I.

HL7 프로토콜을 이용한 임상검사장비의 통합 인터페이스 구현                     ; 폐기능 검사장비와 혈액검사장비의 인터페이스

Implementing a Universal Interface for Clinical Devices using HL7 Protocol; Interface of Pulmonary Function Test Device and Blood Test Device

Sun-Chil Kim†, Hune Cho*, Il-Kon Kim*, Yun-Sik Kwak*

†Dept. of Radiologic Technology, Daegu Health College

* Dept. of Medical Informatics, Kyungpook National University, Daegu 700-422, hunecho@knu.ac.kr

Abstract: Healthcare specialists these days are concerned about the way patient test results are processed in the hospital. One of the prerequisites for the introduction of the electronic medical chart into the hospital is the computerization of all the medical information. At the same time, the disparate test devices used in the hospital should be computerized as well. In addition, a standardized methodology for the storage and transmission of clinical test results should be paralleled. This paper examined a possibility of interconnecting and computerizing the three clinical test devices in the pulmonary function test room, which have different result formats and disparate transmission methods. ASTM international standard specification for messaging protocol made it possible to coordinate the two types of programs and interlink them to the medical information system in the facility. By introducing such a standardized, integrated system into the hospital, the patient waiting time for test has been reduced, the analysis of test results has been synchronized, and work-flow at the test room has been enhanced positively. The test reliability has improved as a results. Also, this practice has become a new paradigm for the interface between test devices and healthcare facilities.

Keyword: HL7, ASTM, Clinical device

배 경

임상검사결과는 환자의 진료와 치료계획에 있어서 매우 중요한 역할을 수행하고 있으며, 오늘날 병원정보시스템은 이들 정보를 관리하기 위해서 전자의무기록 (Electronic Medical Record, EMR)을 추구하고 있다. 이에 따라 병원정보시스템에 전산으로 입력되지 않는 임상병리검사장비, 폐기능 검사장비, 심전도검사장비, 뇌파검사장비등의 주변검사장비의 결과 데이터의 입력과 출력이 문제점으로 대두되고 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해서 각각 검사장비의 인터페이스 속성을 분석하여 하나의 동일한 인터페이스와 게이트웨이를 만들어 각 기종들의 의료정보시스템을 통합하여야 한다. 표준화 되지 않는 개별적인 데이터통신방법에 대한 검사장비 인터페이스 작업은 많은 비용과 노력을 필요로 한다. 방사선과 정보시스템 (Radiology Information System)은 영상정보를 획득하기 위해 의료영상검사장비가 병원정보시스템과 DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine), HL7 (Health Level 7) Interface 기반으로 자리를 잡고 있으며, 임상병리 검사정보시스템 Laboratory Information System, OCS)인 경우에는 처방입력의 다양성과 결과지의 이질성, 업무의 복잡성, 각 장비회사별 Interface 다양화 등으로 병원정보시스템과의 연동에 어려움이 있다. 이로 인해 일정하지 않는 결과지를 환자차트에 부착하여 관리하거나, OCS (Order Communication System) 화면을 보면서 인위적으로 결과정보를 입력하는 형태로 운영하고 있으며, 검사결과가 병원시스템에 연동이 된다고 하더라도 독립적인 프로토콜을 사용하고 있기 때문에 검사결과보고서를 통합하여 운영하기 위해서는 독자적인 컴퓨터 시스템과 독립적인 데이터 Parsing 을 필요로 한다 [1,2,3,4]. 본 연구에서는 첫째, 기존 장비의 데이터 정보전달과정을 분석하여, 기존 검사장비가 채택하고 있는 ASTM (The American Society for Testing and Materials) protocol 과 HL7간의 변환 인터페이스를 시도하여 데이터를 분석하여 구현하였다. 둘째 장비마다 분석된 데이터를 구현된 HL7 Message 형태의 데이터로 Parsing 하여 OCS 에 필요한 정보를 전달하고자 하였으며, 셋째 임상의사의 요구사항을 적절히 조합하여 사용자 위주의 검사 입력 및 결과정보조회 화면을 구현하였다. 네 번째 이러한 시스템을 구현하여 각종 임상장비를 통합적으로 연결하는 Universal clinical device interface workstation 의 모델을 제시하였다. 마지막으로 2006년도 2월부터 약 3개월 동안 100명의 환자의 검사시행 결과를 대상으로 검사업무의 개선사례를 조사하여 시스템의 유용성을 평가하였다.

