의료 환경의 변화로 인해 개인의 건강관리를 위한 유비쿼터스헬스케어(u-헬스케어) 서비스 및 시스템에 관한 관심이 증대되고 있다. u-헬스케어 시스템은 기본적으로 생체신호를 측정하기 위한 개인건강기기, 무선통신을 통해 개인건강기기로부터 전송되는 정보를 수집하는 정보수집기, 그리고 정보수집기로부터 전송되는 개인건강정보를 저장하고 관리하기 위한 건강정보시스템 등과 같은 다양한 기기와 시스템이 결합된 복합적인 환경으로 구성되어 있다. 이러한 기기 및 시스템 사이의 상호운용성을 위해 국제적으로 IEEE 11073이나 HL7과 같은 건강정보 교환 표준들이 발표되었으나, 국내에서는 이러한 표준을 적용한 u-헬스케어 시스템의 개발하여 실제 환경에 적용한 연구가 많지 않다. 따라서 본 논문에서는 건강정보 교환을 위한 국제 표준에 기반하여 혈당, 혈압, 체성분과 같은 건강정보를 관리할 수 있는 u-헬스케어 시스템을 개발한다. 또한 경북대학교병원 내분비계 질환자 대상의 임상시험을 통해 개발한 시스템의 안정성을 검증하고, 운영 과정에서의 문제점 및 개선 방안을 찾는다.
의료 환경의 변화로 인해 개인의 건강관리를 위한 유비쿼터스 헬스케어(u-헬스케어) 서비스 및 시스템에 관한 관심이 증대되고 있다. u-헬스케어 시스템은 기본적으로 생체신호를 측정하기 위한 개인건강기기, 무선통신을 통해 개인건강기기로부터 전송되는 정보를 수집하는 정보수집기, 그리고 정보수집기로부터 전송되는 개인건강정보를 저장하고 관리하기 위한 건강정보시스템 등과 같은 다양한 기기와 시스템이 결합된 복합적인 환경으로 구성되어 있다. 이러한 기기 및 시스템 사이의 상호운용성을 위해 국제적으로 IEEE 11073이나 HL7과 같은 건강정보 교환 표준들이 발표되었으나, 국내에서는 이러한 표준을 적용한 u-헬스케어 시스템의 개발하여 실제 환경에 적용한 연구가 많지 않다. 따라서 본 논문에서는 건강정보 교환을 위한 국제 표준에 기반하여 혈당, 혈압, 체성분과 같은 건강정보를 관리할 수 있는 u-헬스케어 시스템을 개발한다. 또한 경북대학교병원 내분비계 질환자 대상의 임상시험을 통해 개발한 시스템의 안정성을 검증하고, 운영 과정에서의 문제점 및 개선 방안을 찾는다.
As changed the clinical environment, the interest on u-Healthcare service and systems has been increased. The ubiquitous healthcare(u-Healthcare) systems are constructed at the integrated environment that consists of various devices and systems basically such as personal health devices(PHDs) measuri...
As changed the clinical environment, the interest on u-Healthcare service and systems has been increased. The ubiquitous healthcare(u-Healthcare) systems are constructed at the integrated environment that consists of various devices and systems basically such as personal health devices(PHDs) measuring body signals, information aggregators gathering the data transmitted from PHDs through wireless technology, and health information systems storing and managing personal health information transmitted from the information aggregators. International standards such as IEEE 11073 and HL7 have been specified for the interoperability of PHDs and health information systems, but the research on u-Healthcare systems that were developed and applied in the real clinical environment by adopting the standards was rarely conducted. Therefore, we developed an u-Healthcare system which can manage personal health information, such as blood glucose, blood pressure, and body composition, based on health information exchange standards. Moreover, we verified the stability of the developed system through clinical trial in patients with endocrine disease at the Kyungpook National University Hospital, and listed problems occurred during clinical trial and found their solutions.
