KR20200049290A - Method and system for screening diabetes using multiple biological signals - Google Patents
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Abstract
다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법 및 당뇨병 스크리닝 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법은, 환자에 관한 다중 생체신호를 측정하는 단계와, 상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축하는 단계와, 당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정하는 단계와, 상기 정해진 순서에 따라 상기 복수의 개별 진단모델을 통합하여 통합 진단모델을 형성하는 단계, 및 상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별하는 단계를 포함한다.A diabetes screening method and a diabetes screening system using multiple biosignals are disclosed. Diabetes screening method using multiple bio-signals according to an embodiment of the present invention comprises the steps of measuring multiple bio-signals about a patient, and using a plurality of bio-signals selected from the multiple bio-signals, a plurality of individual diagnostic models Step of establishing, and considering the performance related to the prediction of diabetes, determining the order of the plurality of individual diagnostic models, and integrating the plurality of individual diagnostic models according to the determined order to form an integrated diagnostic model, And determining whether the patient is diabetic based on the final predicted probability value calculated using the integrated diagnostic model.
Description
본 발명은 다중 생체신호를 이용한 비침습적 당뇨병 스크리닝 기술에 연관되며, 보다 특정하게는 당뇨 판별을 위한 개별 예측모형의 통합을 통한 당뇨 스크리닝의 정확도 및 신뢰성의 향상에 연관된다.The present invention relates to a non-invasive diabetes screening technique using multiple biosignals, and more particularly, to an improvement in the accuracy and reliability of diabetes screening through the integration of individual prediction models for diabetic discrimination.
생체전기 방식 혹은 분광방식을 활용한 비침습적 생체신호를 활용하여 당뇨를 진단하는 기법을 제시하는 다양한 선행문헌이 공지되어 있다.Various prior literatures are known to present a technique for diagnosing diabetes using a non-invasive biosignal using a bioelectric method or a spectral method.
1) 미국공개번호: 2012-0065514 (2012.03.15), "Cardiohealth Methods and Apparatus"1) US Publication Number: 2012-0065514 (2012.03.15), "Cardiohealth Methods and Apparatus"
2) 미국공개번호: 10-2010-0081941 (2010.04.01), "CARDIOVASCULAR HEALTH STATION METHODS AND APPARATUS"2) US Publication Number: 10-2010-0081941 (2010.04.01), "CARDIOVASCULAR HEALTH STATION METHODS AND APPARATUS"
3) 한국등록번호: 10-1440735 (2014.09.04), "채혈횟수를 최소화한 혈당 측정 시스템 및 그 방법"3) Korean registration number: 10-1440735 (2014.09.04), "A blood sugar measurement system with minimal number of blood collection and its method"
선행문헌들은, 인체에 전류를 가해 임피던스, 전도도를 측정하고, 적외선을 쏘아 측정된 생체 정보를 기반으로 당뇨 및 신체저항을 측정하여 심전도를 측정하거나, 적외선을 가해 맥박을 측정하고 이를 기반으로 당뇨 여부를 검출하는 것에 관해 개시하고 있다.Prior literatures measure the electrocardiogram by measuring the impedance and conductivity by applying a current to the human body, and measuring diabetes and body resistance based on the measured biometric information by shooting infrared rays, or measuring the pulse by applying infrared rays and diagnosing diabetes based on this. It discloses about detecting.
이처럼, 선행문헌들은 측정된 생체 정보를 토대로 혈당을 직접 예측하는 비침습적 당뇨 스크리닝 기법을 제시하고 있으나, 다중 생체신호로부터 획득한 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측확률값을 제시하지는 못하고 있다.As described above, prior literatures suggest a non-invasive diabetes screening technique that directly predicts blood sugar based on the measured bio-information, but cannot provide a predictive probability value for diabetes using information obtained from multiple bio-signals.
또한, 기존의 예측모형에서는, 생체신호의 종류에 따라 판별 결과가 달라질 수 있으므로, 다수의 생체신호를 분석해 당뇨병을 예측할 수 있는 통합된 예측모형이 요구되고 있으나, 개별 예측모형을 단순히 병합하는 방식으로는, 당뇨 예측의 정확도를 향상시키는 데에는 한계를 가질 수 있다.In addition, in the existing prediction model, since the discrimination result may be different depending on the type of the biosignal, an integrated prediction model capable of predicting diabetes by analyzing a plurality of biosignals is required, but by simply merging individual prediction models. , May have limitations in improving the accuracy of diabetes prediction.
이에 따라, 본 명세서에서는, 다중 생체신호를 활용해 구축한 개별 예측모형을, 성능의 고저에 따라 순차적으로 결합하여, 당뇨 의심군의 위험 여부를 보다 정확히 예측할 수 있는 통합 예측모형을 구축할 수 있는 기법을 제안하고자 한다.Accordingly, in the present specification, an individual prediction model constructed using multiple biosignals can be sequentially combined according to the high and low performances to construct an integrated prediction model that can more accurately predict the risk of suspected diabetes. I would like to propose a technique.
본 발명의 실시예는 다중 생체신호를 활용한 통합 예측모형을 통해, 당뇨병 판별의 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention aims to improve the accuracy of diabetic discrimination through an integrated prediction model utilizing multiple bio signals.
본 발명의 실시예는 다중 생체신호를 이용하여 구축한 개별 예측모형을 결합하여 당뇨 판별을 위한 통합 예측모형을 형성 시, 개별 예측모형의 당뇨 판별 성능을 고려해 단계적으로 통합 함으로써, 당뇨 판별의 정확도와 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.According to an embodiment of the present invention, when forming an integrated predictive model for diagnosing diabetes by combining individual predictive models constructed by using multiple biosignals, the level of accuracy of diabetic discrimination is improved by It aims at improving reliability.
본 발명의 실시예는 예측확률값이 예컨대 '0.45~0.55%'의 범위에 해당하는 당뇨 의심군의 경우, 생체신호 별 진단 성능이 높은 일정 수의 개별 진단모델을 순차적으로 결합 후, 임의의 생체신호에 따른 개별 진단모델을 추가로 적용해 통합 진단모델을 형성 함으로써, 보다 정확한 당뇨 진단이 가능한 통합 모델을 제안하는 것을 목적으로 한다.In the embodiment of the present invention, in the case of a suspected diabetic group whose predicted probability value is in the range of '0.45 to 0.55%,' a certain number of individual diagnostic models with high diagnostic performance for each biosignal are sequentially combined, and then any biosignal is displayed. It is an object to propose an integrated model capable of diagnosing diabetes more accurately by forming an integrated diagnostic model by additionally applying individual diagnostic models according to.
