안전한 수혈을 지원하는 모바일 헬스케어시스템의 설계 및 구현

Design and Implementation of Mobile Healthcare System supporting Safe Transfusion

Abstract

바코드 시스템과 전자태그(RFID)부터 저 전력 블루투스 기술을 활용한 비콘(Beacon)까지 진료 및 검사 단계를 자동화하고 스마트 기기와 연계된 진료 정보를 이용하는 등 정보기술과 보건‧의료 분야의 용합이 널리 확산되고 있다. 본 논문에서는 환자에게 혈액을 수혈하는 과정에서 다른 혈액형이 수혈되는 사고를 예방하기 위해 안전한 수혈관리를 위한 모바일 헬스케어 시스템을 설계하고 구현하였다. 환자 팔찌, 채혈 용기, 혈액백 및 의료진 신분증의 바코드에 저장된 정보를 스마트 기기로 인식하여 환자의 정보와 매칭시켜 안전하고 효율적인 수혈이 가능하도록 구현하였다. 본 논문에서 제안하여 구현한 수혈관리 모바일 헬스케어 시스템을 종합병원의 수혈 과정에 적용한 결과, 안전하고 효율적인 수혈이 가능하여 수혈 과정에서 발생하는 사고의 예방이 가능한 것으로 확인되었다.

From bar code systems and radio frequency identification (RFID) to beacons utilizing low power bluetooth technology, the fusion of information technology and health and medical treatment is spreading through advances such as automated treatment and examination stages and the use of treatment information connected to smart devices. In this paper, designed and implemented a mobile health care system for the safe management of blood transfusions to prevent accidental problems that can occur during patient blood transfusions. It makes safe and effective blood transfusion possible by using smart devices to read information saved on patient bracelets, blood-collecting containers, blood transfusion bags, and medical personnel identification cards so that they match patient information. By applying the blood transfusion management mobile health care system presented and implemented in this paper to blood transfusion processes in hospitals, it was verified that it allows for safe and effective blood transfusion, preventing accidents which may occur in blood transfusion processes.

Ⅰ. 서 론

정보통신기술(ICT : Information & Communication Technology)과 전통 산업의 융합이 지속적인 경제 성장과 사회 현안을 해결하는 수단으로 주목 받고 있다. 전통 산업과 ICT 융합을 통해 업무처리의 효율성을 향상시키고, 새로운 비즈니스와 일자리를 창출하는 등 산업경쟁력을 제고시키는 효과를 얻을 수 있으며, 종전에 없었던 새로운 시장 기회가 생겨나기도 한다. 이를 뒷받침 하듯 세계 경제의 패러다임 역시 단순한 기술의 고도화를 넘어 ICT와 다양한 분야의 융합을 통해 새로운 가치를 창출하는 시대로 빠르게 변화하고 있는데, 전 세계 ICT 융합 시장 규모는 2010년 1.2조 달러에서 2020년 3.6조 달러로 성장할 것으로 예측된다[1,2].

한편, ICT 융합은 산업 성장과 더불어 국민행복의 실현을 위해 의료, 재난재해, 교육 등 각종 사회 현안에 대한 해법도 제시하고 있다. 대표적으로 의료 분야의 경우, ICT‧BT(Bio Technology)‧의료기술이 융합된 스마트 헬스케어(smart healthcare) 산업이 미래 신 성장동력으로 부상하고 있다. 수명연장과 소득향상으로 인해 삶의 질을 추구하는 사람들이 증가하고, 고령화와 만성질환의 증가로 의료시장의 패러다임이 질병예방과 효율적 관리로 변화하면서 맞춤형 의료서비스에 대한 요구가 증가하고 있기 때문이다[1-3]

특히, ICT와 BT의 융합으로 모바일 의료기기가 최근 빠른 속도로 발전하고 있다. 2013년부터 시작된 헬스케어 웨어러블 디바이스(wearable device)의 열풍은 IT 기업의 헬스케어 시장 진입을 촉진하고 있으며, 스마트폰의 보급으로 인해 의료기기의 활용성과 편리성이 비약적으로 발전하고 있다. 각각의 영역에서 발전하던 의료기기와 스마트기기는 이제 모바일 의료기기라는 하나의 시장에서 만나게 되었다. 의료진을 중심으로 개발되던 의료기기는 소비자의 관점에서 재조명되어 보다 유용한 기기로 탈바꿈하고 있다. 단순한 건강관리에서부터 중증질환의 치료에 이르기까지 모바일 의료기기가 제공하는 스마트 헬스케어 솔루션이 중요한 역할을 할 것으로 기대된다[2-6].

