고혈압 관리를 위한 헬스레벨 7 FHIR 기반 생체정보 교환 서비스 모델 구현 Implementation of Service Model to Exchange of Biosignal Information based on HL7 Fast Health Interoperability Resources for the hypertensive management원문보기
조훈
(Dept. of Medical Informatics, Kyungpook National Univ.)
,
원주옥
(Dept. of Medical Informatics, Kyungpook National Univ.)
,
홍해숙
(College of Nursing, Kyungpook National Univ.)
,
김화선
(Dept. of Medical Information Technology, Daegu Haany Univ.)
고혈압은 전 세계의 심혈관 및 뇌혈관 질환의 중요한 사망 원인으로서 지속적인 혈압관리가 필요하다. 본 연구에서는 급성장하고 있는 모바일 헬스케어 환경에서 지속적으로 혈압 관리를 받을 수 있는 생체정보 교환 서비스 모델로서 HL7 FHIR을 선택하였다. 개발한 HL7 FHIR프레임워크는 매니저(스마트폰)과 에이전트(혈압계) 간에 블루투스 헬스기기 프로파일과 통하여 IEEE 11073-10407 PHD 프로토콜로 통신하여 혈압정보를 획득한다. 테스트 결과 고혈압 환자의 혈압 모니터링, 측정기록관리, 문서 생성, 측정정보전송을 성공적으로 수행하였다. 실제 임상환경에서는 TCP/IP프로토콜을 통해 측정정보를 전송할 수 있으므로 모바일 헬스케어에서 지속적인 연구와 활성화가 기대된다.
고혈압은 전 세계의 심혈관 및 뇌혈관 질환의 중요한 사망 원인으로서 지속적인 혈압관리가 필요하다. 본 연구에서는 급성장하고 있는 모바일 헬스케어 환경에서 지속적으로 혈압 관리를 받을 수 있는 생체정보 교환 서비스 모델로서 HL7 FHIR을 선택하였다. 개발한 HL7 FHIR 프레임워크는 매니저(스마트폰)과 에이전트(혈압계) 간에 블루투스 헬스기기 프로파일과 통하여 IEEE 11073-10407 PHD 프로토콜로 통신하여 혈압정보를 획득한다. 테스트 결과 고혈압 환자의 혈압 모니터링, 측정기록관리, 문서 생성, 측정정보전송을 성공적으로 수행하였다. 실제 임상환경에서는 TCP/IP 프로토콜을 통해 측정정보를 전송할 수 있으므로 모바일 헬스케어에서 지속적인 연구와 활성화가 기대된다.
Hypertension is one of the major causes of death in the world as it is related with cardiovascular or cerebrovascular disease, so it is needed to provide continuos management for blood pressure. This study selected Health Level 7 Fast Health Interoperability Resources (HL7 FHIR) as a bio-signal data...
Hypertension is one of the major causes of death in the world as it is related with cardiovascular or cerebrovascular disease, so it is needed to provide continuos management for blood pressure. This study selected Health Level 7 Fast Health Interoperability Resources (HL7 FHIR) as a bio-signal data exchange service model that can provide constant blood pressure management in the rapidly growing mobile health care environment. The HL7 FHIR framework developed communicates with the IEEE 11073-10407 Personal Health Device (PHD) protocol through the bluetooth Health Device Profile (HDP) between the manager (smart phone) and the agent (hemomanometer) and acquires information about blood pressure. According to the test results, it performed its tasks successfully including hypertension patients' blood pressure monitoring, management on measured records, generation of document, or transmission of measured information. Because in the actual, clinical environment, it is possible to transmit measured information through the TCP/IP protocol, it will be needed to conduct constant research on it and vitalize it in the field of mobile health care afterwards.
Hypertension is one of the major causes of death in the world as it is related with cardiovascular or cerebrovascular disease, so it is needed to provide continuos management for blood pressure. This study selected Health Level 7 Fast Health Interoperability Resources (HL7 FHIR) as a bio-signal data exchange service model that can provide constant blood pressure management in the rapidly growing mobile health care environment. The HL7 FHIR framework developed communicates with the IEEE 11073-10407 Personal Health Device (PHD) protocol through the bluetooth Health Device Profile (HDP) between the manager (smart phone) and the agent (hemomanometer) and acquires information about blood pressure. According to the test results, it performed its tasks successfully including hypertension patients' blood pressure monitoring, management on measured records, generation of document, or transmission of measured information. Because in the actual, clinical environment, it is possible to transmit measured information through the TCP/IP protocol, it will be needed to conduct constant research on it and vitalize it in the field of mobile health care afterwards.
