Page Title Critical Care Consoortium 생명과 죽음, 데이터의 문제가 걸린 중요한 순간
COVID Critical Care Consortium 팀, IBM과 협력하여 팬데믹 대응

"어떻게 해야 할지 모르겠어요!" 이는 어느 중환자실 의사도 듣고 싶어하지 않는 말입니다. 하지만 2020년 초, 신종 코로나바이러스 감염에 대한 보도가 John Fraser 교수에게 전해지면서 그는 놀라울 정도로 자주 이런 불안한 말을 들었습니다.

호주 브리즈번의 퀸즐랜드대학교(UQ)의 중환자 치료 연구 그룹 책임자이자 교수인 Fraser 교수는 "동료들로부터 이것이 전염병처럼 보이지 않는다는 말을 들었습니다."라고 말합니다. "폐가 다른 움직임을 보였습니다. 환자들은 신부전과 기괴한 섬망 증상을 겪고 있었습니다. 회진에 지친 아시아 태평양 지역의 친구들과 동료들이 매일 밤 저에게 전화를 걸어 '이런 상황이라면 어떻게 하겠느냐'고 묻곤 했습니다."

당시 Fraser 교수는 아무것도 제안하지 못했습니다. 교수는 이 질병을 본 적이 없었습니다. 지금은 바이러스라고 불리는 코로나19 감염에 대한 임상 치료 정보가 부족하다는 사실이 그를 뼛속까지 뒤흔들었습니다. Fraser 교수는 "지적 무력감이 우리를 하나로 모이게 했습니다."라고 말합니다. “백신과 치료법이 나오기 전에 우리는 지금 뭔가를 해야 했습니다. 어떻게 하면 친구들이 가장 위중한 환자를 돌볼 수 있도록 도울 수 있을까요?"

초기에는 코로나19 팬데믹이 국가별로 확산되면서 응급실과 중환자실 임상의는 서로 다른 치료 정보 소스에 의존했습니다. 여기에는 두꺼운 스프레드시트, 의학 저널, 다양한 온라인 리소스, 그리고 언제나 그렇듯이 빠르게 형성된 다양한 소셜 미디어 그룹에서 동료들과 즉석에서 상담하기도 했습니다. 그러나 기존의 오래된 임상 참고 자료의 문제점이 곧 분명해졌습니다.

50개 이상의 국가

 

50개 이상의 국가에서 370개 이상의 병원 및 의료 센터 참여

환자 데이터베이스

 

3,600건 이상의 비식별화된 코로나19 중환자실 환자 데이터베이스

마치 아픈 엄마를 뒷좌석에 태우고 의사가 눈을 가린 채 운전하는 것과 같았습니다. 의사는 이런 상황을 본 적이 없었기 때문입니다. John Fraser 중환자 치료 연구 그룹 교수 겸 책임자 퀸즐랜드 대학교

급변하는 중환자실 환경에서는 임상의가 각 환자 사례에 필요한 특정 정보를 자세히 분석할 시간이 충분하지 않은 경우가 많았습니다. 질병의 생소성 때문에 치료 데이터베이스가 불완전한 경우가 많았고, 중환자실에서 끊임없이 "Stat!"을 외치는 임상의가 아니라 연구 일정을 소화하는 학자들을 위해 구축된 데이터베이스가 많았습니다.

그러던 중 Fraser 교수에게 해결책이 떠올랐습니다. "이미 20,000개의 중환자실 환자 기록이 있었기 때문에 우리가 사용할 수 있는 무기가 있다는 것을 깨달았습니다."라고 그는 말합니다. "이 데이터를 어떻게든 한데 모을 수 있다면 정말 큰 도움이 될 것입니다."

