) through a learning process based on the above-described learning data set (3) and a decoder (22) that restores the input first electrocardiogram signal (10) based on the potential feature information generated by the encoder (21). More specifically, the encoder (21) encodes the input first electrocardiogram signal (10) into a potential space to extract low-dimensional potential feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10). Then, the decoder (22) restores the input first electrocardiogram signal (10) based on the potential feature information extracted through the encoder (21).
- Restoring the first electrocardiogram signal (10) may mean generating an electrocardiogram signal that is identical to or similar to the input first electrocardiogram signal (10).
- the neural network model (20) can be trained in advance to minimize the error between the input electrocardiogram signal and the generated (or output) electrocardiogram signal.
- potential feature information may include information such as P wave, T wave, QRS wave, RR interval, ST segment, etc. of the input electrocardiogram signal, or may be defined as a combination of P wave, T wave, QRS wave, RR interval, ST segment, etc. and become information learned by the neural network model (20).
- the neural network model (20) can be implemented with various known network models such as GAN (Generative Adversarial Network).
- GAN Generic Adversarial Network
- the processor (110) inputs the first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) and can obtain first feature information, which is potential feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10), through the encoder (21).
- the first feature information can be produced through the encoder (21) in the form of a matrix, coordinates, etc.
- FIG. 5 is an exemplary diagram showing calculating a noise score of an electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
- the processor (110) identifies at least one cluster including a plurality of feature information corresponding to a plurality of electrocardiogram signals that do not include noise (S330). Specifically, the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of feature information corresponding to a plurality of clean electrocardiogram signals that do not include noise.
- the processor (110) can input a plurality of electrocardiogram signals (31) included in the learning data set (3) into a pre-learned neural network model (20) to obtain a plurality of feature information corresponding to the plurality of electrocardiogram signals (31) included in the learning data set (3).
- a plurality of electrocardiogram signals (31) that do not include noise included in the learning data set (3) are referred to as second electrocardiogram signals (30).
- feature information of the second electrocardiogram signal (30) is referred to as second feature information.
- the processor (110) can acquire a plurality of second electrocardiogram signals (30) from a learning data set used to learn the neural network model (20), and then input the acquired plurality of second electrocardiogram signals (30) into the pre-learned neural network model (20).
- the encoder (21) of the pre-learned neural network model (20) encodes each second electrocardiogram signal (30) into a latent space, and outputs a plurality of low-dimensional latent feature information (i.e., second feature information) corresponding to each second electrocardiogram signal (30).
- the processor (110) can acquire a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals (30).
- the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of second feature information.
- the processor (110) can identify a plurality of second feature information within a preset feature space.
- the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of second feature information.
- the processor (110) can identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space by applying a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the acquired plurality of second feature information.
- the processor (110) can identify the Gaussian distribution in which each of the plurality of second feature information is included by calculating a probability value that the plurality of second feature information is generated from each Gaussian distribution, and can identify at least one cluster formed by the plurality of second feature information.
- the preset feature space is a multivariate space, which may be a space composed of variables or combinations of variables represented by feature information (i.e., first and second feature information).
- the variables may be a criterion for extracting feature information of an electrocardiogram signal from an encoder, or a measurement value related to a feature.
- the processor (110) can identify a plurality of second feature information within a preset three-dimensional feature space. Then, the processor (110) can identify three clusters (41, 42, 43) formed by grouping the identified plurality of second feature information.
- the processor (110) calculates the noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the similarity between the first feature information and at least one cluster (S340). Specifically, the processor (110) can identify the first feature information within a preset feature space, calculate the distance between the identified first feature information and at least one cluster, and identify the similarity between the first feature information and the at least one cluster. At this time, the processor (110) can calculate the noise score inversely proportional to the similarity. That is, the processor (110) can determine that the lower the similarity, the more noise is included in the first electrocardiogram signal (10).
- the processor (110) can identify the distances between the first feature information and the three clusters (41, 42, 43) identified within the preset feature space, respectively, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on each of the identified distances.
- the processor (110) can identify an average value of a plurality of second feature information included in the cluster, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on the distance between the position corresponding to the identified average value and the position of the first feature information.
- the processor (110) may identify distances between the multiple clusters and the first feature information, respectively, and calculate a noise score based on an average value of the identified multiple distances. That is, referring again to FIG. 5, the processor (110) may calculate an average value of distances d1, d2, and d3 between the multiple clusters, the first feature information, and the three clusters (41, 42, 43), respectively, and calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the calculated average value. For example, the processor (110) may calculate the noise score by applying a weight to the average value. Here, the weight may be applied differently depending on the number of clusters, environmental factors that measured the electrocardiogram signal, etc.
- the processor (110) can identify distances between the multiple clusters and the first feature information, respectively, and calculate a noise score based on the minimum distance among the identified multiple distances. That is, referring again to FIG. 5, the processor (110) can calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the distance d2 between the second cluster (42) having the closest distance to the first feature information and the first feature information.
- the processor (110) may calculate a noise score based on the Mahalanobis distance between the first feature information and at least one cluster within a preset feature space. Specifically, the processor (110) may measure the Mahalanobis distance between the first feature information and at least one cluster within a preset feature space identified as a multivariate space, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on the measured Mahalanobis distance.
- the processor (110) can calculate a noise score based on the first equation below.
- x obtained is the acquired first electrocardiogram signal (10)
- f(x obtained ) is the feature information of the acquired first electrocardiogram signal (10)
- ⁇ m is the average value of the feature information of the plurality of second electrocardiogram signals (30) included in the mth cluster
- ⁇ m is the variance value of the feature information of the plurality of second electrocardiogram signals (30) included in the mth cluster.
- the processor (110) determines whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score (S350). Alternatively, the processor (110) may determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an appropriate signal for analyzing the patient's heart condition and heart disease based on the calculated noise score. That is, if the noise score is very small, the processor (110) may determine that even if the first electrocardiogram signal (10) includes noise, the noise does not affect determining the patient's condition, and may perform analysis of the first electrocardiogram signal (10). If the noise score is equal to or greater than a preset value, the processor (110) may determine that the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise.
- the processor (110) determines that the first electrocardiogram signal (10) contains a lot of noise as the noise score becomes larger, and if the first electrocardiogram signal (10) is determined to contain a lot of noise, the processor (110) can output information requesting the user to re-measure the electrocardiogram signal through an output interface (not shown) or a display (not shown).
- the processor (110) may identify the first ECG signal (10) as a third level, if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, the processor may identify the first ECG signal (10) as a second level, and if the noise score is less than or equal to the second value, the processor may identify the first ECG signal (10) as a first level. That is, if the noise score is greater than or equal to the first value, the processor (110) may determine that the first ECG signal (10) includes a large amount of noise, and may identify the first ECG signal (10) as a third level.
- the processor (110) may determine that the first ECG signal (10) includes a normal level of noise, and may identify the first ECG signal (10) as a second level. Additionally, if the noise score is less than the second value, the processor (110) determines that the first electrocardiogram signal (10) has little noise or does not contain noise, and thus can identify the first electrocardiogram signal (10) as the first level.
- the processor (110) outputs the level information of the first electrocardiogram signal (10) through a display or output interface, and in the case of level 3, may request the user to replace the electrocardiogram measuring device, and in the case of level 2, may request re-measurement of the electrocardiogram and correction of the user's posture, etc.
- the processor (110) may analyze the electrocardiogram signal of the first electrocardiogram signal (10) and generate diagnostic information for the patient.
- the processor (110) may also generate diagnostic information for the patient by using a neural network model (20) learned to generate diagnostic information by analyzing a pre-learned electrocardiogram signal stored in the memory (120).
- the processor (110) may repeatedly calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) by changing the number of at least one cluster identified within a preset feature space, and determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first electrocardiogram signal (10).
- the processor (110) can change the number of at least one cluster identified within the preset feature space by adjusting the number of Gaussian distributions set in the GMM algorithm. In FIG. 5, three clusters are illustrated as being identified, but the processor (110) can adjust the number of clusters identified in various ways by changing the number of Gaussian distributions. At this time, the processor (110) can calculate the noise score of the first electrocardiogram signal (10) each time the number of clusters is changed and identified.
- the processor (110) can identify three clusters in the preset feature space, as illustrated in FIG. 5. At this time, the processor (110) can calculate a noise score (hereinafter, referred to as a first noise score) based on the similarity between the three clusters and the first feature information. Since the above description is equally applicable in this regard, a detailed description will be omitted. In addition, the processor (110) can change the number of Gaussian distributions to five and identify five clusters including a plurality of second feature information within the preset feature space using a GMM algorithm.
- a noise score hereinafter, referred to as a first noise score
- the processor (110) can calculate a noise score (hereinafter, referred to as a second noise score) based on the similarity between the five clusters and the first feature information.
- the processor (110) can calculate a final noise score of the first ECG signal (10) as an average value of the first and second noise scores.
- the processor (110) can determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise or the level of the first electrocardiogram signal (10) based on the calculated final noise score.
- steps S310 to S350 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the embodiment of the present disclosure.
- some steps may be omitted as needed, and the order between steps may be changed.
- FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a computing device (100) according to one embodiment of the present disclosure.
- a computing device (100) includes one or more processors (110), a memory (120), a network unit (130), a display (140), a user interface (150), a measurement unit (160), and one or more .
- processors 110
- memory 120
- network unit 130
- display 140
- user interface 150
- measurement unit 160
- the display (140) can display various images.
- the images include both still images and moving images.
- the display (140) can also output an electrocardiogram signal, and can also output a noise score, a noise level, etc. of the electrocardiogram signal.
- the display (140) can be implemented as various types of displays, such as an LCD (Liquid Crystal Display Panel), an OLED (Organic Light Emitting Diodes), an LCoS (Liquid Crystal on Silicon), a DLP (Digital Light Processing), etc.
- the display (140) can also include a driving circuit, a backlight unit, etc., which can be implemented in a form, such as an a-si TFT, an LTPS (low temperature poly silicon) TFT, an OTFT (organic TFT), etc.
- a driving circuit such as an a-si TFT, an LTPS (low temperature poly silicon) TFT, an OTFT (organic TFT), etc.
- the display (140) may be implemented as a touch screen by being combined with a touch panel, and in this case, the display (140) may perform the function of an input interface that receives a user's touch input as well as an output interface that outputs an image through the touch screen.
- the user interface (150) is a configuration used by the computing device (100) to perform interaction with the user, and may include at least one of a touch sensor, a motion sensor, a button, a jog dial, and a switch, but is not limited thereto.
- the measuring unit (160) senses the patient's (1) bio-information to obtain the patient's (1) bio-signal.