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문제 정의
PHR Manager는 PHD Communicator, HDP Module, SQLite, FHIR Generator 등 네 가지 기능을 통제하여, Blood Pressure Monitor 어플리케이션을 제어하기 위한 목적으로 구현하였다. PHD Communicator는 정보통신 표준인 IEEE 11073 기반의 HDP Module와 PHD을 통해 혈압계로부터 측정한 데이터를 처리한다.
국내·외에서는 의료비 지출을 절감하고 만성질환관리를 위해서는 mHealth 또는 원격진료 등이 IT기술을 이용한 융합의료기술이 필요하다는 분석도 나왔다[29]. mHealth 환경에서 고혈압 환자에게 안전한 건강관리를 제공할 수 있는 국제표준모델 HL7 FHIR이 소개되었기에 본 연구는 이를 기반 한 생체 정보 교환 서비스 모델을 설계하고 구현하였다는 데 큰 의의가 있을 것이다.
본 연구에서는 안드로이드 4.0 기반의 Blood Pressure Monitor 어플리케이션을 개발하였다. 혈압계와 Blood Pressure Monitor간의 연결은 Bluetooth HDP 모듈 기반으로 하였고 혈압의 측정수치는 IEEE 11073-10407 PHD 기반으로 데이터처리를 하였다.
제안 방법
Blood Pressure Monitor는 수신한 혈압 데이터를 이용하여 HL7 FHIR 기반의 문서화를 수행하였다. 그림 6은 Blood Pressure Monitor의 로그인과 메인 화면이다.
Blood Pressure Monitor는 혈압 데이터를 Fig. 8과 같이 하루, 일주일 그리고 한 달 단위로 확인하였다. 측정기록 관리와 측정정보전송 화면은 날짜, 시간, 수축기, 이완기 그리고 맥박 등으로 구성하였다.
Blood Pressure Monitor에서 혈압데이터의 전송은 PHR Manager가 FHIR 기반의 혈압 문서를 생성하고, 설계한 FHIR 스키마로 유효성 검증 후 이행되었다. 의료서비스센터에서는 Blood Pressure Monitor에서 송신한 FHIR 기반 혈압정보를 담은 문서를 볼 수 있다(그림 9).
혈압계와 서비스 센터간의 중간 매체를 위해서는 Blood Pressure Monitor 어플리케이션을 개발하였다. PHR 어플리케이션은 안드로이드 4.0을 기반으로 하여 구현하였다.
문서화는 PHR Manage에서 수집된 혈압수치 데이터를 이용하여 HL7에서 지원하는 v0.12 FHIR 기반 구조로 하였다.
본 연구에서는 고혈압 환자들을 위해 스마트폰 어플리케이션을 이용하여 시간과 장소에 구애받지 않고 일상에서 자가 건강관리가 가능한 그림 2와 같은 서비스 모델을 설계하였다. 환자들은 개인건강기기를 이용하여 혈압을 측정하고 측정된 혈압 데이터는 Bluetooth HDP 모듈을 기반으로 IEEE 11073-10407 PHD 통해 PHR Manager로 전송된다.
고혈압 환자가 매일 병원을 방문하여 지속적인 치료 및 관리를 받는 것은 한계가 있다. 본 연구에서는 국제표준인 Bluetooth Health Device Profile (HDP), IEEE 11073 PHD 그리고 HL7 FHIR(Fast Health Interoperability resources)을 이용하여 환자가 매일 병원 방문을 하지 않고도 mHealth 환경에서 지속적인 혈압 관리가 가능한 FHIR 기반의 생체정보 교환 시스템 모델을 설계하고 구현하였다.
그러나 Google Health는 2011년에 흥미부진, 신뢰성 부족, 소극적인 마케팅, 보험문제 그리고 자신이 모든 정보를 입력해야 하는 불편함으로 인해 종료되었다[22]. 이런 사례에 따라 본 연구에서는 사용자가 개인의료기기로 혈압 상태를 측정할 때 Bluetooth HDP 기반으로 혈압계와 어플리케이션을 연동함으로써 혈압 수치가 어플리케이션에 자동입력 되도록 한다.
