소개

이 기사에서 다루는 내용은 다음과 같다.

• QED 구현의 아키텍처를 소개한다.
• QED 솔루션의 구성 요소를 설명한다.
• QED 프로파일에서 요청하는 쿼리를 소개한다.
• w3c의 XQuery 언어를 사용하여 쿼리를 구현한다.

용어에 대한 이해

IHE

IHE(Integrating the Healthcare Enterprise)는 의료 분야 컴퓨터 시스템의 정보 공유 방법을 향상시키기 위해 의료 전문가 및 업계에서 추진하고 있는 이니셔티브이다. IHE 통합 프로파일을 지원하는 시스템은 호환성이 좋고, 구현하기 쉬우며, 의료 공급자가 정보를 더욱 효과적으로 사용할 수 있다.

IHE 이니셔티브의 목표는 최적의 간호 정보를 효율적으로 전달하는 것이다. 수백 개의 제품이 하나 이상의 IHE 프로파일을 지원한다. 일반적인 IHE 프로파일에서는 관리 및 임상 데이터를 위해 HL7과 같은 기존 표준을 사용하며, 의료 이미지 정보를 위해 DICOM을 사용한다. 프로파일은 선택된 각 메시지가 요청된 비즈니스 유스 케이스를 충족하도록 제약한다.

QED

QED(Query Existing Data)는 임상 데이터에 대한 동적 쿼리를 지원하는 통합 프로파일 중 하나이다. QED는 임상 소비 시스템에서 임상 소스 시스템에 임상 정보를 쿼리하는 유스 케이스를 정의한다. QED는 다양한 유형의 쿼리를 정의하며, 이러한 쿼리는 모두 환자 중심적이다. 임상 소비 시스템에서는 활력 징후, 알레르기, 투약, 예방접종, 진단 결과, 절차 및 방문 기록을 포함한 특정 환자의 다양한 임상 데이터를 요청한다. QED 프로파일은 HL7 도메인 표준을 컨텐츠 모델로 사용하며 쿼리 및 결과의 전달을 위해 일반적인 HL7 메시징 형식을 사용한다. 응답은 쿼리의 매개변수에 따라 임상 데이터를 설명하는 CDA 스니펫과 같은 임상 보고서로 구성되어 있다. HL7에서는 XML을 통해 표준을 표시할 수 있도록 XML Schema Generator를 개발했다.

RIM

RIM(Reference Information Model)은 HL7 V3 개발 방법론의 핵심이다. RIM은 특정 임상 또는 관리 컨텍스트에 필요한 데이터 컨텐츠를 표시한다. RIM은 HL7 메시지 필드로 전달되는 정보 간의 의미론적 및 사전적 연관성을 명시적으로 표시한다. RIM은 ANSI 승인 및 ISO 승인 표준이다. RIM 기반 애플리케이션 및 저장소는 관계형 스키마를 기반으로 개발되었다.

RIMon

2009년 2월 IBM Haifa Research 팀에서는 환자의 임상 데이터를 North American 2009 Connectathon에 조회하는 IHE QED 솔루션을 발표했다. 이 팀에서는 다양한 형식의 임상 데이터를 표준화된 프레임워크로 통합하는 데이터 웨어하우스를 사용하여 다른 업체의 시스템(예: General Electric, Corp.)에서 발행한 QED 쿼리를 IBM QED 데이터 소스에 대해 실행할 수 있다는 것으로 성공적으로 시연해 보였다. 이 기사에서는 RIMon이라는 QED 솔루션과 이 솔루션을 통해 흩어져 있는 임상 데이터를 쿼리할 경우 의료 산업에서 얻을 수 있는 장점에 대해 설명한다.

HL7 RIM 기반 웨어하우스인 RIMon은 그림 1과 같이 지속성 계층에서 XML을 사용하며 의미론적 상호 운용성을 지원한다. 이는 XML이 HL7 스펙에서 선호하는 구현 기술이기 때문이다.

(확대 이미지를 볼 수 있다.)

DB2 pureXML

DB2 pureXML은 QED 쿼리에 필요한 리턴 형식(즉, XML로 표시되는 임상 보고서)을 이미 RIMon에서 사용할 수 있기 때문에 QED 임상 데이터 소스 시스템을 구현하는 데 이상적인 도구이다. RIMon 데이터 웨어하우스를 사용하면 다양한 소스와 다양한 형식의 데이터를 HL7 XML 표시를 사용하여 최상의 상태로 관리되는 표준화된 프레임워크로 통합할 수 있다.