본 논문에서는 응급상황이 발생했을 때 채혈에서 크고 작은 실수가 발행할 수 있고, 혈액이 다른 사람에게 잘못 수혈되어 사망에 이르는 안타까운 사례를 최소화하기 위한 모바일 헬스케어 시스템을 설계하고 구현하였다. 즉, 환자에게 혈액을 수혈하는 과정에서 다른 혈액형의 혈액이 환자에게 잘못 수혈되는 사고를 예방하고 안전하게 적합한 혈액이 수혈될 수 있도록 지원하는 모바일 헬스케어 시스템을 설계하고 구현하였다. 환자의 정보가 포함된 팔찌, 채혈 용기, 수혈하기 위한 혈액 정보 및 의료진 신분증의 바코드에 저장된 정보를 스마트 기기로 인식하여 환자의 정보와 매칭시켜 안전하고 효율적인 수혈이 가능하도록 구현하였다. 본 논문에서 제안한 안전하게 수혈을 지원하는 모바일 헬스케어 시스템을 종합병원의 수혈 과정에서 직접 적용한 결과 오류가 발생하지 않고 정상적으로 작동되었다. 따라서 수혈 과정에서 발생하는 사고를 예방하여 환자의 생명과 안전을 지킬 수 있을 것으로 확인되었다.

본 논문의 구성은 다음과 같다. 2장에서는 디지털 헬스케어 산업의 패러다임과 현황을 간략하게 설명하고, 혈액관리 및 수혈을 안전하게 지원하기 위한 기존 연구들을 고찰한다. 3장에서는 제안한 모바일 헬스케어 시스템의 설계 및 구현 내용을 설명하고, 4장에서는 실험 및 분석 결과를 기술한다. 그리고 5장에서는 결론 및 향후 연구 방향을 기술한다.

 

Ⅱ. 관련연구

2.1. 디지털 헬스케어(Digital Healthcare)

최근 헬스케어와 ICT 융합의 활용성이 증대되면서 디지털 헬스케어(digital healthcare)가 새롭게 부상하고 있다. 의료 서비스에 대한 요구(needs)는 질병 치료에서 예방과 관리를 통해 건강한 삶을 유지하는 것으로 변화하고 있다. 즉, 인구의 고령화, 생활수준의 향상, 의료비 부담 증가에 따라 질병의 예방 및 일상 관리의 중요성이 증대되고 있으며, 건강한 수명 연장을 위한 개인 맞춤형 헬스케어 요구가 확대되고 있다. 따라서 미래의 보건의료 서비스 시장은 치료 분야의 비중은 감소하고 진단, 사후관리, 예방 부분의 시장 비중이 커질 것으로 예상된다[4-7].

의료서비스와 ICT의 융합은 환자에게 의료정보를 제공하는 형태를 시작으로 무선 통신을 이용하여 환자의 상태를 모니터링 할 수 있는 유헬스(u-health)로 발전하여 언제, 어디서나 의료서비스를 제공받을 수 있는 형태로 발전하였다. 최근에는 의료와 복지, 안전 등 다양한 분야가 융합되고 지능화된 관계로 스마트기기의 보급 확산을 통해 개인이 스스로 자신의 운동량이나 식사한 칼로리, 스포츠 활동 기록 등의 관리 가능한 스마트 헬스(s-health), 웨어러블 컴퓨팅 기기들과 모바일 기기들이 헬스케어 도구로서 활용되기 시작하면서 모바일 헬스(m-health)가 부상하고 있다. 결론적으로 디지털 헬스는 최근 부상하고 있는 스마트 헬스, 모바일 헬스를 포괄하는 광의의 개념으로 건강상태에 대한 정보를 수집하고 이를 효율적으로 관리함으로서 개인 맞춤형 건강관리 및 의료서비스의 제공이 가능하게 되었다[4-8].

