I.

PDA를 이용한 당뇨환자의 자가관리 시스템 개발

PDA based point-of-care personal diabetes management system

K. S. Park, N. J. Kim*, J. H. Hong, M. S. Park, E. J. Cha, T. S. Lee

Department of Biomedical Engineering, Collage of Medicine, Chungbuk National University

Department of Computer Science, College of Natural Science, Dankook University*

Abstract: Diabetes is an incurable chronic disease with significant prevalence in developed countries, and the number of patients in Korea is also on a steady increase. Patients have to self-manage their blood glucose level by daily test followed by insulin injection. Therefore, it is very important to assist patients in self-management procedure. In this study, PDA(Personal Digital Assistant) based PDMS (Personal Diabetes Management System) was developed in the integrated environment of Visual Studio .NET 2003, which consisted of four main menus to manage personal information, diet, exercise, and blood glucose. It gives quantitative health indices, such as BMI(Body Mass Index) and diabetes index, based on personal physical information, pedigree, and living habits. In addition, it is capable of predicting change of the body weight, which may remind patients of the importance of the disease management. The present system can be used as a mobile device within the tele-healthcare system integrated with medical center through internet.

Key Words: Diabetes management, PDA(Personal digital assistant), Mobile healthcare

서 론

당뇨병은 췌장내 B세포에서 인슐린 분비가 원활하지 않거나 인슐린이 분비되더라도 세포수준에서 그 기능이 감소되어 체내 포도당 대사에 장애가 생기는 질환으로 몸 안에서 포도당 이용이 원활하지 못하게 되어 필요한 에너지가 부족해지는 질환이다[1]. 사용되지 못한 포도당은 혈액 중에 축적되어 고혈당 상태가 되고 결국 소변으로 배설된다(당뇨). 당뇨병은 치유되지 못하고 만성화되어 여러 가지 합병증을 유발하므로 집에서 스스로를 관리하는 것이 필수적이다. 만성 당뇨병 환자의 자가관리를 돕고자 하는 인터넷 홈 페이지가 국내외적으로 다수 있으나, PC와 접속해야 하고 대부분 정보제공 위주로 구성되어 있어 환자의 자가관리에 직접적인 도움을 주는 데에는 한계가 있다.  최근 홍콩에서 행한 연구에 의하면 전자수첩을 사용하여 스스로를 관리하는 경우 혈당조절이 더욱 잘 되었다고 보고하였는데[2], 이는 능동적인 자가관리가 당뇨질환관리를 효율화할 수 있음을 나타낸다. 최근 급격하게 발전하고 있는 컴퓨터 환경의 큰 특징인 이동성을 대표하는 PDA는 언제 어디서나 손쉽게 휴대하고 사용할 수 있는 컴퓨터 장치로서 의료정보시스템에 활용되기 시작하였다[3]. 특히 특정질환에 관한 의사결정시스템으로 자가관리에 도움을 주고 있으며 그 효과가 증명되고 있다[4]. 본 연구에서는 소형화, 경량화, 저전력화한 휴대형 PDA를 기반으로 독립적인 자가관리를 통해 질환의 지속적인 관리와 치료의 연속성이 이루어질 수 있도록 하는 당뇨환자용 자가관리 시스템을 개발하였다.

II. 재료 및 방법

1. 시스템 구성

본 연구에서 개발한 당뇨환자의 맞춤 자가관리시스템(PDMS, Personal Diabetes Management System)은 미국당뇨학회(American Diabetes Association), 대한당뇨병학회 등 신뢰성 있는 기관의 자료와 인터넷의 당뇨관련 홈페이지 자료분석, 그리고 광범위한 문헌조사를 통해 전체적인 구성을 고안하였다. 시스템 구성은 Fig. 1과 같이 개인정보관리, 식이관리, 운동관리, 혈당관리의 4가지 주 메뉴로 디자인하였다.

Fig. 1. Main menu configuration.

2. 개발개념

Fig. 1의 주 메뉴구성은 아래의 3가지 개발개념에 기초하여 구성한 것이다.

1) 휴대가 간편한 PDA를 이용하여 장소와 시간         에 구애받지 않고 개인적으로 사용하게 한다.

2) 사용자 스스로 자가관리 할 수 있도록 보조하        는 기능을 강화한다.

3) 통합정보관리시스템으로 개발한다.

3. 맞춤형 자가관리

본 연구의 자가관리 프로그램은 개인 맞춤형 관리에 촛점을 맞추었다. 한 예로 운동관리의 결과로 추정되는 체중감량 예측 알고리즘을 Fig. 2에 보였다. Fig. 2에서 개인정보관리의 신체정보와 직업정보를 통해 기초대사량과 비만도를 산출하고 필요열량을 계산한다. 식이관리를 통해 저장된 에너지 섭취량은 필요열량과 비교하여 일 잉여 에너지를 산출하게 되고 운동관리를 통해 입력된 정보로부터 에너지 소비량을 산출하여 체중 감량여부를 제공하게 된다. 이와 같이 4개의 주메뉴를 통해 들어온 정보는 궁극적으로 자가관리의 중요성을 일 깨워 줄 수 있는 정보를 제공하게 된다.

