Hybrid-EHR을 위한 의무기록서식의 온톨로지 개념모델링을 통한 서식축 구축 및 활용

(1)

Hybrid-EHR

Hybrid-EHR을

을

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을

위한

위한 의무기록서식의

의무기록서식의

의무기록서식의 온톨로지

온톨로지

개념모델링을

개념모델링을 통한

통한

통한 서식축

통한

서식축

서식축 구축

구축

구축 및

및

및 활용

활용

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전문병원

전문병원 의무기록

전문병원

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의무기록 대상으로

의무기록

대상으로

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(2)

Hybrid-EHR

Hybrid-EHR을

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위한 의무기록서식의

의무기록서식의

의무기록서식의 온톨로지

온톨로지

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통한

통한 서식축

통한

서식축

서식축 구축

구축

구축 및

및

및 활용

활용

-

- 전문병원

전문병원

전문병원 의무기록

전문병원

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(3)

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년 6

6 6월

월

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(4)

감사의

감사의 글

글

힘들고 고단한 일상에 새로운 활력을 불어넣고자 시작하게 된 대학원 생 활도 어느덧 시간이 흘러흘러 하나의 결실을 맺게 되었습니다. 단순히 시간이 흐른 것만이 아니라 이 시간을 통해 훌륭하신 교수님들과 좋은 선.후배님, 그 리고 한 가족같이 서로 챙기고 배려해주는 동기 선생님들을 만날 수 있어서 보다 알차고 유익한 대학원 생활이 되었던 것 같습니다. 대학원생활과 이 논 문이 완성되기까지 많은 격려와 도움을 주시고 세심한 지도와 자상한 가르침 을 아끼지 않으신 채영문 교수님께 감사 드립니다. 또한 바쁘신 중에도 심사 를 맡아 하나의 결실을 이룰 수 있도록 조언과 지도를 해 주신 김홍기 교수님 과 박경모 교수님, 그리고 호승희 교수님께 감사 드립니다. 아울러 연구에 필 요한 도구와 방법을 조언 해주신 의과학지식 및 온톨로지관리 기술개발센터 의 강유경 연구원, 김광섭 연구원, 이희철 연구원을 비롯하여 저의 연구에 도 움을 주신 모든 분들게 감사 드립니다. 그리고 5학기동안 함께 하며 서로 힘 과 용기를 주었던 동기 선생님들께도 감사의 뜻을 전합니다. 무엇보다도 이해와 사랑으로 이 작은 결실을 맺을 수 있게 항상 곁에서 힘이 되어 준 어머니께 고마운 마음을 전합니다. 2006년 6월 유 정 숙 올림

(5)

차

차 례

례

국

국 문

문

문 요

요

요 약

요

약

약 ·

약

·

· _ⅺ

I.

I. 서

서 론

서

론

론 ·

론

·

1

1. 연구배경 및 필요성

·

1

2. 연구목적

·

9

II.

II. 이론적

이론적

이론적 배경

배경

배경 ·

·

10

1. Hybrid-EHR

·

10

가. Hybrid-EHR의 정의 ···

10

나. 발달 단계별EMR ···

11

다. Media의 발달에 따른 의무기록의 변화 ···

12

2. 전자적 문서관리시스템(EDMS) ···

13

가. 개념정의

·

13

나. EDMS의 10가지 구성요소

·

13

다. EDMS의 요구사항

·

16

라. 광화일 업무흐름(Image Filing System Workflow)

·

17

3. 이미지기반 시스템과 텍스트기반 시스템의 연결

·

18

4. 자료구조화의 필요성

·

19

(6)

6. 계층적 개념구조 구축 방법

·

21

가. 계층적 개념구조(Concept hierarchy)

·

21

나. 형식적 개념분석(Formal Concept Analysis)

·

21 다.

FCA Wizard Tool 소개

·

22

라. FCA활용방법

·

24

7. 온톨로지(Ontology)개발

·

25

가. 정보의 개념모델링 ···

25

나. 온톨로지 개념정의

·

26

다. 온톨로지 구성요소

·

28

라. 온톨로지 구축방법

·

29

마. 온톨로지를 이용한 의학용어의 개념모델링 사례분석

·

30

바. Protege를 이용한 의료정보 온톨로지개발 사례

·

32

8. 임상서식명 온톨로지

·

35

III.