표 1.의료·ICT 융합 트랜드 변화 및 특징 [4] Table. 1 Medical·ICT convergence trend changes and features [4]

2.2. 혈액 및 수혈 관리

B형 혈액이 A형으로 둔갑했다가 또다시 AB형 라벨을 붙이고 유통되는 어처구니없는 일이 발생하는 등 혈액관리 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 혈액 표기가 바뀐 혈액을 출고하여 수혈까지 하는 사고가 종종 일어나고 있다. 특히, 수혈 오류가 환자의 사망을 유발할 수 있는 주요 요인으로 지적되고 있는 상황에서 안전한 수혈을 위한 제도와 지침이 제공됨에도 수혈로 인한 심각한 손상의 주요 요인은 침상에서 환자확인에 실패하여 혈액형이 다른 혈액을 투여한 경우라고 하였다[9,10].

혈액 및 수혈 관리에 대한 기존의 연구 결과들은 세가지 범주로 요약하여 정리할 수 있다. 헌혈에서부터 혈액이 병원에 전달되어 환자에게 수혈하는 단계까지의 혈액 관리[10-12], 응급환자나 혈액이 필요한 환자들에게 투약·수혈 과정에서 안정성을 확보하는 투약·수혈 관리[9,13], 그리고 혈액 및 수혈 관리의 안전성과 효율성을 개선하기 위한 첨단 기술의 활용 방안[14,15]등으로 분류할 수 있다.

조명숙 외[9]가 제안한 투약‧수혈 바코드 시스템은 간호사들이 약물 또는 혈액을 투여할 때 투여 오류가능성 정보를 제공함으로써 투여 오류를 예방하는데 효과적임이 확인되었으나 간호사들은 환자 안전 측면에서는 만족하나 업무 효율측면에서는 상대적으로 만족도가 낮게 나타났다. 최재한 외[10]은 헌혈된 혈액백에 부착된 바코드를 하나씩 스캔하여 관리하던 것을 관리의 효율성과 정확성을 높이기 위해 UHF RFID 혈액관리시스템(BIS)을 구현하고, 고유전율인 혈액이 들어있는 헌헐용 혈액백에 부착 가능한 UHF RFID 태그 안테나를 설계하여 실시간으로 혈액관리가 가능하게 하였다.

허선주 외[11]는 헌혈에 대한 대중의 부정적인 인식을 개선하기 위한 헌혈 앱을 이용하여 헌혈에 대한 잘못된 상식을 바로잡고 혈액 유통의 투명성을 확보하는 등 혈액관리체계 개선에 기여하였다. 박용민 외[12]는 혈액 온도관리 시스템의 시나리오를 이용하여 이동성을 고려하고, 혈액의 현재 위치 및 상태를 등록하고 추적하는 과정을 확인할 수 있도록 제안하여 혈액관리의 효율성을 개선하였다. 임근 외[13]는 의약품 사용에 있어서 환자에게 올바른 관리 경로를 통해 적절한 시간에 올바른 투여량으로 약이 지급이 되기 때문에 의료 사고중에서 사람이 만들어내는 의료사고를 방지할 수 있는 병원 약물전달 시스템을 통하여 약물 전달사고를 최소화 하고자 하였다.

박동균 외[14]는 의료사고 증대와 비효율적인 업무환경의 문제를 개선하기 위해 의료분야에서 광범위한 RFID/USN 기술의 적용 방안을 검토하였다. 의료진 및 환자관리, 자산관리, 의약품관리, 혈액관리 분야에서의 적용 사례 분석, 문제점 및 활성화 방안을 고찰하였다. 허성욱 외[15]는 스마트 TV를 기반으로 블루투스 HDP(Health Device Profile)를 통한 개인 의료기기와의 연결성을 확보하고 지속적인 생체 정보를 모니터링 할 수 있는 건강관리시스템으로 건강관리 앱을 통한 지속적인 모니터링 및 원격의료를 통해 건강증진 방안을 제공하였다.

