[논문]개인화된 건강 자원 조회를 위한 TOS 와 HL7 FHIR 서비스간의 데이터그리드 모델 설계

전영준; 임석진; 황희정

doi:10.7236/jiibc.2016.16.4.139

개인화된 건강 자원 조회를 위한 TOS 와 HL7 FHIR 서비스간의 데이터그리드 모델 설계
Design of a Data Grid Model between TOS and HL7 FHIR Service for the Retrieval of Personalized Health Resources 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.16 no.4, 2016년, pp.139 - 145

전영준 , 임석진 (성결대학교 공과대학 컴퓨터공학부) , 황희정 (가천대학교 IT대학 컴퓨터공학과)

초록
AI-Helper

질환 조기경보를 목표로 하는 ICT 힐링플랫폼에서 TOS는 개인 건강관련 데이터 공급자(provider)와 서비스 공급자 사이를 연결하여 개인화된 건강데이터를 중계한다. 이전 연구인 TOS에서는 모바일 기기를 고려하여 문서/측정 값 등의 자원에 대한 조회(retrieval) 및 관제 모니터링 방법이 제안되었다. 그러나 최근 헬스케어 분야에서, 모바일 기기를 이용한 통신 및 데이터 교환에 필요한 표준 항목들이 HL7 FHIR을 통해 정의되었다. 본 논문에서는 TOS를 통해 중계된 개인건강 자원을 FHIR bundle searchset으로 제공하기 위해서, TOS와 FHIR간의 데이터 그리드 모델을 설계하도록 한다. 제안 설계의 구성은 다음과 같다. 우선 TOS 자원 요청 방법과 FHIR observation 요청간의 유사점을 기술한다. 다음으로, IMDG 및 클러스터 기술을 기반으로 FHIR 서비스의 조회 요청을 처리하는 event-bus 모듈을 설계한다. 제안된 설계는 기존의 ICT 힐링플랫폼의 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는데 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

On the ICT healing platform designed to issue early disease alerts, TOS connected between the provider of personal health-related data and the service provider and relayed personalized health data. In the previous study, TOS proposed how to monitor the retrieval and management of document/measurement resources by taking mobile devices into account. Recently the healthcare field, however, defined the standard items needed for communication and data exchanges with a mobile device through HL7 FHIR. This study designed a data grid model between TOS and FHIR to provide personal health resources relayed through TOS in FHIR bundle search sets. The proposed design was organized as follows: first, it stated similarities between the method of TOS resource request and that of FHIR observation request. Then, it designed an eventbus module to process a retrieval request for FHIR service based on the imdb and cluster technologies. The proposed design can be used to expand the old service terminals of ICT healing platform to mobile health devices capable of using FHIR resources.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

HL7 FHIR는 의료 정보화 영역의 차세대 표준 프레임워크로서 의료인이 아닌 개발자에 초점을 맞추고 있으며, 모바일 의료 환경을 구축하는 핵심 표준으로 평가 된다. 본 논문에서는 TOS를 통해 중계된 개인건강 자원을 FHIR bundle searchset으로 제공하기 위해 TOS와 HL7 FHIR service간의 데이터 그리드 모델을 설계하도록 한다. 이를 위한 구성은 다음과 같다.
본 논문의 주 목표는 기존 연구인 TOS의 고도화 설계로서 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 1.
우선 좌측 Step1에서 병원과 같은 데이터 공급자가 사용자 민감 정보를 제외한 개인의 건강정보나 라이프로그를 사용자의 모바일 플랫폼을 통해 사용 동의를 받은 상태에서 개인 저장소(클라우드 스토리지)에 저장할때 사용자 저장소의 개인화된 설정을 로딩하여 해당 로직을 처리하고 우측 Step 2 에서는 사용자가 접근을 허용한 서비스 공급자가 모바일 플랫폼을 통해 개인 저장소로부터 건강데이터에 접근시 사전 로딩한 인덱스룰 통해 서비스 요청 프로바이더가 요청한 데이터에 적법한 권한을 가지고 있는지 판별하고 권한에 맞는 데이터를 가공하여 제공할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 TOS를 확장하여 Fhir 리소스 conformance에 부합하는 Fhir 서비스 서버를 생성하는 것을 목표로 하며, 서비스의 Outbound 부분를 기존의 TOS에서 데이터그리드 모델을 통해 (이하 TOS-FHIR) 확장하는 것이다. 이를 통해 힐링플랫폼의 인터페이스 변경 없이 Fhir bundle 리소스를 요청/응답하도록 TOS의 확장이 가능하다.
결과적으로 설계된 TOS 와 FHIR 서비스 간의 데이터그리드 모델을 통해 기존의 ICT 힐링플랫 폼 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는 구체적인 방법을 제시하였다. 차기 연구 목표는, TOS의 step2에 FHIR search를 적용한 현 설계를 확장하여 TOS의 step1에 FHIR transaction을 적용하는 것이다. 이를 위해서 기존의 건강 문서들을 FHIR resource 로 보관하는 저장소 설계를 고려할 필요가 있다.