III. 연구방법

연구방법

연구방법 ·

·

37

1. 연구 대상 및 범위

·

37

2. 연구의 개념적 틀

·

38

3. 연구분석 및 방법

·

39

가. 의무기록서식의 수집 분류 및 서식지도 구축 ···

39

(7)

나. 의무기록서식의 개념구조화 및 임상서식축 구축 ···

39

다. Protege를 이용하여 임상서식온톨로지 설계 ···

39

라. 온톨로지 기반의 임상서식정보모델 설계 ···

40

마. Hybride-EHR 환경의 임상서식정보모델의 활용방안 제시 ····

40

IV.

IV. 연구결과

연구결과

연구결과 ·

·

41

1. 의무기록서식의 수집.분류 및 서식지도 구축

·

41

가. 의무기록 서식의 수집 방법 ···

42

니. 구조화 대상서식의 선별과 분류

·

42

다. 서식 구성요소의 위치정보 수집

·

43

2. 의무기록 서식의 개념구조화 및 서식온톨로지 구축 ···

46

가. 의무기록 서식의 발생구조

·

46

나. LOINC/HL7 DOTF 서식축을 기반으로 한 서식축 개발

·

47

다. FCA Wizard Tool을 이용한 서식명의 계층적 개념구조

·

54

라. 서식축 정의에 따른 서식분류 검증 ···

59

1) 실무자에 의한 분류비교 ···

59

2) 환자기록과 분류비교 ···

60

(8)

4) 분류검증시 고려사항 ···

62

마. 서식 구성요소의 온톨로지 구축 ···

64

1) 서식 구성요소의 자료수집 ···

64

2) FCA를 이용한 서식구성요소의 계층구조 ···

66

3) 서식구성요소의 FCA 라틱스 구현 ···

71

3. Protege를 이용한 서식온톨로지의 개념 모델링

·

73

가. 클래스(Class)정의 ···

73

나. 속성(Properties) 및 관계(Relation)정의 ···

75

다. 제약(Restriction)사항 정의 ···

77

4. 임상서식정보모델 구축 ···

78

5. 임상서식정보모델의 활용방안

·

81

가. 서식명의 의미론적 검색

·

81

나. 의무기록 서식생성기

·

82

다. 서식결정지원시스템(DDSS)

·

84

라. 기타 의무기록 지원 시스템

·

85

V.

V. 고

고

고 찰

찰

찰 ·

찰

·

87

VI.

VI. 결

결

결 론

론

론 ·

·

93

(9)

참고문헌

·

95

부 록

·

103

(10)

표

표 차

차

차 례

례

표 1. EDMS의 요구사항

·

16

표 2. 면정보 부여예시

·

19

표 3. Soft Drinks'에 대한 패싯분류

·

21

표 4. 온톨로지의 구성요소 및 정의

·

28

표 5. 온톨로지 구축 방법 모델 제안

·

29

표 6. 의학용어 온톨로지 개념모델링 사례 비교

·

31

표 7. LOINC 구조에 기반 한 세그먼트와 하부세그먼트

·

36

표 8. 사용자 서식별 분류

·

42

표 9. 이미지서식의 위치 표식법

·

43

표 10. 서식명의 구조적 해석

·

47

표 11. 서식명축 비교

·

49

표 12. 서식축 개념정의 및 구성항목

·

51

표 13. 작성자별 서비스 관련축 항목

·

52

표 14. 분류의 정확성 검증방법

·

61

표 15. 분류의 정밀성 검증결과

·

62

표 16. 간호계측기록의 Template - Item분류

·

67

표 17. Item의 개념구조화를 위한 자료수집 ···

69

(11)

표 18. CIS정보와 축의 관계

·

73

표 19. 클래스 속성 및 관계정의

·

76

표 20. 제한사항 표현

·

77

(12)

그

그 림

림

림 차

차

차 례

례

그림 1. The Advance of Medical Record ···

5

그림 2. 발달 단계별 EMR형태 ···

11

그림 3. 의무기록 사용 및 보관 media의 변화 ···

12

그림 4. 전자의무기록의 자료유형과 자원 ···

15

그림 5. 광화일 국내 업무흐름도 ···

17

그림 6. 광화일 국외 업무흐름도 ···

17

그림 7. FCA기반 계층적 개념구조 구축방법 ···

22

그림 8. FCA Wizard 구성도 ···

23

그림 9. FCA Wizard Many-valued context 화면 ···

23

그림 10. 작성된 Many-valued Context를 scaling하여 One-valued Context로 변환 ···

24

그림 11. 온톨로지 개념정의(AMIA, 2003) ···

26

그림 12. 온톨로지 개발과정 ···

30

그림 13. HL7 RIM Core Classes ···

33

그림 14. GLIF Model ···

34

(13)