2020년 초, COVID Critical Care Consortium(COVID Critical)은 2019년 신종 코로나바이러스 급성 호흡기 질환에 대한 체외막 산소화(ECMOCARD) 연구를 시작했습니다. ECMOCARD는 참여 병원에서 코로나19 환자의 치료와 결과를 연구합니다. ECMOCARD 데이터베이스는 세계 최대 규모의 코로나19 중환자실 환자 정보 저장소이며, 세계보건기구와 미국 질병통제예방센터의 승인을 받았습니다. 현재 이 데이터베이스에는 3500명 이상의 적격 환자 등록이 포함되어 있으며, 퀸즐랜드 공과대학교(QUT)의 동료들이 주도하는 원고에 대한 통계 분석에 사용되고 있습니다.

데이터의 힘 활용하기

전 세계 중환자실 병동이 코로나19 환자로 가득 차기 시작하면서 환자 치료 및 결과에 대한 데이터도 그에 따라 증가했습니다. Fraser 교수는 이렇게 말합니다. “하지만 이러한 모든 분리되고 서로 다른 데이터 소스의 힘을 활용할 수 없었기 때문에 이해도가 높아지지 않았습니다. "이러한 정보가 저장된 지역 및 국가별 사일로를 보면서 '어떻게 하면 더 나은 그림을 그리고 더 잘 이해할 수 있을까'라는 질문을 던졌습니다."

Fraser 교수는 이 문제를 풀어야 할 퍼즐이라고 생각했습니다. 그는 "수천 개의 데이터가 전 세계 여러 곳에 흩어져 있으면 그림을 볼 수 없다"고 말합니다. "하지만 이 퍼즐 조각들을 한데 모으면 하나의 그림이 완성됩니다."

코로나19 팬데믹이 아시아 태평양 지역을 강타했을 때 Fraser 교수는 기증된 심장을 운송 중에 보존할 수 있는 더 나은 방법을 찾기 위한 연구를 진행 중이었습니다. 그는 즉시 ICU 임상의를 위해 설계된 코로나19 치료 데이터베이스를 만들기 위한 아이디어를 개발하는 데 집중했습니다. 2020년 3월, Fraser 교수는 호주 뉴스 미디어와 이 프로젝트에 대해 논의했습니다. 얼마 지나지 않아 호주 브리즈번의 IBM® 팀에서 지역 신문에 실린 이 기사를 보고 IBM이 Fraser 교수의 코로나 크리티컬 이니셔티브를 어떻게 지원할 수 있는지 알아보기 위해 연락을 취했습니다.

처음에 Fraser 교수와 그의 팀은 전 세계에서 하루에 1,000통이 넘는 이메일 문의를 받았습니다. 또한 중환자실 환경에서 어떤 종류의 치료 정보 도구가 가장 유용한지 결정하기 위해 수백 명의 전 세계 임상의가 참석하는 화상 원격 회의를 매주 가졌습니다.

디자인 및 발견

호주 시드니의 IBM® iX 디자인 연구원 두 명은 'Empathy Safari'를 통해 디자인 발견을 시작하여 이러한 통화에서 임상의 앞에 펼쳐지는 시나리오를 이해했습니다. 연구자들은 전체 범위와 지역이 포함되었는지 확인하기 위해 자신의 연구 결과를 그룹에 보여주었습니다.

처음에 IBM은 퀸즐랜드 대학 과학부 소속 학자 팀이 개발한 기존의 "의료 연구" 프로토타입을 개선해 달라는 요청을 받았습니다. 이 대시보드는 데이터를 큐레이션하는 데 수천 줄의 코드를 사용했으며, 중요한 토대를 마련했지만 대량의 데이터를 자세히 살펴보고 편집할 시간이 더 많은 연구자에게 더 적합했습니다. 하루 14시간에서 18시간 동안 연달아 근무하는 수면 부족 ICU 임상의에게는 새로운 종류의 대시보드 디스플레이가 필요했습니다. 데이터는 빠르게 액세스 가능하고, 입고 벗는 데 20분이나 걸리는 개인 보호 장비(PPE)에 시달리는 임상의가 침대 옆에서 바로 사용할 수 있어야 했습니다.

