KR20220098600A - System for generating multiple lead electrocardiogram based on deep learning through time-differential single lead electrocardiogram - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터를 시차를 두고 각각 측정하는 심전도 측정부(110), 및 미리학습된 딥러닝 알고리즘 통해, 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성하는, 제1 딥러닝 모델부(120)를 포함하여, 다양한 복수의 유도 심전도 정보가 필요한 심전도 관련 질환 진단에 활용하도록 하는, 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템을 개시한다.The present invention synthesizes a plurality of residual induced electrocardiogram data from two or more standard induced electrocardiogram data through an electrocardiogram measuring unit 110 that measures two or more standard induced electrocardiogram data with a time difference, and a pre-learned deep learning algorithm Deep learning-based through single-guided electrocardiogram with a lag, which includes the first deep learning model unit 120 that generates multiple-guided electrocardiogram data, and utilizes a variety of multiple-guided electrocardiogram information for diagnosing ECG-related diseases that require A multi-guided electrocardiogram generation system is disclosed.
Description
본 발명은 단일유도 심전도 측정기기에 의해 측정된 2개 이상의 표준유도 심전도로부터 딥러닝 모델을 통해 복수 유도 심전도를 합성할 수 있는, 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템에 관한 것이다.The present invention is a deep learning-based multiple-guided ECG generation system through a single-guided ECG with a lag, capable of synthesizing multiple-guided ECGs through a deep learning model from two or more standard-guided ECGs measured by a single-guided ECG measuring device is about
주지하는 바와 같이, 심전도의 개발 이후, 심전도 관련 지식은 기하급수적으로 확대되었고, 심전도 검사에서 심장의 전기적 기능에 대한 정보를 얻고 부정맥, 관상동맥질환, 심근질환 등 다양한 심장질환을 진단할 수 있다.As is well known, since the development of the electrocardiogram, electrocardiogram-related knowledge has expanded exponentially, and it is possible to obtain information on the electrical function of the heart from electrocardiography and to diagnose various heart diseases such as arrhythmias, coronary artery disease, and myocardial disease.
최근, 심전도의 AI 알고리즘에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, AI 알고리즘에 의해 심부전을 감지하고, 부정맥 리듬 중 심방세동을 예측하거나, 성별을 결정하기도 한다.Recently, research on the AI algorithm of electrocardiogram is being actively conducted, and the AI algorithm detects heart failure, predicts atrial fibrillation among arrhythmic rhythms, or determines gender.
이와 같이, 인간의 한계를 극복하여, AI 알고리즘에 의해 심전도 파형의 미묘한 변화를 감지할 수 있고, 더 나아가 심전도 해석을 향상시킬 수도 있다.In this way, by overcoming the limitations of humans, it is possible to detect subtle changes in the ECG waveform by the AI algorithm, and further improve the ECG interpretation.
한편, 의료분야에서 사용되고 있는 심전도는 12유도 심전도로서, 3개의 사지전극과 6개의 흉부전극과 1개의 접지전극의 10개의 전극을 부착하여 측정하고, 측정된 심전도 데이터를 원격전송하도록 할 수 있다.On the other hand, the electrocardiogram used in the medical field is a 12-lead electrocardiogram, which is measured by attaching 3 extremity electrodes, 6 chest electrodes, and 1 ground electrode, and 10 electrodes, and the measured electrocardiogram data can be remotely transmitted.
하지만, 일상생활에서 가슴 부위를 노출하고 10개 전극을 부착해서 사용하기에는 불편하기 때문에, 단일유도 심전도 측정이 가능한 휴대용 패드 측정기기, 갤럭시워치, 애플워치 등을 사용하기도 한다.However, since it is inconvenient to expose the chest area and attach 10 electrodes in daily life, portable pad measuring devices that can measure single-guided electrocardiogram, Galaxy Watch, Apple Watch, etc. are sometimes used.
이와 같이 측정된 단일유도 심전도는 부정맥 진단에는 사용할 수 있으나 심근경색과 같은 다양한 유도의 심전도 정보가 필요한 질환의 진단에서는 사용에 한계가 있다.The single-guided electrocardiogram measured as described above can be used for diagnosing arrhythmias, but there is a limit to its use in diagnosing diseases that require ECG information of various inductions, such as myocardial infarction.
따라서, 단일유도 심전도 정보를 기반으로 다른 유도 심전도를 생성하여 12유도를 포함한 복수 유도 심전도를 합성할 수 있는 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technology capable of synthesizing multiple-guided ECGs including 12-guided ECGs by generating other guided ECGs based on single-guided ECG information.