그림 16. 연구의 틀 ···

38

그림 17. 서식사용신청서 입력화면 ···

41

그림 18. 정형/비정형 서식표식 예 ···

44

그림 19. 서식지도 구현 ···

45

그림 20. 수술서비스에 따른 의무기록서식발생 모식도 ···

46

그림 21. Terminological model ···

48

그림 22. 서식축에 따른 서식결정모형 ···

53

그림 23. 서식명을 Object로하고 그룹서식명을 attribute로한 개념계층 구 조(작성자-간호사) ···

56

그림 24. 서식명을 Object로하고 그룹서식명을 attribute로한 개념계층구조 (작성자-의사)

·

56

그림 25. Object-서식명, attribute-작성자, 서비스단위, 서비스위치, 발생시기, 기록형태, 서비스종류-수술 ···

57

그림 26. 그룹서식명 별 서식분류 ···

58

그림 27. 서식 구성요소의 연결구조 ···

65

그림 28. 서식명을 Object로 하고 Template을 Attribute로 한 계층구조화 · ···

71

그림 29. Item을 Object로 하고 Template을 Attribute로 한 계층구조화 ···

71

(14)

그림 30. Item을 Object로 하고 서식명, 관련장기/장비,행동양식을 Attribute로 한 계층구조화 ···

71

그림 31. 서식온톨로지 Super Class ···

74

그림 32. 서비스형태Class의 Instance 정의 ···

74

그림 33. 서식구성요소설계 ···

75

그림 34. 서식명과 서식축들의 속성관계표현 ···

76

그림 35. 그룹서식명_퇴원요약지 class 정의 ···

77

그림 36. Clinical Document Information Model ···

80

그림 37. 서식축을 이용한 서식검색화면 ···

82

그림 38. 서식생성기- 서식등록 ···

83

그림 39. 수술서비스에 따른 서식결정지원 사례 ···

85 부

부

부 록

록

록 차

차

차 례

례

부록 1. 의무기록서식 사용승인 신청서 ···101

(15)

국

국 문

문

문 요

요

요 약

약

2002년 2월 전자의무기록에 대한 의료법 개정안이 통과되면서 병원시 스템의 전산화 방향은 EHR(Electronic Health Record) 구축에 관심이 모아져 있다. 새로 개원하는 병원을 제외하고는 기존에 보관하고 있는 종 이기록의 전산화 문제에 고심하고 있으며, 더 나아가 Hybrid- EHR환경 에서 기존의 종이기록을 이미지화 하여 관리하는 EDMS(Electronic Document Management System)와 새로 개발된 EMR과의 통합 및 상호 운용성 문제에 고심하고 있다. 이 연구는 과거의 종이기록을 이미지화 한 EDMS와 현재의 전자 의무기록 간의 기록의 연속성 문제를 해결하기 위해 두 시스템간에 공통된 자료 형식인 서식명을 연결고리로 하여 연속성을 유 지하게 하였으며, 이미지 기록의 구조화를 위한 위치표식법을 제안하였다. 또한, 발생되었고 발생될 다량다종의 의무기록을 효율적으로 검색하고 관리할 수 있는 방법으로 온톨로지기반의 서식축을 개발하고, 이를 활용한 다양한 시스템들을 제안 하였다. 이 연구를 위해 일개 전문병원에서 사용되는 서식을 대상으로 서식명과 내용분석을 통하여 이미지 서식의 위치표식법을 제시하고, 서식축을 구축 하였으며, 서식의 축속성을 정의하여 FCA Tool을 이용하여 분류하였으며, 그 결과를 환자기록과 비교하여 서식분류를 검증하였다. 검증된 서식축을 중심으로 서식과 관련된 모든 정보를 모아 Protégé/OWL을 이용하여 서식 정보모델을 설계하였으며, 이의 활용 방안들을 제시하였다. 이 연구를 통 해 연구의 대상이 속해있는 서비스환경을 축으로 설계하여 그 의미를 형식

(16)

적으로 개념 계층화 하여 온톨로지기반의 서식축을 개발함으로서, 연구의 결과와 방법이 의료 분야에서 개발되고 있는 EHR, DSS, KMS, EIS 등의 시스템에 활용될 수 있음을 도출하였다.

(17)

I.