 

Ⅲ. 모바일 헬스케어 시스템

3.1. 시스템 구성

모바일 헬스케어 시스템은 크게 안전 수혈·투약관리 시스템, 안전 수혈·투약관리 앱, 병원의 의료정보시스템, 데이터 허브 센터로 구성되고, 이들 간의 데이터 송수신과 같은 세부 시스템으로 구성된다. 최종 목표로 하는 모바일 헬스케어 시스템은 그림 1과 같으며[16], 본 논문에서는 안전 수혈관리 시스템, 안전 수혈관리 앱 및 모바일 기기를 설계하여 구현하였다. 투약 관리모듈은 수혈 관리 모듈과 거의 동일한 프로세스로 진행되므로 본 논문에서는 다루지 않으며, 의료정보시스템은 모바일 헬스케어 시스템을 적용하는 병원에 구축된 시스템과 연동시키는 것이다. 그리고 데이터 허브 센터는 환자가 여러 병원이나 약국을 이용하고 있는 의료체계를 고려하여 확장시키기 위하여 포함시킬 것을 고려하고 있다.

그림 1.시스템의 전체 구성도 Fig. 1 an overall configuration of the system

본 논문에서 안전 수혈·투약관리 모듈 중 환자의 혈액을 채혈하고, 혈액을 수혈하기 위한 안전성을 확보하기 위한 수혈관리 모듈을 설계하여 구현하였으며, 안전 수혈 모듈의 구성은 그림 2와 같다.

그림 2.안전한 수혈 모듈의 구성 Fig. 2 configuration of safe blood transfusion modules

안전 수혈 모듈은 환자 정보를 저장하고 있는 환자 팔찌, 환자의 혈액형을 확인하기 위해 채혈한 채혈 용기, 혈액원으로부터 공급되어 병원에서 보관중인 혈액백, 환자의 치료를 담당하는 의료진의 정보가 기록된 사원증 등으로부터 정보를 획득하여 모바일 기기에 저장된 안전수혈 관리 앱을 이용하여 안전성을 확인할 수 있도록 구성하였다.

3.2. 서비스 흐름

시스템은 안전수혈에 필요한 자원을 관리하는 웹 서버와 수혈 현장에서 활용되는 모바일 앱으로 구성되며, 전체적인 서비스 흐름은 그림 3과 같다. 웹 서버는 인터넷 망에 연결하여 안전 수혈에 필요한 전반적인 관리 및 모바일 기기에서 요청하는 작업의 처리를 담당한다. 모바일 앱은 수혈 장소에서 환자의 정보와 혈액, 혈액백 및 의료진의 정보를 이용하여 수혈의 안전성을 체크하는 어플리케이션이다. 그리고 환자와 의료인의 기본정보, 환자에게서 채혈한 혈액 및 혈액원에서 공급된 혈액의 정보는 병원의 의료정보시스템에 의해 관리되며, 이 정보는 안전 수혈관리시스템에서 활용할 수 있도록 구성하였다.

그림 3.서비스 흐름도 Fig. 3 service flow diagram

환자에게 혈액을 수혈하기 전에 안전성을 확인하는 과정은 그림 4와 같다. 병원을 처음 방분한 환자는 채혈을 통하여 혈액형을 확인한 후 병원의 의료정보시스템에 저장한다. 수혈 과정에서는 환자의 팔찌, 의료진의 신분증 및 혈액백의 바코드를 모바일 기기로 인식하고, 안전성 검사에 필요한 정보를 수집하여 안전하고 정상적인 수혈인지의 여부를 판단한다. 정상으로 확인되면 환자에게 수혈을 실시하고, 비정상으로 확인되면 원인을 파악하여 문제를 해결한 후 안전성을 다시 확인하도록 하였다.

그림 4.수혈의 안전성 확인 과정 Fig. 4 the identification of blood transfusion safety

3.3. 사용자 인터페이스

안전 수혈관리 시스템은 환자, 의료진 정보, 수혈에 필요한 정보를 관리하는 서버 부분과 혈액의 수혈 과정에서 안전성을 점검하고 관리하는 모바일 기기 부분으로 구성되어 있으며, 모바일 앱의 사용자 인터페이스는 그림 5와 같다.