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일유도 심전도 측정기기에 의해 측정된 2개 이상의 표준유도 심전도로부터 딥러닝 모델을 통해 복수 유도 심전도를 합성할 수 있는, 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the spirit of the present invention is to synthesize multiple-guided electrocardiograms through a deep learning model from two or more standard-guided electrocardiograms measured by a single-guided electrocardiogram measuring device. An object of the present invention is to provide a system for generating a multi-guided electrocardiogram based on learning.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 실시예는, 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터를 시차를 두고 각각 측정하는 심전도 측정부; 및 미리학습된 딥러닝 알고리즘 통해, 상기 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성하는, 제1 딥러닝 모델부;를 포함하는, 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides an electrocardiogram measuring unit for measuring two or more standard-guided electrocardiogram data with a time difference; and a first deep learning model unit for synthesizing a plurality of residual induced electrocardiogram data from the two or more standard induced electrocardiogram data through a pre-trained deep learning algorithm to generate plural induced electrocardiogram data; We provide a system for generating multiple guided ECGs based on deep learning through guided ECG.
여기서, 상기 심전도 측정부는 원격통신모듈을 구비하는 의료기관의 심전도기기, 휴대용 웨어러블 단일유도 심전도 측정기기 또는 휴대용 단일유도 심전도 패드 측정기기이고, 상기 원격통신모듈은 10초 이상의 유효시차를 둔 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 유효데이터로 식별하여 원격 전송할 수 있다.Here, the electrocardiogram measuring unit is an electrocardiogram device of a medical institution having a remote communication module, a portable wearable single induction electrocardiogram measuring device, or a portable single induction electrocardiogram pad measuring device, and the remote communication module is one-lead electrocardiogram data with an effective time difference of 10 seconds or more and the 2-lead ECG data may be identified as valid data and transmitted remotely.
또한, 상기 제1 딥러닝 모델부는 한 쌍 이상의 생성자와 판별자로 이루어진 생성적 대립 신경망으로 구성될 수 있다.In addition, the first deep learning model unit may be composed of a generative opposing neural network consisting of one or more pairs of generators and discriminators.
또한, 상기 생성적 대립 신경망은, 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터를 입력받아 상기 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하는 제1생성자와, 상기 잔여 유도 심전도 데이터와 실측 유도 심전도 데이터와의 일치정도를 확률값으로 변환하는 제1구분자의 제1신경망; 및 상기 제1생성자에 의해 합성된 상기 잔여 유도 심전도 데이터로부터 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터를 생성하는 제2생성자와, 상기 입력된 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터와 상기 제2생성자에 의해 재생성된 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터와 일치정도를 확률값으로 변환하는 제2구분자의 제2신경망을 포함할 수 있다.In addition, the generative adversarial neural network includes a first generator that receives the first-guided electrocardiogram data and the second-guided electrocardiogram data and synthesizes the residual induced electrocardiogram data, and the degree of agreement between the residual induced electrocardiogram data and the measured induced electrocardiogram data a first neural network of a first delimiter that converts ? into a probability value; and a second generator generating the first-lead ECG data and the second-lead ECG data from the residual guided electrocardiogram data synthesized by the first generator; and a second neural network of a second delimiter that converts a degree of agreement with the one-lead electrocardiogram data and the two-lead electrocardiogram data regenerated by a second generator into a probability value.
또한, 심전도기반 질환 및 질환을 결정하는 심전도 데이터를 학습 데이터로 사용하고, 질환의 진단명을 판단하는 하나 이상의 특성을 해석하는 하나 이상의 해당 해석모듈을 구비하여, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 질환의 진단명 및 진단된 질환의 판단 특성을 도출하는, 제2 딥러닝 모델부를 더 포함할 수 있다.In addition, using the electrocardiogram data for determining the electrocardiogram-based disease and disease as learning data, and having one or more corresponding analysis modules for interpreting one or more characteristics for determining the diagnosis name of the disease, A second deep learning model unit for deriving a diagnosis name and a judgment characteristic of a diagnosed disease may be further included.
