[국내논문]스마트폰을 이용한 IEEE 11073/HL7 기반의 개인 건강관리 시스템 설계 및 구현 Design and Development of Personal Healthcare System Based on IEEE 11073/HL7 Standards Using Smartphone원문보기
의료 기술의 발달로 인한 평균 수명의 연장은 인구 고령화, 의료비 증가, 전문 의료 인력 부족 등 다양한 사회 문제를 야기 시켰다. 이에 따라 고도화 된 IT 기술을 의료 서비스 시장에 융합하여 최소한의 비용으로 삶의 질을 향상시킬 수 있는 유헬스 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 관련 연구들이 의료 표준 기술을 지원하지 않아 기존 의료 기기 간 호환성 및 확장성이 없고, 의료 기관 마다 다른 메시지 포맷을 사용하여 상호운용성을 보장 받을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 현재 상용화된 비표준 개인 건강 기기에 의료 기기간 표준 전송 기술인 IEEE 11073을 지원할 수 있는 확장 모듈을 개발하고 IEEE 11073을 이용하여 개인 건강 기기로부터 수집된 정보를 전송받아 쉽고 간편하게 통합 관리 할 수 있는 스마트폰 기반의 통합 매니저를 개발하였다. 또한 매니저에 저장된 정보를 표준 데이터 포맷인 HL7을 이용하여 의료 센터로 전송함으로써 표준 기술이 지원되는 모든 의료 기관으로부터 실시간 의료 서비스를 제공 받을 수 있는 유헬스 시스템을 설계/구현하였다.
의료 기술의 발달로 인한 평균 수명의 연장은 인구 고령화, 의료비 증가, 전문 의료 인력 부족 등 다양한 사회 문제를 야기 시켰다. 이에 따라 고도화 된 IT 기술을 의료 서비스 시장에 융합하여 최소한의 비용으로 삶의 질을 향상시킬 수 있는 유헬스 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 관련 연구들이 의료 표준 기술을 지원하지 않아 기존 의료 기기 간 호환성 및 확장성이 없고, 의료 기관 마다 다른 메시지 포맷을 사용하여 상호운용성을 보장 받을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 현재 상용화된 비표준 개인 건강 기기에 의료 기기간 표준 전송 기술인 IEEE 11073을 지원할 수 있는 확장 모듈을 개발하고 IEEE 11073을 이용하여 개인 건강 기기로부터 수집된 정보를 전송받아 쉽고 간편하게 통합 관리 할 수 있는 스마트폰 기반의 통합 매니저를 개발하였다. 또한 매니저에 저장된 정보를 표준 데이터 포맷인 HL7을 이용하여 의료 센터로 전송함으로써 표준 기술이 지원되는 모든 의료 기관으로부터 실시간 의료 서비스를 제공 받을 수 있는 유헬스 시스템을 설계/구현하였다.
The increased life expectancy of human due to the advance of medical techniques has led to many social problems such as rapidly aging populations, increased medical expenses and a lack of medical specialists. Thus, studies on improving the quality of life with the least amount of expense have been g...
The increased life expectancy of human due to the advance of medical techniques has led to many social problems such as rapidly aging populations, increased medical expenses and a lack of medical specialists. Thus, studies on improving the quality of life with the least amount of expense have been going on by incorporating advanced technologies, especially for Personal Health Devices (PHDs), into the medical service market. However, compatibility and extensibility among manufacturers of PHDs have not been taken into account in most of the researches done on the development of PHDs because most of them have been supported by individual medical organizations. The interoperability among medical organizations can not be guaranteed because each medical organization uses different format of the messages. Therefore, in this paper, an expansion module that can enable commercially-available non-standard PHDs to support the IEEE 11073, and a smart-phone-based manager that can support easy and comprehensive management on receiving and transmitting the collected data from each PHD using IEEE 11073 standard were developed. In addition, a u-health system that can transmit the data collected in the manager using the standard data format HL 7 to medical center for real-time medical service from every medical institutions that support this standard was designed and developed.