그림 5.모바일 앱의 사용자 인터페이스 Fig. 5 user interface of mobile app

모바일 앱에서는 환자 팔찌, 의료진 신분증 및 혈액백의 정보를 인식하여 수혈의 안전성을 검사할 수 있도록 수혈 관리 시스템에 전송하고, 안전성 검사 결과를 모바일 앱에서 회신 받아 정상 또는 오류 여부를 표시한다. 수혈관리시스템에서는 환자 및 의료진, 혈액원으로부터 가져온 혈액에 대한 정보를 담당 의료진이 관리할 수 있도록 사용자 인터페이스가 구성되어 있다. 환자가 병원을 방문하면 기본 정보를 등록하고, 진료나 수혈이 이루어지면 진료와 수혈에 관련된 정보와 담당의료진 등 정보를 갱신하고 관리하여 수혈의 안전성을 확인하는 과정에서 편리하게 활용할 수 있도록 구성되어 있다.

3.4. 전용 모바일 기기

안전 수혈관리 시스템에서 사용할 수 있는 모바일기기는 전용 모바일기기, 의료진의 스마트폰, 중고 스마트폰 등 세 가지이다. 전용 모바일기기와 중고 스마트폰은 수혈의 안전성을 확인한 후 수혈에 관련된 정보를 갱신하고 관리하기 위한 용도로만 활용할 수 있고, 의료진의 스마트폰(iOS와 Android)의 경우에는 모바일 앱을 설치하여 개인적인 용도 및 수혈의 안전성을 점검하는 과정에서 편리하게 사용할 수 있도록 구성하였다. 의료진이 개인 스마트폰을 사용하는 것을 꺼리는 경우에는 전용 모바일 기기를 사용할 수 있도록 설계하여 구현하였다.

혈액원에서 가져와 병원에서 관리하고 있는 혈액백, 혈액의 수혈이 필요한 환자 및 의료진의 정보를 인식한 후 혈액백의 바코드 정보를 환자 팔찌의 바코드 정보와 비교하여 일치 여부를 검증하기 위한 전용 모바일기기 및 사양은 그림 6 및 표 2와 같다. 이 전용 모바일기기는 정확한 정보를 획득하고 점검하여 수혈 과정에서 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있도록 설계하였다.

그림 6.전용 모바일 기기 Fig. 6 dedicated mobile device

표 2.모바일 기기의 사양 Table. 2 specification of mobile devices

그림 7은 전용 모바일 기기의 하드웨어적인 안전성을 시험한 결과를 나타낸 것이며, 메인 컨트롤러의 CPU main clock과 LPDDR의 데이터 신호 상태를 나타내는 그래프이고, 정상적으로 동작하고 있음이 확인되었다.

그림 7.CPU 클럭과 LPDDR 데이터 신호 Fig. 7 CPU main clock and LPDDR data signal

 

Ⅳ. 실험 및 분석

4.1. 실험 환경 및 방법

환자에게 혈액을 수혈하는 과정에서 안전성을 보장할 목적으로 설계하고 구현한 모바일 헬스케어 시스템을 병원의 실제 수혈 환경에서 안전하게 활용할 수 있는지를 검증하기 위하여 실험을 하였다. 종합병원인 C 병원에서 의료정보시스템과의 연결 상태를 점검하기 위한 망 연결 시험, 서버와 모바일 기기(스마트폰, 전용 모바일기기)와의 연결 및 작동 상태를 점검하기 위한 모바일 앱의 구동, 그리고 혈액원에서 공급된 혈액과 환자의 혈액이 일치하는지 여부 등을 점검하는 실험을 실시하였다. 부가적으로 혈액백의 오류에 대한 검증과 이미 수혈이 완료된 혈액백을 대상으로 한 검증도 실시하였다.

4.2. 실험 과정 및 결과

환자에게 혈액을 수혈하는 과정에서 발생하는 사고의 대부분은 다른 환자에게 수혈해야 할 혈액을 수혈하거나 혈액형이 일치하지 않은 혈액을 수혈하는 것이다. 이러한 유형의 사고를 예방하고 안전하게 수혈을 할 수 있도록 지원하기 위하여 제안한 모바일 헬스케어 시스템의 수혈의 안전성을 점검하는 과정은 그림 8과 같다. 의료진의 신분증, 환자의 팔찌 및 혈액백의 바코드에서 정보를 획득하여 정상적인 수혈인지, 아니면 잘못된 수혈인지를 확인한다.

그림 8.안전 수혈의 실험 과정 Fig. 8 procedure of blood transfusion safety

정상적인 수혈이면 환자에게 바로 수혈을 실시하고, 오류가 발생할 경우에는 신속하게 원인을 해결한 후 안전성을 다시 점검하도록 되어 있다.