또한, 상기 제2 딥러닝 모델부를 통해, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환과, 상기 심전도 측정부에 의해 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환 사이의 진단정확도를 비교하여, 상기 제1 딥러닝 모델부에 의해 생성된 상기 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 판단할 수 있다.In addition, by comparing the diagnostic accuracy between the disease derived from the generated multiple-induced electrocardiogram data and the disease derived from the multiple-induced electrocardiogram data measured by the electrocardiogram measuring unit through the second deep learning model unit, the second 1 It is possible to determine the validity of the plurality of induced electrocardiogram data generated by the deep learning model unit.
또한, 상기 제2 딥러닝 모델부를 통해, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값과, 상기 심전도 측정부에 의해 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값을 비교하여, 상기 제1 딥러닝 모델부에 의해 생성된 상기 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 판단할 수 있다.In addition, through the second deep learning model unit, the characteristic values of the height, width, and slope of the P wave, QRS wave, and T wave extracted from the generated multiple induced electrocardiogram data, and multiple induced values measured by the electrocardiogram measuring unit By comparing the feature values of the height, width, and slope of the P wave, QRS wave, and T wave extracted from the electrocardiogram data, it is possible to determine the validity of the plurality of induced electrocardiogram data generated by the first deep learning model unit.
본 발명에 의하면, 일상생활에서 사용가능한 단일유도 심전도 측정기기에 의해 측정된 2개 이상의 표준유도 심전도로부터 딥러닝 모델을 통해 복수 유도 심전도를 합성하여서, 부정맥 진단 이외에, 다양한 복수의 유도 심전도 정보가 필요한 심전도 관련 질환 진단에 활용하도록 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by synthesizing multiple-guided electrocardiograms through a deep learning model from two or more standard-guided electrocardiograms measured by a single-guided electrocardiogram measuring device that can be used in daily life, a variety of multiple-guided electrocardiogram information is required in addition to arrhythmia diagnosis. There is an effect that can be used to diagnose ECG-related diseases.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템의 제1 딥러닝 모델부의 구성을 예시한 것이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 제1 딥러닝 모델부에 의해 복수 유도 심전도 생성 결과를 예시한 것이다.
도 5는 도 1의 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템에 의한 복수 유도 심전도 생성 방법을 개략적으로 예시한 것이다.1 shows a schematic configuration diagram of a deep learning-based multi-guided electrocardiogram generating system through a single-guided electrocardiogram with a parallax according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates the configuration of the first deep learning model unit of the deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system through the single-guided electrocardiogram with a time difference of FIG. 1 .
3 and 4 exemplify the multi-guided electrocardiogram generation result by the first deep learning model unit of FIG. 2 .
FIG. 5 schematically illustrates a method for generating a multiple-guided electrocardiogram by the deep learning-based multiple-guided electrocardiogram generating system through the single-guided electrocardiogram with a time difference of FIG. 1 .
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention having the above-described characteristics with reference to the accompanying drawings will be described in more detail.
본 발명의 실시예에 의한 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템은, 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터를 시차를 두고 각각 측정하는 심전도 측정부(110), 및 미리학습된 딥러닝 알고리즘 통해, 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성하는, 제1 딥러닝 모델부(120)를 포함하여, 다양한 복수의 유도 심전도 정보가 필요한 심전도 관련 질환 진단에 활용하도록 하는 것을 요지로 한다.The deep learning-based multiple-guided electrocardiogram generation system through the single-guided electrocardiogram with a time difference according to an embodiment of the present invention is an electrocardiogram measuring unit 110 that measures two or more standard-guided electrocardiogram data with a time difference, and pre-learning A variety of induced electrocardiogram information, including the first deep learning model unit 120, which generates multiple induced electrocardiogram data by synthesizing a plurality of residual induced electrocardiogram data from two or more standard induced electrocardiogram data through a deep learning algorithm It is intended to be used for the diagnosis of electrocardiogram-related diseases that require
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 전술한 구성의 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템을 구체적으로 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 5 , a deep learning-based multi-guided electrocardiogram generating system using the parallax single-guided electrocardiogram of the above-described configuration will be described in detail as follows.
우선, 심전도 측정부(110)는 피검진자의 신체로부터 2개 이상의 N개 표준유도 심전도 데이터를 시차를 두고 각각 측정하여 제1 딥러닝 모델부(120)로 전송한다.First, the electrocardiogram measuring unit 110 measures two or more N standard-guided electrocardiogram data from the body of the examinee with a time difference and transmits the measured values to the first deep learning model unit 120 .