Fraser 교수, COVID Critical 및 IBM iX 디자이너는 IBM® Enterprise Design Thinking 및 애자일 방법론을 사용하여 연구를 통해 얻은 주요 인사이트를 빠르게 정리하기 시작했습니다. 임상의들은 대시보드 구축의 시작부터 배포까지의 지침을 제시하는 다음과 같은 “Hill Statement”를 제시했습니다.

"병상 옆에서 또는 정오 회의에서 중환자실 임상의로서 저는 중환자실 환자 흐름의 주요 이정표 날짜와 관련된 비식별화된 환자 데이터를 입력하고, 이를 저와 유사한 국가, 연령대, 질병의 중증도, 주요 치료법 또는 제 환자와 유사한 동반 질환과 같은 세부 정보를 기준으로 필터링하여 전 세계의 집계된 코로나19 결과와 비교할 수 있기를 원합니다."

디자인 발견의 Empathy Safari 단계에서 IBM은 중환자실 임상의의 실제 경험이 어떤지, 어떤 정보가 필요한지 편견 없는 시각으로 바라볼 것을 권장했습니다. 대시보드를 디자인하는 동안 COVID Critical은 고소득 국가, 저소득 국가, 중간 소득 국가 간의 차이와 관련된 언어 장벽과 임상의 경험을 고려했습니다. COVID Critical은 또한 이러한 문구를 만들었습니다. "우리는 국경 없는 데이터를 구축하고 있습니다. 우리는 여행할 수 없지만 데이터는 못할 이유가 없지 않나요?"

여러 기기를 위한 대시보드

Fraser 교수는 "여러 기기에 걸쳐 동적으로 사용할 수 있는 대시보드가 매일 정보를 업데이트하고 임상의가 스스로 의사 결정을 내릴 수 있도록 안내하는 가장 쉽고 빠른 방법이라고 판단했습니다."라고 말합니다. “우리가 디자인 발견을 시작했을 때 IBM은 '어떻게 하면 이걸 가장 잘 보여줄 수 있을까'라는 질문을 던졌습니다. IBM 팀도 임상의만큼이나 열정적이었습니다."

5가지 핵심 디자인 원칙은 다음을 포함하여 향후 모든 디자인 및 개발 결정에 대한 기초를 제공했습니다.

  • "한눈에 볼 수 있는 소비성" - 임상의는 한 번에 모든 주요 환자 질문에 대한 답을 얻을 수 있는 정보를 빠르게 확인해야 합니다.
  • "단순함이 핵심"—임상의는 알려지지 않은 것들이 많고 복잡하고 끊임없이 변화하는 환경에서 일합니다. 불확실성을 가중시키는 어떤 것도 필요하지 않습니다.
  • "데이터에 대한 신뢰" - 임상의는 중환자실 환자의 주요 시점에 내려지는 생사 결정에 대해 잘못된 판단을 내리지 않았다는 확신이 있어야 합니다.
  • “다른 사람을 보호하기 위해 나 자신 보호하기”— 임상의는 PPE 착용에 관한 정보를 전파하고 평가해야 합니다.
  • “상황에 맞게 조정 가능”—임상의는 환자의 요구 사항에 따라 데이터를 배치하고 결정을 내려야 합니다. 또한 환자 데이터는 집계된 데이터의 맥락에 배치되어야 합니다.

작동하는 대시보드 프로토타입을 임상의에게 전달하고 새로운 코로나19 중환자실 환경에서 임상의를 지원하기 위해 IBM iX 설계자와 임상의는 최신 연구를 반영하여 대시보드 디자인을 빠르게 반복했습니다.

2020년 1월 이후 23,000건 이상의 코로나19 관련 논문이 발표되었습니다. 출판되는 논문 수가 20일마다 두 배씩 증가하면서 과학 문헌이 역사상 가장 많이 확산되고 있으며, 이는 정보 과부하와 '채널 피로'를 초래하고 있습니다. 또한 많은 보고서가 유효하지 않게 되거나 폐기되기 때문에 최신 정보에 대한 액세스가 그 어느 때보다 중요해졌습니다.