- the electrical signal of the patient's (1) heartbeat can be detected through at least one electrode (161) included in the measuring unit (160) to generate the patient's (1) electrocardiogram signal.
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Abstract
Description
본 개시는 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 신경망 모델을 이용하여 심전도 신호의 특성을 파악하여, 심전도 신호가 노이즈를 포함하였는지 판단하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for screening out electrocardiogram signals including noise. More specifically, the present disclosure relates to a method for determining whether an electrocardiogram signal includes noise by identifying the characteristics of the electrocardiogram signal using a neural network model.
심전도 신호는 심장 내에서 발생하는 미세 전류에 따라 생성된 신호로, 심장의 리듬, 심장으로의 혈류 량 감소 및 심장의 구조적 이상과 같이 환자의 심장 상태와 심장 질환을 파악하는데 사용된다. 다만, 심전도 신호의 경우 기저선 흔들림, 전력선 간섭, 근육의 수축 및 이완, 그리고 심전도 측정 장치 자체의 노이즈와 같이 다양한 원인으로 노이즈가 포함된다. The electrocardiogram signal is a signal generated by the microcurrent occurring in the heart, and is used to identify the patient's heart condition and heart disease, such as the heart rhythm, decreased blood flow to the heart, and structural abnormalities of the heart. However, the electrocardiogram signal contains noise due to various causes, such as baseline fluctuation, power line interference, muscle contraction and relaxation, and noise of the electrocardiogram measuring device itself.
이와 같이 노이즈가 포함된 심전도 신호로는, 환자의 정확하게 진단하기 어렵기 때문에 환자로부터 측정된 심전도 신호에 노이즈가 포함되었는지 또는 심전도 신호에 포함된 노이즈가 심전도 신호를 분석하는데 영향을 미치는지 사전에 파악하는 과정이 필요하다. 이와 관련하여, 종래 기술은 심전도 신호에 포함된 노이즈의 유형을 분석하는데 그쳤으며, 또는 전문가와 같이 별도의 인력이 개입하여 심전도 신호 내 노이즈를 분석하는 과정을 요구했다. 따라서, 자동으로 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 방안이 요구된다. As such, since it is difficult to accurately diagnose a patient with an electrocardiogram signal containing noise, a process is required to determine in advance whether the electrocardiogram signal measured from the patient contains noise or whether the noise contained in the electrocardiogram signal affects the analysis of the electrocardiogram signal. In this regard, conventional techniques have limited themselves to analyzing the type of noise contained in the electrocardiogram signal, or have required a separate human resource, such as an expert, to analyze the noise in the electrocardiogram signal. Therefore, a method for automatically selecting an electrocardiogram signal containing noise is required.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 신경망 모델에 기반하여 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 방법, 프로그램 및 장치를 제공하는 것이다. The present disclosure has been made in response to the aforementioned background technology, and the problem to be solved in the present disclosure is to provide a method, program, and device for selecting an electrocardiogram signal including noise based on a neural network model.
다만, 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재를 근거로 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved in the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood based on the description below.
본 개시의 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 프로세서(Processor)를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 방법은 네트워크부를 통해 제1 심전도 신호를 획득하는 단계, 기 학습된 신경망 모델에 상기 제1 심전도 신호를 입력하여 상기 제1 심전도 신호에 대응하는 제1 특징 정보를 획득하는 단계, 노이즈를 포함하지 않은 복수의 제2 심전도 신호에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별하는 단계, 상기 제1 특징 정보와 상기 적어도 하나의 클러스터 간의 유사도에 기초하여, 상기 제1 심전도 신호의 노이즈 스코어를 산출하는 단계 및 상기 산출된 노이즈 스코어에 기초하여 상기 제1 심전도 신호가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단하는 단계를 포함하고, 상기 기 학습된 신경망 모델은 상기 복수의 제2 심전도 신호로 구성된 학습 데이터셋에 기초하여 입력된 심전도 신호를 복원하도록 기 학습된 것이다. According to an embodiment of the present disclosure, a method for selecting an electrocardiogram signal including noise, performed by a computing device including at least one processor, comprises the steps of: obtaining a first electrocardiogram signal through a network unit; inputting the first electrocardiogram signal into a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal; identifying at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise; calculating a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster; and determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, wherein the pre-learned neural network model is pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electrocardiogram signals.
대안적으로, 상기 기 학습된 신경망 모델은 입력된 심전도 신호의 특징 정보를 생성하는 인코더 및 상기 생성된 특징 정보에 기초하여 상기 입력된 심전도 신호를 복원하는 디코더를 포함하고, 상기 제1 특징 정보를 획득하는 단계는 상기 제1 심전도 신호를 상기 기 학습된 신경망 모델에 입력하고, 상기 인코더를 통해 상기 제1 심전도 신호에 대응하는 제1 특징 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the pre-learned neural network model may include an encoder that generates feature information of an input electrocardiogram signal and a decoder that reconstructs the input electrocardiogram signal based on the generated feature information, and the step of obtaining the first feature information may include a step of inputting the first electrocardiogram signal to the pre-learned neural network model and obtaining first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal through the encoder.
대안적으로, 상기 적어도 하나의 클러스터를 식별하는 단계는 상기 복수의 제2 심전도 신호를 상기 기 학습된 신경망 모델에 입력하여 상기 복수의 제2 심전도 신호에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 획득하는 단계 및 상기 획득된 복수의 제2 특징 정보에 GMM(Gaussian Mixed Model) 알고리즘을 적용하여 기 설정된 특징 공간 내에서 상기 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the step of identifying the at least one cluster may include the step of inputting the plurality of second electrocardiogram signals into the pre-trained neural network model to obtain a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals, and the step of applying a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the obtained plurality of second feature information to identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space.
대안적으로, 상기 노이즈 스코어를 산출하는 단계는 상기 기 설정된 특징 공간 내에서 식별되는 상기 적어도 하나의 클러스터의 개수를 변경하여, 상기 제1 심전도 신호의 노이즈 스코어를 반복하여 산출하는 단계 및 상기 제1 심전도 신호의 복수의 노이즈 스코어의 평균 값에 기초하여 상기 제1 심전도 신호가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단하는 단계 를 포함할 수 있다. Alternatively, the step of calculating the noise score may include the step of repeatedly calculating the noise score of the first electrocardiogram signal by changing the number of the at least one cluster identified within the preset feature space, and the step of determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first electrocardiogram signal.
대안적으로, 상기 판단하는 단계는, 상기 노이즈 스코어가 클수록 상기 제1 심전도 신호에 노이즈가 많이 포함된 것으로 판단하는 것일 수 있다. Alternatively, the judging step may determine that the larger the noise score, the more noise is included in the first ECG signal.
대안적으로, 상기 판단하는 단계는 상기 노이즈 스코어가 제1 값 이상이면, 상기 제1 심전도 신호를 제3 레벨로 식별하고, 상기 노이즈 스코어가 상기 제1 값 미만이고, 제2 값 이상이면, 상기 제1 심전도 신호를 제2 레벨로 식별하고, 상기 노이즈 스코어가 상기 제2 값 미만이면, 상기 제1 심전도 신호를 제1 레벨로 식별하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 제1 심전도 신호가 상기 제1 레벨로 식별되면, 상기 제1 심전도 신호의 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the determining step may include a step of identifying the first ECG signal as a third level if the noise score is greater than or equal to a first value, a step of identifying the first ECG signal as a second level if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, and a step of identifying the first ECG signal as a first level if the noise score is less than the second value, and the method may include a step of performing an analysis of the first ECG signal if the first ECG signal is identified as the first level.
대안적으로, 상기 노이즈 스코어를 산출하는 단계는 기 설정된 특징 공간 내에서 상기 제1 특징 정보와 상기 적어도 하나의 클러스터 간의 마할라노비스(Mahalanobis) 거리에 기초하여 상기 노이즈 스코어를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. Alternatively, the step of calculating the noise score may include calculating the noise score based on a Mahalanobis distance between the first feature information and the at least one cluster within a preset feature space.
대안적으로, 상기 노이즈 스코어를 산출하는 단계는 하기의 식에 기초하여 상기 노이즈 스코어를 산출할 수 있다.Alternatively, the step of calculating the noise score may calculate the noise score based on the following formula.
여기서, xobtained는 획득된 제1 심전도 신호이고, f(xobtained)는 획득된 제1 심전도 신호의 특징 정보이고, μm은 m번째 클러스터에 포함된 복수의 제2 심전도 신호의 특징 정보의 평균 값이고, ∑m은 m번째 클러스터에 포함된 복수의 제2 심전도 신호의 특징 정보의 분산 값이다. Here, x obtained is the acquired first ECG signal, f(x obtained ) is the feature information of the acquired first ECG signal, μ m is the average value of the feature information of multiple second ECG signals included in the m-th cluster, and ∑ m is the variance value of the feature information of multiple second ECG signals included in the m-th cluster.
본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서(processor)에서 실행되는 경우, 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은 네트워크부를 통해 제1 심전도 신호를 획득하는 단계, 기 학습된 신경망 모델에 상기 제1 심전도 신호를 입력하여 상기 제1 심전도 신호에 대응하는 제1 특징 정보를 획득하는 단계, 노이즈를 포함하지 않은 복수의 제2 심전도 신호에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별하는 단계, 상기 제1 특징 정보와 상기 적어도 하나의 클러스터 간의 유사도에 기초하여, 상기 제1 심전도 신호의 노이즈 스코어를 산출하는 단계 및 상기 산출된 노이즈 스코어에 기초하여 상기 제1 심전도 신호가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단하는 단계를 포함하고, 상기 기 학습된 신경망 모델은, 상기 복수의 제2 심전도 신호로 구성된 학습 데이터셋에 기초하여 입력된 심전도 신호를 복원하도록 기 학습된 것일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, a computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, performs operations for selecting an electrocardiogram signal including noise, the operations including: a step of obtaining a first electrocardiogram signal through a network unit; a step of inputting the first electrocardiogram signal to a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal; a step of identifying at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise; a step of calculating a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster; and a step of determining whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, wherein the pre-learned neural network model may be pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electrocardiogram signals.