II.재료 및 방법

1. 임상검사장비의 분석과 연결 구성도

Sensor Medics 사의 V-max 는 폐기능 검사장비로 폐기능검사실에서 임상 병리사 혹은 임상의사가 하루에 25명 정도 폐기능 검사를 수행하며, 결과는 실시간 정보처리가 불가능하여 종이형태의 결과지를 전달하는 형태를 취하고 있으며 현재 수작업으로 입력과 확인 작업을 수행하고 있으나, 이 검사장비는 직접적으로 결과 출력이 HL7 protocol 인터페이스가 가능하였다[5,6]. 하나의 독립적인 검사장비 Sensor Medics 사의 Body-box 인 경우에는 입력과 출력 모두가 회사자체의 protocol 을 따르고 있어 개별적인 분석이 필요하며, 입력과 출력 모두 HL7 Interface Gate-way 가 필요한 상태였다. 이와 같은 독립적인 시스템을 하나의 컴퓨터로 연결하여 병원정보시스템과 HL7 protocol Interface를 수행하고자 한다.

Fig. 1. Design of universal clinical device interface system

2. 검사장비별 결과 통신 프로토콜 분석

V-max 인 경우에는 직접 HL7 Message 전송이 가능하였다. 다만, 환자정보의 입력의 경우 병원의 환자정보시스템과 처방입력정보가 확인되면 결과정보와 Matching 하여 기본 환자정보를 입력하는 시스템만이 필요하였다. 두 번째 장비인 ABGA 검사장비는 ASTM protocol을 적용하고 있는데, 데이터 정보를 출력하기 위해 물리적인 측면의 Interface 는 Physical layer, Data Link layer, Presentation layer, Application layer로 구성되며,  RS232C Serial 통신으로 데이터를 출력하고 있어 ASTM data 를 HL7 Message 형태로 변환하는 프로그램을 필요로 하였다[7] 세 번째 장비인 Body-Box 는 자체적인 Format 을 가지고 있으므로 검사결과 형태를 분석하여 변환 프로그램을 사용하여 HL7 Message 형태로 변환하는 방법을 선택하였다. 궁극적으로는 두 시스템을 하나로 통합하여 같이 구동시키는 방법을 구현하였다.

Fig. 2. Data link layer overview

3. 검사결과 HL7 Message변환 & Parsing

검사장비에서 나오는 결과는 ASTM Report Format 혹은 자체적인 Report Format 으로 전송하는데 File형태를  Thread 를 이용하여 Background 에서 HL7 ver2.2 (MSH, PID, OBR, OBX)형태로 다시 변경하여 HL7 Receiver 로 넘겨준다. V-max에서 출력되는 HL7 Message 의 Version 이 2.2이므로, 각 장비의 결과지도 HL7 Message Ver 2.2 형태로 변환하고,  HL7 Receiver의 Message 버전도 동일하게 적용해야 오류 없이 Parsing이 가능하다. 결과 데이터를 HL7 Message형태로 변환해서 각 세그먼트의 속성과 각 결과지의 항목을 비교 분석하였다. 검사결과의 형태는 Fig. 3과 같이 각각 나타나며, 이를 HL7 Message형태로 변환하여 전송하였다.

