[국내논문]중소형 의료 환경에서 U-헬스케어 서비스 향상을 위한 전문가 시스템 기반 IT/의료 융합 솔루션 An IT/Medical Converged Solution based on the Expert System for Enhancing U-Healthcare Services in Middle-sized Medical Environment원문보기
최근들어, U-헬스케어는 진료에 있어 인력 및 시간 등 많은 비용을 절감할 수 있는 연구로 주목받고 있다. 그러나, 센싱, 측정 등 헬스케어에 대한 기반 기술들은 충분히 연구된 반면, IT 기술이 의료 기술과 접목된 IT/의료 융합 기술은 아직 초기 단계에 있다. 이에 본 논문에서는 이미 검증된 기술들과 전문가 시스템을 기반으로 개인 병원이나 가정 등의 중소형 의료 환경에 적용 가능한 U-헬스 케어 솔루션으로서의 헬스케어 시스템을 제안한다. 그 동안 IT 분야의 눈부신 발전으로 네트워크 및 데이터베이스 등 타 분야에 융합 가능한 IT 요소 기술들이 충분히 발전해 있고, 헬스케어의 경우 시간보다는 임무 수행이 중요한(Mission-Critical) 환경이므로, 새로운 기술 개발도 중요하지만 이미 검증된 기술들을 활용하는 것이 바람직하다. 제안된 솔루션은 전문가 시스템을 기반으로 체지방, 혈압, 그리고 혈당 등의 측정된 데이터를 이용해 자동화된 의료 서비스를 제공한다. 또한 의사와 간호사, 관계자등에게 편리한 진료 환경을 제공한다. 또한, 필요시 전문 지식이 없는 사람들도 자가 진단이 가능하므로 향 후 다양한 방면에서 의료 서비스 비용 절감이 기대된다. 특히, 각 장비들이 표준화된 블루투스 기술을 통해 통신하므로, 다양한 의료기기로 확장 가능한 솔루션이다. 이로부터, 우리는 전문가 시스템을 통한 비용 절감에 의해 U-헬스케어의 자가 측정 및 진단 서비스가 향상되었다고 말할 수 있다.
최근들어, U-헬스케어는 진료에 있어 인력 및 시간 등 많은 비용을 절감할 수 있는 연구로 주목받고 있다. 그러나, 센싱, 측정 등 헬스케어에 대한 기반 기술들은 충분히 연구된 반면, IT 기술이 의료 기술과 접목된 IT/의료 융합 기술은 아직 초기 단계에 있다. 이에 본 논문에서는 이미 검증된 기술들과 전문가 시스템을 기반으로 개인 병원이나 가정 등의 중소형 의료 환경에 적용 가능한 U-헬스 케어 솔루션으로서의 헬스케어 시스템을 제안한다. 그 동안 IT 분야의 눈부신 발전으로 네트워크 및 데이터베이스 등 타 분야에 융합 가능한 IT 요소 기술들이 충분히 발전해 있고, 헬스케어의 경우 시간보다는 임무 수행이 중요한(Mission-Critical) 환경이므로, 새로운 기술 개발도 중요하지만 이미 검증된 기술들을 활용하는 것이 바람직하다. 제안된 솔루션은 전문가 시스템을 기반으로 체지방, 혈압, 그리고 혈당 등의 측정된 데이터를 이용해 자동화된 의료 서비스를 제공한다. 또한 의사와 간호사, 관계자등에게 편리한 진료 환경을 제공한다. 또한, 필요시 전문 지식이 없는 사람들도 자가 진단이 가능하므로 향 후 다양한 방면에서 의료 서비스 비용 절감이 기대된다. 특히, 각 장비들이 표준화된 블루투스 기술을 통해 통신하므로, 다양한 의료기기로 확장 가능한 솔루션이다. 이로부터, 우리는 전문가 시스템을 통한 비용 절감에 의해 U-헬스케어의 자가 측정 및 진단 서비스가 향상되었다고 말할 수 있다.