본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 컴퓨팅 장치는 적어도 하나의 코어(core)를 포함하는 프로세서(processor), 상기 프로세서에서 실행 가능한 프로그램 코드(code)들을 포함하는 메모리(memory), 네트워크부(network unit), 상기 프로세서는, 상기 네트워크부를 통해 제1 심전도 신호를 획득하고, 기 학습된 신경망 모델에 상기 제1 심전도 신호를 입력하여 상기 제1 심전도 신호에 대응하는 제1 특징 정보를 획득하고, 노이즈를 포함하지 않은 복수의 제2 심전도 신호에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별하고, 상기 제1 특징 정보와 상기 적어도 하나의 클러스터 간의 유사도에 기초하여, 상기 제1 심전도 신호의 노이즈 스코어를 산출하고, 상기 산출된 노이즈 스코어에 기초하여 상기 제1 심전도 신호가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단하고, 상기 기 학습된 신경망 모델은 상기 복수의 제2 심전도 신호로 구성된 학습 데이터셋에 기초하여 입력된 심전도 신호를 복원하도록 기 학습된 것이다.According to one embodiment of the present disclosure, a computing device for selecting an electrocardiogram signal including noise comprises: a processor including at least one core; a memory including program codes executable by the processor; and a network unit; wherein the processor obtains a first electrocardiogram signal through the network unit, inputs the first electrocardiogram signal to a pre-learned neural network model to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal, identifies at least one cluster including a plurality of second feature information corresponding to a plurality of second electrocardiogram signals that do not include noise, calculates a noise score of the first electrocardiogram signal based on a similarity between the first feature information and the at least one cluster, and determines whether the first electrocardiogram signal is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score, and wherein the pre-learned neural network model is pre-learned to restore an input electrocardiogram signal based on a learning data set composed of the plurality of second electrocardiogram signals.
대안적으로, 상기 기 학습된 신경망 모델은, 입력된 심전도 신호의 특징 정보를 생성하는 인코더 및 상기 생성된 특징 정보에 기초하여 상기 입력된 심전도 신호를 복원하는 디코더를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 심전도 신호를 상기 기 학습된 신경망 모델에 입력하고, 상기 인코더를 통해 상기 제1 심전도 신호에 대응하는 제1 특징 정보를 획득할 수 있다. Alternatively, the pre-learned neural network model includes an encoder that generates feature information of an input electrocardiogram signal and a decoder that reconstructs the input electrocardiogram signal based on the generated feature information, and the processor can input the first electrocardiogram signal to the pre-learned neural network model and obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal through the encoder.
대안적으로,상기 프로세서는 상기 복수의 제2 심전도 신호를 상기 기 학습된 신경망 모델에 입력하여 상기 복수의 제2 심전도 신호에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 획득하고, 상기 획득된 복수의 제2 특징 정보에 GMM(Gaussian Mixed Model) 알고리즘을 적용하여 기 설정된 특징 공간 내에서 상기 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별할 수 있다. Alternatively, the processor may input the plurality of second electrocardiogram signals into the pre-trained neural network model to obtain a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals, and apply a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the obtained plurality of second feature information to identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space.
대안적으로, 상기 프로세서는 상기 기 설정된 특징 공간 내에서 식별되는 상기 적어도 하나의 클러스터의 개수를 변경하여, 상기 제1 심전도 신호의 노이즈 스코어를 반복하여 산출하고, 상기 제1 심전도 신호의 복수의 노이즈 스코어의 평균 값에 기초하여 상기 제1 심전도 신호가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단할 수 있다. Alternatively, the processor may repeatedly calculate a noise score of the first ECG signal by changing the number of the at least one cluster identified within the preset feature space, and determine whether the first ECG signal is an ECG signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first ECG signal.
대안적으로, 상기 프로세서는 상기 노이즈 스코어가 클수록 상기 제1 심전도 신호에 노이즈가 많이 포함된 것으로 판단할 수 있다. Alternatively, the processor may determine that the larger the noise score, the more noise is contained in the first ECG signal.
대안적으로, 상기 프로세서는, 상기 노이즈 스코어가 제1 값 이상이면, 상기 제1 심전도 신호를 제3 레벨로 식별하고, 상기 노이즈 스코어가 상기 제1 값 미만이고, 제2 값 이상이면, 상기 제1 심전도 신호를 제2 레벨로 식별하고, 상기 노이즈 스코어가 상기 제2 값 미만이면, 상기 제1 심전도 신호를 제1 레벨로 식별하고, 상기 제1 심전도 신호가 상기 제1 레벨로 식별되면, 상기 제1 심전도 신호의 분석을 수행할 수 있다.Alternatively, the processor may identify the first ECG signal as a third level if the noise score is greater than or equal to a first value, identify the first ECG signal as a second level if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, identify the first ECG signal as a first level if the noise score is less than the second value, and perform analysis of the first ECG signal if the first ECG signal is identified as the first level.
본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 방법에 따르면, 자동으로 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별함으로써, 심장 질환과 관련한 보다 정확한 진단을 내릴 수 있으며, 또한 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하기 위하여 투입되는 인력 및 시간을 절감할 수 있다.According to a method for screening an electrocardiogram signal including noise according to an embodiment of the present disclosure, a more accurate diagnosis related to a heart disease can be made by automatically screening an electrocardiogram signal including noise, and manpower and time invested for screening an electrocardiogram signal including noise can be reduced.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 컴퓨팅 장치의 예시도이다. FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device for selecting an electrocardiogram signal including noise according to one embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치의 개략적인 블록도이다. FIG. 2 is a schematic block diagram of a computing device according to one embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치를 제어하는 방법의 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart of a method for controlling a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신경망 모델을 나타낸 예시도이다. FIG. 4 is an exemplary diagram showing a neural network model according to one embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 노이즈 스코어를 산출하는 것을 나타낸 예시도이다.FIG. 5 is an exemplary diagram showing calculating a noise score of an electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치의 세부 구성도이다.FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 명세서 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분의 도면 부호는 생략될 수 있다.Throughout the specification of the present disclosure, the same or similar drawing numbers refer to the same or similar components. In addition, in order to clearly describe the present disclosure, drawing numbers of parts in the drawings that are not related to the description of the present disclosure may be omitted.
본 개시에서 사용되는 "또는" 이라는 용어는 배타적 "또는" 이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 본 개시에서 달리 특정되지 않거나 문맥상 그 의미가 명확하지 않은 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 개시에서 달리 특정되지 않거나 문맥상 그 의미가 명확하지 않은 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 X가 A를 이용하거나, X가 B를 이용하거나, 혹은 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우 중 어느 하나로 해석될 수 있다. The term "or" as used herein is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." That is, unless otherwise specified herein or the context makes clear, "X employs either A or B" should be understood to mean either one of the natural inclusive permutations. For example, unless otherwise specified herein or the context makes clear, "X employs A or B" can be interpreted to mean either X employs A, X employs B, or X employs both A and B.
본 개시에서 사용되는 "및/또는" 이라는 용어는 열거된 관련 개념들 중 하나 이상의 개념의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The term "and/or" as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the relevant concepts listed.
본 개시에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는, 특정 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 다른 구성요소 및/또는 이들에 대한 조합의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms "comprises" and/or "comprising" as used herein should be understood to mean the presence of particular features and/or components. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, other components, and/or combinations thereof.
본 개시에서 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상" 을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Unless otherwise specified in this disclosure or unless the context makes it clear that the singular form is intended to be referred to, the singular should generally be construed to include “one or more.”
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예가 상세히 설명된다. 본 개시에서 제시된 실시예들은 당업자가 본 개시의 내용을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 따라서, 본 개시의 실시예들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present disclosure. The embodiments presented in the present disclosure are provided so that those skilled in the art can utilize or implement the contents of the present disclosure. Accordingly, various modifications to the embodiments of the present disclosure will be apparent to those skilled in the art. That is, the present disclosure may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments below.
본 개시에서 사용되는 "제N(N은 자연수)" 이라는 용어는 본 개시의 구성요소들을 기능적 관점, 구조적 관점, 혹은 설명의 편의 등 소정의 기준에 따라 상호 구별하기 위해 사용되는 표현으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에서 서로 다른 기능적 역할을 수행하는 구성요소들은 제1 구성요소 혹은 제2 구성요소로 구별될 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 사상 내에서 실질적으로 동일하나 설명의 편의를 위해 구분되어야 하는 구성요소들도 제1 구성요소 혹은 제2 구성요소로 구별될 수도 있다.The term "Nth (N is a natural number)" used in the present disclosure can be understood as an expression used to mutually distinguish components of the present disclosure according to a predetermined standard such as a functional viewpoint, a structural viewpoint, or convenience of explanation. For example, components performing different functional roles in the present disclosure can be distinguished as a first component or a second component. However, components that are substantially the same within the technical idea of the present disclosure but should be distinguished for convenience of explanation may also be distinguished as a first component or a second component.
본 개시에서 사용되는 "획득" 이라는 용어는, 외부 장치 혹은 시스템과의 유무선 통신 네트워크를 통해 데이터를 수신하는 것 뿐만 아니라, 온-디바이스(on-device) 형태로 데이터를 생성하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.The term "acquisition" as used in this disclosure may be understood to mean not only receiving data via a wired or wireless communication network with an external device or system, but also generating data in an on-device form.