IEEE 11073 PHD는 메니저 디바이스(개인컴퓨터, 핸드폰, 건강기기, 셋톱 박스)와 에이전트 디바이스(체중계, 활동모니터, 혈압모니터) 간의 통신에서 교신 상대의 선택 및 접속 그리고 건강정보 전송을 위한 프로토콜이다[28]. 이를 기반으로 PHD Communicator를 구현하였다. 이는 HDP Module에서 혈압계와 스마트폰이 페어링 된 후, 데이터의 표준 포맷 형태로 혈압 수치를 수신하기 위해 혈압모니터와 통신한다.
자원은 FHIR의 Observation을 이용하였고 이를 중심으로 환자(Patient)와 혈압기기(Device)의 자원으로 확장하였다. 또한 사용자의 진단명, 검사명, 관찰 부위 그리고 단위 등의 문맥도 확장하였다.
텍스트는 사용자 ID, 날짜, 검사명 그리고 수치 등으로 요약하였고 테이블 형태로 표현하였다. 텍스트 타입은 FHIR의 실행 라이브러리에서 제공하는 스키마의 Narrative로 정의하였고 항상 사람에게 지원하기 위한 대비책 기술로 포함하였다[16].
0 기반의 Blood Pressure Monitor 어플리케이션을 개발하였다. 혈압계와 Blood Pressure Monitor간의 연결은 Bluetooth HDP 모듈 기반으로 하였고 혈압의 측정수치는 IEEE 11073-10407 PHD 기반으로 데이터처리를 하였다.
혈압계와 서비스 센터간의 중간 매체를 위해서는 Blood Pressure Monitor 어플리케이션을 개발하였다. PHR 어플리케이션은 안드로이드 4.
대상 데이터
환자들은 개인건강기기를 이용하여 혈압을 측정하고 측정된 혈압 데이터는 Bluetooth HDP 모듈을 기반으로 IEEE 11073-10407 PHD 통해 PHR Manager로 전송된다. PHR Manager는 개인건강기기에서 IEEE 11073-10407 PHD 표준으로 전송되는 혈압 데이터를 수집한다. 수집된 혈압 데이터는 미국국립보건원(National Insititute of Health, NIH)에서 제시한 고혈압 분류표를 기반으로 결과를 평가하였다.
8과 같이 하루, 일주일 그리고 한 달 단위로 확인하였다. 측정기록 관리와 측정정보전송 화면은 날짜, 시간, 수축기, 이완기 그리고 맥박 등으로 구성하였다. 특정 혈압데이터는 체크 박스를 통해 삭제하거나(그림 8(a)), 개인프로필에서 해당 기관의 IP와 Port를 입력하고 의료서비스센터로 전송할 수 있다(그림 8(b)).
이론/모형
(a)), 혈압기기는 A&D 회사에서 Continua 인증을 받은 모델 UA-767PBT-C (Upper Arm Blood Pressure Monitor Continua)을 사용하였다(그림 3
PHR Manager는 개인건강기기에서 IEEE 11073-10407 PHD 표준으로 전송되는 혈압 데이터를 수집한다. 수집된 혈압 데이터는 미국국립보건원(National Insititute of Health, NIH)에서 제시한 고혈압 분류표를 기반으로 결과를 평가하였다. 또한 PHR Manager는 혈압 수치를 이용하여 HL7 FHIR 기반의 문서화를 수행한다.
동명대학교에서는 다양한 홈 Healthcare 의료기기를 이용하여 사용자의 신체 상태를 관찰함으로써 예방적 건강관리와 웰니스(Wellness)를 위한 U-Healthcare 서비스 시스템을 설계하였다. 스마트 폰은 의료기기와 Healthcare 시스템 서버간의 중개 역할을 하고 표준전송모델은 HL7 CDA를 이용하였다[11].
하지만 어플리케이션의 데이터 처리 과정에서는 표준전송모델을 이용하지 않았고[18], 표준전송모델을 이용한 연구는 문서의 구조적 의미가 복잡하여 개발과 상용화가 어려운 CDA를 적용하였다[11]. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 표준전송모델보다 개발이 용이한 FHIR를 이용한다.
확장한 문맥은 이용한 코드 타입, 접근 경로 그리고 코드를 표현한 문자들로 정의하였다. 코드를 참조하기 위한 접근 경로는 URI를 이용하였고 코드는 LOINC (Logical Observation Identifiers Names and Codes), ICD-10 (International Statistical Classification of Diseases) 그리고 SNOMED-CT(Systematized Nomenclature of Medicine Clinical Terms)의 국제표준용어체계를 코드시스템으로 정의하였다.