본 발명의 실시예는 당뇨병 스크리닝의 정확도 향상을 위해 임의의 생체신호가 추가되는 경우, 상기 임의의 생체신호에 따른 개별 진단모델을, 기존에 형성한 진단모델에 효과적으로 통합할 수 있는 방식을 제안하여, 진단모델의 확장을 통해 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.In an embodiment of the present invention, when an arbitrary biosignal is added to improve the accuracy of diabetes screening, a method of effectively integrating individual diagnostic models according to the arbitrary biosignals into an existing diagnostic model is proposed. It aims to improve accuracy through expansion of diagnostic models.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법은, 환자에 관한 다중 생체신호를 측정하는 단계와, 상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축하는 단계와, 당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정하는 단계와, 상기 정해진 순서에 따라 상기 복수의 개별 진단모델을 통합하여 통합 진단모델을 형성하는 단계, 및 상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.Diabetes screening method using multiple bio-signals according to an embodiment of the present invention comprises the steps of measuring multiple bio-signals about a patient, and using a plurality of bio-signals selected from the multiple bio-signals, a plurality of individual diagnostic models Step of establishing, and considering the performance related to the prediction of diabetes, determining the order for the plurality of individual diagnostic models, and integrating the plurality of individual diagnostic models according to the determined order to form an integrated diagnostic model, and And determining whether the patient is diabetic based on the final predicted probability value calculated using the integrated diagnostic model.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 시스템은, 환자에 관한 다중 생체신호를 측정하는 측정부와, 상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축하는 모델 구축부와, 당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정하는 성능 평가부, 및 상기 정해진 순서에 따라 상기 복수의 개별 진단모델을 통합하여 통합 진단모델을 형성하고, 상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별하는 처리부를 포함할 수 있다.In addition, the diabetes screening system using multiple bio-signals according to an embodiment of the present invention includes a plurality of individual biomedical signals selected from the multiple bio-signals and a measurement unit for measuring multiple bio-signals related to a patient. A model building unit for constructing a diagnostic model, a performance evaluation unit for determining the order of the plurality of individual diagnostic models in consideration of performance related to diabetes prediction, and an integrated diagnostic model by integrating the plurality of individual diagnostic models according to the determined order It may include, and based on the final predicted probability value calculated using the integrated diagnostic model, may include a processing unit for determining whether the patient is diabetic.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스, 전기화학적 피부 전도도 및 근적외선 중 2 이상의 다중 생체신호를 분석하여 구축한 개별 당뇨병 예측모형을 기반으로 당뇨 예측을 수행 시, 예측이 불분명한 케이스(0.45~0.55%)에 대해, 각 예측모형 별 성능 고저에 따라 순차적으로 예측모형을 합성하여, 정확한 당뇨병 예측을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when predicting diabetes based on individual diabetes prediction models constructed by analyzing multiple biosignals of two or more of bioimpedance, electrochemical skin conductivity, and near infrared rays, cases with unpredictable prediction (0.45 ~ 0.55%), the predictive model can be synthesized sequentially according to the performance of each predictive model to accurately predict diabetes.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 이용한 비침습적 당뇨 스크리닝 장치 개발 시 모형 통합을 통해 스크리닝의 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, reliability and accuracy of screening can be improved through model integration when developing a non-invasive diabetes screening device using multiple bio signals.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 통해 획득한 정보를 활용하여 반복적인 확률값 도출을 통해 당뇨병 확률을 예상하므로 보다 정확한 진단을 수행 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, more accurate diagnosis can be performed because the probability of diabetes is predicted by deriving repetitive probability values using information obtained through multiple bio signals.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 통해 획득한 정보를 활용하여 당뇨 진단모델을 형성하되, 각 모델별로 성능의 고저를 파악하여, 당뇨 의심군으로 지정된 케이스에 대해서는, 성능이 우수한 진단모델을 순차적으로 적용하여 재 진단 함으로써, 당뇨 예측의 정확도를 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a diabetes diagnosis model is formed by using information obtained through multiple biosignals, but the performance of each model is grasped, and a case designated as a suspected diabetes group is diagnosed with excellent performance. By re-diagnosing by sequentially applying the model, the accuracy of diabetes prediction can be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면, 'BIA' 및 'NIRS'와 같은 다중 생체신호 측정 장비를 당뇨병 스크리닝 도구로 사용 시 그 정확도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when using multiple biosignal measurement equipment such as 'BIA' and 'NIRS' as a diabetes screening tool, the accuracy can be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스를 측정하여 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 전기화학적 피부 전도도를 측정하여 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 근적외선을 인체에 쏘아 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 각 예측 모형을 당뇨 예측 성능의 고저에 따라 순차적으로 활용하여 당뇨 의심군의 당뇨 위험 여부를 정확히 예측할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, predicting diabetes by generating a predictive model for diabetes using variable information obtained by measuring bioimpedance and predicting diabetes using variable information obtained by measuring electrochemical skin conductivity. Predict diabetes by generating a model, predict the diabetes by generating a predictive model for diabetes using variable information obtained by shooting near infrared rays to the human body, and use each predictive model sequentially according to the height of diabetes prediction performance to suspect diabetes It is possible to accurately predict whether a group is at risk for diabetes.