한편, 본 개시에서 사용되는 용어 "모듈(module)", 또는 "부(unit)" 는 컴퓨터 관련 엔티티(entity), 펌웨어(firmware), 소프트웨어(software) 혹은 그 일부, 하드웨어(hardware) 혹은 그 일부, 소프트웨어와 하드웨어의 조합 등과 같이 컴퓨팅 자원을 처리하는 독립적인 기능 단위를 지칭하는 용어로 이해될 수 있다. 이때, "모듈", 또는 "부"는 단일 요소로 구성된 단위일 수도 있고, 복수의 요소들의 조합 혹은 집합으로 표현되는 단위일 수도 있다. 예를 들어, 협의의 개념으로서 "모듈", 또는 "부"는 컴퓨팅 장치의 하드웨어 요소 또는 그 집합, 소프트웨어의 특정 기능을 수행하는 응용 프로그램, 소프트웨어 실행을 통해 구현되는 처리 과정(procedure), 또는 프로그램 실행을 위한 명령어 집합 등을 지칭할 수 있다. 또한, 광의의 개념으로서 "모듈", 또는 "부"는 시스템을 구성하는 컴퓨팅 장치 그 자체, 또는 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 등을 지칭할 수 있다. 다만, 상술한 개념은 하나의 예시일 뿐이므로, "모듈", 또는 "부"의 개념은 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 정의될 수 있다.Meanwhile, the term "module" or "unit" used in the present disclosure may be understood as a term referring to an independent functional unit that processes computing resources, such as a computer-related entity, firmware, software or a part thereof, hardware or a part thereof, a combination of software and hardware, etc. In this case, the "module" or "unit" may be a unit composed of a single element, or may be a unit expressed as a combination or set of multiple elements. For example, as a narrow concept, a "module" or "unit" may refer to a hardware element of a computing device or a set thereof, an application program that performs a specific function of software, a processing process implemented through software execution, or a set of instructions for program execution, etc. In addition, as a broad concept, a "module" or "unit" may refer to a computing device itself that constitutes a system, or an application that is executed on a computing device, etc. However, the above-described concept is only an example, and the concept of “module” or “part” may be variously defined within a category understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
전술한 용어의 설명은 본 개시의 이해를 돕기 위한 것이다. 따라서, 전술한 용어를 본 개시의 내용을 한정하는 사항으로 명시적으로 기재하지 않은 경우, 본 개시의 내용을 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이 아님을 주의해야 한다. The explanation of the terms set forth above is intended to aid in understanding the present disclosure. Therefore, if the terms set forth above are not explicitly stated as matters limiting the contents of the present disclosure, it should be noted that they are not used to limit the technical ideas of the contents of the present disclosure.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.The configuration and operation of specific embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the attached drawings.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 컴퓨팅 장치(100)의 예시도이다. FIG. 1 is an exemplary diagram of a computing device (100) for selecting an electrocardiogram signal including noise according to one embodiment of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈를 포함한 심전도 신호를 선별하는 컴퓨팅 장치(100)(이하, 컴퓨팅 장치(100))는 노이즈를 포함한 심전도 신호(10)를 선별한다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 획득된 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지를 판단한다. 여기서, 심전도 신호(10)는 컴퓨팅 장치(100)가 직접 환자로부터 획득할 수도 있으며, 별도의 외부 컴퓨팅 장치(200)(예를 들어, 심전도 측정 장치)로부터 수신하여 획득할 수도 있다. 이때, 컴퓨팅 장치(100)는 획득된 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함하였는지 여부에 따라서 획득된 심전도 신호(10)를 분석하고 환자에 대한 진단 정보를 생성할 수 있다. Referring to FIG. 1, a computing device (100) (hereinafter, computing device (100)) for selecting an electrocardiogram signal including noise according to an embodiment of the present disclosure selects an electrocardiogram signal (10) including noise. More specifically, the computing device (100) determines whether an acquired electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise. Here, the electrocardiogram signal (10) may be directly acquired by the computing device (100) from a patient, or may be acquired by receiving it from a separate external computing device (200) (e.g., an electrocardiogram measuring device). At this time, the computing device (100) may analyze the acquired electrocardiogram signal (10) and generate diagnostic information about the patient depending on whether the acquired electrocardiogram signal (10) includes noise.
또한, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호(10)에 포함된 노이즈의 양을 식별한다. 특히, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호(10)에 포함된 노이즈의 양에 따라 심전도 신호(10)를 복수의 레벨(또는 등급)(예를 들어, 3개의 레벨)로 구분하여 식별할 수 있다. 이를 통해, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호(10)의 각 레벨 마다 사용자에게 적절한 조치를 취할 것을 요청할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 심전도 신호(10)에 포함된 노이즈의 양이 많을수록 심전도 신호(10)에 높은 레벨(예를 들어, 레벨 3)을 부여할 수 있으며, 이때 가장 높은 레벨(즉, 레벨 3)의 심전도 신호(10)에 대해서는 사용자에게 심전도 측정 장치의 교체를 요구할 수 있으며, 중간 레벨(즉, 레벨 2)의 심전도 신호(10)에 대해서는 심전도의 재 측정 및 사용자 자세 교정 등을 요청할 수 있다. 그리고, 가장 낮은 레벨(즉, 레벨 1)의 심전도 신호(10)에 대해서는 심전도 신호(10)를 분석하고 환자에 대한 진단 정보를 생성할 수 있다. In addition, the computing device (100) identifies the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10). In particular, the computing device (100) can classify the electrocardiogram signal (10) into a plurality of levels (or grades) (for example, three levels) and identify the electrocardiogram signal (10) according to the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10). Through this, the computing device (100) can request the user to take appropriate action for each level of the electrocardiogram signal (10). For example, the computing device (100) can assign a higher level (for example, level 3) to the electrocardiogram signal (10) as the amount of noise included in the electrocardiogram signal (10) increases, and in this case, the computing device (100) can request the user to replace the electrocardiogram measuring device for the electrocardiogram signal (10) of the highest level (i.e., level 3), and can request re-measurement of the electrocardiogram and correction of the user's posture, etc. for the electrocardiogram signal (10) of the middle level (i.e., level 2). And, for the electrocardiogram signal (10) of the lowest level (i.e., level 1), the electrocardiogram signal (10) can be analyzed and diagnostic information about the patient can be generated.
이와 같이 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함하였는지 파악하기 위하여(또는 심전도 신호(10)에 포함된 노이즈의 양을 파악하기 위하여), 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 기 학습된 심전도 신경망 모델(20)을 이용할 수 있다. 구체적으로, 컴퓨팅 장치(100)는 획득된 심전도 신호(10)를 기 학습된 심전도 신경망 모델(20)에 입력하여 자동으로 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함하였는지 자동으로 파악할 수 있다. 즉, 별도의 전문가와 같은 인력 투입 없이도 컴퓨팅 장치(100)는 스스로 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함하였는지 파악한다. 이로써, 심전도 신호(10)를 분석하는데 소요되는 시간 및 인력 비용을 절감할 수 있다. In order to determine whether an electrocardiogram signal (10) contains noise (or to determine the amount of noise contained in an electrocardiogram signal (10)), a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure may utilize a pre-learned electrocardiogram neural network model (20). Specifically, the computing device (100) may automatically determine whether the electrocardiogram signal (10) contains noise by inputting the acquired electrocardiogram signal (10) into the pre-learned electrocardiogram neural network model (20). That is, the computing device (100) determines whether the electrocardiogram signal (10) contains noise on its own without the input of a separate expert or other human resources. As a result, the time and human resources required to analyze the electrocardiogram signal (10) may be reduced.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하면 이와 관련한 본 개시의 실시 예에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 한편, 상술한 본 개시의 설명은 아래의 본 개시의 실시 예에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure related thereto will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5. Meanwhile, the description of the present disclosure described above can be equally applied to the embodiments of the present disclosure below.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 개략적인 블록도이다. 도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)를 제어하는 방법의 순서도이다. FIG. 2 is a schematic block diagram of a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 3 is a flowchart of a method for controlling a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(130), 메모리(120) 및 하나 이상의 프로세서(110)(이하, 프로세서)를 포함한다. 다만, 도 1은 하나의 예시일 뿐이므로, 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 환경을 구현하기 위한 다른 구성들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)에 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 2, a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure includes a network unit (130), a memory (120), and one or more processors (110) (hereinafter, “processors”). However, FIG. 1 is only an example, and the computing device (100) may include other configurations for implementing a computing environment. In addition, only some of the configurations disclosed above may be included in the computing device (100).
본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 데이터의 종합적인 처리 및 연산을 수행하는 하드웨어 장치 혹은 하드웨어 장치의 일부일 수도 있고, 통신 네트워크로 연결되는 소프트웨어 기반의 컴퓨팅 환경일 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 집약적 데이터 처리 기능을 수행하고 자원을 공유하는 주체인 서버일 수도 있고, 서버와의 상호 작용을 통해 자원을 공유하는 클라이언트(client)일 수도 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(100)는 복수의 서버들 및 클라이언트들이 상호 작용하여 데이터를 종합적으로 처리하는 클라우드 시스템(cloud system)일 수도 있다. 상술한 기재는 컴퓨팅 장치(100)의 종류와 관련된 하나의 예시일 뿐이므로, 컴퓨팅 장치(100)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다.The computing device (100) according to one embodiment of the present disclosure may be a hardware device or a part of a hardware device that performs comprehensive processing and calculation of data, or may be a software-based computing environment connected to a communication network. For example, the computing device (100) may be a server that performs an intensive data processing function and shares resources, or may be a client that shares resources through interaction with a server. In addition, the computing device (100) may be a cloud system in which a plurality of servers and clients interact to comprehensively process data. Since the above description is only one example related to the type of the computing device (100), the type of the computing device (100) may be configured in various ways within a category that can be understood by those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)는 TV, 데스크탑 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC, 서버 등일 수 있다. 한편, 상술한 예는 컴퓨팅 장치(100)를 설명하기 위한 예시에 불과 하며 반드시 상술한 장치에 한정되는 것은 아니다.The computing device (100) may be a TV, a desktop PC, a laptop, a smartphone, a tablet PC, a server, etc. Meanwhile, the above-described example is only an example for explaining the computing device (100) and is not necessarily limited to the above-described device.
프로세서(110)는 네트워크부(130) 및 메모리(120)와 연결되어 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 프로세서(110)는 컴퓨팅 연산을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 구성 단위로 이해될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 컴퓨터 프로그램을 판독하여 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 기계 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 기계 학습을 위한 특징 추출, 역전파(backpropagation)에 기반한 오차 계산 등과 같은 연산 과정을 처리할 수 있다. 이와 같은 데이터 처리를 수행하기 위한 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit), 주문형 반도체(ASIC: application specific integrated circuit), 혹은 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array) 등을 포함할 수 있다. 상술한 프로세서(110)의 종류는 하나의 예시일 뿐이므로, 프로세서(110)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다.The processor (110) is connected to the network unit (130) and the memory (120) and controls the overall operation of the computing device (100). The processor (110) according to one embodiment of the present disclosure may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for performing computing operations. For example, the processor (110) may read a computer program to perform data processing for machine learning. The processor (110) may process computational processes such as processing of input data for machine learning, feature extraction for machine learning, and error calculation based on backpropagation. The processor (110) for performing such data processing may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), a tensor processing unit (TPU), an application specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA). The type of processor (110) described above is only an example, and thus the type of processor (110) may be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 하나 이상의 명령어를 실행시켜 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 하나 이상의 구성요소들을 제어하거나, 하드웨어 적인 회로 내지는 칩으로서 하나 이상의 구성요소들을 제어하거나, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 결합으로서 하나 이상의 구성요소들을 제어할 수 있다.The processor (110) may control one or more components included in the computing device (100) by executing one or more instructions stored in the memory (120), control one or more components as a hardware circuit or chip, or control one or more components as a combination of software and hardware.