The increased life expectancy of human due to the advance of medical techniques has led to many social problems such as rapidly aging populations, increased medical expenses and a lack of medical specialists. Thus, studies on improving the quality of life with the least amount of expense have been going on by incorporating advanced technologies, especially for Personal Health Devices (PHDs), into the medical service market. However, compatibility and extensibility among manufacturers of PHDs have not been taken into account in most of the researches done on the development of PHDs because most of them have been supported by individual medical organizations. The interoperability among medical organizations can not be guaranteed because each medical organization uses different format of the messages. Therefore, in this paper, an expansion module that can enable commercially-available non-standard PHDs to support the IEEE 11073, and a smart-phone-based manager that can support easy and comprehensive management on receiving and transmitting the collected data from each PHD using IEEE 11073 standard were developed. In addition, a u-health system that can transmit the data collected in the manager using the standard data format HL 7 to medical center for real-time medical service from every medical institutions that support this standard was designed and developed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
하지만 상용화된 개인 건강 기기가 표준 기술을 지원하지 않아 타 제조 사간의 확장성 및 상호운용성을 보장받을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 현재 사용되고 있는 비표준 의료 기기들을 그대로 사용하면서 IEEE 11073 표준 전송 기술을 지원하기 위해 개인 건강 기기 확장 모듈을 개발하고 이를 쉽고 간편하게 통합 관리할 수 있도록 스마트폰 기반의 통합 매니저를 개발하였다. 또 의료 정보를 HL7 표준 데이터 포맷으로 변환해 전송하도록 설계하여 표준 기술을 지원하고 있는 모든 의료 기관으로부터 서비스를 제공 받을 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 IEEE 11073 PHD 표준 및 HL7 V3 표준을 이용한 표준 기반의 유헬스 시스템을 설계/구현하였다. 유헬스 시스템은 그림 4와 같이 기존 개인 건강 기기를 통해 건강 정보를 수집하고, 이 정보를 확장 모듈을 통해 IEEE 11073 표준 기술을 이용하여 통합 매니저로 전송한다.
본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 현재 상용화된 비표준 개인 건강 기기에 정보 전송 표준 기술인 IEEE 11073을 지원 할 수 있는 확장 모듈의 프로토타입을 개발하고, 개인 건강 기기로부터 수집된 정보를 통합 관리할 수 있는 통합 매니저를 개발하였다. 통합 매니저는 언제, 어디서나 건강관리가 가능한 유 헬스 서비스를 제공 할 수 있도록 스마트폰을 기반으로 개발하였다.
또 많은 의료 기관이 자체적인 데이터 포맷의 정보 전송에서 국제 표준을 이용한 정보 전송으로 변화하고 있어 이를 지원 할 수 있는의료 기기 개발이 요구되고 있다. 본 절에서는 현재 유헬스케어 표준화 기술 중에서 가장 활발하게 표준화가 진행 중으로 우리가 구현한 시스템에서 사용될 IEEE 11073 PHD와 HL7 V3에 관하여 소개한다.
제안 방법
세그먼트는 세그먼트 ID라고 알려진 고유한 세 문자 코드로 식별되며, 세그먼트의 종류로는 메시지 타입을 구분하는 Message Header (MSH), 환자 신원 정보가 정의된 Patient Identification (PID), 측정 정보를 관리하는 Observation (OBX), 추가적인 환자 정보를 위한 Patient Demographics (PD1), 메시지 처리 내역을 알리는 Message Acknowledgment (MSA) 등이 있다. 본 논문에서 구현한 유헬스 시스템에서는 매니저로 전송된 건강 정보 및 개인 정보를 의료 서버로 전송하기 위한 목적으로 HL7 메시지가 사용되며 수집된 정보를 서버로 전송하는 ORU 메시지와 응답을 위한 ACK 메시지, 저장된 정보를 전달을 위한 QRY 및 ORF 메시지를 주로 사용하였다"2
IEEE 11073 PHD 지원 에이전트는 IEEE 11073- 10417 혈당계를 중심으로 설계하였으며, 그림 5와 같이 표준을 따르지 않는 기존 의료 기기들을 이용할 수 있도록 확장 모듈 형태로 개발하였다. 개발된 확장 모듈의 소프트웨어 프레임워크는 IEEE 11073-104zz 계열의 다양한 의료 기기 (혈압계, 체온계, 심박계 등)에서도 확장하여 사용할 수 있도록 설계하였다.