실험은 C 종합병원에서 환자에게 수혈해야 할 일치한 혈액을 수혈하는 실험 120회와 수혈을 해서든 안 되는 불일치 혈액을 수혈하는 실험 30회를 실시하였으며, 실험 결과는 표 3과 같다. 수혈의 안전성을 실험한 결과에 따르면 매우 정확한 것으로 나타났다. 표 3에서 일치한 혈액을 대상으로 한 실험에서 1회의 실패는 혈액백의 바코드가 손상된 경우이다.

표 3.수혈의 안전성 확인 실험 결과 Table. 3 Experimental results confirm the safety of blood transfusion

4.3. 실험 결과 분석

안전 수혈관리 시스템, 모바일 앱 및 모바일기기는 혈액백의 바코드에 입력되어진 혈액의 정보를 환자의 정보와 매칭하여 정확한 혈액을 해당 환자에게 정확하게 수혈하는 시스템으로 안전하고 효율적인 수혈이 이루어지도록 구현되었다. 의료진(의사, 간호사)과 병원의 전산 인력을 대상으로 수혈관리 시스템, 모바일 앱 및 모바일기기에 대한 현장 적용에 대한 만족도 조사결과는 표 4와 같다. 만족도 조사 결과에 따르면 의료진의 현장적용 가용성과 업무 효율성 개선에 대한 가능성에 대해 매우 긍정적으로 평가하고 있음을 확인할 수 있다.

표 4.현장적용 만족도 조사 결과 Table. 4 field application satisfaction survey(5 points)

수혈업무의 자동화를 통하여 사람에 의한 오류를 최소화시키고 과학적인 관리를 통하여 수혈과 관련된 의료 업무 프로세스를 개선시킬 수 있었다. 또한 의료 업무 프로세스의 개선을 통하여 병원의 신뢰성을 향상시키고 업무처리의 효율성이 향상될 것으로 기대된다.

 

Ⅴ. 결 론

환자 안전에 대한 실태 조사에 의하면, 낙상사고는 5.5%, 욕창발생 3.7%, 의사의 질병진단오류 9.8%, 병원내의 감염발생(세균, 바이러스. 곰팡이균 등)이 2.2%로 조사되었다. 특히 심각한 것은 수술환자나 응급환자의 혈액형이 바뀌어서 수혈되는 사고는 단 한건도 발생하지 말아야 함에도 불구하고 상급종합병원이 1.2%, 종합병원은 1.5%로 치명적이고 심각한 의료사고를 경험한 것으로 확인됐다. 환자의 약이나 주사약이 바뀐 경우도 상급종합병원이 2.9%, 종합병원은 5.1%, 일반병원이 2.9%로 조사되어 의료기관의 환자안전에 대한 불감증과 심각성이 여실히 드러났다[17].

본 논문에서는 환자에게 수혈하는 과정에서 혈액형이 바뀌어서 수혈되는 사고를 예방하기 위한 안전한 수혈을 지원하는 모바일 헬스케어 시스템을 설계하고 구현하였다. 응급 및 수술 환자에게 혈액을 수혈하기 전에 혈액원으로부터 공급되어 온 혈액과 환자의 혈액형이 일치하는지를 점검하는 수혈관리시스템, 모바일 앱 및 모바일기기를 설계하고 구현하였다.

수혈의 안전성은 모바일기기를 이용하여 의료진의 신분증, 환자의 팔찌 및 혈액백으로부터 정보를 인식하여 혈액형의 일치여부를 검사한다. 그리고 일치한 경우에는 수혈을 실시하고, 일치하지 않은 경우에는 오류의 원인을 신속하게 파악하여 수혈사고를 미리 예방할 수 있도록 구현하였다. 본 논문에서 제안한 모바일 헬스케어 시스템을 구현하고, 병원 현장에 적용하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험 결과는 수술환자나 응급환자의 혈액형이 바뀌어서 수혈되는 수혈사고를 완벽하게 예방할 수 있는 것으로 확인되었다.

혈액형이 바뀌어서 수혈되는 사고, 환자의 약이나 주사약이 바뀌어 발생하는 사고를 통합적으로 관리할 수 있는 모바일 헬스케어 시스템을 구현하여 상용화시키는 연구를 진행하고 있다.