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QED 아키텍처에 대한 이해

IBM Haifa Research 팀의 솔루션은 그림 2와 같다.

주요 구성 요소

IBM Research 솔루션의 주요 구성 요소는 임상 데이터 소스, 임상 데이터 소스 인터페이스 및 임상 데이터 소비자이다. 임상 데이터 소스는 RIMon 저장소로 구성되어 있다. RIMon 저장소에는 DB2 V9의 pureXML 기능을 사용하여 CDA 문서가 XML로 삽입되는 DB2 데이터베이스가 있다. QED 표준 쿼리에 필요한 모든 결과는 CDA 문서에 있다. 삽입된 CDA 문서에 대해 작성된 정적 XQuery는 QED 표준 쿼리에 응답하는 데 필요한 데이터를 추출할 수 있다. 이러한 쿼리는 일괄처리 모드로 실행되어 다음과 같은 데이터가 포함된 테이블을 작성할 수 있다.

• QED 쿼리에 응답하는 데 필요한 데이터
• 추가 속성 데이터
• 데이터 소스에 대한 참조된 XPath

IBM Research 솔루션을 사용하는 사용자는 여러 가지 이유로 XML 문서에서 원하는 데이터를 추출할 수 있다. 사용자가 여러 다양한 스키마를 하나의 XML 열에 가지고 있거나 XML 문서가 매우 크고 복잡할 경우 특정 애플리케이션에 필요한 데이터 부분만을 추출하면 해당 데이터 구조를 특정 유스 케이스 또는 애플리케이션에 쉽게 적용할 수 있다. QED 쿼리 결과를 작성하려면 전체 XML 문서를 그대로 유지해야 한다.

복잡한 데이터를 사용 가능한 데이터로 만들기

CDA 구조가 매우 복잡하기 때문에 속성 맵핑, 데이터의 XPath 추가 및 구성 파일에 추가된 추가 데이터가 필요하다. CDA 구조는 의도적으로 모호하다. 왜냐하면 이 구조의 스키마가 거의 모든 유형의 의학적 관찰 또는 조치를 위해 설계된 표준이기 때문이다. CDA를 직접 읽거나 CDA 문서를 직접 쿼리하려고 하면(웨어하우스에 있는 변형 템플리트에 대한 사전 이해 없이) 진료실에서 발생하는 실제 의료 절차나 작업을 나타내는 모든 임베디드 의료 코드를 이해하기가 어려울 것이다. 예를 들어, 심장 박동에 대한 코드는 8867-4이고 알레르기에 대한 템플리트 ID는 1.3.6.1.4.1.19376.1.5.3.1.4.5.3이다. CDA의 코드는 SNOMED 및 LOINC를 포함한 표준 건강 용어에서 파생되었기 때문에 의학과 관련이 없는 사용자는 일반적으로 이 코드에 익숙하지 않다. 맵핑을 사용하면 의학과 관련이 없는 사용자가 표준 글로벌 용어의 코드가 없어도 QED 스펙에 정의된 대로 심장 박동 데이터를 요청할 수 있다. 심장 박동은 내부적으로 코드 8867-4에 맵핑되며 올바른 관찰 데이터가 리턴된다.

이 추출된 데이터가 임상 데이터 소스이다. 임상 데이터 소비자는 심장 박동, 신장 또는 알레르기를 조회하는 요청을 발행할 수 있다(그림 3 참조).

사용자는 GUI(Graphical User Interface)를 통해 QED 스펙을 기반으로 하는 모든 QED 표준 쿼리에 대한 요청을 발행할 수 있다(참고자료 참조). 임상 데이터 소스 소비자는 QED 요구사항에 따라 요청을 XML 형식의 PCC-1 QED 응답으로 랩핑한다. 그런 다음 임상 데이터 소스 소비자는 응답을 임상 데이터 소스 인터페이스에게 보낸다(Listing 1 참조).