또한 환자는 개인의료기기로 측정한 생체 정보에 대한 권한을 부여받는다. 하지만 어플리케이션의 데이터 처리 과정에서는 표준전송모델을 이용하지 않았고[18], 표준전송모델을 이용한 연구는 문서의 구조적 의미가 복잡하여 개발과 상용화가 어려운 CDA를 적용하였다[11]. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 기존의 표준전송모델보다 개발이 용이한 FHIR를 이용한다.
측정된 혈압 데이터는 Blood Pressure Monitor의 수축기, 이완기 그리고 맥박 등의 텍스트박스에 자동입력 되었고 SQLite에 저장이 가능하다. 혈압수치의 평가는 미국국립보건원의 연구소와 국립합동위원회에서 제시한 성인 고혈압 분류를 기반으로 하였다. 그리고 사용자에게 혈압수치와 평가 결과를 제공하였다(그림 7(b)).
성능/효과
생체신호측정에서는 혈압계 모델을 선택하고 혈압을 측정할 수 있다(그림 7(a)). 측정된 혈압 데이터는 Blood Pressure Monitor의 수축기, 이완기 그리고 맥박 등의 텍스트박스에 자동입력 되었고 SQLite에 저장이 가능하다. 혈압수치의 평가는 미국국립보건원의 연구소와 국립합동위원회에서 제시한 성인 고혈압 분류를 기반으로 하였다.
후속연구
둘째, 개발 촉진을 위한 실행 라이브러리와 이용 가능한 수많은 예제를 지원한다. 셋째, 자원기반의 독창적인 상호운용성이 활용될 수 있다. 예를 들어, 만성질환들 중 고혈압 환자 관리를 위해서, 혈압 측정 정보(Observation), 환자 정보(Patient), 혈압계 정보(Device) 등 3가지 자원만을 채택하여 교환, 처리가 가능하다.
사용자는 측정한 혈압 데이터를 하루·일주일 단위로 평균 수치를 확인할 수 있다면 사용자 스스로가 보다 질 높은 혈압 관리할 수 있을 것 이다. 향후에는 당뇨환자를 위해서 임상전문가의 피드백, 평균 그리고 그래프 기능을 추가한 서비스 모델의 연구를 진행할 계획이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
mHealth는 무엇인가?
mHealth는 eHealth의 한 형태이며, 용어는 Robert Istepanian로부터 2005년에 발간된 “새롭게 부상하는 모바일 헬스 시스템” 서적을 통해 처음 사용되었다[7]. mHealth는 광범위하게 모바일과 무선 보건의료서비스전달체계와 통합된 것으로 모바일 통신 또는 멀티미디어 기술들을 포함한다[7]
건강관리를 위한 서비스 기술에는 무엇이 있는가?
최근 건강관리를 위한 서비스 기술은 모바일 기기와 인터넷의 의한 원격 Healthcare, 모니터링 그리고 의료영상의 융합이 특징적이다. 특히 실시간으로 생체신호를 모니터링 하는 유비쿼터스 센싱, mHealth 환경에서 구현을 위한 홈 안전의 지원, 생체 신호기록 및 기기 표준 그리고 소셜미디어 활용센서 등을 제시하고 있다[6].
의료정보시스템이나 기관 간의 임상문서 공유 및 교환을 위한 국제표준정보모델에는 무엇이 있는가?
의료정보시스템이나 기관 간의 임상문서 공유 및 교환을 위한 국제표준정보모델은 HL7(Health Level 7) v2 메시지, CCR(Continuity of Care Record), CCD(Continuity Care Document) 그리고 CDA(Clinical Documentation Architecture) 의료정보시스템이나 기관 간의 임상문서 공유 및 교환을 위한 국제표준정보모델은 HL7(Health Level 7) v2 메시지, CCR(Continuity of Care Record), CCD(Continuity Care Document) 그리고 CDA(Clinical Documentation Architecture) 등이 있으며 국내·외에서 연구가 활발히 진행되고 있다[11-13]. CDA는 HL7 참조정보모델의 기반이며 광범위한 상호운용성을 위해 임상문서의 구조와 의미를 지정하는 문서로 개발되었다.
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