MCU를 기반으로 개발하였다. Atmegal28 은 통합 매니저의 블루투스 모듈과 통신하기 위한 포트와 혈당계에서 측정된 정보를 수집하기 위한 포트로 두 개의 UART 포트를 지원한다.
확장 모듈 형태로 개발하였다. 개발된 확장 모듈의 소프트웨어 프레임워크는 IEEE 11073-104zz 계열의 다양한 의료 기기 (혈압계, 체온계, 심박계 등)에서도 확장하여 사용할 수 있도록 설계하였다. 개발된 확장 모듈은 기존에 사용되고 있는 혈당계를 통해 측정된 정보를 수집하고 이 정보를 IEEE 11073 표준기반의 매니저로 전송하는 역할을 한다血a.
Association Message: 개인 건강 기기와 통합 매니저는 블루투스 연결이 완료된 후, IEEE 11073 PHD를 위한 연결 형성을 위하여 Association 메시지를 전송한다. 개인 건강 기기의 연결 요청 메시지에는 기기 ID와 설정 ID가 포함되어 있으며, 통합 매니저는 전달된 ID를 바탕으로 설정 정보를 미리 알고 있는지를 확인 한다. 만약 모르고 있다면 개인 건강 기기에 대한 정보 요청으로 accept
1 모듈을 탑재하였고 측정된 건강 정보를 저장흐]고 Real-Time Operation System (RTOS)를 제공하기 위해 확장 메모리를 사용하였다. 또 디버깅과 정보 출력을 위해 그래픽 LCD를 추가하였다.
따라서 본 논문에서는 현재 사용되고 있는 비표준 의료 기기들을 그대로 사용하면서 IEEE 11073 표준 전송 기술을 지원하기 위해 개인 건강 기기 확장 모듈을 개발하고 이를 쉽고 간편하게 통합 관리할 수 있도록 스마트폰 기반의 통합 매니저를 개발하였다. 또 의료 정보를 HL7 표준 데이터 포맷으로 변환해 전송하도록 설계하여 표준 기술을 지원하고 있는 모든 의료 기관으로부터 서비스를 제공 받을 수 있도록 하였다. 이러한 기술은 동글 형태의 확장 모듈과 스마트폰의 간단한 응용 프로그램 설치만으로 서비스를 제공 받을 수 있어 의료 서비스 이용자의 의료비 부담을 크게 줄이고 바쁜 현대인들의 건강관리 및 예방에 긍정적인 기대효과를 가져 올 것이다.
통합 매니저는 언제, 어디서나 건강관리가 가능한 유 헬스 서비스를 제공 할 수 있도록 스마트폰을 기반으로 개발하였다. 또 통합 매니저로 전송된 데이터는 의료 표준 데이터 포맷인 Health Level 7 (HL7)을 이용하여 의료 센터로 전송함으로써 표준 데이터 포맷 기술을 지원하는 많은 의료 기관으로 부터 상호운용성을 보장 받을 수 있도록 개발하였다*
Atmegal28 은 통합 매니저의 블루투스 모듈과 통신하기 위한 포트와 혈당계에서 측정된 정보를 수집하기 위한 포트로 두 개의 UART 포트를 지원한다. 또한, 유헬스 에이전트 확장 모듈에 스마트폰 기반의 통합 매니저와 통신을 수행하기 위하여 블루투스 2.1 모듈을 탑재하였고 측정된 건강 정보를 저장흐]고 Real-Time Operation System (RTOS)를 제공하기 위해 확장 메모리를 사용하였다. 또 디버깅과 정보 출력을 위해 그래픽 LCD를 추가하였다.