I. 서

_서

서

_론

론

_론

１

１ １.... 연구배경

연구배경

연구배경 및

및

및 필요성

필요성

2002년 2월 전자처방전, 전자의무기록, 원격의료 등에 대한 의료법 개정안이 통과되면서 병원시스템의 전산화 방향은 EHR(Electronic Health Record) 구축에 관심이 모아져 있다. 21세기에 들어 개원하는 병원들은 EMR(Electronic Medical Record)을 기반으로 병원정보 시스템을 구축하고 있다. 그 중 새로 개원하는 병원을 제외하고는 기존에 보관하고 있는 종이기록의 전산화 문제에 고심하고 있다. 또한 더 나아가 Hybrid- EHR환경에서 기존의 종이기록을 이미지화 하여 관리하는 전자적 문서관리시스템(EDMS: Electronic Document Management System,)과 새로 개발된 EMR과의 통합 및 상호운용성 문제에 고심하고 있다. 자료의 재사용 문제까지 고려한다면 종이기록을 전산화 하는 최상의 해결방법은 기록을 입력하여 문자화 하는 것이지만, 인쇄형태의 문헌을 전자형태로 전환하는 경우에 비용측면과 구축의 용이성, 구축량, 정보에 대한 공신력 등을 고려하여야 하는데, Lesk(1997)는 텍스트형태로 구축하는 비용이 이미지형태로 구축하는 비용보다 약 10배 정도가 높다고 주장하였다. 그래서, 현재의 기술상황에서 종이기록을 전산 화하는 최선의 해결방법은 Image filing 하는 광화일작업 이다. 또한, 수기로 작성된 기록의 경우 가독의 모호성과 원문의 입력과정에서 오류 발생의 가능성 및 원문대조 및 정정 작업에 엄청난 인력과 시간, 비용이 필요하며, 무엇보다도 의료법에 의해 기록원본을 그대로 보관해야 하기에 원문 그대로의 모습으로 보관할 수 있는 이미지파일의 구축은 필수적이다 (리상용, 2003).

(18)

그러나, 우리는 종이기록을 단순히 전산화하는게 목적이 아니라 그 자료를 통해 정보를 추출하여 진료 및 연구, 시스템개발에 활용하고자 하는게 목적임을 항상 염두해 두어야 한다. 즉, 의무기록의 형태가 종이, 필름, 전자적 형태이든 간에 상관없이 사용자의 요구에 따라 컴퓨터가 의무기록을 스스로 해석하여 유의미한 자료를 도출하고 분석하여 정보를 제공하도록 하는 것이 목적이다. 그러므로, 의무기록을 컴퓨터가 해석할 수 있는 자료로 만들려면 의무기록의 전산화는 필수적이다. 이 종이기록에 대한 전산화 문제는 EMR 시스템을 구축하면서 처음 제기된 문제만은 아니였다. 병원의 역사가 오래되고, 규모가 클수록 기존의 의무기록 보관과 이용에 문제가 제기되면서 보관장소 문제의 해결방안으로 처음 마이크로 필름을 도입하였다. 그러나, 작업과정이 복잡하고 한정된 장소에서만 볼 수 있다는 단점으로 인해 EDMS구축의 한 방법인 광화일시스템 이용이 활성화 될 것이라 전망하였고(한국전산원, 1995), 이러한 문제의 해결책으로 1990년부터 도입된 광화일 작업은 현재 완전한 EMR 시스템 구현을 위해 과거 종이기록의 전산화 방법으로 더욱 활성화 되고 있다. 미국의 MRI(Medical Record Institute)에서는 EMR을 의무기록 내용을 전자화 시키는 방법과 그 범위에 따라 발전단계를 5단계로 구분하였으며 미국의 EMR 정착을 2005년부터 2025년 까지로 보고 있으며, 각 나라별로 전자정부구현이라는 아젠다 속에 포함되어 그 속도는 가속화 되고 있다.

현재 우리나라에서는 EMR을 크게 text EMR과 image EMR로 구분하고 있는데 이 모두를 포함한 것을 Hybrid EMR 또는 Hybrid EHR이라고 한다(AHIMA, 2003). 즉, 종이기반의 image EMR은 Hybrid EMR의 일부분이며, 이를 관리하는 시스템이 EDMS이다. 이런 EDMS로 만 이루어진 EMR단계를 CMR (Computerized Medical Record)이라고 한다. 우리는 2단계에서 3단계로 넘어가는 과정에 있으며, 앞으로 EDMS와 EMR을 하나로 통합하여 기록의 연속성을 유지 할 수 있는

(19)

방법을 모색해야 할 것이다.