Fig. 2. Patient oriented algorithm.

4. 화면구성

PDA는 일반적인 PC에 비해 화면의 크기가 작으므로 가능한 핵심적인 정보들만으로 구성하고자 하였고 시각적 인식이 쉽도록  구성하였다. 예를 들어 가계 병력을 입력하는 화면 설계를 Fig. 3에 보였는데 화면상에 나타난 도표를 펜으로 찍어서 손쉽게 입력하도록 하였다.

Fig. 3. Screen design for familial history.

5. 프로그램 개발

본 프로그램은 모바일 기기에서의 이동성에 중점을 두는 개인용 당뇨자가관리 시스템을 iPAQ2200 하드웨어에서 구현하였다. iPAQ2200은 PocketPC 2003 운영체제를 사용하고 .NET Compact FrameWork 구조로 되어 있어 기본 데이터베이스 시스템으로 SQLCE를 사용할 수 있다. 그리고 스마트장치 응용 프로젝트를 지원하는 Visual Studio .NET 2003의 VB.NET을 개발툴로 사용하였다.

본 프로그램에서 사용한 데이터베이스 시스템은 마이크로소프트사의 Access를 사용하였으며, ADOCE는 InTheHand에서 개발한 .NET용 데이터베이스 라이브러리를 사용하였다. 프로그램 구성은 크게 개인정보, 식이정보, 운동정보, 혈당정보의 4가지의 주 메뉴로 구성하였고 각각의 메뉴 내에서는 서브 메뉴를 선택하는 구조로 만들어졌다. 프로그램은 PDA라는 제한된 화면 크기로 인해 화면 컨트롤들을 동적으로 생성하도록 하였으며 메인 화면은 종료되지 않고 실행되고 나머지 화면들은 사용자의 선택에 따라 동적으로 열리거나 종료된다. 또한 각 메뉴에서 사용하는 데이터베이스는 메인 프로그램이 시작할 때 모두 열어놓고 프로그램이 종료될 때까지 닫지 않도록 하여 데이터베이스 개폐시의 부하를 줄이도록 설계하였다.

Ⅲ 결  과

1. 개인정보관리

환자 스스로 개인적인 기초자료를 입력하고 관리하며 시스템에서 비만도와 당뇨위험 지수를 산출함으로써 자가관리에 도움이 되도록 하였다. 비만도 산출시에는 체질량지수법과 표준체중법 중 하나를 선택할 수 있고 허리-엉덩이 둘레비를 통해 비만유형을 알아볼 수 있다. 그리고 미국 당뇨병학회의 7개 항목 설문에 의해 산출된 당뇨위험지수를 통해 자신의 위험인자 분석이 가능하며 이는 자가관리를 위한 정보로 활용할 수 있다. Fig. 4는 당뇨위험지수 산출 후 환자에게 주는 메시지가 표현된 화면을 보여주고 있다.

Fig. 4. Screen showing diabetes index with message.

2. 식이관리

비만도와 활동정도에 따라 필요열량을 산출하였고 하루동안 섭취한 음식의 총열량과 3대영양소 함량을 산출하였다. 또 섭취한 음식의 칼로리와 3대영양소의 배분율을 분석하고 식이가 적당하였는지를 판단하여 부족한 영양소와 과다한 영양소에 대한 메시지를  Fig. 5와 같이 제시하였다. 아침, 점심, 저녁의 섭취량에 대해서도 분석을 통해 메시지를 제시해 줌으로써 섭취가 편중되지 않도록 하였다. 이와 같이 칼로리 섭취와 영양비율 및 아침, 점심, 저녁의 섭취비율에 대한 즉각적인 피드백을 통해 대상자를 격려하고 스스로 자가 관리할 수 있도록 하였다.

Fig. 5. Screen showing nutrition analysis results.

3. 운동관리

기초대사량은 개인정보관리에 입력된 내용을 사용하여 산출하였고, 생활에 소요되는 에너지는 일상에너지와 운동에너지로 나누어, 입력하고자 하는 항목을 간편하고 손쉽게 찾을 수 있도록 화면을 구성하였다. Fig. 6의 화면으로 입력한 정보를 통해 하루의 총 에너지소모량을 산출할 수 있으며 산출된 1일 총 에너지소모량을 섭취한 에너지와 비교·분석하여 체중증가 또는 체중감소정도를 알 수 있다. 이를 통해서 적절한 운동을 행하는데 있어 환자에게 목적의식을 부여하고 지속적인 관리에 도움을 주고자 하였다. 에너지 소모에 따른 체중의 변화를 예측하기 위하여 에너지 균형이론을 적용하였다[5].