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템에서, 개별 진단모델에 따른 당뇨 판별의 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템에서, 통합 진단모델에 따른 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a diabetes screening system using multiple biosignals according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are graphs showing results of performance evaluation of diabetic discrimination according to individual diagnostic models in the diabetes screening system according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a result of performance evaluation according to an integrated diagnostic model in a diabetes screening system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a procedure of a diabetes screening method using multiple bio signals according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments, and the scope of the patent application right is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a diabetes screening system using multiple biosignals according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 측정부(110), 모델 구축부(120), 처리부(130), 성능 평가부(140) 및 메모리부(150)를 포함하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
측정부(110)는 환자로부터 다중 생체신호를 측정한다.The
즉, 측정부(110)는 생체 임피던스 신호, 전기화학적 피부 전도도 신호, 및 근적외선 신호와 같은 환자의 당뇨 수치와 관련이 있는 다중 생체신호를 환자로부터 동시에 측정할 수 있다.That is, the
일례로, 측정부(110)는 임피던스 측정기(BIA)를 통해, 환자에 인가한 교류 전류에 반응하는 생체 임피던스 신호를 다중 주파수에 기반해 측정할 수 있다.For example, the
또한, 측정부(110)는 전도도 측정기(ESC)를 통해, 환자에 인가한 직류 전류에 반응하는 전도도 신호를 측정할 수 있다.In addition, the
또한, 측정부(110)는 근적외선 계측기(NIRS)를 통해, 환자의 피부에 조사한 근적외선 신호를 측정할 수 있다.In addition, the
측정부(110)는 학습 모델링을 위해 필요한 양의 다중 생체신호를 수집하기 위해, 일정 기간 동안 측정한 다중 생체신호를 메모리부(150)에 기록할 수 있다.The
일례로, 측정부(110)는 임피던스 측정기(BIA)를 통해 측정한 상기 환자에 인가한 교류 전류에 반응하는 생체 임피던스 신호, 전도도 측정기(ESC)를 통해 측정한 상기 환자에 인가한 직류 전류에 반응하는 전도도 신호, 및 근적외선 계측기(NIRS)를 통해 측정한 상기 환자의 피부에 조사한 근적외선 신호 중 적어도 하나의 생체신호를, 상기 다중 생체신호로서, 메모리부(150)에 기록할 수 있다.In one example, the
모델 구축부(120)는 상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축한다.The
모델 구축부(120)는 메모리부(150)로부터 선택되는 2 종류 이상의 생체신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형 또는 머신러닝 알고리즘 중 앙상블 기법에 따라 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 구축할 수 있다.The
예를 들어, 모델 구축부(120)는 임피던스 측정기(BIA)를 통해 측정한 상기 생체 임피던스 신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형에 따라 분석하여, 당뇨 예측을 위한 예측확률값을 산출하는 진단모델 A를 구축할 수 있다.For example, the
또한, 모델 구축부(120)는 전도도 측정기(ESC)를 통해 측정한 상기 전도도 신호를, 앙상블 기법에 따라 분석하여, 당뇨 예측을 위한 예측확률값을 산출하는 진단모델 B를 구축할 수 있다.In addition, the
또한, 모델 구축부(120)는 근적외선 계측기(NIRS)를 통해 측정한 상기 근적외선 신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형 및 상기 앙상블 기법의 조합에 따라 분석하여, 당뇨 예측을 위한 예측확률값을 산출하는 진단모델 C를 구축할 수 있다.In addition, the
성능 평가부(140)는 당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정한다.The
즉, 성능 평가부(140)는 환자로부터 측정한 생체 임피던스 신호, 전도도 신호 및 근적외선 신호를 각각 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 성능을 평가하고, 상기 성능에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정할 수 있다.That is, the
상기 순서는, 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적, 단계적으로 통합하기 위한 순번으로서, 성능 평가부(140)는 복수의 개별 진단모델의 당뇨 예측 성능을 평가하고, 당뇨 예측 성능이 우수한 개별 진단모델에 대해 상대적으로 우위의 순서를 부여할 수 있다.The above sequence is a sequence number for sequentially and stepwisely integrating each of the plurality of individual diagnostic models, and the
구체적으로, 성능 평가부(140)는 개별 진단모델을 이용해 산출한 예측확률값에 따른 당뇨 예측 결과가, 상기 환자의 실제의 당뇨 진단 결과에 근접하는지에 대해 평가하고, 상기 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정할 수 있다.Specifically, the
예를 들어, 성능 평가부(140)는 상기 환자의 생체 임피던스 신호를 이용해 구축한 진단모델 A, 상기 환자의 전도도 신호를 이용해 구축한 진단모델 B, 상기 근적외선 신호를 이용해 구축한 진단모델 C 각각으로 예측확률값을 산출하여 당뇨 예측을 실시하고, 당뇨 예측의 결과가, 실제 환자의 당뇨 진단 결과에 일치(근접)하는 정도에 따라, 개별 진단모델의 당뇨 예측 성능을 평가할 수 있다.For example, the
성능 평가부(140)는 성능이 가장 우수한 진단모델 A의 순서를 '1'를 정하고, 그 다음으로 성능이 우수한 진단모델 C의 순서를 '2'로 정하고, 성능이 가장 낮은 진단모델 B의 순서를 '3'으로 정할 수 있다.The
다른 일례로, 성능 평가부(140)는 복수의 개별 진단모델 각각에 대한 교차 검증을 통해, 최적 계수 및 조율모수를 평가하고, 상기 최적 계수 및 조율모수에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정할 수 있다.In another example, the
즉 성능 평가부(140)는 교차 타당도 검증을 통해 선택한 개별 진단모델의 최적 계수 및 조율모수를 비교하여, 각 개별 진단모델의 성능의 우위성(고저)을 평가할 수 있다.That is, the
예를 들면, 도 2a 내지 도 2c의 그래프를 참조하면, 성능 평가부(140)는 복수의 개별 진단모델로부터 최적의 성능을 나타내는 두 개의 조율모수를 선택하기 위해, '10-fold' 교차검증을 통해 최대 AUC값을 갖는 조율모수를 선택하고, 선택한 조율모수를 비교하여, 조율모수가 높은 개별 진단모델에 상대적으로 앞선 순서를 부여할 수 있다.For example, referring to the graphs of FIGS. 2A to 2C, the
또한, 성능 평가부(140)는 복수의 개별 진단모델을 평가하여 최적 계수를 추정 함으로써, 후술하는 처리부(130)에서, 최적 계수에 따라 성능이 높은 순서대로 단계적으로 개별 진단모델을 통합하도록 할 수 있으며, 단계적으로 통합된 진단모델의 성능을 비교한 그래프(도 3의 321 참조)를 관리자단에 제공하여, 개별 진단모델의 통합을 반복 수행할지를 결정하게 할 수 있다.In addition, the
처리부(130)는 당뇨 예측 성능을 고려해 정해진 상기 순서에 따라, 복수의 개별 진단모델 각각을 통합하여, 통합 진단모델을 형성한다.The
일례로, 처리부(130)는 복수의 개별 진단모델 중 성능이 높은 순으로 두 개별 진단모델을 선별하여 통합하고, 통합된 두 개별 진단모델에, 성능이 다음으로 높은 개별 진단모델을 선별해 통합하는 방식으로, 복수의 개별 진단모델을 순차적, 단계적으로 통합할 수 있다.For example, the
특히, 처리부(130)는 각 개별 진단모델에 의한 당뇨 예측이 모호하거나, 당뇨 위험군인 경우에, 서로 다른 생체신호에 따른 개별 진단모델을 단계적으로 합성한 통합 진단모델을 사용 함으로써, 당뇨 예측(당뇨 판별)의 정확도를 높일 수 있다.Particularly, when the prediction of diabetes by each individual diagnostic model is ambiguous or a risk of diabetes, the
예를 들어, 처리부(130)는 복수의 개별 진단모델 중 성능이 가장 우수한 개별 진단모델에 의해 산출된 예측확률값이 '0.45~0.55%'에 해당되어, 당뇨 예측이 모호하거나, 당뇨 위험군에 속하는 케이스에 대해, 개별 진단모델 별 성능의 고저에 따라 순차적으로 진단모델을 합성하고, 합성한 통합 진단모델을 통해 당뇨 예측을 수행할 수 있다.For example, the
이하에서는, 다중 생체신호로 구축한 복수의 개별 진단모델을, 당뇨 예측 성능을 고려해 단계적, 순차적으로 합성하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of synthesizing a plurality of individual diagnostic models constructed with multiple biosignals in a stepwise and sequential manner in consideration of diabetes prediction performance will be described.