Recently, U-Healthcare is receiving attentions as a research for reducing the manpower, time in treatment, and etc. Although fundamental technologies, such as sensing, measuring, and etc. are sufficiently investigated. However, Technologies of IT/Medical convergence, which graft IT technologies to m...
Recently, U-Healthcare is receiving attentions as a research for reducing the manpower, time in treatment, and etc. Although fundamental technologies, such as sensing, measuring, and etc. are sufficiently investigated. However, Technologies of IT/Medical convergence, which graft IT technologies to medical area, are still in germ. For this, we present a novel healthcare system, which can be applied to the middle sized medical environment, such as private hospital, home, or etc., by means of pre-verified technologies and the expert system. There exist IT element technologies are sufficiently developed in the fields, such as network, database or etc. due to the remarkable developments in IT technologies, and the healthcare is a mission-critical environment. Therefore, it is important not only to investigate novel approaches but also to utilize verified technologies for the U-Healthcare solution. Presented solution provisions automated medical services based on expert system by utilizing the measured data, such as body fat, blood pressure, blood glucose, and etc., in order to provide convenient treatment environment to doctors and nurses. In addition, since people, who do not have medical knowledge, can self-diagnose themselves, it is expected to cut medical costs in various areas. Especially, since each devices communicate with each other through standardized Bluetooth technology, Presented healthcare system is an extensible solution which can easily accept various medical devices. As a result of this, we can safely say that the self measurement and diagnosis services in U-Healthcare are now enhanced by reducing medical cost through our healthcare system.
Recently, U-Healthcare is receiving attentions as a research for reducing the manpower, time in treatment, and etc. Although fundamental technologies, such as sensing, measuring, and etc. are sufficiently investigated. However, Technologies of IT/Medical convergence, which graft IT technologies to medical area, are still in germ. For this, we present a novel healthcare system, which can be applied to the middle sized medical environment, such as private hospital, home, or etc., by means of pre-verified technologies and the expert system. There exist IT element technologies are sufficiently developed in the fields, such as network, database or etc. due to the remarkable developments in IT technologies, and the healthcare is a mission-critical environment. Therefore, it is important not only to investigate novel approaches but also to utilize verified technologies for the U-Healthcare solution. Presented solution provisions automated medical services based on expert system by utilizing the measured data, such as body fat, blood pressure, blood glucose, and etc., in order to provide convenient treatment environment to doctors and nurses. In addition, since people, who do not have medical knowledge, can self-diagnose themselves, it is expected to cut medical costs in various areas. Especially, since each devices communicate with each other through standardized Bluetooth technology, Presented healthcare system is an extensible solution which can easily accept various medical devices. As a result of this, we can safely say that the self measurement and diagnosis services in U-Healthcare are now enhanced by reducing medical cost through our healthcare system.
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문제 정의
각 장비들의 구체적인 명세는 아래 표 1 ~ 표 3과 같고, 같은 대상을 측정하는 것이 아니기 때문에 각각의 명세에 차이가 있다. 각 명세에서 발생하는 오차나 범위의 경우 의료계에서 그 정확성이나 타당성이 충분히 검증되어 진료에 사용되고 있는 제품이므로 본 논문에서는 이에 대한 설명을 생략한다.
물론 환자의 건강 검진을 위해 더욱 다양한 측정 장비들이 필요하지만, 그 규모가 크기 때문에 중소형 의료 환경의 경우 모두 수용하기에는 어려움이 있다. 따라서, 본 논문에서는 보건소, 중소형 병원, 댁내 등과 같은 중소형 의료 환경에 활용 가능한 기본적인 장비들로 본 시스템을 구성하였다.
끝으로 시스템 데이터베이스 서버에 측정 결과 및 누적 결과를 저장함으로써, 환자의 기초적인 검진에 필요한 데이터를 필요시에 제공한다. 또한, 실시간 건강 관련 조언 자료를 제공함으로써 보다 현실적인 U-헬스케어 서비스가 가능하도록 한다.
이상에서 본 논문에서 제안된 헬스케어 시스템에 대해 알아보았다. 앞서 설명한 바와 같이 제안된 헬스케어 시스템은 충분한 서비스를 제공하며, 제공되는 10여 가지의 서비스들이 기존에 비해 우수함을 설명하였다.