Fig. 3. Report data output format

III. 결 과

폐기능 검사실에서 발생되는 이질적인 Message를 변환하여 통합적으로 결과를 작성, 전송하는 시스템을 구현하였다. 구축된 데이터베이스 시스템은 임상검사장비의 Interface는 GUI (Graphic User Interface) 환경의 Window 2000 을 Operating System으로 선택하였고, Visual 언어는 Sybase 사의 Power Bulider 와 Microsoft 사의 C++를 이용하여 통합인터페이스 프로그램을 구현하였다. 병원 적용 시스템의 설계 구성도는 Fig. 4 와 같다.  임상검사장비 사용자가 편리하게 운영하고 전송하기 위해 실시간 처리를 기본으로 하였으며, 환자정보 Matching 이외는 수작업을 하지 않도록 프로그램화하였다. 임상검사장비에서 검사를 시행하기 전에 환자의 기본정보를 HIS 에서 가지고 오도록 설계하였으나, 장비에서 직접 검사 예약, 접수환자의 Worklist 를 생성하지 못하므로 인터페이스 workstation 에서 결과정보와 환자정보, 처방정보를 Matching하는 작업이 필요하다. 이 때, 전달 변수로 접수번호를 사용하였으며, 동일한 환자, 처방시간의 처방들은 한 개의 접수번호를 가지고, 각 장비에 동일하게 전달된다 [8, 9, 10]

Fig 4. Clinical Device Interface Diagram

처방정보에서 검사실 접수정보를 생성하는 프로그램을 Fig. 5와 같이 구현하였다.

Fig. 5. Order patient information matching view

임상검사장비에서 나오는 ASTM message 와 자체 독립적인 Result Document 는 변환 프로그램을 이용하여 HL7 message형태로 변환하였다. 여기서 발생하는 ORU_R01 message 는 Fig. 6과 같이 Parsing하여 User Interface View 를 구현하였다.

2006년 2월부터 폐기능 검사실의 검사환자를 대상으로 본 연구에서 구현된 통합 인터페이스 시스템을 100 명의 환자에게 적용하였다. 그 결과 기존의 결과지 운영시스템에 비하여 검사업무환경변화가 다양하게 나타났다. 무엇보다도 기존의 업무환경에서는 입원 및 외래환자의 대기일수가 평균 2 주에서 1 주로 단축되었으며, 임상병리사 3 명, 간호사 15명, 의사 5명의 내부고객의 만족도도 Fig. 7과 같이 향상되었다. 환자의 입장에서는 검사대기시간단축과 실시간 검사결과 확인으로 당일검사 결과조회가 가능하여 입원일수를 줄이는데 기여하였다.

Fig 6. HL7 message parsing work flow

Fig. 7. Comparison of waiting day work-flow improvement before and after

Ⅳ. 결론 및 향후과제

병원전체의 전산화 과정에서 기존장비의 인터페이스작업은 필수적 사항이며, 환자의 처방정보와 함께 결과정보가 유연성을 가지고 연동되어야 한다. 이때, 선행되어야 할 인터페이스작업은 검사장비의 전산화 출력 과 표준 전송 저장방식이다. 이는 환자의 검사결과정보가 개방성을 가지고 검사시스템에 접근함으로써 종이로 출력되는 형태나, 수작업으로 결과를 입력하는 한계를 넘어 검사결과의 전산화를 통해 정도관리를 효율적으로 수행할 수 있다[11,12]