As changed the clinical environment, the interest on u-Healthcare service and systems has been increased. The ubiquitous healthcare(u-Healthcare) systems are constructed at the integrated environment that consists of various devices and systems basically such as personal health devices(PHDs) measuring body signals, information aggregators gathering the data transmitted from PHDs through wireless technology, and health information systems storing and managing personal health information transmitted from the information aggregators. International standards such as IEEE 11073 and HL7 have been specified for the interoperability of PHDs and health information systems, but the research on u-Healthcare systems that were developed and applied in the real clinical environment by adopting the standards was rarely conducted. Therefore, we developed an u-Healthcare system which can manage personal health information, such as blood glucose, blood pressure, and body composition, based on health information exchange standards. Moreover, we verified the stability of the developed system through clinical trial in patients with endocrine disease at the Kyungpook National University Hospital, and listed problems occurred during clinical trial and found their solutions.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 IEEE 11073 및 HL7 과 같은 건강정보 교환을 위한 국제 표준을 적용한 u-헬스케어 시스템을 개발하고, 경북대학교병원에서 내분비계 질환자와 일반인을 대상으로 임상시험을 수행하여 개발한 시스템의 안정성 및 효용성을 확인하였다. 임상시험을 통해 실험실에서는 발견하지 못한 임상환경에서의 문제들을 발견할 수 있었고, 또한 임상시험에 참여한 간호사들로부터 시스템 사용의 편리성에 개선안을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 건강정보 교환을 위한 국제표준에 기반하여 u-헬스케어 시스템을 개발한다. 또한 개발한 시스템의 안정성을 검증하기 위해 경북대학교병원에서 내분비계 질환자와 일반인을 대상으로 혈당, 혈압, 체성분에 대해 개발한 시스템의 임상시험을 수행한다.
제안 방법
개발한 u-헬스케어 시스템의 안정성을 검증하기 위해, 경북대학교병원에 입원중인 내분비계 질환자와 방문객 대상으로 혈당, 혈압, 체성분 측정을 통한 임상시험을 3일간 수행하였다. 본 임상시험은 경북대학교병원 임상시험심사위원회(KNUH IRB7))의 승인을 얻어 수행 하였다.
56 MHz 대역의 RFID (Radio Frequency Identification) 기술을 이용하여 생체신호 측정 대상 환자를 인식한다. 게이트웨이에서 수집한 건강 정보를 HL7 ORU-R01[6] 표준 메시지로 변환하여 인터넷에 연결되어 있는 건강정보시스템인 SeniCare[16]로 전송한다. SeniCare에서는 HL7 메시지로 전송된 환자의 건강정보를 저장하며, 또한 의료인들은 SeniCare에서 제공되는 다양한 진료 지원 도구들을 이용하여 환자에게 건강관리 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
그림 5에서 보는 바와 같이, 2개의 병실에 입원한 총 10명의 내분비계 질환자를 선정하여 혈압과 혈당을 측정하고, 병실 복도에서는 방문객을 대상으로 혈압, 혈당, 체성분 측정을 수행하였다. 게이트웨이에서 수집한 건강정보는 무선공유기를 통해 SeniCare로 전송되고, 측정 회수 및 시간과 SeniCare에서의 수신 회수 및 시간을 비교하여 전송 오류율을 계산하였다.
그 대신 SeniCare에서는 가상의 환자를 등록하여 각 환자에게 RFID UID를 부여하였다. 그리고 게이트웨이에서는 HL7 메시지에 UID를 기록하여 SeniCare에 전송함으로써 건강정보 측정 대상자를 구분하도록 하였다.
또한 개발한 시스템의 안정성을 검증하기 위해 경북대학교병원에서 내분비계 질환자와 일반인을 대상으로 혈당, 혈압, 체성분에 대해 개발한 시스템의 임상시험을 수행한다. 그리고 임상시험 과정에서 발생한 시스템의 구조 및 운영 과정에서의 문제점을 분석하여 시스템의 개선 방안을 찾는다.