원격 의료 서버는 여러 개의 클라이언트와 동시에 통신이 가능하도록 설계되었으며 송수신 메시지 및 메시지 처리 결과를 디버깅하기 위한 출력 기능을 갖고 있다. 진단/관리를 위한 클라이언트는 의료 서비스 사용자 아이디를 바탕으로 의료 서버에 접속하여 그동안 수집된 정보를 획득하도록 하였으며, 데이터베이스는 공개 소프트웨어인 MySQL을 바탕으로 설정하였다.
통합 매니저는 수집된 정보를 HL7 포맷으로 변환하여 의료 센터로 전송함으로써 실시간 의료 서비스를 제공 받도록 하였다.
통합 매니저는 언제, 어디서나 건강관리가 가능한 유 헬스 서비스를 제공 할 수 있도록 스마트폰을 기반으로 개발하였다. 또 통합 매니저로 전송된 데이터는 의료 표준 데이터 포맷인 Health Level 7 (HL7)을 이용하여 의료 센터로 전송함으로써 표준 데이터 포맷 기술을 지원하는 많은 의료 기관으로 부터 상호운용성을 보장 받을 수 있도록 개발하였다*
대상 데이터
메시지 중 ORU R01, ACK R01, QRY R02, ORF R04 등을 주로 사용하였으며, 그 용도는 표 3에 나타나 있다. HL7 메시지는 개인 건강 기기의 지원 기능에 따라 추가적으로 사용될 수 있다即 1.
성능/효과
. DISCONNECTED: 개인 건강 기기와 매니저 모두 전원이 들어온 상태이다.
후속연구
이러한 기술은 동글 형태의 확장 모듈과 스마트폰의 간단한 응용 프로그램 설치만으로 서비스를 제공 받을 수 있어 의료 서비스 이용자의 의료비 부담을 크게 줄이고 바쁜 현대인들의 건강관리 및 예방에 긍정적인 기대효과를 가져 올 것이다. 또 빠르게 발전하고 있는 휴대용 의료 기기 산업과 의료정보 표준화를 통해 유 헬스 인프라를 구축하고 있는 보건의료기관 사이의 징검다리가 되어 유헬스 산업 성장을 가속화시킬 수 있는 촉진제가 될 것이다
참고문헌 (11)
Oh-young Kwon, "Design of U-Health System with the Use of Smart Phone and Sensor Network," in proceeding of 5th Ubiquitous Information Technologies and Applications, Dec. 2010.
Chanyong Park, "ISO/IEEE 11073 PHD Standardization of Weighting Scale Using Nintendo's Wii Balance BoardTM for Healthcare Services," in proceeding of Digest of Technical Papers International Conference, Jan. 2010.
Martinez. I., "Standard-based Middleware Platform for Medical Sensor Networks and u-Health," in Proceedings of 17th International Conference on Computer Communication Network, Aug. 2008.
M. Martinez-Espronceda et al., "Standard- Based Homecare Challenge: Advances of ISO/IEEE11073 for u-Health," Series in Biomedical Engineering, Handbook of Digital Homecare, Oct. 2009.
Pak, P.J., "The Study on HL7 Message Modeling Algorithm based on uHealthcare Environment," in proceeding of 6th International Special Topic Conference on Information Technology Applications in Biomedicine,, Nov. 2007.
IEEE Std 11073-20601TM - Health Informatics- Personal Health Device Communication -Application Profile - Optimized Exchange Protocol, Dec. 2008.
IEEE Std 11073-10417TM - Health Informatics- Personal Health Device Communication-Device specialization-Glucose meter, May, 2009.
IEEE Std 11073-10201TM - Health Informatics- Point-of-care medical device communication, Domain information model, Dec. 2004.
IEEE Std 11073-20101TM, Health Informatics- Point-of-care medical device communication, Application profiles - Base standard, Dec. 2004.
박찬용, 임준호, 박수준, 김승환, "유헬스케어표준화 기술 동향," 전자통신동향분석 제25권 제4호, 2010년 4월.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.