본 연구에는 Universal clinical device interface workstation 의 모델을 제시하여 이질적인 결과정보데이터를 통합적으로 관리하고 표준 형태로 전송하는 방법을 구현을 통해 제시하였다. 그 결과 임상검사결과의 신뢰성 향상, 환자의 대기시간 감소, 내부 및 외부 고객의 만족도 향상, 검사결과의 실시간 처리 등을 개선하였다. 첫째, 병원 내부에 존재하는 각종 검사장비의 전산화 과정에서 표준 Interface module 을 개발하여 적용함으로써 향후 타 기종의 장비도 동일한 분석방법을 통해 전산화를 할 수 있는 방안을 제시하였다. 이는 장비 고유의 통신방법을 HL7 형태로 변환하여 병원정보시스템과 쉽게 연동할 수 있도록 프로그램을 개선하였다. 둘째, ASTM Protocol 를 분석하여 HL7 Message 로 자동 변환되는 단일 프로그램을 구현하여 이질적인 결과데이터를 통합적으로 관리 운영하여 환자 결과정보의 유용성을 향상시켰다. 결과적으로 ASTM 통신방법을 분석하여 HL7 Ver 2.2 로 완전히 변환시켰다. 셋째, HL7 Message 를 Parsing 하는 엔진 프로그램인 HL7 Broker를 개발하여 검사처방 결과정보에서 필요한 데이터를 화면에서 조회 가능한 형태로 전환함으로써 검사결과 데이터의 활용성을 증가시켰다. 향후 검사결과 데이터를 CDA (Clinical Document Architecture) 형태로 저장하여 타 의료기관에 전송하는 시스템을 추가한다면 결과정보의 공유범위가 넓어질 것으로 사료되며 이러한 문제를 해결하기 위해서는 Interface workstation 에서 HL7 V2.2 를 HL7 V3.0 으로 변환시키는 Tool 과 CDA 를 자동으로 생성하는 프로그램의 연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다[13].

참고 문헌

1. Zhanjun Chang, Song Mei, Zheng Gu. "Realization of Integration and Working Procedure on Digital Hospital Information System" Computed Standards & Interfaces, pp 529-537, 25, 2003.

2. Michael E. Matheny, Lucila Ohno-Machado, Frederic S. Resnic,  "Monitoring Device Safety in Interventional Cardiology", JAMIA, Vol. 13(2),  pp 180-187,  2006.

3. W.T.F. Goossen, M.J. Jonker, B.L. Kabbes, In: G. Surjan etal. (eds) "Electronic Patient Records: Domain Message Information Model Perinatology", Proceeding Medical Informatics Europe 2002, pp 366-370, 2002.

4. Clement J. McDonald, " The Barriers to Electronic Medical Record Systems and How to Overcome Them", J. AM. Med. Inform. Assoc. 4, pp 213-221, 1997.

5. ASTM, "Standard Specification for Low-Level Protocol to Transfer Messages Between Clinical Laboratory Instruments and Computer Systems," E1381-02, 1997.

6. ASTM, "Standard Specification for Transferring Information Between Clinical Instruments and Computer Systems", Designation: E1394-97, 1997.

7. Abort standard interface RS-232 manual - Abbott laboratory.

8. Dick R, Steen E, Detmer D(eds). "The computer-based patient record: an essential technology for health care." Red ed. Washington, DC: National Academy Press; 1997.

9. Dickinson DM, Ellison MD, Webb RL. "Data Sources and Structure.", AM. J.  Transplant, 3(Suppl 4), pp 13-28, 2003.

10.Harold P.Lehmann, Joan A.Freedman, John Massad, Renee Z.Dintzis, "An Ethnographic, Controlled Study of the Use of a Computer-based Histology Atlas during a Laboratory Course", JAMIA, Vol. 6(1), pp 38-52, 1999.

11.Hallvard Laerum, Tom H. Karlsen, Arild Faxvaag, "Effects of Scanning and Eliminating Paper-based Medical Records on Hospital Physicians Clinical Work Pracitce.", J. AM. Med. Inform. Assoc, 10. pp 588-595, 2003.

12.Eric G. Poon, Gilad J. Kuperman, Julie Fiskio, David W. Bates, " Real-time Notification of Laboratory Data Requested by Users through Alphanumeric Pagers", JAMIA. Vol. 9(3), pp217-222, 2002.

13. Kai U. Heitmann, Ralf Schweiger, Joachim Dudeck, "Discharge and referral data exchange using global standards the SCIPHOX project in Germany", International of Medical Informatics. 70, pp 195-203, 2003.