그림 5에서 보는 바와 같이, 2개의 병실에 입원한 총 10명의 내분비계 질환자를 선정하여 혈압과 혈당을 측정하고, 병실 복도에서는 방문객을 대상으로 혈압, 혈당, 체성분 측정을 수행하였다. 게이트웨이에서 수집한 건강정보는 무선공유기를 통해 SeniCare로 전송되고, 측정 회수 및 시간과 SeniCare에서의 수신 회수 및 시간을 비교하여 전송 오류율을 계산하였다.
HL7 메시지를 생성하는 과정에서 개인정보보호를 위해 생체신호 측정자의 개인 정보를 사용하지 않는다. 다만 RFID 태그의 UID (Unique IDentification number)를 SeniCare의 환자 정보와 연결함으로써 생체신호 측정자를 구분할 수 있도록 한다. 따라서 HL7 ORU-R01 메시지의 PID 세그먼트에서 환자 식별자로는 UID를 사용하고, 환자 이름은 “User”라는 고정된 문자열을 사용한다.
그리고 혈당과 혈압을 측정할 때마다 게이트웨이에서 RFID 태그를 인식하였다. 단 일반인은 RFID 태그를 사용하지 않고 생체신호를 측정하였다.
혈당측정과 달리 혈압측정은 측정 시간이 오래 소요되므로 환자가 혈압측정 행위에 거부감을 느낄 수 있다. 따라서 실무 간호사와 함께 병원에서 사용하는 혈압측정기와 임상시험에서의 혈압측정기의 측정 오차를 수차례 확인한 후, 임상시험에서 사용한 혈압측정기 하나만을 이용하여 환자의 혈압 측정하였다.
본 임상시험에서 사용하는 개인건강기기는 경북대학교 병원에서 검증받지 않아 병원의 환자 진료 과정에 사용할 수 없었다. 따라서 환자의 혈당측정 시 한 번의 사혈을 통해 병원에서 사용하던 혈당측정기와 본 임상시험에서 사용하는 혈당측정기 두 대를 이용하여 동시에 혈당을 측정하였다. 혈당측정과 달리 혈압측정은 측정 시간이 오래 소요되므로 환자가 혈압측정 행위에 거부감을 느낄 수 있다.
본 논문에서는 건강정보 교환을 위한 국제표준에 기반하여 u-헬스케어 시스템을 개발한다. 또한 개발한 시스템의 안정성을 검증하기 위해 경북대학교병원에서 내분비계 질환자와 일반인을 대상으로 혈당, 혈압, 체성분에 대해 개발한 시스템의 임상시험을 수행한다. 그리고 임상시험 과정에서 발생한 시스템의 구조 및 운영 과정에서의 문제점을 분석하여 시스템의 개선 방안을 찾는다.
그림 2(b)는 그림의 좌측 상단에서 시계방향으로 게이트웨이, 혈압측정기, 혈당측정기, 카드 형태의 RFID 태그를 보인다. 본 시스템에서 사용한 게이트웨이는 특정 장소에 설치하여 운영되는 가정용으로 설계되어, 외부에서 직접 전원을 공급받고, UTP 케이블을 통해 인터넷에 연결된다. 따라서 설계한 시스템에 이동성을 부여하기 위해 그림 2(c)와 같이 UPS를 이용하여 게이트웨이에 전원을 공급하고, 무선으로 건강정보시스템과 연결하기 위해 무선공유기를 사용한다.
임상시험을 통해 실험실에서는 발견하지 못한 임상환경에서의 문제들을 발견할 수 있었고, 또한 임상시험에 참여한 간호사들로부터 시스템 사용의 편리성에 개선안을 얻을 수 있었다. 본 시스템에서는 홈 헬스케어를 위해 개발된 기기 들을 이용하여 u-헬스케어 시스템을 구성하였다. 홈 헬스케어의 경우에는 개인건강기기에서의 생체신호 측정 정확도의 범위가 엄격하지 않고, 또한 정보 전송 과정에서의 정보의 손실 문제도 그리 엄격하지 않아 그 실효성이 높다고 판단된다.