구체적으로, 처리부(130)는 상기 순서가 가장 높은 제1 개별 진단모델에 의해 연산된 제1 선형예측값으로부터 제1 예측확률값을 산출하고, 상기 제1 예측확률값이 선정된 범위(예, '0.45~0.55%')에 속하는 경우, 상기 제1 개별 진단모델을 제외한 상기 순서가 높은 제2 개별 진단모델에 의해 연산된 제2 선형예측값을, 상기 제1 선형예측값에 합산하여, 평균 선형예측값을 연산함으로써, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델을 통합할 수 있다.Specifically, the
여기서, 선정된 범위는, 개별 진단모델을 이용해 산출된 예측확률값을 토대로 당뇨인지 여부를 판별하기 애매한 경우 혹은 당뇨 위험군에 속하는 것으로 추정되는 경우의 예측확률값에 대한 범위로서, '0.45~0.55%'로 예시될 수 있다.Here, the selected range is a range for the predicted probability value when it is ambiguous to determine whether or not the patient is diabetic based on the predicted probability value calculated using the individual diagnostic model, or when it is estimated to belong to the diabetes risk group, as '0.45 to 0.55%' Can be illustrated.
이처럼, 처리부(130)는 복수의 개별 진단모델의 성능을 고려한 순차적, 단계적 통합을 통해, 당뇨 판별의 정확도를 향상시킬 수 있다.As such, the
한편, 처리부(130)는 당뇨 예측이 애매하지 않은 케이스에 대해서는, 상기 제1 개별 진단모델에, 상기 제2 개별 진단모델을 통합할 필요 없이, 당뇨 예측 성능이 가장 우수한 상기 제1 개별 진단모델을 그대로 이용하여 당뇨 판별(당뇨 예측)을 실시할 수 있다.On the other hand, for the case where the diabetes prediction is not ambiguous, the
즉, 처리부(130)는 성능이 가장 우수한 상기 제1 개별 진단모델에 의해 연산된 상기 제1 예측확률값이, 상기 선정된 범위(예, '0.45~0.55%')에 속하지 않으면, 상기 제1 예측확률값을 상기 최종 예측확률값으로서 결정하고, 상기 최종 예측확률값에 따라, 상기 당뇨 여부를 판별할 수 있다.That is, the
실시예에 따라, 처리부(130)는 상기 제1 및 제2 개별 진단모델과 상이한 제3 개별 진단모델이 존재하는 경우, 상기 제3 개별 진단모델에 의해 연산된 제3 선형예측값을 더 합산하여, 상기 평균 선형예측값을 연산함으로써, 통합된 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에, 상기 제3 개별 진단모델을 추가로 통합할 수 있다.According to an embodiment, when a third individual diagnostic model different from the first and second individual diagnostic models exists, the
예를 들어, 처리부(130)는 복수의 개별 진단모델 중 상기 제2 개별 진단모델 다음으로 순서가 높은 제3 개별 진단모델을 선별해, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에 추가로 통합할 수 있다.For example, the
또한, 처리부(130)는 상기 제1 및 제2 개별 진단모델을 제외한 복수의 개별 진단모델 중에서, 제3 개별 진단모델을 상기 순서와 무관하게 임의로 선별해, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에 추가로 통합할 수도 있다.In addition, the
또한, 처리부(130)는 복수의 개별 진단모델 중, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델과는 상이한 생체신호를 이용해 구축된 제3 개별 진단모델을 선별해, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에 추가로 통합할 수 있다.In addition, the
또한, 처리부(130)는 상기 복수의 개별 진단모델 이전에 혹은 이후에 구축되는 임의의 개별 진단모델을, 상기 제3 개별 진단모델로서, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에 추가로 통합할 수 있다.Further, the
이처럼, 처리부(130)는 개별 진단모델이 통합된 모델에, 다른 생체신호로 구축한 개별 진단모델의 통합을 추가로 실시 함으로써, 통합 진단모델에 의한 당뇨 판별의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.As such, the
실시예에 따라, 처리부(130)는 추가로 통합되지 않은 제3 개별 진단모델이 남아있으면, 상기 제3 개별 진단모델의 수 만큼, 상기 추가로 통합하는 과정을 반복 할 수 있다.According to an embodiment, the
이때, 처리부(130)는 제3 개별 진단모델의 통합을 수행할 때 마다, 성능 평가부(140)를 통해 당뇨 예측에 관한 성능을 평가하여, 또 다른 제3 개별 진단모델을 추가적으로 통합할지 여부를 결정하도록 할 수 있다.At this time, each time the
만일 성능 평가부(140)에 의해 당뇨 예측 성능이 우수한 것으로 평가되면, 처리부(130)는 제3 개별 진단모델의 추가적인 통합을 중단할 수 있다.If the diabetic prediction performance is evaluated to be excellent by the
이처럼, 처리부(130)는 통합 진단모델에 대해, 임의의 생체신호로 구축한 개별 진단모델과의 통합을 반복적으로 실시 함으로써, 통합 진단모델의 당뇨 판별의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다.As described above, the
처리부(130)는 상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별한다.The
구체적으로, 처리부(130)는 상기 통합 진단모델에 의해 연산되는 상기 평균 선형예측값으로부터 예측확률값을 산출하고, 상기 예측확률값을, 상기 최종 예측확률값으로서 결정하고, 상기 최종 예측확률값에 따라, 상기 당뇨 여부를 판별할 수 있다.Specifically, the
여기서, 상기 평균 선형예측값은, 상기 통합 진단모델의 형성 시 결합된 복수의 개별 진단모델 각각에 의해 연산된 선형예측값들의 평균치로서 연산될 수 있다.Here, the average linear predicted value may be calculated as an average value of linear predicted values calculated by each of a plurality of individual diagnostic models combined upon formation of the integrated diagnostic model.