참고로, 12유도 심전도는 1유도 심전도(lead Ⅰ)와 2유도 심전도(lead Ⅱ)와 3유도 심전도(lead Ⅲ)의 표준유도 심전도, avR과 avL과 avF의 사지유도, 및 V1과 V2와 V3와 V4와 V5와 V6의 흉부유도로 이루어지며, 1유도 심전도는 왼팔과 오른팔의 전위차에 의해 기록되고, 2유도 심전도는 오른팔과 왼발의 전위차에 의해 기록되고, 3유도 심전도는 왼발과 왼팔의 전위차에 의해 기록되는 심전도로서 (+)극과 (-)극이 분에 보이는 곳에 존재하고, 표준유도는 'lead Ⅱ = lead Ⅰ + lead Ⅲ'의 Einthoven의 방정식에 의해 전위관계를 가진다.For reference, the 12-lead ECG includes standard-guided ECGs of 1-lead ECG (lead I), 2-lead ECG (lead II), and 3-lead ECG (lead III), extremity guidance of avR, avL, and avF, and V1, V2, and V3. and chest guidance of V4, V5, and V6. 1-lead ECG is recorded by the potential difference between the left arm and right arm, 2-lead ECG is recorded by the potential difference between the right arm and left foot, and 3-lead ECG is recorded by the potential difference between the left and left arm As an electrocardiogram recorded by , the (+) and (-) poles exist where the minute is visible, and the standard lead has a potential relationship according to Einthoven's equation of 'lead Ⅱ = lead Ⅰ + lead Ⅲ'.
이에, 심전도 측정부(110)는 원격통신모듈을 구비하는 의료기관의 심전도기기, 휴대용 웨어러블 단일유도 심전도 측정기기(111) 또는 휴대용 단일유도 심전도 패드 측정기기(112)로서, 시차를 갖는 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 측정할 수 있고, 무작위 시차를 갖는 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터가 제1 딥러닝 모델부(120)의 학습데이터로 적용될 수 있다.Accordingly, the electrocardiogram measuring unit 110 is an electrocardiogram device of a medical institution having a remote communication module, a portable wearable single induction
한편, 단일유도 측정에 의해 자세를 변경하여, 1유도 심전도 데이터와 2유도 심전도 데이터를 측정하여야 하므로, 10초 이상 시차가 나는 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터가 유의미할 수 있고, 바람직하게는 원격통신모듈은 10초 내지 3분 범위내의 유효시차를 둔 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 유효데이터로 식별하고, 1유도 심전도 데이터인지 2유도 심전도 데이터인지 표시하는 식별자(indicator)와 함께, 제1 딥러닝 모델부(120)로 원격 전송할 수도 있다.On the other hand, since one-lead ECG data and two-lead ECG data must be measured by changing the posture by single-guide measurement, 1-lead ECG data and 2-lead ECG data with a time difference of 10 seconds or more may be significant, preferably The remote communication module identifies the 1-lead ECG data and the 2-lead ECG data with an effective time difference within the range of 10 seconds to 3 minutes as valid data, along with an identifier indicating whether it is the 1-lead ECG data or the 2-lead ECG data, It may be remotely transmitted to the first deep learning model unit 120 .
다음, 제1 딥러닝 모델부(120)는, 미리학습된 딥러닝 알고리즘 통해, 12유도 심전도를 예로 들면, 2개 이상의 N개 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 (12-N)개의 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성한다.Next, the first deep learning model unit 120, through a pre-trained deep learning algorithm, for example, a 12-guided electrocardiogram, a plurality of residual (12-N) induced electrocardiogram data from two or more N standard-guided electrocardiogram data synthesizing to generate multi-guided electrocardiogram data.
예컨대, 제1 딥러닝 모델부(120)는 한 쌍 이상의 생성자와 판별자로 이루어진 생성적 대립 신경망(GAN ; Generative Adversarial Network)으로 구성되어서, 1유도 심전도 데이터와 2유도 심전도 데이터 및 이에 해당하는 복수 유도 심전도 데이터를 학습데이터로 하여, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1 유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터로부터 합성된 복수 유도 심전도 데이터를 생성하도록 학습한다.For example, the first deep learning model unit 120 is composed of a generative adversarial network (GAN) consisting of one or more pairs of generators and discriminators, so that one-lead ECG data, two-lead ECG data, and a plurality of inductions corresponding thereto Using the electrocardiogram data as learning data, it learns to generate multi-guided electrocardiogram data synthesized from the first-guided electrocardiogram data and the two-guided electrocardiogram data transmitted from the electrocardiogram measuring unit 110 .