임상시험 과정에서 2명의 간호사가 직접 개인건강기기를 이용한 생체신호의 측정과 측정 데이터와 SeniCare로 전송된 건강정보의 검수를 수행하였다.
대상 데이터
본 임상시험은 경북대학교병원 임상시험심사위원회(KNUH IRB7))의 승인을 얻어 수행 하였다. IRB 승인을 위해 진료과정에서 발생된 임상자료가 건강정보시스템으로 정확히 전송되었는지에 대한 전송 오류율만을 검증하는 것을 시험 대상으로 하였다. 따라서 생체신호 측정 대상 환자의 진단, 기왕력, 인적 정보 등의 관련 정보는 사용하지 않는다.
ACK 메시지는 메시지 헤더(MSH)와 메시지 승인(MSA) 세그먼트로 구성되어 있다. 본 연구에서는 HL7 V2.5를 기준으로 ORU-R01 메시지를 작성한다. 표 1은 혈압, 혈당, 체성분에 대해 측정한 생체신호를 HL7 ORU-R01 메시지로 표현하고, 그에 대한 ACK 메시지를 생성한 예를 보인다.
실험을 위해 2개의 병실에서 10명의 환자를 선정하고, 환자에 각각에 대해 RFID 태그를 부여하였다. 그리고 혈당과 혈압을 측정할 때마다 게이트웨이에서 RFID 태그를 인식하였다.
이론/모형
그리고 OBR 세그먼트의 네 번째 요소인 “전체 서비스 식별자”(Universal Service Identifier)와 OBX 세그먼트의 세 번째 요소인 “관찰 식별자”(Observation Identifier) 는 LOINC[17]를 참조하여 작성하였다.
그림 1의 u-헬스케어 시스템을 구성하기 위해 다음과 같은 장비 및 소프트웨어를 이용한다. 혈압(Blood pressure), 혈당(Blood glucose), 체성분(Body composition)과 같은 생체신호를 측정하기 위해 IEEE 11073 표준을 탑재한 혈압측정기, 혈당측정기, 체성분측정기와 같은 개인건강기기를 사용한다. 특히 혈압측정기는 Continua 인증을 받은 “A&D 혈압계”(UA-767PBT-C)2)를 사용하고, 혈당측정기와 체성분측정기는 국내에서 개발하여 현재 Continua 인증을 추진 중인 “GlucoDr.
성능/효과
그림 6(e)에서 보는 바와 같이, 현재 병원에서 운영 되는 간호과정에서는 간호사가 측정한 혈압 및 혈당 수치를 수기로 기록하고, 기록한 수치를 병원 EMR에 직접 입력해야 하는 번거로움이 있었다. 그러나 개발한 시스템에서는 측정한 정보가 실시간으로 건강정보시스템으로 전송되기 때문에 간호사의 노력과 시간을 절약할 수 있는 장점이 있음을 확인하였고, 임상시험 과정을 참관한 간호사들로부터 개발한 시스템에 대한 긍정적인 의견을 들을 수 있었다. 그러나 실제 임상시험을 수행한 간호사들로부터 몇 가지 문제점이 제시되었다.
홈 헬스케어의 경우에는 개인건강기기에서의 생체신호 측정 정확도의 범위가 엄격하지 않고, 또한 정보 전송 과정에서의 정보의 손실 문제도 그리 엄격하지 않아 그 실효성이 높다고 판단된다. 그러나 병원과 같은 임상환경에서는 자동화 시스템에 의존하기 보다는 의료인의 진료 과정을 지원하여 불필요한 노동력을 줄이기 위한 목적으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
3 %의 오류율)을 보였다. 오류율은 임상시험이 지속 됨에 따라 점차 줄어들었고, 3일차의 전송률은 100 %로써 시스템이 안정적으로 운영됨을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE 11073 및 HL7 과 같은 건강정보 교환을 위한 국제 표준을 적용한 u-헬스케어 시스템을 개발하고, 경북대학교병원에서 내분비계 질환자와 일반인을 대상으로 임상시험을 수행하여 개발한 시스템의 안정성 및 효용성을 확인하였다. 임상시험을 통해 실험실에서는 발견하지 못한 임상환경에서의 문제들을 발견할 수 있었고, 또한 임상시험에 참여한 간호사들로부터 시스템 사용의 편리성에 개선안을 얻을 수 있었다. 본 시스템에서는 홈 헬스케어를 위해 개발된 기기 들을 이용하여 u-헬스케어 시스템을 구성하였다.