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <soapenv:Envelope xmlns:q0="urn:hl7-org:v3" 
xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" 
xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" 
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
     <soapenv:Body>  
         <QUPC_IN043100UV01 ITSVersion="XML_1.0" xmlns="urn:hl7-
org:v3"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">  
             <!-- A unique identifier for this transmission (mandatory). -->  
             <id extension="123" root="2.16.840.1.113883.19.4"/>  
             <!-- The time that the transmission was created. -->  
             <creationTime value="20100222185444"/>  
             <interactionId extension="QUQI_IN000003UV01" root="2.16.840.1.113883.5"/>
              <!-- debugging, production or training -->  
              <processingCode code="T"/>  
              <!-- 
          Archive, Current Processing, Initial Load or Restore from Archive 
      -->  
              <processingModeCode code="T"/>  
              <!-- Always, Errors only or Never -->  
              <acceptAckCode code="AL"/>  
              <receiver typeCode="RCV">  
                  <device classCode="DEV" determinerCode="INSTANCE">  
                      <id root="2.16.840.1.113883.3.18.12.7.30.20"/>  
                  </device>  
              </receiver>  
              <sender typeCode="SND">  
                  <device classCode="DEV" determinerCode="INSTANCE">  
            <id root="2.16.840.1.113883.3.18.12.7.30.20.77"/>  
           <name>IBM QED clinical Consumer testing utility</name>  
           <telecom value="http://ibm2:8080/qedConsumer/QedConsumer.html"/>  
           <manufacturerModelName>QED 
           clinical consumer module</manufacturerModelName>  
           <softwareName>QED clinical consumer device 
           softwareName</softwareName>  
                  </device>  
              </sender>  
              <controlActProcess classCode="CACT" moodCode="RQO">  
                  <id extension="111" root="2.16.840.1.113883.19.4"/>  
                  <!-- the identifier of the query -->  
                  <code code="QUPC_TE043100UV"/>  
                  <!-- The trigger event code -->  
                  <effectiveTime value="20100222185444"/>  

QED 임상 데이터 소스 인터페이스는 API를 사용하여 정적 XQueries에서 작성된 관계형 데이터베이스와 같은 임상 데이터 소스에 대해 XML 요청을 실행하는 간단한 SQL 문을 작성한다. 임상 데이터 소스 인터페이스는 이 쿼리에 일치하는 CDA에서 얻은 결과를 PCC-1 QED 응답으로 랩핑하고 임상 데이터 소비자는 이 응답을 일반 사용자에게 표시한다(그림 4 참조).

예제 솔루션에서는 QED 메시지의 의료 코드를 임상 데이터 소스 내의 속성에 맵핑한다. 임상 데이터 소스에서 추출된 데이터의 XPATH도 정의되었다.

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쿼리 처리하기

정적 쿼리는 CDA 문서에 대해 실행되어 QED 표준 쿼리에 대한 데이터를 추출한다. 쿼리 결과가 임상 데이터 소스 데이터베이스에 추가될 뿐만 아니라 쿼리를 통해 QED 스펙을 충족하는 데 필요한 데이터를 찾을 수 있도록 추가 필드도 추가되고 맵핑되었다. 데이터에 대한 XPath도 열에 포함되었다. Connectathon 위원회에서는 IBM Research 팀의 데모가 수용해야 하는 쿼리를 기술했다. Listing 2에서는 심장 박동 관찰을 추출한 쿼리를 보여 준다.

xquery 
  declare default element namespace "urn:hl7-org:v3"; 
  for $obs in db2-fn:xmlcolumn('RIM.INSTANCE')
  //section[@classCode='DOCSECT'] 
  [code/@code='8716-3']/entry/observation[@classCode='OBS']
  [code/@code='8867-4']
    let $y := fn:root($obs)
      let $entity_ext:=$y/*/id/@extension 
      let $entity_root:=$y/*/id/@root 
      let $effectiveTime:=$obs/effectiveTime[1] 
      let $statusCode:=$obs/statusCode 
      return <ibm:res xmlns:ibm="http://www.ibm.com/hrl" xmlns:v3="urn:hl7-org:v3"
          entity_ext="{string($entity_ext)}" entity_root="{string($entity_root)}" 
          attr="HEART_BEAT" value="{string($obs/value/@value)}" 
          nullFlavor="{string($obs/value/@value/../@nullFlavor)}" 
          bakRef_root="{string($obs/id/@root)}" bakRef_ext="{string($obs/id/@extension)}">
          <ibm:props>{$effectiveTime}{$statusCode}</ibm:props></ibm:res>