예를 들면, 성능 평가부(140)는 임피던스 측정기(BIA)에 의해 측정된 상기 생체 임피던스 신호로 구축한 개별 진단모델('진단모델 A'), 전도도 측정기(ESC)에 의해 측정된 상기 전도도 신호로 구축한 개별 진단모델('진단모델 B'), 및 근적외선 계측기(NIRS)에 의해 측정된 상기 근적외선 신호로 구축한 개별 진단모델('진단모델 C') 중에서, 당뇨 예측 성능에 따라, 성능이 가장 우수한 진단모델 A의 순서를 '1'를 정하고, 그 다음으로 성능이 우수한 진단모델 C의 순서를 '2'로 정하고, 성능이 가장 낮은 진단모델 B의 순서를 '3'으로 정할 수 있다.For example, the
처리부(130)는 당뇨 예측 성능이 가장 우수한 진단모델 A를 이용해 산출한 예측확률값(p1)으로, 당뇨 예측을 실시하되, 상기 예측확률값(p1)이 선정된 범위('0.45≤p1≤0.55')에 해당하는 경우, 당뇨 예측 결과 모호하거나 혹은 당뇨 위험군에 속하는 것으로 판단할 수 있다. The
이 경우, 처리부(130)는 성능이 가장 우수한 진단모델 A에 의해 연산된 선형예측값(η1)과, 당뇨 예측 성능이 그 다음으로 우수한 진단모델 C에 의해 연산된 선형예측값(η3)을 합산 후 평균하여, 평균 선형예측값()을 연산하고, 상기 평균 선형예측값으로부터 예측확률값(p1+3)을 다시 산출할 수 있다.In this case, the
이후, 처리부(130)는 진단모델 A, C와 상이한 생체신호('피부 전도도 신호')를 이용해 구축한 진단모델 B에 의해 연산된 선형예측값(η3)을 더 합산하여 연산한 평균 선형예측값()으로부터, 최종 예측확률값(p1+2+3)을 산출할 수 있다.Subsequently, the
이와 같이, 본 발명에 따르면, 예측확률값이 예컨대 '0.45~0.55%'의 범위에 해당하는 당뇨 의심군의 경우, 생체신호 별 진단 성능이 높은 일정 수의 개별 진단모델을 순차적으로 결합 후, 임의의 생체신호에 따른 개별 진단모델을 추가로 적용해 통합 진단모델을 형성 함으로써, 당뇨병 판별의 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, in the case of a suspected diabetic group having a predicted probability value of, for example, '0.45 to 0.55%,' a certain number of individual diagnostic models with high diagnostic performance for each biosignal are sequentially combined, and then By forming an integrated diagnostic model by additionally applying an individual diagnostic model according to a biosignal, the accuracy of diabetic discrimination can be further improved.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템에서, 개별 진단모델에 따른 당뇨 판별의 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.2A to 2C are graphs showing results of performance evaluation of diabetic discrimination according to individual diagnostic models in the diabetes screening system according to an embodiment of the present invention.
도 2a 에는, 임피던스 측정기(BIA)에 의해 측정된 생체 임피던스 신호로 구축한 진단모델 A의 성능을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.FIG. 2A shows a graph showing the performance of diagnostic model A constructed from bioimpedance signals measured by an impedance meter (BIA).
도 2b에는, 전도도 측정기(ESC)에 의해 측정된 전도도 신호로 구축한 진단모델 B의 성능을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.2B is a graph showing the performance of Diagnostic Model B constructed with a conductivity signal measured by a conductivity meter (ESC).
도 2c에는, 근적외선 계측기(NIRS)에 의해 측정된 근적외선 신호로 구축한 진단모델 C의 성능을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.2C, a graph showing the performance of the diagnostic model C constructed with a near infrared signal measured by a near infrared measuring instrument (NIRS) is shown.
당뇨병 스크리닝 시스템은, 도 2a 내지 도 2c의 그래프를 통해, 다중 생체신호를 통해 구축한 개별 진단모델의 성능을 비교하고, 성능이 우수한 순으로 복수의 개별 진단모델을 통합할 순서(진단모델 A > 진단모델 C > 진단모델 B)를 정할 수 있다.Diabetes screening system, through the graph of FIGS. 2A to 2C, compares the performance of individual diagnostic models constructed through multiple biosignals, and integrates a plurality of individual diagnostic models in order of superior performance (diagnostic model A> Diagnostic model C> Diagnostic model B) can be determined.
예를 들면, 당뇨병 스크리닝 시스템은, 복수의 개별 진단모델로부터 최적의 성능을 나타내는 두 개의 조율모수를 선택하기 위해, '10-fold' 교차검증을 통해 최대 AUC값을 갖는 조율모수를 선택하고, 선택한 조율모수를 비교하여, 조율모수가 높은 개별 진단모델에 상대적으로 앞선 순서를 부여할 수 있다.For example, the diabetes screening system selects the tuning parameter having the maximum AUC value through '10 -fold 'cross-validation, and selects the two tuning parameters showing optimal performance from a plurality of individual diagnostic models. By comparing the tuning parameters, a relatively advanced order can be given to individual diagnostic models with high tuning parameters.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템에서, 통합 진단모델에 따른 성능 평가 결과를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a result of performance evaluation according to an integrated diagnostic model in a diabetes screening system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템은, 복수의 개별 진단모델 A, B, C(311, 312, 313) 중, 성능이 가장 우수한 진단모델 A(311)에, 성능이 그 다음으로 우수한 진단모델 C(313)를 먼저 합성하고, 다음으로 성능이 우수한 진단모델 B(312)를 추가로 합성하여, 통합 진단모델(322)을 형성할 수 있다.Referring to Figure 3, the diabetes screening system according to an embodiment of the present invention, among the plurality of individual diagnostic models A, B, C (311, 312, 313), the most excellent diagnostic model A (311), The
즉, 당뇨병 스크리닝 시스템은, 임피던스 측정기(BIA)에 의해 측정된 생체 임피던스 신호로 구축한 진단모델 A(311)에, 근적외선 계측기(NIRS)에 의해 측정된 근적외선 신호로 구축한 진단모델 C(313)를 합성하고, 합성한 진단모델(A+C)(321)에, 전도도 측정기(ESC)에 의해 측정된 전도도 신호로 구축한 진단모델 B(312)를 추가로 합성하여, 통합 진단모델(322)을 형성할 수 있다.That is, the diabetes screening system is a diagnostic model A (311) constructed with a bioimpedance signal measured by an impedance measuring instrument (BIA), and a diagnostic model C (313) constructed with a near infrared signal measured by a near infrared measuring instrument (NIRS). Is synthesized, and the synthesized diagnostic model (A + C) 321 is further synthesized by synthesizing the
이와 같이, 당뇨병 스크리닝 시스템은, 다중 생체신호를 이용하여 구축한 개별 예측모형의 성능을 고려한 단계 별 통합을 통해, 당뇨 판별의 정확도와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the diabetes screening system can improve the accuracy and reliability of diabetic discrimination through step-by-step integration in consideration of the performance of individual prediction models constructed using multiple bio signals.