Fig. 6. Screen to show energy consumption.

4. 혈당관리

검사한 혈당치를 입력하고 누적하여 화면상에 그래프로 보여 줌으로써 혈당조절추이를 환자 스스로 파악할 수 있도록 하였다. 혈당조절추이는 시간별, 일별, 주별, 월별로 보여줌으로써 혈당의 변화를  다양한 형태로 볼 수 있도록 하였으며 인슐린 투여량도 함께 볼 수 있게 하였다. 또한 혈당조절의 목표범위를 정하고 그에 따른 달성정도를 퍼센트로 볼 수 있게 하여 적절한 혈당관리가 이루어지고 있는지의 여부를 한눈에 알 수 있도록 하였다. Fig. 7은 하루 중 기상시, 아침·점심·저녁식사 전·후, 취침 전의 혈당치의 변화를 막대그래프로 보여주는 화면이다.

Fig. 7. Screen showing glucose change in bar graph.

Ⅳ 고찰 및 결론

본 연구에서는 휴대형 컴퓨터 장치인 PDA를 기반으로 하는 당뇨 자가관리 시스템의 개발결과를 보고하였다. 당뇨는 하루에 여러 차례 검사가 필요하며 경우에 따라 응급검사가 필요한 경우도 있다. 이동성을 대표하는 PDA는 이러한 특징을 가지는 혈당관리의 효율성을 높이고 질적인 의료서비스를 제공할 수 있으리라 생각한다. 프로그램 개발은 PC에 비해 상대적으로 작은 화면을 고려하여 가능한 핵심적인 정보들이 시각적으로 쉽게 인식되도록 노력하였다. 개인정보관리, 식이관리, 운동관리, 혈당관리의 4가지 주메뉴로 구성하여 당뇨병 환자가 스스로 질환을 전반적으로 관리할 수 있도록 구현하였다. 4개의 주메뉴에 입력된 정보는 서로 유기적으로 통합되어 환자에게 즉각적인 피드백을 줄 수 있도록 하였으며 이는 당뇨관리에 스스로 참여하게 하는 동기를 제공하여 결과적으로 혈당조절이 개선되도록 하였다. 개인정보관리에서 신체정보 및 생활습관을 입력하면 비만도나 건강위험지수와 같은 유익한 정보를 제공, 예측해 줄 수 있어서 환자에게 질환관리의 목적의식을 불어넣을 수 있으리라 생각된다. 그리고 식이관리와 운동관리를 통해서는 체중변화를 예측하여 제시해 줌으로써 자가관리의 중요성을 일깨워 줄 수 있을 것이다. 1993년에 Diabetes Control and Complications Trial Research Group(DCCT)에서 보고서를 발표한 이래로 환자 자가관리를 통한 혈당수준의 엄격한 조절이 중요한 합병증의 발생을 줄일 수 있다는 데 공통적인 동의가 이루어졌다[6]. 원격진료는 당뇨환자에게 중요한 자가관리의 효능을 증진시키고 건강 간호 서비스 조절의 의미를 환자들에게 강조할 수 있으며 빈번한 통신을 통해 질환의 관리에 대한 확신을 증진시킬 수 있는 등 당뇨간호에 있어 중요한 여러 가지 역할이 가능하다[6]. 향 후 병원과의 원격정보통신기능을 추가하여 당뇨환자들이 질병을 조절하기를 원함에도 불구하고 자가관리를 실행하지 못하고 실패하게 되는 현실을 극복할 수 있도록 하는 기전을 제공하여 성공적인 이동의료시스템의 모범사례로 발전시키고자 한다.

참고문헌

1. 성호경, 이상돈. 생리학. 제5판. 의학문화사. 1989:     366-371.

2. M.W. Tsang, M. Mok, G. Kam, M. Jung, A.         Tang, U. Chan, et al. Improvement in diabetes      control with an monitoring system based on a       hand-held, touch screen electronic diary.           J. Telemed. & Telecare 2001; 7(1): 47-50.

3. 현수경, 김대히, 이승종, 김동규, 최진욱, 전종훈 et     al. PDA를 이용한 간호정보시스템의 개발. 대한     의료정보학회지 2000; 6(2): 45-51.

4. 한승빈, 강희장, 최진욱, 범희승, 이강선, 전종훈.      알쯔하이머 질환진단과 치료를 위한 PDA용 임      상의사결정시스템(CDSS)의 개발. 대한의료정보학     회지 2001; 8(보완권 1): 36-39.

5. 홍성관. 에너지균형과 비만. 대한비만학회지 2000;     9(3): 1-5.

6. Yip Mei Po. Telemedicine to improve patients'       selt-efficacy in managing diabetes. J. Telemed      & Telecare 2000; 6: 263-267.

감사의 글

본 연구는 한국과학재단에서 지원하는 2004년도 생체계측신기술 연구센터 연구과제에 의한 결과임.