또한, 프로세서(110)는 하나의 코어를 포함하는 단일 코어 프로세서(single core processor)로 구현될 수도 있고, 복수의 코어(예를 들어, 동종 멀티 코어 또는 이종 멀티 코어)를 포함하는 하나 이상의 멀티 코어 프로세서(multicore processor)로 구현될 수도 있다. 프로세서(110)가 멀티 코어 프로세서로 구현되는 경우, 멀티 코어 프로세서에 포함된 복수의 코어 각각은 캐시 메모리(120), 온 칩(On-chip) 메모리(120)와 같은 프로세서 내부 메모리를 포함할 수 있으며, 복수의 코어에 의해 공유되는 공통 캐시가 멀티 코어 프로세서에 포함될 수 있다. 또한, 멀티 코어 프로세서에 포함된 복수의 코어 각각(또는 복수의 코어 중 일부)은 독립적으로 본 개시의 일 실시 예에 따른 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 판독하여 수행할 수도 있고, 복수의 코어 전체(또는 일부)가 연계되어 본 개시의 일 실시 예에 따른 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 판독하여 수행할 수도 있다.In addition, the processor (110) may be implemented as a single core processor including one core, or may be implemented as one or more multicore processors including multiple cores (e.g., homogeneous multi-core or heterogeneous multi-core). When the processor (110) is implemented as a multicore processor, each of the multiple cores included in the multicore processor may include an internal memory of the processor, such as a cache memory (120) and an on-chip memory (120), and a common cache shared by the multiple cores may be included in the multicore processor. In addition, each of the multiple cores (or some of the multiple cores) included in the multicore processor may independently read and execute a program command for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure, or all (or some) of the multiple cores may be linked to read and execute a program command for implementing a method according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 메모리(120)는 컴퓨팅 장치(100)에서 처리되는 데이터를 저장하고 관리하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함하는 구성 단위로 이해될 수 있다. 즉, 메모리(120)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 데이터 및 네트워크부(130)가 수신한 임의의 형태의 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리, 램(RAM: random access memory), 에스램(SRAM: static random access memory), 롬(ROM: read-only memory), 이이피롬(EEPROM: electrically erasable programmable read-only memory), 피롬(PROM: programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 데이터를 소정의 체제로 통제하여 관리하는 데이터베이스(database) 시스템을 포함할 수도 있다. 상술한 메모리(120)의 종류는 하나의 예시일 뿐이므로, 메모리(120)의 종류는 본 개시의 내용을 기초로 당업자가 이해 가능한 범주에서 다양하게 구성될 수 있다.The memory (120) according to one embodiment of the present disclosure may be understood as a configuration unit including hardware and/or software for storing and managing data processed in the computing device (100). That is, the memory (120) may store any type of data generated or determined by the processor (110) and any type of data received by the network unit (130). For example, the memory (120) may include at least one type of storage medium among a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory, a RAM (random access memory), a SRAM (static random access memory), a ROM (read-only memory), an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), a PROM (programmable read-only memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk. In addition, the memory (120) may also include a database system that controls and manages data in a predetermined system. The type of memory (120) described above is only an example, and thus the type of memory (120) can be configured in various ways within a range understandable to those skilled in the art based on the contents of the present disclosure.
메모리(120)는 프로세서(110)가 연산을 수행하는데 필요한 데이터, 데이터의 조합, 및 프로세서(110)에서 실행 가능한 프로그램 코드(code) 등을 구조화 및 조직화 하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 후술할 네트워크부(130)를 통해 수신된 의료 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(120)는 신경망 모델이 의료 데이터를 입력받아 학습을 수행하도록 동작시키는 프로그램 코드, 신경망 모델이 의료 데이터를 입력받아 컴퓨팅 장치(100)의 사용 목적에 맞춰 추론을 수행하도록 동작시키는 프로그램 코드, 및 프로그램 코드가 실행됨에 따라 생성된 가공 데이터 등을 저장할 수 있다.The memory (120) can manage, by structuring and organizing, data required for the processor (110) to perform operations, combinations of data, and program codes executable by the processor (110). For example, the memory (120) can store medical data received through the network unit (130) described below. The memory (120) can store program codes that operate a neural network model to receive medical data as input and perform learning, program codes that operate a neural network model to receive medical data as input and perform inference according to the intended use of the computing device (100), and processed data generated as the program codes are executed.
일 예로, 메모리(120)에는 기 학습된 신경망 모델(20)과 기 학습된 신경망 모델을 학습 시키는데 이용된 학습 데이터 셋이 저장될 수 있다. 여기서, 학습 데이터 셋에는 노이즈가 포함되지 않은 복수의 심전도 신호가 포함될 수 있다. For example, a pre-learned neural network model (20) and a learning data set used to learn the pre-learned neural network model may be stored in the memory (120). Here, the learning data set may include a plurality of electrocardiogram signals that do not contain noise.
네트워크부(130)는 컴퓨팅 장치(100)가 외부 장치와 통신을 수행하기 위한 구성으로, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(130)를 통해 다양한 정보를 송수신할 수 있다. 일 예로, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크부(130)를 통해 외부 장치로부터 환자의 심전도 신호(10)를 수신할 수 있다. 네트워크부(130)는 근거리 통신망(LAN: local area network), 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA: wideband code division multiple access), 엘티이(LTE: long term evolution), 와이브로(WiBro: wireless broadband internet), 5세대 이동통신(5G), 초광역대 무선통신(ultra wide-band), 지그비(ZigBee), 무선주파수(RF: radio frequency) 통신, 무선랜(wireless LAN), 와이파이(wireless fidelity), 근거리 무선통신(NFC: near field communication), 또는 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 유무선 통신 시스템을 사용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 상술한 통신 시스템들은 하나의 예시일 뿐이므로, 네트워크부(130)의 데이터 송수신을 위한 유무선 통신 시스템은 상술한 예시 이외에 다양하게 적용될 수 있다.The network unit (130) is a configuration for the computing device (100) to communicate with an external device, and the computing device (100) can transmit and receive various information through the network unit (130). For example, the computing device (100) can receive an electrocardiogram signal (10) of a patient from an external device through the network unit (130). The network unit (130) can perform data transmission and reception using wired and wireless communication systems such as a local area network (LAN), wideband code division multiple access (WCDMA), long term evolution (LTE), wireless broadband internet (WiBro), fifth generation mobile communication (5G), ultra wide-band, ZigBee, radio frequency (RF) communication, wireless LAN, wireless fidelity, near field communication (NFC), or Bluetooth. The above-described communication systems are only examples, and thus, the wired and wireless communication systems for data transmission and reception of the network unit (130) can be applied in various ways other than the above-described examples.
네트워크부(130)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(110)가 연산을 수행하는데 필요한 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크부(130)는 임의의 시스템 혹은 임의의 클라이언트 등과의 유무선 통신을 통해, 프로세서(110)의 연산을 통해 생성된 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(130)는 병원 환경 내 데이터베이스, 의료 데이터의 표준화 등의 작업을 수행하는 클라우드 서버, 혹은 컴퓨팅 장치 등과의 통신을 통해 의료 데이터를 수신할 수 있다. 네트워크부(130)는 전술한 데이터베이스, 서버, 혹은 컴퓨팅 장치 등과의 통신을 통해, 신경망 모델의 출력 데이터, 및 프로세서(110)의 연산 과정에서 도출되는 중간 데이터, 가공 데이터 등을 송신할 수 있다.도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 신경망 모델(20)을 나타낸 예시도이다. The network unit (130) can receive data required for the processor (110) to perform calculations through wired or wireless communication with any system or any client, etc. In addition, the network unit (130) can transmit data generated through the calculation of the processor (110) through wired or wireless communication with any system or any client, etc. For example, the network unit (130) can receive medical data through communication with a cloud server that performs tasks such as standardization of medical data, a database in a hospital environment, or a computing device, etc. The network unit (130) can transmit output data of the neural network model, and intermediate data, processed data, etc. derived from the calculation process of the processor (110) through communication with the aforementioned database, server, or computing device, etc. FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a neural network model (20) according to an embodiment of the present disclosure.
도 3을 참조하면, 프로세서(110)는 네트워크부(130)를 통해 심전도 신호를 획득한다(S310).Referring to FIG. 3, the processor (110) obtains an electrocardiogram signal through the network unit (130) (S310).
구체적으로, 프로세서(110)는 네트워크부(130)를 통해 컴퓨팅 장치(100)와 연결된 외부 컴퓨팅 장치(200)로부터 환자의 심전도 신호(10)를 획득한다. 여기서, 외부 컴퓨팅 장치(200)는 적어도 하나의 전극을 환자의 신체에 부착하여 환자의 심장에서 발생하는 미세 전류를 감지하여 환자의 심전도 신호(10)를 생성하는 장치(예를 들어, 심전도 측정 장치)일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 컴퓨팅 장치(100)는 측정부(미도시)를 통해 환자의 심전도 신호(10)를 직접 획득할 수도 있다. Specifically, the processor (110) obtains the patient's electrocardiogram signal (10) from an external computing device (200) connected to the computing device (100) via the network unit (130). Here, the external computing device (200) may be a device (e.g., an electrocardiogram measuring device) that attaches at least one electrode to the patient's body to detect a microcurrent generated from the patient's heart and generates the patient's electrocardiogram signal (10). However, the present invention is not limited thereto, and the computing device (100) may also directly obtain the patient's electrocardiogram signal (10) via a measuring unit (not shown).
한편, 프로세서(110)는 심전도 신호(10) 이외에도 환자의 생체 정보를 포함한 다양한 생체 신호(예를 들어, 근전도 신호, 뇌파 신호 등)를 획득할 수 있다. Meanwhile, the processor (110) can obtain various bio-signals (e.g., electromyography signals, brain wave signals, etc.) including the patient's bio-information in addition to the electrocardiogram signal (10).
이하에서는, 본 개시의 설명의 편의를 위해 획득된 심전도 신호(10)를 제1 심전도 신호(10)로 지칭한다. Hereinafter, for the convenience of explanation of the present disclosure, the acquired electrocardiogram signal (10) is referred to as the first electrocardiogram signal (10).
그리고, 프로세서(110)는 기 학습된 신경망 모델(20)에 제1 심전도 신호(10)를 입력하여 제1 심전도 신호(10)에 대응하는 제1 특징 정보를 획득한다(S320). 예를 들어, 프로세서(110)는 기 설정된 시간 동안 제1 심전도 신호(10)가 획득하고, 획득된 제1 심전도 신호(10)를 메모리(120)에 저장된 기 학습된 신경망 모델(20)에 입력할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 기 학습된 신경망 모델(20)의 출력 값으로 입력된 제1 심전도 신호(10)에 대응하는 특징 정보를 획득할 수 있다. And, the processor (110) inputs the first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) to obtain first feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10) (S320). For example, the processor (110) may obtain the first electrocardiogram signal (10) for a preset time and input the obtained first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) stored in the memory (120). And, the processor (110) may obtain feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10) input as an output value of the pre-learned neural network model (20).