이하, 도 4에서는 본 발명의 실시예들에 따른 당뇨병 스크리닝 시스템(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.Hereinafter, FIG. 4 describes in detail the workflow of the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a procedure of a diabetes screening method using multiple bio signals according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 당뇨병 스크리닝 방법은, 상술한 당뇨병 스크리닝 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.The diabetes screening method according to this embodiment may be performed by the above-described
도 4를 참조하면, 단계(410)에서, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 일정 기간 동안, 환자에 관한 다중 생체신호를 측정한다.Referring to FIG. 4, in
일례로, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 임피던스 측정기(BIA)를 통해, 환자에 인가한 교류 전류에 반응하는 생체 임피던스 신호를 다중 주파수에 기반해 측정하고, 전도도 측정기(ESC)를 통해, 환자에 인가한 직류 전류에 반응하는 전도도 신호를 측정하고, 근적외선 계측기(NIRS)를 통해, 환자의 피부에 조사한 근적외선 신호를 측정할 수 있다.As an example, the
단계(420)에서, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 상기 다중 생체신호 중 선택되는 2 종류 이상의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축한다.In
당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 2 종류 이상의 생체신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형 또는 머신러닝 알고리즘 중 앙상블 기법에 따라 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 구축할 수 있다.The
단계(430)에서, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 정해지는 순서에 따라, 복수의 개별 진단모델을 단계적으로 통합한다.In
일례로, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 복수의 개별 진단모델 각각에 대한 교차 검증을 통해, 최적 계수 및 조율모수를 평가하고, 상기 최적 계수 및 조율모수에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정할 수 있다.As an example, the
예를 들면, 도 2a 내지 도 2c의 그래프를 참조하면, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 복수의 개별 진단모델로부터 최적의 성능을 나타내는 두 개의 조율모수를 선택하기 위해, '10-fold' 교차검증을 통해 최대 AUC값을 갖는 조율모수를 선택하고, 선택한 조율모수를 비교하여, 조율모수가 높은 개별 진단모델에 상대적으로 앞선 순서를 부여할 수 있다.For example, referring to the graphs of FIGS. 2A to 2C, the
단계(440)에서, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 통합 진단모델에 따라 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 환자의 당뇨 여부를 판별한다.In
본 단계(440)에서는, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 복수의 개별 진단모델 중 성능이 가장 우수한 개별 진단모델에 의해 산출된 예측확률값이 '0.45~0.55%'에 해당되어, 당뇨 예측이 모호하거나, 당뇨 위험군에 속하는 케이스에 대해, 개별 진단모델 별 성능의 고저에 따라 순차적으로 진단모델을 합성하고, 합성한 통합 진단모델을 통해 당뇨 예측을 수행할 수 있다.In this
예를 들면, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 임피던스 측정기(BIA)에 의해 측정된 생체 임피던스 신호로 구축한 진단모델 A의 성능 그래프(도 2a)와, 근적외선 계측기(NIRS)에 의해 측정된 근적외선 신호로 구축한 진단모델 C의 성능 그래프(도 2b), 및 전도도 측정기(ESC)에 의해 측정된 전도도 신호로 구축한 진단모델 B(도 2c)를 비교하여, 성능이 우수한 순으로 복수의 개별 진단모델에 통합할 순서(진단모델 A > 진단모델 C > 진단모델 B)를 부여하고, 상기 순서에 따라 통합 진단모델을 형성할 수 있다.For example, referring to FIGS. 2A to 2C, the
도 3을 참조하면, 당뇨병 스크리닝 시스템(100)은, 임피던스 측정기(BIA)에 의해 측정된 생체 임피던스 신호로 구축한 진단모델 A(311)에, 근적외선 계측기(NIRS)에 의해 측정된 근적외선 신호로 구축한 진단모델 C(313)를 먼저 합성하고, 합성한 진단모델(A+C)(321)에, 전도도 측정기(ESC)에 의해 측정된 전도도 신호로 구축한 진단모델 B(312)를 추가로 합성하여, 통합 진단모델(322)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스, 전기화학적 피부 전도도 및 근적외선 중 2 이상의 다중 생체신호를 분석하여 구축한 개별 당뇨병 예측모형을 기반으로 당뇨 예측을 수행 시, 예측이 불분명한 케이스(0.45~0.55%)에 대해, 각 예측모형 별 성능 고저에 따라 순차적으로 예측모형을 합성하여, 정확한 당뇨병 예측을 수행할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, when diabetic prediction is performed based on an individual diabetes prediction model constructed by analyzing multiple biosignals of two or more of bioimpedance, electrochemical skin conductivity, and near-infrared, a case with unpredictable prediction For (0.45 ~ 0.55%), prediction models can be synthesized sequentially according to the performance of each prediction model to accurately predict diabetes.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 이용한 비침습적 당뇨 스크리닝 장치 개발 시 모형 통합을 통해 스크리닝의 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, reliability and accuracy of screening can be improved through model integration when developing a non-invasive diabetes screening device using multiple bio signals.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 통해 획득한 정보를 활용하여 반복적인 확률값 도출을 통해 당뇨병 확률을 예상하므로 보다 정확한 진단을 수행 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, more accurate diagnosis can be performed because the probability of diabetes is predicted by deriving repetitive probability values using information obtained through multiple bio signals.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다중 생체신호를 통해 획득한 정보를 활용하여 당뇨 진단모델을 형성하되, 각 모델별로 성능의 고저를 파악하여, 당뇨 의심군으로 지정된 케이스에 대해서는, 성능이 우수한 진단모델을 순차적으로 적용하여 재 진단 함으로써, 당뇨 예측의 정확도를 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a diabetes diagnosis model is formed by using information obtained through multiple biosignals, but the performance of each model is grasped, and a case designated as a suspected diabetes group is diagnosed with excellent performance. By re-diagnosing by sequentially applying the model, the accuracy of diabetes prediction can be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면, 'BIA' 및 'NIRS'와 같은 다중 생체신호 측정 장비를 당뇨병 스크리닝 도구로 사용 시 그 정확도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when using multiple biosignal measurement equipment such as 'BIA' and 'NIRS' as a diabetes screening tool, the accuracy can be improved.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스를 측정하여 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 전기화학적 피부 전도도를 측정하여 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 근적외선을 인체에 쏘아 획득한 변수 정보를 이용해 당뇨병에 대한 예측 모형을 생성하여 당뇨를 예측하고, 각 예측 모형을 당뇨 예측 성능의 고저에 따라 순차적으로 활용하여 당뇨 의심군의 당뇨 위험 여부를 정확히 예측할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a predictive model for diabetes is predicted by generating a predictive model for diabetes using variable information obtained by measuring bioimpedance and prediction for diabetes using variable information obtained by measuring electrochemical skin conductivity. Predict diabetes by generating a model, predict the diabetes by generating a predictive model for diabetes using variable information obtained by shooting near-infrared rays to the human body, and use each predictive model sequentially according to the height of diabetes prediction performance to suspect diabetes It is possible to accurately predict whether a group is at risk for diabetes.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100: 당뇨병 스크리닝 시스템