도 2에 도시된 바와 같이, 생성적 대립 신경망은, 구체적으로, 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 입력받아 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하는 제1생성자(121)와, 합성된 잔여 유도 심전도 데이터와 실측 유도 심전도 데이터와의 일치정도를 확률값으로 변환하는 제1구분자(122)의 제1신경망, 및 제1생성자(121)에 의해 합성된 잔여 유도 심전도 데이터로부터 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 재생성하는 제2생성자(123)와, 입력된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와 제2생성자(123)에 의해 생성된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와 일치정도를 확률값으로 변환하는 제2구분자(124)의 제2신경망을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the generative adversarial neural network includes a
이에, 도 3 및 도 4를 참고하면, 제1신경망의 제1생성자(121)는, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터(도 3의 (a))로부터, avR과 avL과 avF의 사지유도(도 3의 (b)) 및 V1과 V2와 V3와 V4와 V5와 V6의 흉부유도(도 4)를 합성할 수 있고, 제1신경망의 제1구분자(122)는 합성된 잔여 유도 심전도(주황색으로 표시)와 실측(실제) 잔여 유도 심전도(파란색으로 표시)와의 일치정도에 따라 합성된 잔여 유도 심전도가 유효한지(real) 유효하지 않은지(fake) 구분할 수 있다.Accordingly, referring to FIGS. 3 and 4 , the
또한, 제2신경망은, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와 제2생성자(123)에 의해 재생성된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와의 일치정도에 따라, 제1신경망에 의해 합성된 잔여 유도 심전도의 유효성을 판단할 수도 있다.In addition, the second neural network determines the degree of agreement between the 1-lead ECG data and 2-lead ECG data transmitted from the electrocardiogram measuring unit 110 and the 1-lead ECG data and the 2-lead ECG data regenerated by the second generator 123 . Accordingly, the validity of the residual guided electrocardiogram synthesized by the first neural network may be determined.
한편, 앞서 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 합성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 심전도기반 질환을 예측할 수 있는 제2 딥러닝 모델부(130)를 더 포함할 수 있고, 제2 딥러닝 모델부(130)는 심전도기반 질환 및 질환을 결정하는 심전도 데이터를 학습 데이터로 사용하고, 질환의 진단명을 판단하는 하나 이상의 심전도 데이터의 특성을 해석하는 하나 이상의 해당 해석모듈을 구비하여, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 뇌질환, 심혈관질환, 폐질환 등의 질환의 진단명 및 진단된 질환의 판단 특성을 도출할 수 있다.On the other hand, it may further include a second deep learning model unit 130 capable of predicting an electrocardiogram-based disease from the plurality of induced electrocardiogram data synthesized by the first deep learning model unit 120 above, and a second deep learning model unit (130) uses the electrocardiogram data for determining the electrocardiogram-based disease and disease as learning data, and includes one or more corresponding analysis modules for interpreting the characteristics of one or more electrocardiogram data for determining the diagnosis name of the disease, the first deep learning model Diagnosis names of diseases such as brain disease, cardiovascular disease, and lung disease and judgment characteristics of the diagnosed disease may be derived from the multiple-induced electrocardiogram data generated by the unit 120 .
예컨대, 제2 딥러닝 모델부(130)는 컨벌루션 신경망(CNN ; Convolutional Neural Networks) 모델로서, 심전도 데이터에 해당하는 심전도 이미지로부터 질환의 특성값을 추출하고, 해석모듈에 의해 특성값을 해석하여 특성값에 상응하는 심전도기반 질환의 진단명 및 진단된 질환의 판단 특성(판단 이유)을 도출하여 제공할 수도 있다.For example, the second deep learning model unit 130 is a convolutional neural network (CNN) model, which extracts characteristic values of diseases from an ECG image corresponding to ECG data, and interprets the characteristic values by an analysis module to characterize the characteristics. The diagnosis name of the electrocardiogram-based disease corresponding to the value and the judgment characteristic (reason for judgment) of the diagnosed disease may be derived and provided.
한편, 제2 딥러닝 모델부(130)를 통해, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환과, 심전도 측정부(110)에 의해 실제 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환 사이의 진단정확도를 비교하여, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 추가적으로 판단할 수 있다.On the other hand, through the second deep learning model unit 130, the disease derived from the multiple induction electrocardiogram data generated by the first deep learning model unit 120, and the multiple induction actually measured by the electrocardiogram measuring unit 110 By comparing the diagnostic accuracy between diseases derived from the electrocardiogram data, the validity of the plurality of induced electrocardiogram data generated by the first deep learning model unit 120 may be additionally determined.