미국의 경우 우리보다 10년은 앞서 1980년 초부터 의무기록의 전산화를 시작하였지만 20여년이 경과한 현재에도 아주 극소수의 HCOs (healthcare organizations)을 제외하고는 부분적으로 종이기록이 계속 발생하고 있어 완전한 EHR구현을 위해선 EDMS가 EHR의 핵심적인 구성요소라고 하였다(AHIMA, 2003). 2002년 대형병원을 대상으로 한 설문에 의하면 standalone형의 영상의무기록시스템(Image filing system) 을 1983년에 시작하여 2001년에 가장 많이 구축되었고, Network형 영상의무기록시스템은 1994년 처음 시작되어 1999년에 많은 병원들이 시스템을 확장하여 구축하였다고 한다(최행정, 2002). 그러나, 현재의 광화일 작업을 통한 의무기록의 EDMS는 자료를 열람하고 활용하는데 있어서 불만족한 상황이며(김지영, 2002), 역사가 오래되고 큰 병원 일수록 다량다종의 기록들 중에서 필요로 하는 기록을 찾기가 쉽지 않으며, 기존의 종이기록 열람과 비교하여 시.공간적인 장애는 해결되었으나 페이지 단위의 이미지로 저장된 의무기록은 좀더 상세히 구조화 되지 않아 전산화를 통한 자료검색의 효율성을 제대로 발휘하지 못하고 있다. 이에 대한 국내연구로는 의무기록 영상관리시스템 구축사례(윤종활, 2002), 의무기록 영상시스템 운용의 실제(김재영, 2002), 진료정보 전산화 관리와 활용(김옥남, 2002) 등의 연구가 있었으나, 주로 EDMS의 구축과 이용, Workflow에 대한 연구들이었다. 그러나, 최근 EMR System을 개발한 병원들의 학회보고에 의하면 시스템을 구축하기 위한 자료의 출처와 그 기반이 종이의무기록서식의 분석에 그 토대를 두고 있으며, 단순한 Electronic이 아닌 Architectured Electronic으로 의무기록서식의 자료 구조화를 통한 서식Template과 서식항목의 Item 개발로 서식생성기를 개발하고 있었다. 하지만, 광화일 작업에 의한 EDMS구축이 지연됨으로 인해 자료의 획득과 분석에 2중의 비용부담과 완벽한 EMR 서비스를 제공하지 못하는 한계를 발견할 수

(20)

있었다. 즉, EMR System개발을 위해선 우선 기존의 종이기록에 포함되어 있는 서식구조와 내용의 분석이 선행되어야 하며, 그에 따른 자료의 구조화를 Text EMR에만 적용할 것이 아니라 자료 유형이 다른 Image EMR에도 적용해 볼 수 있음을 고려해야 할 것이다. 이는 현재 개발이 진행되고 있지는 않지만 앞으로 EMR System도입을 계획하고 있는 병원이라면 직접적인 EMR System 개발에 앞서 개발의 경제성을 위해서라도 의무기록의 구조화된 EDMS개발을 선행해야 할 것이다. 그러나, 무엇보다도 실효성 있는 EDMS을 구축하기 위해선 인덱스 자료의 충실성이 무엇보다 중요하다. 우리는 방대하고 다양한 서식들을 구별하기 위해 현재 사용되고 있는 인덱스 자료 중 서식을 구분하는 것으로 서식명 또는 그를 코드화한 서식번호를 사용하고 있다. 서식명은 EDMS에서 뿐만 아니라 현재 개발되는 EMR에서 서식을 구분하는 인덱스로 사용되고 있을 뿐 아니라 EDMS에서 종이기록서식을 구분하는 유일한 Text형의 자료이기도 하다. 그러나 현재 우리가 사용했거나 사용하고 있는 서식명 뿐 아니라 앞으로 생성될 다량다종의 수많은 서식들 중에서 사용자가 찾고자 하는 서식을 검색하여 열람 또는 작성하는 것 또한 큰 문제에 고심하기 시작하였다. 이제까지의 키워드 기반의 정보검색은 원하는 내용에 대해서 동음이의어 또는 이음동의어로 인해 정확한 정보에 접근하기 어렵고, 필요 없는 정보까지 추출하였다(Fensel et al, 2000). 이런 문제를 해결하기 위해 용어의 관계성을 정의한 시소러스가 이용되었지만, 이는 단순히 용어의 동등 및 포함관계를 정의한 것으로 그 용어들이 어떤 이유로 그러한 관계로 정의될 수 있는지에 대한 관계의 속성이 정의되어 있지 않아 정보의 통합과 연속성을 유지하기가 힘들다. 그래서, 같은 내용의 기록이 다른 서식명으로 기록되어 있더라도 서식간의 관계를 모를 경우 찾을 수 없으며, 시간이 흐를수록 자료는 존재하나 찾지 못해 사장되어 버리는 서식지나 자료들이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결해 줄