110: 측정부
120: 모델 구축부
130: 처리부
140: 성능 평가부
150: 메모리부100: diabetes screening system
110: measuring unit 120: model building unit
130: processing unit 140: performance evaluation unit
150: memory unit
Claims (15)
상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축하는 단계;
당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정하는 단계;
상기 정해진 순서에 따라 상기 복수의 개별 진단모델을 통합하여 통합 진단모델을 형성하는 단계; 및
상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별하는 단계
를 포함하는 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 방법.Measuring multiple biosignals related to the patient;
Constructing a plurality of individual diagnostic models using a plurality of biological signals selected from the multiple biological signals;
Determining an order for the plurality of individual diagnostic models in consideration of performance related to diabetes prediction;
Forming an integrated diagnostic model by integrating the plurality of individual diagnostic models according to the predetermined order; And
Determining whether the patient is diabetic based on the final predicted probability value calculated using the integrated diagnostic model
Diabetes screening method using multiple bio-signals comprising a.
상기 순서를 정하는 단계는,
개별 진단모델을 이용해 산출한 예측확률값에 따른 당뇨 예측 결과가, 상기 환자의 실제의 당뇨 진단 결과에 근접하는지에 대해 평가하는 단계; 및
상기 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.According to claim 1,
The step of determining the order,
Evaluating whether the diabetes prediction result according to the predicted probability value calculated using the individual diagnostic model is close to the actual diabetes diagnosis result of the patient; And
Determining the order for sequentially integrating each of the plurality of individual diagnostic models based on the evaluation result
Diabetes screening method comprising a.
상기 순서를 정하는 단계는,
상기 복수의 개별 진단모델 각각에 대한 교차 검증을 통해, 최적 계수 및 조율모수를 평가하는 단계; 및
상기 최적 계수 및 조율모수에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.According to claim 1,
The step of determining the order,
Evaluating an optimal coefficient and tuning parameter through cross-validation of each of the plurality of individual diagnostic models; And
Determining the order for sequentially integrating each of the plurality of individual diagnostic models based on the evaluation results regarding the optimal coefficients and tuning parameters
Diabetes screening method comprising a.
상기 순서를 정하는 단계는,
상기 환자로부터 측정한 생체 임피던스 신호, 전도도 신호 및 근적외선 신호를 각각 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 성능을 평가하는 단계; 및
상기 성능에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.According to claim 1,
The step of determining the order,
Evaluating performance of the plurality of individual diagnostic models by analyzing bioimpedance signals, conductivity signals, and near infrared signals measured from the patient, respectively; And
Determining the order for sequentially integrating each of the plurality of individual diagnostic models based on the evaluation result regarding the performance
Diabetes screening method comprising a.
상기 통합 진단모델을 형성하는 단계는,
상기 순서가 가장 높은 제1 개별 진단모델에 의해 연산된 제1 선형예측값으로부터 제1 예측확률값을 산출하는 단계; 및
상기 제1 예측확률값이 선정된 범위에 속하는 경우,
상기 제1 개별 진단모델을 제외한 상기 순서가 높은 제2 개별 진단모델에 의해 연산된 제2 선형예측값을, 상기 제1 선형예측값에 합산하여, 평균 선형예측값을 연산함으로써, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델을 통합하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.According to claim 1,
The step of forming the integrated diagnostic model,
Calculating a first predicted probability value from a first linear predicted value calculated by the first individual diagnostic model having the highest order; And
When the first predicted probability value falls within a selected range,
The first and second individual by calculating the average linear predicted value by adding the second linear predicted value calculated by the second individual diagnostic model having a high order, excluding the first individual diagnostic model, to the first linear predicted value Steps to Integrate Diagnostic Models
Diabetes screening method comprising a.
상기 제1 및 제2 개별 진단모델과 상이한 제3 개별 진단모델이 존재하는 경우,
상기 통합 진단모델을 형성하는 단계는,
상기 제3 개별 진단모델에 의해 연산된 제3 선형예측값을 더 합산하여, 상기 평균 선형예측값을 연산함으로써, 통합된 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에, 상기 제3 개별 진단모델을 추가로 통합하는 단계; 및
추가로 통합되지 않은 상기 제3 개별 진단모델이 남아있으면, 상기 추가로 통합하는 단계를 반복하는 단계
를 더 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.The method of claim 5,
When there is a third individual diagnostic model different from the first and second individual diagnostic models,
The step of forming the integrated diagnostic model,
The third individual diagnostic model is further integrated into the integrated first and second individual diagnostic models by further summing the third linear predicted value calculated by the third individual diagnostic model and calculating the average linear predicted value. To do; And
If the third individual diagnostic model that has not been further integrated remains, repeating the further integration step
Diabetes screening method further comprising.
상기 당뇨 여부를 판별하는 단계는,
상기 평균 선형예측값으로부터 산출되는 예측확률값을, 상기 최종 예측확률값으로서 결정하고, 상기 최종 예측확률값에 따라, 상기 당뇨 여부를 판별하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.The method of claim 5,
The step of determining whether or not the diabetes,
Determining a predicted probability value calculated from the average linear predicted value as the final predicted probability value, and determining whether or not the diabetes according to the final predicted probability value
Diabetes screening method comprising a.