제안 방법

표 4의 A영역은 표 5 의 A’해당하고, 표 4의 B는 표 5의 B‘영역에 해당한다. FHIR 리소스에서 observation과 organization은 계층관계가 아닌 별도의 자원이므로 별도의 entry로 분리되어 변환되었으며, subject의 refrence 항목에 organization의 id를 기입하여 측정값과 기관간의 관계를 기입하였다. 변환된 Fhir resource는 HAPI의 FHIR xsd schema 및 schematron validator의 pass를 확인하였다.
이를 위해 기존 TOS 조회 리소스를 FHIR observation 으로 변환하는 매핑관계를 정의하였고, 다음으로 IMDG 기술을 통해 TOS와 FHIR 서버간의 조회 요청을 처리하는 비동기 요청처리부를 설계하였다. 마지막으로 설계 모델의 검증을 위해 HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource 조회가 가능한 프로토타입을 구현하였다. 결과적으로 설계된 TOS 와 FHIR 서비스 간의 데이터그리드 모델을 통해 기존의 ICT 힐링플랫 폼 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는 구체적인 방법을 제시하였다.
우선 TOS 의 측정값 조회결과 리소스를 FHIR observation 자원으로 변환하는 매핑관계를 통해 유사점을 설명하고, 다음으로 in-memory data grid^[9] 기술을 통해 TOS와 FHIR 서버간의 조회 요청을 처리하는 event-bus 처리부를 설계하도록 한다. 마지막으로 설계 모델의 프로토타입을 작성하고, HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource를 조회하는 것으로 마무리 하도록 한다. 제안된 논문의 최종 목적은 기존 연구인 TOS와 동일하나 제안 설계를 통해, 기존의 ICT 힐링플랫폼 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는 구체적인 방법이라는 점에서 차별점이 있다.
FHIR 리소스에서 observation과 organization은 계층관계가 아닌 별도의 자원이므로 별도의 entry로 분리되어 변환되었으며, subject의 refrence 항목에 organization의 id를 기입하여 측정값과 기관간의 관계를 기입하였다. 변환된 Fhir resource는 HAPI의 FHIR xsd schema 및 schematron validator의 pass를 확인하였다.
이를 위한 구성은 다음과 같다. 우선 TOS 의 측정값 조회결과 리소스를 FHIR observation 자원으로 변환하는 매핑관계를 통해 유사점을 설명하고, 다음으로 in-memory data grid^[9] 기술을 통해 TOS와 FHIR 서버간의 조회 요청을 처리하는 event-bus 처리부를 설계하도록 한다. 마지막으로 설계 모델의 프로토타입을 작성하고, HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource를 조회하는 것으로 마무리 하도록 한다.
그러나 힐링플랫폼이 TOS API 호출시 사용자의 문서들을 상세히 검색하기 위해 조회 대상 문서를 선택하는 시점과 실제 조회 시점을 분리하는 등의 섬세한 명령이 가능한 것에 비해, TOS-FHIR에서는 FHIR 클라이언트의 동작 특성을 고려해 검색 대상 문서를 선택하는 시점과 실제 조회 시점이 통합되므로 기존 TOS에 비해 응답 속도면에서 부수적인 오버헤드가 발생한다. 위 모델에서 FHIR 서비스가 지원하는 TOS의 가용 자원 및 힐링플랫폼의 Step 1～2 특성을 고려해볼 때, FHIR bundle resource중 observation search 로 한정하였으며 update/delete등의 FHIR 트랜잭션은 지원하지 않는다.
2, 기존 TOS의 설계 일관성을 유지하기 하도록 HL7 FHIR service와 TOS간의 데이터 그리드 모델울 제공한다. 이를 위해 기존 TOS 조회 리소스를 FHIR observation 으로 변환하는 매핑관계를 정의하였고, 다음으로 IMDG 기술을 통해 TOS와 FHIR 서버간의 조회 요청을 처리하는 비동기 요청처리부를 설계하였다. 마지막으로 설계 모델의 검증을 위해 HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource 조회가 가능한 프로토타입을 구현하였다.
TOS는 내부에 사용자 문서를 저장하지 않고, 필요한 시점에 사용자의 개인 저장소에서 인덱스 블록을 로딩하여 필요한 개인 건강 문서의 핸들을 정한 후, 지정한 문서 핸들리스트대로 개인 저장소에서 문서들을 다운로드 한다. 이후 세부 자원 활용 요청에 따라, 문서 전송 혹은 문서내 값 추출들의 질의를 수행하여 최종 응답을 JSON포멧으로 전송하고. 사용자 문서등의 개인문서는 즉시 폐기된다.
마지막으로 설계 모델의 프로토타입을 작성하고, HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource를 조회하는 것으로 마무리 하도록 한다. 제안된 논문의 최종 목적은 기존 연구인 TOS와 동일하나 제안 설계를 통해, 기존의 ICT 힐링플랫폼 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는 구체적인 방법이라는 점에서 차별점이 있다.