또는, 제2 딥러닝 모델부(130)를 통해, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값과, 심전도 측정부(110)에 의해 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값을 비교하여, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 판단할 수도 있다.Or, through the second deep learning model unit 130, the characteristics of the height, width and slope of the P wave, QRS wave and T wave extracted from the plurality of induced electrocardiogram data generated by the first deep learning model unit 120 . By comparing the value and the characteristic values of the height, width, and slope of the P wave, QRS wave and T wave extracted from the multiple induced electrocardiogram data measured by the electrocardiogram measuring unit 110, the first deep learning model unit 120 It is also possible to determine the validity of the multi-guided electrocardiogram data generated by .
도 5는 도 1의 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템에 의한 복수 유도 심전도 생성 방법을 개략적으로 예시한 것으로, 이를 참조하여 간략히 상술하면 다음과 같다.5 schematically illustrates a method for generating a multiple-guided electrocardiogram by a deep learning-based multiple-guided electrocardiogram generating system through a single-guided electrocardiogram with a time difference of FIG. 1, which will be briefly described with reference to this.
우선, 심전도 측정부(110)에 의해, 피검진자의 신체로부터 2개 이상의 N개 표준유도 심전도 데이터를 시차를 두고 각각 측정하여 제1 딥러닝 모델부(120)로 전송한다(S110).First, by the electrocardiogram measuring unit 110, two or more N standard-guided electrocardiogram data from the body of the examinee are respectively measured with a time difference and transmitted to the first deep learning model unit 120 (S110).
예컨대, 심전도 측정부(110)는 시차를 갖는 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 측정할 수 있고, 무작위 시차를 갖는 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터가 제1 딥러닝 모델부(120)의 학습데이터로 적용될 수 있다.For example, the electrocardiogram measuring unit 110 may measure the 1-lead electrocardiogram data and the 2-lead electrocardiogram data having a disparity, and the 1-lead electrocardiogram data and the 2-lead electrocardiogram data having a random disparity are the first deep learning model unit 120 . It can be applied as the learning data of
이후, 미리학습된 딥러닝 알고리즘을 구비하는 제1 딥러닝 모델부(120)를 통해, 2개 이상의 N개 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 (12-N)(12유도를 예로 든 경우)개의 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성한다(S120).Then, through the first deep learning model unit 120 having a pre-trained deep learning algorithm, a plurality of residual (12-N) (12-induction as an example) from two or more N standard-guided electrocardiogram data A plurality of guided electrocardiogram data is generated by synthesizing the guided electrocardiogram data (S120).
여기서, 제1 딥러닝 모델부(120)는 한 쌍 이상의 생성자와 판별자로 이루어진 생성적 대립 신경망으로 구성되어서, 1유도 심전도 데이터와 2유도 심전도 데이터 및 이에 해당하는 복수 유도 심전도 데이터를 학습데이터로 하여, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1 유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터로부터 합성된 복수 유도 심전도 데이터를 생성하도록 학습한다.Here, the first deep learning model unit 120 is composed of a generative opposing neural network consisting of one or more pairs of generators and discriminators, so that one-lead ECG data, two-lead ECG data, and multiple-guided ECG data corresponding thereto are used as learning data. , learn to generate multi-guided electrocardiogram data synthesized from the 1-guided electrocardiogram data and the 2-guided electrocardiogram data transmitted from the electrocardiogram measuring unit 110 .
즉, 제1 딥러닝 모델부(120)는, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터(도 3의 (a))로부터, avR과 avL과 avF의 사지유도(도 3의 (b)) 및 V1과 V2와 V3와 V4와 V5와 V6의 흉부유도(도 4)를 합성할 수 있고, 합성된 잔여 유도 심전도(주황색으로 표시)와 실측(실제) 잔여 유도 심전도(파란색으로 표시)와의 일치정도에 따라 합성된 잔여 유도 심전도가 유효한지(real) 유효하지 않은지(fake) 구분할 수 있으며, 심전도 측정부(110)로부터 전송된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와 제2생성자(123)에 의해 재생성된 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터와의 일치정도에 따라, 제1신경망에 의해 합성된 잔여 유도 심전도의 유효성을 판단할 수도 있다.That is, the first deep learning model unit 120, from the one-lead electrocardiogram data and two-lead electrocardiogram data (FIG. 3 (a)) transmitted from the electrocardiogram measuring unit 110, avR, avL, and avF extremity induction ( 3(b)) and chest guidance of V1, V2, V3, V4, V5, and V6 (FIG. 4) can be synthesized, and the synthesized residual guided electrocardiogram (indicated in orange) and measured (actual) residual electrocardiogram (Indicated in blue), it is possible to distinguish whether the synthesized residual induced electrocardiogram is valid (real) or invalid (fake) according to the degree of correspondence with the first lead electrocardiogram data and the second lead electrocardiogram data transmitted from the electrocardiogram measuring unit 110 and The validity of the residual induced electrocardiogram synthesized by the first neural network may be determined according to the degree of agreement between the 1-lead ECG data and the 2-lead ECG data regenerated by the second generator 123 .