심장 박동 쿼리에서는 XML 데이터 쿼리를 위한 표준 언어인 w3c XQuery 언어를 사용한다. 네임스페이스가 선언된다. 왜냐하면 모든 CDA에 이 네임스페이스가 포함되어 있기 때문이다. db2-fn:xmlcolumn 함수는 XML 열을 쿼리하기 위한 DB2 관련 함수이다. Listing 2는 RIM 테이블의 INSTANCE 열을 쿼리한다. //section[@classCode='DOCSECT'] 행은 심장 박동이 있는 해당 관찰로 이동하기 위한 XPath이다. 8716-3 및 8867-4 코드는 심장 박동에 대한 올바른 관찰 세그먼트임을 나타낸다.

CDA 문서에는 여러 관찰 세그먼트가 있을 수 있다. 유효 시간, 상태 코드와 같은 Listing 2의 다른 요소는 QED 응답에 필요한 CDA 문서의 다른 요소이다. 이러한 요소는 추출되어 임상 데이터 소스로 리턴된다.

추가 속성인 Heart_Beat는 심장 박동 코드인 8867-4로 맵핑되도록 코딩되었다. 또한 원본 문서의 XPath는 이러한 값을 찾기 위해 유지된다.

pureXML 저장소를 직접 사용하기

임상 데이터 소스 인터페이스에서는 DB2 pureXML 저장소에 직접 액세스할 수도 있다. 그런 다음에는 pureXML 저장소가 임상 데이터 소스가 된다. 현재 간단한 SQL 문을 생성하는 API를 변경하여 CDA 문서에 직접 액세스할 수 있는 XQuery 또는 XML/SQL 쿼리를 생성할 수 있다. 그렇게 되면 데이터를 관계형 데이터베이스로 추출하는 일괄처리 작업을 더 이상 실행하지 않아도 된다. 이 쿼리는 QED 응답에 필요한 것과 동일한 데이터를 리턴할 수 있으며, 인터페이스에서는 이 데이터를 사용하여 임상 데이터 소비자를 채울 수 있다. Listing 3에서는 심장 박동 활력 징후를 가져오는 XML/SQL 쿼리 예제를 보여 준다.

SELECT XMLQUERY ('$d//*:section/*:entry/*:observation[@classCode="OBS"
 and *:code/@code="8867-4"]' passing DOCUMENT as "d") 
FROM CDA WHERE ID=?

ID 값은 GUI에 입력한 환자 ID이다. code/@code="8867-4"] 코드는 심장 박동 선택 항목에서 온 것이다. 이 쿼리에서 *:는 실제 네임스페이스와 바꿀 수 있는 네임스페이스에 대한 와일드카드를 나타낸다. 이 쿼리는 데이터베이스 테이블(CDA)에 대해 실행되도록 작성되었으며 환자 ID를 CDA에서 관계형 열로 추출한다. DOCUMENT 열은 XML 기반 CDA가 삽입된 위치를 나타낸다.

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데모 사용하기

QED 요청을 RIMon QED Data Source에 보내서 QED Consumer 웹 인터페이스(참고자료 참조)를 사용해 볼 수 있다. 이 웹 인터페이스에서는 QED 요청을 작성하고, QED 응답을 변환하고, 전송되는 정보를 볼 수 있다. 유효한 환자 ID는 120과 130이다. 기본 환자 ID는 root로 그대로 둔다.

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결론

IBM Research 팀의 데모는 QED 임상 데이터 소스 시스템을 DB2 pureXML에 성공적이면서도 편리하게 구현할 수 있음을 보여 주었다. 많은 요인이 관계형 데이터베이스의 데이터를 추출할지 여부에 영향을 준다. 하지만 pureXML을 사용하여 얻을 수 있는 장점 중 하나는 소스 XML 문서를 그대로 유지할 수 있다는 것이다. 이 소스를 저장해 두면 CDA, CCD, EMR 및 기타 의료 XML 기반 문서를 포함한 데이터가 필요한 여러 다양한 애플리케이션에서 이 저장소를 활용할 수 있다.

참고자료

교육

• IHE의 QED Profile Wiki를 살펴보자.
  
  
• Query for Existing Data Profile에 대해 자세히 알아보자.
  
  
• Integrating the Healthcare Enterprise Wiki를 살펴보자.
  