이상에서 사례 연구를 위해 구성된 시스템 명세에 대해 알아보았다. 본 절에서는 17명의 환자들에 대한 혈압 및 혈당에 대한 헬스케어 시스템의 진단 결과와 실제 의사 진단 소견의 일치 여부를 통계를 통해 분석한다.
이상에서 제안된 헬스케어 시스템의 구성과 세부 모듈에 대해 알아보았다, 본 절에서는 제안된 헬스케어 시스템을 통해 제공 가능한 서비스에 대해 설명한다. 먼저 제안된 헬스케어 시스템에서 제공 가능한 서비스는 건강관리 콜, 건강이력 온라인 관리 등 8 가지의 기본 서비스와 웹 서비스 및 건강관리 프로그램을 제공하는 등의 2가지 부가(Option) 서비스가 있다.
이에 본 연구에서는 생명에는 큰 지장을 주지 않아 특정 기준에 따라 검진이 가능한 혈압, 혈당 등의 정보를 바탕으로 기본적인 진단 결과를 보여주며, 의사들이 주로 사용하는 처방 템플릿[13]을 기반으로 전문가 시스템을 구축해 구체적인 처방 결과를 제공한다. 또한 환자들에 대한 데이터베이스를 유지 관리하며 8가지의 기본적인 서비스와 2가지의 부가 서비스를 제공할 수 있도록 하였다.
제1장에서 설명한 바와 같이 제안된 헬스케어 시스템은 전문가 시스템에 기반하고 있어, 같은 입력에 대해서는 항상 같은 결과를 제공해주는 특성이 있기 때문에 환자의 그룹 별로 헬스케어 시스템을 활용하였을 때 그 결과가 동일하다는 점을 들어 해당 시스템의 정확성을 검증하는 데 본 장의 목적을 두고 있다.
제안 방법
먼저 이미 검증된 측정 장비들을 통해 혈압, 혈당 등 건강 검진 대상(환자)의 기본적인 건강 검진에 필요한 데이터를 수집한다. 그리고, 시스템 인터페이스를 통해 측정된 데이터를 환자 검진 대상자가 확인하고, 제안된 전문가 시스템을 통해 제공되는 진단 데이터를 확인 할 수 있는 환경을 제공한다. 끝으로 시스템 데이터베이스 서버에 측정 결과 및 누적 결과를 저장함으로써, 환자의 기초적인 검진에 필요한 데이터를 필요시에 제공한다.
이에 본 연구에서는 생명에는 큰 지장을 주지 않아 특정 기준에 따라 검진이 가능한 혈압, 혈당 등의 정보를 바탕으로 기본적인 진단 결과를 보여주며, 의사들이 주로 사용하는 처방 템플릿[13]을 기반으로 전문가 시스템을 구축해 구체적인 처방 결과를 제공한다. 또한 환자들에 대한 데이터베이스를 유지 관리하며 8가지의 기본적인 서비스와 2가지의 부가 서비스를 제공할 수 있도록 하였다. 장비들 간 정보 전달은 이미 충분히 연구되어 검증된 무선네트워크인 블루투스를 기반으로 구성해 신뢰성 있는 측정 데이터 전달이 가능하도록 구성하였다.
본 장에서는 현재 진행되고 있는 U-헬스케어 관련 연구 동향을 알아보고, 이미 개발된 U-헬스 케어 솔루션 사례를 통해 유비쿼터스 환경에 적합한 U-헬스 솔루션에 대해 언급한다.
이상에서 사례 연구를 위해 구성된 시스템 명세에 대해 알아보았다. 본 절에서는 17명의 환자들에 대한 혈압 및 혈당에 대한 헬스케어 시스템의 진단 결과와 실제 의사 진단 소견의 일치 여부를 통계를 통해 분석한다. 체지방의 경우, 측정 결과가 현재의 의학적 진단보다는 예방 의학 측면에서 보다 의미가 크기 때문에[13] 주로 건강관리에만 활용된다.