이후, 제2 딥러닝 모델부(130)를 통해, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 합성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 심전도기반 질환을 예측한다(S130).Then, through the second deep learning model unit 130, the ECG-based disease is predicted from the plurality of induced electrocardiogram data synthesized by the first deep learning model unit 120 (S130).
여기서, 제2 딥러닝 모델부(130)는 심전도기반 질환 및 질환을 결정하는 심전도 데이터를 학습 데이터로 사용하고, 질환의 진단명을 판단하는 하나 이상의 심전도 데이터의 특성을 해석하는 하나 이상의 해당 해석모듈을 구비하여, 제1 딥러닝 모델부(120)에 의해 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 뇌질환, 심혈관질환, 폐질환 등의 질환의 진단명 및 진단된 질환의 판단 특성(판단 이유)을 도출할 수 있다.Here, the second deep learning model unit 130 uses the electrocardiogram data for determining the electrocardiogram-based disease and disease as learning data, and at least one corresponding analysis module for interpreting the characteristics of one or more electrocardiogram data for determining the diagnosis name of the disease. provided, the diagnosis name of diseases such as brain disease, cardiovascular disease, lung disease, and the like, and judgment characteristics (reason for judgment) of the diagnosed disease can be derived from the plurality of induced electrocardiogram data generated by the first deep learning model unit 120 . .
따라서, 전술한 바와 같은 시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템의 구성에 의해서, 일상생활에서 사용가능한 단일유도 심전도 측정기기에 의해 측정된 2개 이상의 표준유도 심전도로부터 딥러닝 모델을 통해 복수 유도 심전도를 합성하여서, 부정맥 진단 이외에, 다양한 복수의 유도 심전도 정보가 필요한 심전도 관련 질환 진단에 활용하도록 할 수 있다.Therefore, by the configuration of the deep learning-based multiple-guided electrocardiogram generation system through the single-guided electrocardiogram with a time difference as described above, it is possible to deep By synthesizing multiple-guided electrocardiograms through the learning model, it is possible to utilize various kinds of multiple-guided electrocardiogram information in addition to diagnosing arrhythmias to diagnose ECG-related diseases.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can replace them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.
110 : 심전도 측정부 111 : 웨어러블 단일유도 심전도 측정기기
112 : 단일유도 심전도 패드 측정기기
120 : 제1 딥러닝 모델부 121 : 제1생성자
122 : 제1구분자 123 : 제2생성자
124 : 제2구분자 130 : 제2 딥러닝 모델부110: electrocardiogram measuring unit 111: wearable single induction electrocardiogram measuring device
112: single induction electrocardiogram pad measuring device
120: first deep learning model unit 121: first generator
122: first delimiter 123: second constructor
124: second delimiter 130: second deep learning model unit
Claims (7)
미리학습된 딥러닝 알고리즘 통해, 상기 2개 이상의 표준유도 심전도 데이터로부터 복수의 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하여 복수 유도 심전도 데이터를 생성하는, 제1 딥러닝 모델부;를 포함하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
an electrocardiogram measuring unit that measures two or more standard-guided electrocardiogram data with a time difference; and
A first deep learning model unit for synthesizing a plurality of residual induced electrocardiogram data from the two or more standard induced electrocardiogram data to generate plural induced electrocardiogram data through a pre-trained deep learning algorithm; Containing,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
상기 심전도 측정부는 원격통신모듈을 구비하는 의료기관의 심전도기기, 휴대용 웨어러블 단일유도 심전도 측정기기 또는 휴대용 단일유도 심전도 패드 측정기기이고, 상기 원격통신모듈은 10초 이상의 유효시차를 둔 1유도 심전도 데이터 및 2유도 심전도 데이터를 유효데이터로 식별하여 원격 전송하는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
According to claim 1,
The electrocardiogram measuring unit is an electrocardiogram device of a medical institution having a remote communication module, a portable wearable single induction electrocardiogram measuring device, or a portable single induction electrocardiogram pad measuring device, and the remote communication module includes 1-lead electrocardiogram data and 2 with an effective time difference of 10 seconds or more. Characterized in that the induced electrocardiogram data is identified as valid data and transmitted remotely,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