이하에서는, 본 개시의 설명의 편의를 위해 제1 심전도 신호(10)의 특징 정보를 제1 특징 정보로 지칭한다. Hereinafter, for the convenience of explanation of the present disclosure, the characteristic information of the first electrocardiogram signal (10) is referred to as first characteristic information.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라, 신경망 모델(20)은 입력된 심전도 신호를 복원하도록 사전에 학습된 것일 수 있다. 이때, 신경망 모델(20)은 복수의 심전도 신호를 포함한 학습 데이터 셋에 기초하여 학습될 수 있다. 특히, 학습 데이터 셋에 포함된 복수의 심전도 신호는 노이즈를 포함하지 않은 깨끗한 심전도 신호일 수 있다. 프로세서(110)는 학습 데이터 셋에 포함된 노이즈를 포함하지 않은 복수의 심전도 신호를 각각 신경망 모델(20)에 입력하여 입력된 노이즈를 포함하지 않은 각각의 심전도 신호를 복원하도록 신경망 모델(20)을 학습시킬 수 있다. Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, the neural network model (20) may be previously trained to restore the input electrocardiogram signal. At this time, the neural network model (20) may be trained based on a learning data set including a plurality of electrocardiogram signals. In particular, the plurality of electrocardiogram signals included in the learning data set may be clean electrocardiogram signals that do not include noise. The processor (110) may input a plurality of electrocardiogram signals that do not include noise included in the learning data set into the neural network model (20), and train the neural network model (20) to restore each of the input electrocardiogram signals that do not include noise.
일 예로, 신경망 모델(20)은 CAE(Convolutional Auto Encoder)로 구현될 수 있다. CAE는 인코더(Encoder)와 디코더(Decoder)를 포함하는 컨볼루셔널 신경망(Convolutional Neural Network)인 컨볼루셔널 오토 인코더(Convolutional Autoencoder)로 지칭될 수 있다. For example, the neural network model (20) can be implemented as a convolutional auto encoder (CAE). The CAE can be referred to as a convolutional auto encoder, which is a convolutional neural network including an encoder and a decoder.
신경망 모델(20)의 인코더는 CAE를 구성하는 다수의 계층 중에서 입력 데이터가 압축되어 히든 레이어(hidden layers)를 형성하는 과정(인코딩 과정)을 수행하는 계층들로 구성될 수 있으며, 디코더는 인코더의 반대 과정으로서, 히든 레이어에서 출력 데이터를 생성하는 과정을 수행하는 계층들로 구성될 수 있다. The encoder of the neural network model (20) may be composed of layers that perform a process (encoding process) in which input data is compressed to form hidden layers among the multiple layers that constitute the CAE, and the decoder may be composed of layers that perform a process of generating output data from hidden layers, which is the opposite process of the encoder.
구체적으로 인코더는 1차원의 컨벌루션 신경망 네트워크로 구성될 수 있다. 이에 따라, 인코더는 콘볼루셔널 레이어(convolutional layer)과 풀링 레이어(pooing layer)를 포함할 수 있고, 디코더는 전치된 1차원 컨벌루션 신경망 네트워크로 구성될 수 있다. 이에 따라, 디코더는 업풀링(uppooling layer) 및 트랜스포즈드 콘볼루셔널 레이어(transposed convolutional layer)를 포함할 수 있다. 이때 , 인코더와 디코더는 서로 풀리 컨넥티드 레이어(fully connected layer)로 연결될 수 있다. Specifically, the encoder may be configured as a one-dimensional convolutional neural network. Accordingly, the encoder may include a convolutional layer and a pooling layer, and the decoder may be configured as a transposed one-dimensional convolutional neural network. Accordingly, the decoder may include an uppooling layer and a transposed convolutional layer. In this case, the encoder and the decoder may be connected to each other as a fully connected layer.
도 4를 참조하면, 상술한 학습 데이터 셋(3)에 기초한 학습 과정을 통해 신경망 모델(20)은 입력된 제1 심전도 신호(10)의 잠재적 특징 정보를 생성하는 인코더(21)와 인코더(21)에 의해 생성된 잠재적 특징 정보에 기초하여 입력된 제1 심전도 신호(10)를 복원하는 디코더(22)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 인코더(21)는 입력된 제1 심전도 신호(10)를 잠재적 공간으로 인코딩하여, 제1 심전도 신호(10)에 대응하는 저차원의 잠재적 특징 정보를 추출한다. 그리고, 디코더(22)는 인코더(21)를 통해 추출된 잠재적 특징 정보에 기초하여 입력된 제1 심전도 신호(10)를 복원시킨다. 제1 심전도 신호(10)를 복원시키는 것은 입력된 제1 심전도 신호(10)와 동일하거나 또는 유사한 심전도 신호를 생성하는 것이 될 수 있다. 이를 위해, 신경망 모델(20)은 입력된 심전도 신호와 생성된(또는 출력된) 심전도 신호 간의 오류를 최소화 하도록 사전에 학습될 수 있다. Referring to FIG. 4, the neural network model (20) may include an encoder (21) that generates potential feature information of an input first electrocardiogram signal (10) through a learning process based on the above-described learning data set (3) and a decoder (22) that restores the input first electrocardiogram signal (10) based on the potential feature information generated by the encoder (21). More specifically, the encoder (21) encodes the input first electrocardiogram signal (10) into a potential space to extract low-dimensional potential feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10). Then, the decoder (22) restores the input first electrocardiogram signal (10) based on the potential feature information extracted through the encoder (21). Restoring the first electrocardiogram signal (10) may mean generating an electrocardiogram signal that is identical to or similar to the input first electrocardiogram signal (10). To this end, the neural network model (20) can be trained in advance to minimize the error between the input electrocardiogram signal and the generated (or output) electrocardiogram signal.
한편, 잠재적 특징 정보는 입력된 심전도 신호의 P 파형(P Wave), T 파형 (T Wave), QRS 파형, RR Interval, ST 세그먼트(Segment) 등의 정보를 포함할 수 있으며, 또는 P 파형, T 파형, QRS 파형, RR Interval, ST 세그먼트 등의 조합으로 규정되어 신경망 모델(20)이 학습한 정보가 될 수도 있다. Meanwhile, potential feature information may include information such as P wave, T wave, QRS wave, RR interval, ST segment, etc. of the input electrocardiogram signal, or may be defined as a combination of P wave, T wave, QRS wave, RR interval, ST segment, etc. and become information learned by the neural network model (20).
한편, 신경망 모델(20)은,GAN(Generative Adversarial Network) 등 공지된 다양한 네트워크 모델로 구현될 수도 있다. Meanwhile, the neural network model (20) can be implemented with various known network models such as GAN (Generative Adversarial Network).
다시 도 4를 참조하면, 프로세서(110)는, 제1 심전도 신호(10)를 기 학습된 신경망 모델(20)에 입력하고, 인코더(21)를 통해 제1 심전도 신호(10)에 대응하는 잠재적 특징 정보인 제1 특징 정보를 획득할 수 있다. 제1 특징 정보는 행렬, 좌표 등의 형태로 인코더(21)를 통해 산출될 수 있다. Referring again to FIG. 4, the processor (110) inputs the first electrocardiogram signal (10) into the pre-learned neural network model (20) and can obtain first feature information, which is potential feature information corresponding to the first electrocardiogram signal (10), through the encoder (21). The first feature information can be produced through the encoder (21) in the form of a matrix, coordinates, etc.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 심전도 신호의 노이즈 스코어를 산출하는 것을 나타낸 예시도이다. FIG. 5 is an exemplary diagram showing calculating a noise score of an electrocardiogram signal according to one embodiment of the present disclosure.
그리고, 프로세서(110)는 노이즈를 포함하지 않은 복수의 심전도 신호에 대응하는 복수의 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별한다(S330). 구체적으로, 프로세서(110)는 노이즈를 포함하지 않은 깨끗한 복수의 심전도 신호에 대응하는 복수의 특징 정보가 군집화 하여 형성하는 적어도 하나의 클러스터를 식별할 수 있다. And, the processor (110) identifies at least one cluster including a plurality of feature information corresponding to a plurality of electrocardiogram signals that do not include noise (S330). Specifically, the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of feature information corresponding to a plurality of clean electrocardiogram signals that do not include noise.
프로세서(110)는, 학습 데이터 셋(3)에 포함된 복수의 심전도 신호(31)를 기 학습된 신경망 모델(20)에 입력하여 학습 데이터 셋(3)에 포함된 복수의 심전도 신호(31)에 대응하는 복수의 특징 정보를 획득할 수 있다. 이하에서는 본 개시의 설명의 편의를 위해 학습 데이터 셋(3)에 포함된 노이즈를 포함하지 않은 복수의 심전도 신호(31)를 제2 심전도 신호(30)로 지칭한다. 그리고, 제2 심전도 신호(30)의 특징 정보를 제2 특징 정보로 지칭한다. The processor (110) can input a plurality of electrocardiogram signals (31) included in the learning data set (3) into a pre-learned neural network model (20) to obtain a plurality of feature information corresponding to the plurality of electrocardiogram signals (31) included in the learning data set (3). Hereinafter, for the convenience of explanation of the present disclosure, a plurality of electrocardiogram signals (31) that do not include noise included in the learning data set (3) are referred to as second electrocardiogram signals (30). In addition, feature information of the second electrocardiogram signal (30) is referred to as second feature information.
구체적으로, 프로세서(110)는 신경망 모델(20)을 학습시키는데 이용한 학습 데이터 셋에서 복수의 제2 심전도 신호(30)를 획득한 후 획득된 복수의 제2 심전도 신호(30)를 기 학습된 신경망 모델(20)에 입력할 수 있다. 이때, 기 학습된 신경망 모델(20)의 인코더(21)는 각각의 제2 심전도 신호(30)를 잠재적 공간으로 인코딩하여, 각각의 제2 심전도 신호(30)에 대응하는 복수의 저차원의 잠재적 특징 정보(즉, 제2 특징 정보)를 출력한다. 이에 따라, 프로세서(110)는 복수의 제2 심전도 신호(30)에 대응하는 복수의 제2 특징 정보를 획득할 수 있다. Specifically, the processor (110) can acquire a plurality of second electrocardiogram signals (30) from a learning data set used to learn the neural network model (20), and then input the acquired plurality of second electrocardiogram signals (30) into the pre-learned neural network model (20). At this time, the encoder (21) of the pre-learned neural network model (20) encodes each second electrocardiogram signal (30) into a latent space, and outputs a plurality of low-dimensional latent feature information (i.e., second feature information) corresponding to each second electrocardiogram signal (30). Accordingly, the processor (110) can acquire a plurality of second feature information corresponding to the plurality of second electrocardiogram signals (30).