표 3은 개발한 시스템의 문제점 및 그에 대한 개선안을 정리한 것을 보인다. 즉, 게이트웨이는 향후 자체 전원공급장치의 추가와 무선랜을 통한 인터넷 접속 기능의 추가, 그리고 네트워크 문제가 발생 시 측정한 데이터를 자체 적으로 저장하여 SeniCare와 동기화 할 수 있는 기능을 추가할 필요가 있고, 또한 SeniCare는 사용자 인터페이스의 개선을 통해 사용 편리성 높일 필요가 있음을 알 수 있었다.
임상시험은 3일 동안 시행하였으며, 임상시험의 결과는 표 2와 같다. 총 207회의 생체신호 측정 및 정보의 전송 시도에 대해 총 200회 성공하여 96.7 %의 성공률(3.3 %의 오류율)을 보였다. 오류율은 임상시험이 지속 됨에 따라 점차 줄어들었고, 3일차의 전송률은 100 %로써 시스템이 안정적으로 운영됨을 확인하였다.
후속연구
향후 연구에서는 정보수집기가 필요로 하는 기능들을 쉽게 구현할 수 있는 스마트폰과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 시스템을 구성하고, HL7 위원회에서 제정한 PHR-S FM(Personal Health Record System Functional Model)[18]에 기반하여 건강정보시스템을 개발함으로써 임상 환경에서 보다 안정적이고 사용 편리성이 향상된 u-헬스케어 시스템의 구현에 관해 연구할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
u-헬스케어 시스템은 어떤 구조로 구성되어 있는가?
의료 환경의 변화로 인해 개인의 건강관리를 위한 유비쿼터스 헬스케어(u-헬스케어) 서비스 및 시스템에 관한 관심이 증대되고 있다. u-헬스케어 시스템은 기본적으로 생체신호를 측정하기 위한 개인건강기기, 무선통신을 통해 개인건강기기로부터 전송되는 정보를 수집하는 정보수집기, 그리고 정보수집기로부터 전송되는 개인건강정보를 저장하고 관리하기 위한 건강정보시스템 등과 같은 다양한 기기와 시스템이 결합된 복합적인 환경으로 구성되어 있다. 이러한 기기 및 시스템 사이의 상호운용성을 위해 국제적으로 IEEE 11073이나 HL7과 같은 건강정보 교환 표준들이 발표되었으나, 국내에서는 이러한 표준을 적용한 u-헬스케어 시스템의 개발하여 실제 환경에 적용한 연구가 많지 않다.
국제적 의료 패러다임의 변화가 가속화되면서 환자들의 반응은 어떠한가?
의료 및 과학기술의 발전으로 인해 국제적 의료 패러다임의 변화가 가속화 되고 있다. 그에 따라, 질병 치료 목적으로 의료 서비스를 제공 받던 환자들이 점차 지속적인 건강관리를 통해 질병을 예방할 수 있는 의료서비스를 요구하고 있다. 또한 고령화로 인한 노인성질환의 치료와 관리가 필요한 인구가 증가함에 따라 의료 분야의 예산 부족 현상이 사회적 문제로 대두되고 있다.
고령화로 인한 노인성질환의 치료와 관리가 필요한 인구가 증가함에 따라 사회적으로 어떤 현상이 보여지고 있는가?