성능/효과

마지막으로 설계 모델의 검증을 위해 HAPI FHIR client 사용한 observation bundle resource 조회가 가능한 프로토타입을 구현하였다. 결과적으로 설계된 TOS 와 FHIR 서비스 간의 데이터그리드 모델을 통해 기존의 ICT 힐링플랫 폼 서비스 단말을 FHIR 리소스 활용이 가능한 모바일 헬스 기기로 확장하는 구체적인 방법을 제시하였다. 차기 연구 목표는, TOS의 step2에 FHIR search를 적용한 현 설계를 확장하여 TOS의 step1에 FHIR transaction을 적용하는 것이다.

후속연구

case2는 TOS의 상세 문서 검색을 위한 filter 부분을 추가적으로 기술하여 문서 값들을 조회한다. 단, 힐링 플랫폼의 TOS API 사용시에는 반드시 접근 권한을 OAuth2 토큰을 통해 확인받아야 하나, TOS-FHIR 모델에서는 FHIR 클라이언트사용시의 권한 확인이 생략되어 있으므로 추후 적절한 인증/권한 확인 방안이 FHIR 서비스 설계에 보강될 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ICT 힐링플랫폼의 목표는?	질환 조기경보를 목표로 하는 ICT 힐링플랫폼에서 TOS는 개인 건강관련 데이터 공급자(provider)와 서비스 공급자 사이를 연결하여 개인화된 건강데이터를 중계한다. 이전 연구인 TOS에서는 모바일 기기를 고려하여 문서/측정 값 등의 자원에 대한 조회(retrieval) 및 관제 모니터링 방법이 제안되었다.
	ICT 힐링플랫폼은 무엇을 기반으로 질환 조기 경보를 목표로 하는가?	만성질환 예방을 목적으로 하는 ICT 힐링플랫폼은 라이프로그[1] 및 건강보험, 진료 기록 등의 정보를 기반으로 하여 질환의 조기 경보를 목표로 한다. 진료기관들에 산재된 개인건강정보는 힐링플랫폼에 의해 개인주도하의 저장소[2][3][4]로 모이며, 이를 활용할 분석 플랫폼 및 건강관리 서비스업체에 선택적으로 제공함으로써 다양함 서비스로 확장이 가능하다[5].
	ICT 힐링플랫폼의 주요흐름은?	ICT 힐링플랫폼은 힐링 레코드 공급자(Healing Record Provider), 힐링 서비스 플랫폼(Healing Service Platform), 힐링 서비스 공급자(Healing Service Provider)로 구성된다. 주요 흐름은, 우선 각 개인의 건강 데이터를 힐링 플랫폼을 거쳐 자신의 개인 저장소에 보관하는 것이다. 건강데이터에는 의료기관의 진료 내역, 건강관리를 위한 생체신호 및 생활습관 등이 있다. 다음으로는 모바일 기반의 헬스케어 서비스를 제공하며, 저장된 데이터를 기반으로 분석하여 피드백을 제공한다. 최종 서비스시 개인이 선택한 서비스 프로바이더에 한하여 데이터접근이 허용되며 질환조기 경보, 만성질환 예방과 관련한 서비스를 제공할 수 있다. 힐링 플렛폼에서는 개인 주도로 건강정보를 관리하고 정보 자기 결정권을 보장하여 사생활 침해여지를 최소화한다.

참고문헌 (13)

Caprani, N., Gurrin, C., & O'Connor, N. E., "I like to log: a questionnaire study towards accessible lifelogging for older users", In Proceedings of the 12th international ACM SIGACCESS conference on Computers and accessibility, pp.263-264, 2010.10.
Frank E, Gillett "The Personal Cloud", Forrester Research, 2009.7.
Google Developers, https://developers.google.com/drive/
Dropbox Developers, https://www.dropbox.com/developers
Seokjin Im, HeeJoung Hwang, "Development of Smart Health Client based on Real-Time Health Information Sharing Framework", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (JIIBC), Vol.14, No.3, pp.131-137, 2014.6.
YoungJun Jeon, HeeJoung Hwang "Design of Two-Step Open System for Personalized Health Data Access", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (JIIBC), Vol.15, No.4, pp.177-183, 2015.8.
Roy Fielding, "Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures", Dissertation of Doctor of Philosophy in Information and Computer Science, University of California, IRVINE, 2000.
HL7 Fast Healthcare Interoperability Resources Specification 'FHIRTM', Release 1. HL7 International. https://www.hl7.org/FHIR
In-Memory Data Grid: Hazelcast, http://hazelcast.org
HyunSang Park, HwaSun Kim and Hune Cho, "Development of Compatible Health Level 7 Parser", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society(JKAIS), Vol.15, No.7 pp.4290-4300, 2014.

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Hune Cho, JuOk Won, HaeSook Hong and HwaSun Kim, "Implementation of Service Model to Exchange of Biosignal Information based on HL7 Fast Health Interoperability Resources for the hypertensive management", Journal of Internet Computing and Service, Vol.15, pp.21-30, 2014.6.
Raman, V., Narang, I., Crone, C., Haas, L., Malaika, S., Mukai, T., Wolfson, D., Baru, C., "Services for Data Access and Data Processing on Grids", GGF Document GFD 14, 2003.
Preve, Nikolaos, "Computational and Data Grids: Principles, Applications and Design", IGI Global, 2011.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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