그리고, 프로세서(110)는 복수의 제2 특징 정보가 군집화 하여 형성하는 적어도 하나의 클러스터를 식별할 수 있다. 특히, 프로세서(110)는 기 설정된 특징 공간 내에서 복수의 제2 특징 정보를 식별할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 복수의 제2 특징 정보가 군집화하여 형성하는 적어도 하나의 클러스터를 식별할 수 있다. And, the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of second feature information. In particular, the processor (110) can identify a plurality of second feature information within a preset feature space. And, the processor (110) can identify at least one cluster formed by clustering a plurality of second feature information.
일 예로, 프로세서(110)는 획득된 복수의 제2 특징 정보에 GMM(Gaussian Mixed Model) 알고리즘을 적용하여 기 설정된 특징 공간 내에서 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 적어도 하나의 클러스터를 식별할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 복수의 제2 특징 정보가 각각의 가우시안(Gaussian) 분포에서 생성될 확률 값을 산출하여, 각각의 제2 특징 정보가 포함되는 가우시안 분포를 식별하여, 복수의 제2 특징 정보가 형성하는 적어도 하나는 클러스터를 식별할 수 있다. For example, the processor (110) can identify at least one cluster including the plurality of second feature information within a preset feature space by applying a GMM (Gaussian Mixed Model) algorithm to the acquired plurality of second feature information. Specifically, the processor (110) can identify the Gaussian distribution in which each of the plurality of second feature information is included by calculating a probability value that the plurality of second feature information is generated from each Gaussian distribution, and can identify at least one cluster formed by the plurality of second feature information.
이때, 기 설정된 특징 공간은 다변량 공간(Multivariate Space)으로, 특징 정보(즉, 제1 및 제2 특징 정보)가 나타내는 변수 또는 변수의 조합으로 구성된 공간일 수 있다. 예를 들어, 변수는 인코더에서 심전도 신호의 특징 정보를 추출하는 기준 또는 특징과 관련된 측정 값 등이 될 수 있다. At this time, the preset feature space is a multivariate space, which may be a space composed of variables or combinations of variables represented by feature information (i.e., first and second feature information). For example, the variables may be a criterion for extracting feature information of an electrocardiogram signal from an encoder, or a measurement value related to a feature.
도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 기 설정된 3차원의 특징 공간 내에서 복수의 제2 특징 정보를 식별할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 식별된 복수의 제2 특징 정보가 군집화 하여 형성하는 3개의 클러스터(41, 42, 43)를 식별할 수 있다. Referring to FIG. 5, the processor (110) can identify a plurality of second feature information within a preset three-dimensional feature space. Then, the processor (110) can identify three clusters (41, 42, 43) formed by grouping the identified plurality of second feature information.
그리고, 프로세서(110)는 제1 특징 정보와 적어도 하나의 클러스터 간의 유사도에 기초하여, 제1 심전도 신호(10)의 노이즈 스코어를 산출한다(S340). 구체적으로, 프로세서(110)는 기 설정된 특징 공간 내에서 제1 특징 정보를 식별하고, 식별된 제1 특징 정보와 적어도 하나의 클러스터 간의 거리를 산출하여, 제1 특징 정보와 적어도 하나의 클러스터 간의 유사도를 식별할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 유사도에 반비례하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 유사도가 낮을수록 제1 심전도 신호(10) 내 노이즈가 많이 포함된 것으로 판단할 수 있다. And, the processor (110) calculates the noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the similarity between the first feature information and at least one cluster (S340). Specifically, the processor (110) can identify the first feature information within a preset feature space, calculate the distance between the identified first feature information and at least one cluster, and identify the similarity between the first feature information and the at least one cluster. At this time, the processor (110) can calculate the noise score inversely proportional to the similarity. That is, the processor (110) can determine that the lower the similarity, the more noise is included in the first electrocardiogram signal (10).
다시 도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 기 설정된 특징 공간 내에서 식별된 제1 특징 정보와 3개의 클러스터(41, 42, 43) 간의 거리를 각각 식별하고 식별된 각각의 거리에 기초하여 제1 심전도 신호(10)에 대한 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 클러스터에 포함된 복수의 제2 특징 정보의 평균 값을 식별하고, 식별된 평균 값에 대응하는 위치와 제1 특징 정보의 위치 간의 거리에 기초하여 제1 심전도 신호(10)에 대한 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. Referring again to FIG. 5, the processor (110) can identify the distances between the first feature information and the three clusters (41, 42, 43) identified within the preset feature space, respectively, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on each of the identified distances. At this time, the processor (110) can identify an average value of a plurality of second feature information included in the cluster, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on the distance between the position corresponding to the identified average value and the position of the first feature information.
일 예로, 적어도 하나의 클러스터가 복수 개일 때 프로세서(110)는 복수의 클러스터와 제1 특징 정보 간의 거리를 각각 식별하고, 식별된 복수의 거리의 평균 값에 기초하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 즉, 다시 도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 복수의 클러스터와 제1 특징 정보와 3개의 클러스터(41, 42, 43)와의 각각의 거리, d1, d2 및 d3의 평균 값을 산출하고, 산출된 평균 값에 기초하여 제1 심전도 신호(10)의 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 평균 값에 가중치를 적용하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 여기서, 가중치는 클러스터의 개수, 심전도 신호를 측정한 환경적 요인 등에 따라 다르게 적용될 수 있다. For example, when there are multiple clusters, the processor (110) may identify distances between the multiple clusters and the first feature information, respectively, and calculate a noise score based on an average value of the identified multiple distances. That is, referring again to FIG. 5, the processor (110) may calculate an average value of distances d1, d2, and d3 between the multiple clusters, the first feature information, and the three clusters (41, 42, 43), respectively, and calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the calculated average value. For example, the processor (110) may calculate the noise score by applying a weight to the average value. Here, the weight may be applied differently depending on the number of clusters, environmental factors that measured the electrocardiogram signal, etc.
또는 적어도 하나의 클러스터가 복수 개일 때 프로세서(110)는 복수의 클러스터와 제1 특징 정보 간의 거리를 각각 식별하고, 식별된 복수의 거리 중 최소 거리에 기초하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 즉, 다시 도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 제1 특징 정보와의 거리가 가장 가까운 제2 클러스터(42)와 제1 특징 정보와의 거리 d2에 기초하여 제1 심전도 신호(10)의 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. Or, when there are multiple clusters at least, the processor (110) can identify distances between the multiple clusters and the first feature information, respectively, and calculate a noise score based on the minimum distance among the identified multiple distances. That is, referring again to FIG. 5, the processor (110) can calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) based on the distance d2 between the second cluster (42) having the closest distance to the first feature information and the first feature information.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(110)는 기 설정된 특징 공간 내에서 제1 특징 정보와 적어도 하나의 클러스터 간의 마할라노비스(Mahalanobis) 거리에 기초하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(110)는 다변량 공간으로 식별된 기 설정된 특징 공간 내에서 제1 특징 정보와 적어도 하나의 클러스터 간의 마할라노비스 거리를 측정하여, 측정된 마할라노비스 거리에 기초하여 제1 심전도 신호(10)에 대한 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, the processor (110) may calculate a noise score based on the Mahalanobis distance between the first feature information and at least one cluster within a preset feature space. Specifically, the processor (110) may measure the Mahalanobis distance between the first feature information and at least one cluster within a preset feature space identified as a multivariate space, and calculate a noise score for the first electrocardiogram signal (10) based on the measured Mahalanobis distance.
이때, 프로세서(110)는 하기의 제1 식에 기초하여 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. At this time, the processor (110) can calculate a noise score based on the first equation below.
여기서, xobtained는 획득된 제1 심전도 신호(10)이고, f(xobtained)는 획득된 제1 심전도 신호(10)의 특징 정보이고, μm은 m번째 클러스터에 포함된 복수의 제2 심전도 신호(30)의 특징 정보의 평균 값이고, ∑m은 m번째 클러스터에 포함된 복수의 제2 심전도 신호(30)의 특징 정보의 분산 값이다. Here, x obtained is the acquired first electrocardiogram signal (10), f(x obtained ) is the feature information of the acquired first electrocardiogram signal (10), μ m is the average value of the feature information of the plurality of second electrocardiogram signals (30) included in the mth cluster, and ∑ m is the variance value of the feature information of the plurality of second electrocardiogram signals (30) included in the mth cluster.
한편, 프로세서(110)는 산출된 노이즈 스코어에 기초하여 제1 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단한다(S350). 또는 프로세서(110)는 산출된 노이즈 스코어에 기초하여 제1 심전도 신호(10)가 환자의 심장 상태 및 심장 질환을 분석하는데 적절한 신호인지 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 매우 작은 경우 제1 심전도 신호(10)에 노이즈가 포함되었더라도 노이즈가 환자의 상태를 파악하는데 영향을 미치지 않은 것으로 판단하고, 제1 심전도 신호(10)의 분석을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 기 설정된 값 이상이면, 제1 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함한 심전도 신호인 것으로 판단할 수 있다. Meanwhile, the processor (110) determines whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise based on the calculated noise score (S350). Alternatively, the processor (110) may determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an appropriate signal for analyzing the patient's heart condition and heart disease based on the calculated noise score. That is, if the noise score is very small, the processor (110) may determine that even if the first electrocardiogram signal (10) includes noise, the noise does not affect determining the patient's condition, and may perform analysis of the first electrocardiogram signal (10). If the noise score is equal to or greater than a preset value, the processor (110) may determine that the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise.
특히, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 클수록 제1 심전도 신호(10)에 노이즈가 많이 포함된 것으로 판단하고, 제1 심전도 신호(10)가 노이즈가 많이 포함한 것으로 판단되면, 출력 인터페이스(미도시) 또는 디스플레이(미도시)를 통해 사용자에게 심전도 신호의 재 측정을 요청하는 정보를 출력할 수 있다. In particular, the processor (110) determines that the first electrocardiogram signal (10) contains a lot of noise as the noise score becomes larger, and if the first electrocardiogram signal (10) is determined to contain a lot of noise, the processor (110) can output information requesting the user to re-measure the electrocardiogram signal through an output interface (not shown) or a display (not shown).