그에 따라, 질병 치료 목적으로 의료 서비스를 제공 받던 환자들이 점차 지속적인 건강관리를 통해 질병을 예방할 수 있는 의료서비스를 요구하고 있다. 또한 고령화로 인한 노인성질환의 치료와 관리가 필요한 인구가 증가함에 따라 의료 분야의 예산 부족 현상이 사회적 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 노력으로, 최근 미국에서는 경기부양법안 (American Recovery and Reinvestment Act of 2009: ARRA)과 건강정보기술(Health Information Technology for Economic and Clinical Health: HITECH) 법안을 통해 미국 의료기관의 정보화를 개선하려 하고 있다[1].
참고문헌 (18)
American Recovery and Reinvestment Act of 2009, Available: http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/ PLAW-111publ5/content-detail.html, April 14, 2012.
천승만, 나재욱, 박종태, "M2M을 위한 U-헬스케어 응용 서비스 기반 IEEE 11073/HL7 변환 게이트웨이 설계 및 구현," 한국통신학회논문지, 제36권, 3호, pp. 275-286, 2011.
노동우, 유수영, 천경우, 최진욱, "u-Healthcare 환경을 위한 가정용 u-House 게이트웨이의 개발," 대한의료정보학회지, 제15권, 4호, pp.465-474, 2009.
박찬용, 임준호, 박수준, 김승환, "유헬스케어 표준화 기술 동향," 전자통신동향분석, 제25권, 4호, pp. 48-59, 2010.
남재충, 서원경, 배재승, 조유제, "스마트폰을 이용한 IEEE 11073/HL7 기반의 개인 건강관리 시스템 설계 및 구현," 한국통신학회논문지, 제36권, 12호, pp. 1556-1564, 2011.
임준호, 박찬용, 박수준, "IEEE 11073/ISO TC215 국제 표준기반 유헬스 플랫폼 기술," 한국통신학회지(정보와통신), 제27권, 9호, pp.15-22, 2010.
N. Stylianides, M.D. Dikaiakos, G. Panayi, and T. Kyprianou, "Intensive Care Window: Real Time Monitoring and Analysis in the Intensive Care Environment," ITAB 2009, 2009.
S. Warren, J. Lebak, J. Yao, J. Creekmore, A. Milenkovic, and E. Jovanov, "Interoperability and Security in Wireless Body Area Network Infrastructures," Proceeding on Engineering in Medicine and Biology 27th Annual conference, pp. 3837-3840, 2005.
M. Yuksel and A. Dogac, "Interoperability of Medical Device Information and the Clinical Applications: An HL7 RMIM based on the ISO/IEEE 11073 DIM," IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 15, no. 4, pp. 557-566, 2011.
M. Yang, C.E. Chronaki, C. Lupkes, A. Thiel, M. PloBnig, L. Hinterbuchner, E. Arbelo, G.B. Laleci, Y. Kabak, F. Duarte, A. Guillen, X. Navarro, A. Dogac, M. eichelberg, and A. Hein, "Guideline-Driven Telemonitoring and Follow-up of Cardiovascular Implantable Electronic Devices using IEEE 11073, HL7 & IHE Profiles," 33rd Annual International Conference of the IEEE EMBS, pp. 3192-3196, 2011.
산업원천기술개발 비교평가보고서(1단계 2차년도 보고서): PHD를 위한 가정용 게이트웨이, 표준의료정보원천기술연구소, pp. 25-78, 2011.
김화선, 조훈, 이인근, "의료정보 표준에 기반한 EHR 플랫폼의 설계 및 개발," 한국지능시스템학회 논문지, 제21권, 4호, pp. 456-462, 2011.
"Logical Observation Identifiers Names and Codes", Available: http://loinc.org, April 14, 2012.
Health Level Seven, Inc., "Health Level Seven's Personal Health Record Functional Model Approved as a Draft Standard for Trial Use," Available: http://www.hl7.org/documentcenter/ public/pressreleases/HL7_PRESS_20071205.pdf, April 14, 2012.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.