최신 코로나19 데이터를 최신 상태로 유지하기 위해 선호하는 데이터 소스 및 채널로는 신뢰할 수 있는 과학 및 의학 간행물과 일일 관리 브리핑이 있습니다. 소셜 미디어는 신뢰할 수 있는 동료들과 소통하는 데도 사용되었는데, 여기에는 트위터와 같은 플랫폼과 WhatsApp, Viber와 같은 신뢰할 수 있는 네트워크 내의 비공개 채팅 그룹이 포함됩니다.

시간이 촉박하고 수수께끼 살인마가 전 세계로 계속 퍼지고 있는 상황에서 시간이 가장 중요하지만, 마침내 필수 임상 데이터가 풍부해지고 이용 가능해졌습니다.

애플리케이션의 구조

8주 만에 COVID Critical 임상의는 IBM 설계자 및 개발자와 협력하여 Patient Outcome Indicator Dashboard라는 새로운 "연결된 임상의" 앱을 테스트하기 시작했습니다. 이 대시보드는 UQ 데이터 과학팀이 작성한 처리 코드로 정리된 데이터를 수집합니다.

대부분의 주요 웹 브라우저와 호환되며 휴대폰, 태블릿, 데스크톱 컴퓨터에서 사용할 수 있는 실시간 디스플레이 대시보드는 다음과 같은 5가지 핵심 요소를 통해 빠르고 시각적인 사용자 경험을 제공합니다.

  • 과거 코로나19 환자와 관련된 데이터 세트의 시작 대시보드 표시
  • 원하는 환자 매개변수를 필터링할 수 있는 시나리오 빌더
  • 선택한 환자 매개변수를 요약한 시나리오 카드
  • 선택된 환자 기록의 하위 집합과 관련된 데이터 스트림의 통계적 표시
  • 환자 시나리오를 현재 및 이전 코로나19 환자의 결과와 비교하여 예후를 강화하는 방법

IBM® Consulting은 대시보드 앱을 설계하고 개발했으며 IBM® Cloud는 보안이 강화되고 확장 가능한 서비스형 플랫폼(PaaS) 개발 플랫폼 역할을 했습니다. 도구 개발 과정에서 IBM® Security는 민감한 데이터를 암호화하고 보호하는 도구를 제공했습니다.

또한 IBM 사업부는 무료로 시간과 전문 지식을 제공했으며 솔루션을 지속적으로 개선하기 위해 COVID Critical과 계속 협력하고 있습니다.

치료 인사이트를 통해 더 쉽게 호흡하기

현재 전 세계 중환자실 임상의들은 COVID Critical 회원 병원에서 제공한 데이터에 기반한 정보를 바탕으로 코로나19 환자를 치료할 때 COVID Critical 앱을 사용하고 있습니다. 펜실베이니아 대학 마취 및 중환자과의 Asad Usman 박사는 "이를 통해 중환자실 환자를 전 세계 환자와 비교할 수 있어 개별 환자에게 어떤 일이 발생할 수 있는지 추적하고 이해할 수 있습니다."라고 말합니다.

임상 앱의 초기 초점은 기계적 환기 및 투석과 관련된 치료 데이터에 있습니다. 더 많은 데이터가 수집되고 분석됨에 따라 폐, 심장, 신경 및 신장 기능과 관련된 임상적 특징을 기록하고 공유할 수 있도록 앱을 확장할 예정입니다.

임상 앱의 주요 초점은 중요한 순간에 임상의의 역량을 강화하는 것이지만, 환자 데이터베이스에서 얻은 정보는 병상 리소싱 및 예측과 관련된 영향 통계도 제공합니다. 예를 들어, 코로나19 환자의 기계식 인공호흡기 비용은 하루 2만 달러로 추정되며, 총 병원 내 치료 비용은 4만 2,000달러에서 50만 달러에 달합니다.