또한 환자들에 대한 데이터베이스를 유지 관리하며 8가지의 기본적인 서비스와 2가지의 부가 서비스를 제공할 수 있도록 하였다. 장비들 간 정보 전달은 이미 충분히 연구되어 검증된 무선네트워크인 블루투스를 기반으로 구성해 신뢰성 있는 측정 데이터 전달이 가능하도록 구성하였다.
제안하는 헬스케어 시스템은 그림 3에서와 같이 블루투스 송수신 모듈, 데이터 수집 관리 모듈, 건강관리 데이터베이스, 지식 베이스 모듈, 진단 및 소견 판단 모듈, 콘텐츠 관리 모듈, 헬스케어 인터페이스 등 7개의 모듈로 구성된다.
지식 베이스 모듈은 제안된 헬스케어 시스템이 측정 데이터로부터 기본적인 진단과 소견을 제시하는 기준을 저장하고 있으며, 실제 의사들이 기초적인 진단 및 처방에 사용하는 템플릿을 기반으로 구축되었다. 또한 혼합형 지식 표현 방식이 시스템의 유지보수, 확장성, 그리고 지식 표현이 용이하며 이해하기 쉽고 문제 영역과 해결영역의 모델링이 쉬운 장점이 있기 때문에[13], 본 논문의 전문가 시스템은 진단 및 소견 절차에 따른 지식 베이스를 혼합형으로 표현한다.
혈압 및 맥박의 단위는 각각 mmHg, bpm 이다. 진단은 저혈압(1), 정상 혈압(2), 전단계고혈압(3), 고혈압1기(4), 그리고 고혈압2기(5) 등 다섯 단계로 진단하였으며,표에는 번호로만 표기하였다.
측정 자료 및 진단 결과는 아래 표 5와 같으며, 체중 및 혈당의 단위는 각각 Kg, mg/DL 이다. 진단은 정상(1), 내당증장애(2), 당뇨(3) 등으로 구분하였다.
본 절에서는 현재까지 제안된 시스템에 적합한 측정 장비에 대해 설명한다. 측정 장비는 기존 의료 환경에서 사용되는 측정 장비들은 이미 검증되어 의료계에서 다방면으로 활용되고 있는 장비들을 사용하며, 체성분, 혈압, 혈당 등을 측정하기 위해 구성하였다.
특정 대상자의 측정값 v에 대해 기준 값 이상, 혹은 이하 인지에 대한 가설을 설정하고, 유의수준 0.05에 대한 단측 테스트를 수행하도록 하였다. 아래[표 1]은 측정값 v와 기준 값 c에 대한 좌 단측 테스트에 대한 가설이고, 식 (2)는 이에 대한 T-테스트 기준이다.
대상 데이터
먼저 이미 검증된 측정 장비들을 통해 혈압, 혈당 등 건강 검진 대상(환자)의 기본적인 건강 검진에 필요한 데이터를 수집한다. 그리고, 시스템 인터페이스를 통해 측정된 데이터를 환자 검진 대상자가 확인하고, 제안된 전문가 시스템을 통해 제공되는 진단 데이터를 확인 할 수 있는 환경을 제공한다.
사례 연구가 진행된 장소는 의정부 소재 모 대형 병원이고, 진단 소견은 현재 당 병원 가정의학과 소속 진단 담당 의사로부터 얻었다. 먼저, 혈압에 대한 측정 결과, 진단 및 일치 여부는 아래 표 4와 같다.
이론/모형
5%임을 알 수 있다. 이를 근거로 일치 여부에 대한 통계는 자유도가 16인 T-분포 모델을 사용하였으며, 해당 분포 모델에 따르면, 1종 오류(False positive)의 크기가 5%일 때, 약 84.5%의 일치도를 보인다. 혈압 진단에 대한 혈압 진단의 경우 오진 위험률이 낮은 범위에 속하기 때문에, 제안된 시스템이 실 생활에 적용되기 충분하다고 본다.