  
• DB2 pureXML Enablement Wiki에서 DB2 pureXML에 대한 최신 성공 사례, 기사, 교육 등의 정보를 확인할 수 있다.
  
  
• DB2 pureXML Devotees 사이트에서는 pureXML 함수 및 솔루션을 자세히 연구하는 전문가 및 고객 세션에 참가할 수 있는 등록 정보를 제공한다.
  
  
• developerWorks Information Management 영역에서는 Information Management에 대한 정보를 제공한다. 기술 자료, 사용법 기사, 교육, 다운로드, 제품 정보 등을 찾아볼 수 있다.
  
  
• developerWorks 기술 행사 및 웹 캐스트를 통해 최신 정보를 얻을 수 있다.
  
  

제품 및 기술

• QED 요청을 RIMon QED Data Source에 보내서 QED Consumer 웹 인터페이스를 직접 사용해 보자. 유효한 환자 ID는 120과 130이다. 기본 환자 ID는 root로 그대로 둔다.
  
  
• developerWorks에서 직접 다운로드할 수 있는 IBM 시험판 소프트웨어를 사용하여 후속 개발 프로젝트를 구현해 보자.
  
  

토론

• 포럼에 참여하기.
  
  
• developerWorks 포럼 & 블로그를 통해 developerWorks 커뮤니티에 참여하자.
  
  

필자소개

Amnon Shabo(Shvo) 박사는 하이파 소재의 IBM Research Lab에서 의료 정보 분야의 전문 연구원으로 일하고 있으며 IBM의 Healthcare and Life Sciences Standards Program을 맡고 있다. HL7(Health Level 7 - 의료 정보만을 위한 주요 표준 개발 조직)에서 주요 역할을 수행하고 있는 Amnon은 Haifa Healthcare and Life Sciences 그룹과 함께 본태성 고혈압의 유전적 배경을 찾기 위해 유럽 연합에서 후원하는 Hypergenes 프로젝트(http://www.hypergenes.eu/)에 참여하고 있다. 이 프로젝트는 약 20개의 유럽 파트너로 구성된 컨소시엄에 의해 수행되는 연구이다. Amnon은 평생 및 기관간 EHR(Electronic Health Records)을 전문으로 맡고 있다. IHRB(Independent Health Record Banks) 비전의 개척자인 Amnon은 지난 10년 동안 다양한 모임에서 이 아이디어를 소개했었다. 특히, 그는 미국 의회의 신규 법률 제정을 위한 Congressional Policy Staff(2007)에서 특별 브리핑을 통해 IHRB를 소개했다.

Anna Burla는 IBM Haifa Research Lab의 Healthcare and Life Sciences 팀에서 근무하고 있으며 현재 본태성 고혈압을 위한 맞춤형 치료 방법을 찾기 위한 HyperGenes(http://www.hypergenes.eu/)라는 유럽 프로젝트에 참여하고 있다. Anna는 현재 Technion에서 컴퓨터 과학을 전공하고 있으며 국방 산업의 대규모 시스템의 설계 및 구현에 참여한 경력도 있다.

Mary Desisto는 IM Technologies group의 Solutions Architect이다. 2007년부터 DB2 pureXML을 주로 다루고 있으며, 그 이전에는 ECM group의 기술 전문가였다.

Yonatan Maman은 하이파 소재의 IBM Research Labs에서 연구원으로 활동하고 있으며 Technion에서 소프트웨어 엔지니어링을 전공했다. 다양한 IBM Healthcare and Life Sciences 프로젝트에 참여해서 주로 상호 운용성 및 표준 기반 임상 및 유전체 저장소와 관련된 업무를 수행했다. 현재는 환자 상태를 모니터링하고, 다양한 소스의 의료 정보를 실시간으로 활용하고, 첨단 분석 기술을 통해 약물 부작용에 중점을 두고 환자의 안전성을 높일 수 있는 수단을 제공하여 환자와 의사를 지원하기 위한 프로젝트에 참여하고 있다. IBM 및 OpenSource 기술 기반의 시스템의 설계와 구현을 수행한 경력도 있다.

아티클 순위

의견

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목차

• 소개
• 용어에 대한 이해
• QED 아키텍처에 대한 이해
• 쿼리 처리하기
• 데모 사용하기
• 결론
• 참고자료
• 필자소개
• 의견