상기 제1 딥러닝 모델부는 한 쌍 이상의 생성자와 판별자로 이루어진 생성적 대립 신경망으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
3. The method of claim 2,
The first deep learning model unit is characterized in that it is composed of a generative antagonistic neural network consisting of one or more pairs of generators and discriminators,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
상기 생성적 대립 신경망은,
상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터를 입력받아 상기 잔여 유도 심전도 데이터를 합성하는 제1생성자와, 상기 잔여 유도 심전도 데이터와 실측 유도 심전도 데이터와의 일치정도를 확률값으로 변환하는 제1구분자의 제1신경망; 및
상기 제1생성자에 의해 합성된 상기 잔여 유도 심전도 데이터로부터 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터를 생성하는 제2생성자와, 상기 입력된 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터와 상기 제2생성자에 의해 재생성된 상기 1유도 심전도 데이터 및 상기 2유도 심전도 데이터와 일치정도를 확률값으로 변환하는 제2구분자의 제2신경망을 포함하는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
4. The method of claim 3,
The generative adversarial neural network is
a first generator for synthesizing the residual induced electrocardiogram data by receiving the 1-lead electrocardiogram data and the two-lead electrocardiogram data as input; a first neural network; and
a second generator for generating the first-lead ECG data and the second-lead ECG data from the residual guided electrocardiogram data synthesized by the first generator; It characterized in that it comprises a second neural network of a second delimiter that converts the degree of agreement with the one-lead electrocardiogram data and the two-lead electrocardiogram data regenerated by two generators into a probability value,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
심전도기반 질환 및 질환을 결정하는 심전도 데이터를 학습 데이터로 사용하고, 질환의 진단명을 판단하는 하나 이상의 특성을 해석하는 하나 이상의 해당 해석모듈을 구비하여, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 질환의 진단명 및 진단된 질환의 판단 특성을 도출하는, 제2 딥러닝 모델부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
According to claim 1,
Using the electrocardiogram data to determine the electrocardiogram-based disease and disease as learning data, and having one or more corresponding analysis modules for interpreting one or more characteristics for determining the diagnosis name of the disease, the diagnosis name of the disease and the Deriving the judgment characteristics of the diagnosed disease, characterized in that it further comprises a second deep learning model unit,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
상기 제2 딥러닝 모델부를 통해, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환과, 상기 심전도 측정부에 의해 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 도출된 질환 사이의 진단정확도를 비교하여, 상기 제1 딥러닝 모델부에 의해 생성된 상기 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 판단하는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.
6. The method of claim 5,
By comparing the diagnostic accuracy between the disease derived from the generated multiple induced electrocardiogram data and the disease derived from the multiple induced electrocardiogram data measured by the electrocardiogram measuring unit through the second deep learning model unit, the first deep Characterized in determining the validity of the plurality of induced electrocardiogram data generated by the learning model unit,
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
상기 제2 딥러닝 모델부를 통해, 상기 생성된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값과, 상기 심전도 측정부에 의해 측정된 복수 유도 심전도 데이터로부터 추출된 P파, QRS파 및 T파의 높이, 폭 및 기울기의 특징값을 비교하여, 상기 제1 딥러닝 모델부에 의해 생성된 상기 복수 유도 심전도 데이터의 유효성을 판단하는 것을 특징으로 하는,
시차를 둔 단일유도 심전도를 통한 딥러닝기반의 복수 유도 심전도 생성 시스템.6. The method of claim 5,
Through the second deep learning model unit, the characteristic values of the height, width, and slope of the P wave, QRS wave, and T wave extracted from the generated multiple induced electrocardiogram data, and multiple induced electrocardiogram data measured by the electrocardiogram measuring unit Comparing the feature values of the height, width and slope of the P wave, QRS wave and T wave extracted from
Deep learning-based multi-guided electrocardiogram generation system using staggered single-guided electrocardiogram.
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