성능/효과
이상에서 본 논문에서 제안된 헬스케어 시스템에 대해 알아보았다. 앞서 설명한 바와 같이 제안된 헬스케어 시스템은 충분한 서비스를 제공하며, 제공되는 10여 가지의 서비스들이 기존에 비해 우수함을 설명하였다. 본 장에서는 제안된 시스템 상에서 환자들에 대한 실질적인 사례를 통해 본 시스템을 검증하고자 한다.
그 동안 U-헬스케어에 대한 다양한 연구가 진행되었음에도 불구하고, 사용자 중심( User-Oriented)의 솔루션이 제공되지 못하였다. 이에 본 논문에서는 그 첫 번째 단계로서 중소규모 의료 환경에 적합한 U-헬스 케어 솔루션으로서 헬스케어 시스템을 제안하고 오진 위험율이 있는 진단에 대해 사례 연구를 실시해 실 생활에 적용되기 충분하다는 결과를 얻었다.
제안된 솔루션은 블루투스를 통해 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하며, 사용자 DB를 구축해 지속적인 관리가 가능하다. 또한, 의사, 간호사에게 편리한 환경을 제공하고, 필요시 자가 진단이 가능하므로 의료 서비스 비용 절감이 가능하다.
5%의 일치도를 보인다. 혈압 진단에 대한 혈압 진단의 경우 오진 위험률이 낮은 범위에 속하기 때문에, 제안된 시스템이 실 생활에 적용되기 충분하다고 본다.
후속연구
그리고, 시스템 인터페이스를 통해 측정된 데이터를 환자 검진 대상자가 확인하고, 제안된 전문가 시스템을 통해 제공되는 진단 데이터를 확인 할 수 있는 환경을 제공한다. 끝으로 시스템 데이터베이스 서버에 측정 결과 및 누적 결과를 저장함으로써, 환자의 기초적인 검진에 필요한 데이터를 필요시에 제공한다. 또한, 실시간 건강 관련 조언 자료를 제공함으로써 보다 현실적인 U-헬스케어 서비스가 가능하도록 한다.
이에 따라 정보기기들이 이더넷, PLC(Power Line Communication), ZigBee, 블루투스 등 다양한 네트워크를 통해 상호 연동 될 수 있는 인프라가 구축되어 있다. 앞으로는 이러한 인프라를 바탕으로 사용자를 위한 다양한 서비스 개발이 요구될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마크 와이저가 말한 유비쿼터스 환경이란?
마크 와이저가 말한 유비쿼터스 환경[1]은 컴퓨터가 인간 주변의 객체(Object)에 내장되어 인간을 위해 스스로 동작하는 컴퓨팅 환경을 말하며, 최근 사용자들에게
U-헬스케어 서비스란?
U-헬스케어 서비스는 의료 환경에 정보통신 기술(IT)을 융합하여 언제 어디서나 질병의 예방, 진단, 처리, 사후 관리가 가능한 서비스를 의미한다.
제안하는 헬스케어 시스템 중 블루투스 송수신 모듈의 정의와 장점은?
블루투스 송수신 모듈은 인터페이스와 각 장비들이 측정 데이터를 송수신하기 위한 모듈로서 이미 표준이 정의되어 있다. 표준은 다른 장비들로 확장하기 쉽고, 신뢰
성 있는 데이터 송수신이 가능하다는 장점을 제공하기 때문에, 시스템 개발 및 네트워크 배선 등 시스템 환경 구축 등에서 비용 절감이 가능하다.
참고문헌 (15)
M. Weiser, "Ubiquitous Computing," Computer, IEEE Computer Society Press, Vol.26, No.10, pp.71-72, 1993.
H. I. Oh, et. Al., "A Study of Context Aware Technology in Smart Home," Proceedings of the Annual Conference of the JSSD, Vol.52, pp.308-309, 2005.
H. J. Lee and S. J. Kim, "A Standard Method-Based User-Oriented Integrated Architecture for Supporting Interoperability among Heterogeneous Home Network Middlewares," IJSH, Vol.1, No.1, pp.58-64, 2007.
이영호 등, "휴대인터넷 서비스에 관한 수요 분석 및 시장 전망 ," 한국인터넷정보학회 학술발표대회 논문집, 제6권, 제1호, pp.349-352, 2005.
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