일 예로, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 제1 값 이상이면, 제1 심전도 신호(10)를 제3 레벨로 식별하고, 노이즈 스코어가 제1 값 미만이고, 제2 값 이상이면, 제1 심전도 신호(10)를 제2 레벨로 식별하고, 노이즈 스코어가 제2 값 미만이면, 제1 심전도 신호(10)를 제1 레벨로 식별할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 제1 값 이상이면, 제1 심전도 신호(10)가 노이즈를 많이 포함한 것으로 판단하여, 제1 심전도 신호(10)를 제3 레벨로 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 제1 값 미만이고, 제2 값 이상이면, 제1 심전도 신호(10)에 보통 수준의 노이즈가 포함된 것으로 판단하여, 제1 심전도 신호(10)를 제2 레벨로 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 노이즈 스코어가 제2 값 미만이면, 제1 심전도 신호(10)에 노이즈가 적거나 또는 노이즈가 포함되지 않은 것으로 판단하여, 제1 심전도 신호(10)를 제1 레벨로 식별할 수 있다. For example, if the noise score is greater than or equal to a first value, the processor (110) may identify the first ECG signal (10) as a third level, if the noise score is less than the first value and greater than or equal to a second value, the processor may identify the first ECG signal (10) as a second level, and if the noise score is less than or equal to the second value, the processor may identify the first ECG signal (10) as a first level. That is, if the noise score is greater than or equal to the first value, the processor (110) may determine that the first ECG signal (10) includes a large amount of noise, and may identify the first ECG signal (10) as a third level. In addition, if the noise score is less than the first value and greater than or equal to the second value, the processor (110) may determine that the first ECG signal (10) includes a normal level of noise, and may identify the first ECG signal (10) as a second level. Additionally, if the noise score is less than the second value, the processor (110) determines that the first electrocardiogram signal (10) has little noise or does not contain noise, and thus can identify the first electrocardiogram signal (10) as the first level.
이때, 프로세서(110)는 제1 심전도 신호(10)의 레벨 정보를 디스플레이 또는 출력 인터페이스를 통해 출력하고, 레벨 3의 경우 사용자에게 심전도 측정 장치의 교체를 요구할 수 있으며, 레벨 2의 경우 심전도의 재 측정 및 사용자 자세 교정 등을 요청할 수 있다. 그리고, 레벨 2의 경우, 프로세서(110)는 제1 심전도 신호(10)에 대해서는 심전도 신호를 분석하고 환자에 대한 진단 정보를 생성할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 기 학습된 심전도 신호를 분석하여 진단 정보를 생성하도록 학습된 신경망 모델(20)을 이용하여 환자에 대한 진단 정보를 생성할 수도 있다. At this time, the processor (110) outputs the level information of the first electrocardiogram signal (10) through a display or output interface, and in the case of
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(110)는 기 설정된 특징 공간 내에서 식별되는 적어도 하나의 클러스터의 개수를 변경하여, 제1 심전도 신호(10)의 노이즈 스코어를 반복하여 산출하고, 제1 심전도 신호(10)의 복수의 노이즈 스코어의 평균 값에 기초하여 제1 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 판단할 수 있다. Meanwhile, according to one embodiment of the present disclosure, the processor (110) may repeatedly calculate a noise score of the first electrocardiogram signal (10) by changing the number of at least one cluster identified within a preset feature space, and determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise based on an average value of a plurality of noise scores of the first electrocardiogram signal (10).
구체적으로, 프로세서(110)는 GMM 알고리즘에 설정된 가우시안 분포의 수를 조절하여 기 설정된 특징 공간 내에서 식별되는 적어도 하나의 클러스터의 개수를 변경할 수 있다. 도 5에서는 3개의 클러스터가 식별되는 것으로 도시되었으나, 프로세서(110)는 가우시안 분포의 수를 변경하여 식별되는 클러스터의 개수를 다양하게 조절할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 클러스터의 개수를 변경하여 식별할 때마다, 제1 심전도 신호(10)의 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. Specifically, the processor (110) can change the number of at least one cluster identified within the preset feature space by adjusting the number of Gaussian distributions set in the GMM algorithm. In FIG. 5, three clusters are illustrated as being identified, but the processor (110) can adjust the number of clusters identified in various ways by changing the number of Gaussian distributions. At this time, the processor (110) can calculate the noise score of the first electrocardiogram signal (10) each time the number of clusters is changed and identified.
일 예로, 프로세서(110)는 최초 설정된 가우시안 분포의 수가 3개인 경우, 도 5에 도시된 것과 같이 3개의 클러스터를 기 설정된 특징 공간에서 식별할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 3개의 클러스터와 제1 특징 정보 간의 유사도에 기초하여 노이즈 스코어(이하, 제1 노이즈 스코어)를 산출할 수 있다. 이와 관련해서는 상술한 설명이 동일하게 적용되므로 상세한 설명을 생략하도록 한다. 그리고, 프로세서(110)는 가우시안 분포의 수를 5개로 변경하고, GMM 알고리즘을 이용하여 복수의 제2 특징 정보를 포함하는 5개의 클러스터를 기 설정된 특징 공간 내에서 식별할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 5개의 클러스터와 제1 특징 정보 간의 유사도에 기초하여 노이즈 스코어(이하, 제2 노이즈 스코어)를 산출할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 제1 및 제2 노이즈 스코어의 평균 값으로 제1 심전도 신호(10)의 최종 노이즈 스코어를 산출할 수 있다. 그리고, 프로세서(110)는 산출된 최종 노이즈 스코어에 기초하여 제1 심전도 신호(10)가 노이즈를 포함한 심전도 신호인지 또는, 제1 심전도 신호(10)의 레벨을 파악할 수 있다. For example, when the number of initially set Gaussian distributions is three, the processor (110) can identify three clusters in the preset feature space, as illustrated in FIG. 5. At this time, the processor (110) can calculate a noise score (hereinafter, referred to as a first noise score) based on the similarity between the three clusters and the first feature information. Since the above description is equally applicable in this regard, a detailed description will be omitted. In addition, the processor (110) can change the number of Gaussian distributions to five and identify five clusters including a plurality of second feature information within the preset feature space using a GMM algorithm. In addition, the processor (110) can calculate a noise score (hereinafter, referred to as a second noise score) based on the similarity between the five clusters and the first feature information. In addition, the processor (110) can calculate a final noise score of the first ECG signal (10) as an average value of the first and second noise scores. And, the processor (110) can determine whether the first electrocardiogram signal (10) is an electrocardiogram signal including noise or the level of the first electrocardiogram signal (10) based on the calculated final noise score.
한편 단계 S310 내지 S350 은 본 개시의 실시 예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다Meanwhile, steps S310 to S350 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the embodiment of the present disclosure. In addition, some steps may be omitted as needed, and the order between steps may be changed.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 세부 구성도이다. FIG. 6 is a detailed configuration diagram of a computing device (100) according to one embodiment of the present disclosure.
도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 하나 이상의 프로세서(110), 메모리(120), 네트워크부(130), 디스플레이(140), 사용자 인터페이스(150), 측정부(160) 및 하나 이상의 를 포함한다. 도 6에 도시된 구성 중 도 2에 도시된 구성과 중복된 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다. Referring to FIG. 6, a computing device (100) according to an embodiment of the present disclosure includes one or more processors (110), a memory (120), a network unit (130), a display (140), a user interface (150), a measurement unit (160), and one or more . A detailed description of any configurations illustrated in FIG. 6 that overlap with those illustrated in FIG. 2 will be omitted.
디스플레이(140)는 다양한 영상을 디스플레이 할 수 있다. 여기서 영상은 정지 영상과 동영상을 모두 포함한다. 디스플레이(140)는 심전도 신호를 출력할 수도 있으며, 심전도 신호의 노이즈 스코어, 노이즈 레벨 등을 출력할 수도 있다. 디스플레이(140)는LCD(Liquid Crystal Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이(140) 내에는 a-si TFT, LTPS(low temperature poly silicon) TFT, OTFT(organic TFT) 등과 같은 형태로 구현될 수 있는 구동 회로, 백 라이트 유닛 등도 함께 포함될 수 있다.The display (140) can display various images. Here, the images include both still images and moving images. The display (140) can also output an electrocardiogram signal, and can also output a noise score, a noise level, etc. of the electrocardiogram signal. The display (140) can be implemented as various types of displays, such as an LCD (Liquid Crystal Display Panel), an OLED (Organic Light Emitting Diodes), an LCoS (Liquid Crystal on Silicon), a DLP (Digital Light Processing), etc. In addition, the display (140) can also include a driving circuit, a backlight unit, etc., which can be implemented in a form, such as an a-si TFT, an LTPS (low temperature poly silicon) TFT, an OTFT (organic TFT), etc.
한편, 디스플레이(140)는 터치 패널과 결합하여 터치 스크린으로 구현될 수도 있으며, 이때 디스플레이(140)는 터치 스크린을 통해 영상을 출력하는 출력 인터페이스 뿐만 아니라 사용자의 터치 입력을 수신하는 입력 인터페이스의 기능 또한 수행할 수 있다. Meanwhile, the display (140) may be implemented as a touch screen by being combined with a touch panel, and in this case, the display (140) may perform the function of an input interface that receives a user's touch input as well as an output interface that outputs an image through the touch screen.
사용자 인터페이스(150)는 컴퓨팅 장치(100)가 사용자와의 인터렉션(Interaction)을 수행하는 데 이용되는 구성으로, 터치 센서, 모션 센서, 버튼, 조그(Jog) 다이얼, 스위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The user interface (150) is a configuration used by the computing device (100) to perform interaction with the user, and may include at least one of a touch sensor, a motion sensor, a button, a jog dial, and a switch, but is not limited thereto.
측정부(160) 는 환자(1)의 생체 정보를 센싱하여 환자(1)의 생체 신호를 획득한다. 일 예로, 측정부(160)에 포함된 적어도 하나의 전극(161)을 통해 환자(1)의 심장 박동의 전기적 신호를 감지하여, 환자(1)의 심전도 신호를 생성할 수 있다.The measuring unit (160) senses the patient's (1) bio-information to obtain the patient's (1) bio-signal. For example, the electrical signal of the patient's (1) heartbeat can be detected through at least one electrode (161) included in the measuring unit (160) to generate the patient's (1) electrocardiogram signal.
앞서 설명된 본 개시의 다양한 실시예는 추가 실시예와 결합될 수 있고, 상술한 상세한 설명에 비추어 당업자가 이해 가능한 범주에서 변경될 수 있다. 본 개시의 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 개시의 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The various embodiments of the present disclosure described above can be combined with additional embodiments and can be modified within a range that can be understood by those skilled in the art in light of the detailed description described above. It should be understood that the embodiments of the present disclosure are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single component may be implemented in a distributed manner, and likewise, components described as distributed may be implemented in a combined manner. Accordingly, all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concept of the claims of the present disclosure should be interpreted as being included in the scope of the present disclosure.
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