상기 제1 예측확률값이 상기 선정된 범위에 속하지 않으면,
상기 당뇨 여부를 판별하는 단계는,
상기 제1 예측확률값을 상기 최종 예측확률값으로서 결정하고, 상기 최종 예측확률값에 따라, 상기 당뇨 여부를 판별하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.The method of claim 5,
If the first predicted probability value does not fall within the selected range,
The step of determining whether or not the diabetes,
Determining the first predicted probability value as the final predicted probability value, and determining whether or not the diabetes according to the final predicted probability value
Diabetes screening method comprising a.
임피던스 측정기(BIA)를 통해 측정한 상기 환자에 인가한 교류 전류에 반응하는 생체 임피던스 신호, 전도도 측정기(ESC)를 통해 측정한 상기 환자에 인가한 직류 전류에 반응하는 전도도 신호, 및 근적외선 계측기(NIRS)를 통해 측정한 상기 환자의 피부에 조사한 근적외선 신호 중 적어도 하나의 생체신호를, 상기 다중 생체신호로서, 메모리부에 기록하는 단계
를 더 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.According to claim 1,
A bioimpedance signal responsive to an alternating current applied to the patient measured through an impedance meter (BIA), a conductivity signal responsive to a direct current applied to the patient measured through a conductivity meter (ESC), and a near infrared meter (NIRS ) Recording at least one bio-signal of the near-infrared signal irradiated to the skin of the patient measured through) as the multiple bio-signals, in a memory unit
Diabetes screening method further comprising.
상기 복수의 개별 진단모델을 구축하는 단계는,
상기 메모리부로부터 선택되는 2 종류 이상의 생체신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형 또는 머신러닝 알고리즘 중 앙상블 기법에 따라 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 구축하는 단계
를 포함하는 당뇨병 스크리닝 방법.The method of claim 9,
The step of constructing the plurality of individual diagnostic models,
Analyzing two or more types of biological signals selected from the memory unit according to an ensemble technique among a logistic regression model or a machine learning algorithm to which a penalty function is applied, and constructing each of the plurality of individual diagnostic models
Diabetes screening method comprising a.
상기 다중 생체신호 중 선택되는 복수의 생체신호를 이용하여, 복수의 개별 진단모델을 구축하는 모델 구축부;
당뇨 예측에 관한 성능을 고려해 상기 복수의 개별 진단모델에 대해 순서를 정하는 성능 평가부; 및
상기 정해진 순서에 따라 상기 복수의 개별 진단모델을 통합하여 통합 진단모델을 형성하고, 상기 통합 진단모델을 이용해 산출한 최종 예측확률값을 토대로, 상기 환자에 대해 당뇨 여부를 판별하는 처리부
를 포함하는 다중 생체신호를 이용한 당뇨병 스크리닝 시스템.A measurement unit for measuring multiple bio-signals about the patient;
A model building unit for constructing a plurality of individual diagnostic models using a plurality of bio signals selected from the multiple bio signals;
A performance evaluation unit that determines an order for the plurality of individual diagnostic models in consideration of performance related to diabetes prediction; And
A processing unit that forms an integrated diagnostic model by integrating the plurality of individual diagnostic models according to the predetermined order, and determines whether or not diabetes is present in the patient based on a final predicted probability value calculated using the integrated diagnostic model
Diabetes screening system using multiple bio-signals comprising a.
상기 성능 평가부는,
상기 복수의 개별 진단모델 각각에 대한 교차 검증을 통해, 최적 계수 및 조율모수를 평가하고,
상기 최적 계수 및 조율모수에 관한 평가 결과에 근거하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 순차적으로 통합하기 위한 상기 순서를 정하는
당뇨병 스크리닝 시스템.The method of claim 11,
The performance evaluation unit,
Optimal coefficients and tuning parameters are evaluated through cross-validation of each of the plurality of individual diagnostic models,
Based on the evaluation result regarding the optimal coefficient and tuning parameter, the order for sequentially integrating each of the plurality of individual diagnostic models is determined.
Diabetes screening system.
상기 처리부는,
상기 순서가 가장 높은 제1 개별 진단모델에 의해 연산된 제1 선형예측값으로부터 제1 예측확률값을 산출하고,
상기 제1 예측확률값이 선정된 범위에 속하는 경우,
상기 제1 개별 진단모델을 제외한 상기 순서가 높은 제2 개별 진단모델에 의해 연산된 제2 선형예측값을, 상기 제1 선형예측값에 합산하여, 평균 선형예측값을 연산함으로써, 상기 제1 및 제2 개별 진단모델을 통합하는
당뇨병 스크리닝 시스템.The method of claim 11,
The processing unit,
The first predicted probability value is calculated from the first linear predicted value calculated by the first individual diagnostic model having the highest order,
When the first predicted probability value falls within a selected range,
The first and second individual by calculating the average linear predicted value by adding the second linear predicted value calculated by the second individual diagnostic model having a high order, excluding the first individual diagnostic model, to the first linear predicted value Incorporating diagnostic models
Diabetes screening system.
상기 제1 및 제2 개별 진단모델과 상이한 제3 개별 진단모델이 존재하는 경우,
상기 처리부는,
상기 제3 개별 진단모델에 의해 연산된 제3 선형예측값을 더 합산하여, 상기 평균 선형예측값을 연산함으로써, 통합된 상기 제1 및 제2 개별 진단모델에, 상기 제3 개별 진단모델을 추가로 통합하고, 추가로 통합되지 않은 상기 제3 개별 진단모델이 남아있으면, 상기 추가로 통합하는 과정을 반복하는
당뇨병 스크리닝 시스템.The method of claim 13,
When there is a third individual diagnostic model different from the first and second individual diagnostic models,
The processing unit,
The third individual diagnostic model is further integrated into the integrated first and second individual diagnostic models by further summing the third linear predicted value calculated by the third individual diagnostic model and calculating the average linear predicted value. And if the third individual diagnostic model that is not further integrated remains, repeating the further integration process
Diabetes screening system.
상기 모델 구축부는,
상기 다중 생체신호를 기록한 메모리부로부터 2 종류 이상의 생체신호를 선택하고, 선택된 2 종류 이상의 생체신호를, 벌점화 함수를 적용한 로지스틱 회귀모형 또는 머신러닝 알고리즘 중 앙상블 기법에 따라 분석하여, 상기 복수의 개별 진단모델 각각을 구축하는
당뇨병 스크리닝 시스템.The method of claim 11,
The model building unit,
Two or more types of biosignals are selected from the memory unit recording the multiple biosignals, and the selected two or more types of biosignals are analyzed according to an ensemble method among logistic regression models or machine learning algorithms to which a penalty function is applied. To build each diagnostic model
Diabetes screening system.
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