코로나19 환자는 평균적으로 중환자실에서 24일을 지냅니다. 데이터 분석 결과, 2020년 초 COVID Critical이 시작되었을 때 중환자실 사망률이 80%에 달했다는 또 다른 우려스러운 통계도 밝혀졌는데, 이는 COVID Critical 대응이 시급한 또 다른 이유입니다.

Fraser 교수는 "의사와 간호사는 데이터를 기반으로 하는 직업입니다."라고 말합니다. "우리는 위험도가 매우 높은 환경에서 일하기 때문에 다음에 무엇을 해야 할지 알고 싶어합니다. 엄마, 아빠에게 최대한 도움이 되려면 데이터가 필요해요.”

건강한 협업을 위한 국경을 초월한 기술

COVID Critical에 새로운 병원이 추가되고 코로나19 데이터베이스에 새로운 비식별 환자 기록이 입력됨에 따라, COVID Critical의 설립 비전이 더욱 구체화됩니다. “우리는 국경 없는 의사가 아니라 국경 없는 기술을 만들고 있었습니다.”라고 Fraser 교수는 말합니다.

전 세계 50여 개국의 임상의들이 이 앱을 사용함으로써 저소득 및 중산층 국가에서도 고소득 국가에서 개발된 연구의 혜택을 누릴 수 있게 되었습니다. 또한 모든 참여국은 국경을 초월하여 끊임없이 변화하는 병원체에 대한 글로벌 치료 인사이트를 공유할 수 있습니다.

ECMOCARD 연구 조사가 완료되면 더 많은 코로나19 치료 교훈이 임상 및 연구 환경 전반에 걸쳐 널리 공유될 것입니다.

앞으로 이 앱의 기술은 다른 임상 연구 주제뿐만 아니라 모니터링 및 업데이트를 위해 설계된 웨어러블 기기 및 포켓 기술을 포함한 다른 의료 기술에도 큰 가능성을 가지고 있습니다. 그리고 더 많은 데이터가 수집됨에 따라 AI 사용을 발전시켜 선별된 지식의 생성과 인사이트 공유를 가속화할 수 있는 잠재력이 생깁니다.

대륙 간, 공공 부문과 민간 부문 간의 협업을 넘어, COVID Critical과 IBM은 전문 사일로 간의 장벽도 제거했습니다. "전통적으로 의학과 컴퓨터 공학이라는 두 산업 간의 협력은 마치 기름과 물과 같았습니다."라고 Usman 박사는 말합니다. "중환자실 의사, UQ 수학자, 데이터 과학자, IBM 전문가가 함께 의사에게 권한을 부여하고 중요한 순간에 인사이트를 전파하는 애플리케이션의 신속한 설계와 개발을 주도했습니다."

Fraser 교수는 “COVID Critical은 IBM과 협력하여 여러 국가의 모든 사람들이 동일한 방식으로 접근할 수 있는 공평한 경쟁의 장을 마련했습니다.”라고 말합니다. "데이터와 기술을 적절하게 사용하면 감염을 예방하고, 환자를 치료하고, 직장으로 돌아가고, 놀고, 여행하고, 교육으로 돌아가는 데 도움이 될 것입니다. 기술과 데이터를 스마트하게 사용하는 것이 앞으로 나아갈 길입니다."

호주 브리즈번의 퀸즐랜드 대학교 로고
COVID Critical Care Consortium 소개

호주 브리즈번에 있는 퀸즐랜드 대학교에 기반을 둔 COVID Critical Care Consortium(ibm.com 외부 링크)(COVID Critical)은 SARS-CoV-2 바이러스에 감염된 중증 환자 치료에 대한 인사이트를 제공하기 위해 2020년 1월에 시작되었습니다. 370개 이상의 병원이 COVID Critical에 가입했으며, 2019년 신종 코로나바이러스 급성 호흡기 질환에 대한 체외막 산소화(ECMOCARD) 연구도 지원하고 있습니다.

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2020년 12월 미국에서 제작됨

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