2015.07.21

빅데이터 의료 혁신··· 패혈증 진단 솔루션 이야기

Thor Olavsrud | CIO

Credit: Thinkstock


'빅데이터', '예측 분석(Predictive Analytics)', '실시간(Real-time)', '실행적 통찰(Actionable Insight)'... 데이터에서 가치를 이끌어내는 데이터 분석을 설명할 때 자주 등장하는 전문 용어들이다.

이런 전문 용어로 풀어내야 하는 혜택이 난해한 경우가 있는가 하면 명확히 설명할 수 있는 경우도 있다. 미국에서 치사율이 가장 높은 질병 중 하나인 패혈증(Sepsis) 방지는 후자에 해당된다.

패혈증이란 신체가 체내에 침입한 균에 대항하기 위해 면역 체계를 100% 가동할 때 발생하는 심각한 질병이다. 인체에서 면역 작용을 하는 화학 물질이 신체 곳곳에 염증을 유발하면서 혈류를 방해하고, 장기에 악영향을 주거나(기능을 정지시키는) 증상을 의미한다.

NIGMS(National Institute of General Medical Sciences)에 따르면, 매년 중증 패혈증에 감염되는 미국인의 수가 100여 만 명에 달하며, 이 가운데 28~50%가 목숨을 잃는다. 이는 전립선암, 유방암, AIDS를 합한 사망자보다 많은 수다. 비관상 동맥 집중 치료실(ICU: Intensive Care Unit)에서 가장 많은 사망자를 유발하는 질병이며, 미국의 사망 원인 중 10번째에 해당하는 요인이기도 하다.

패혈증은 또 치사율이 높을뿐더러 의료 산업에 막대한 비용을 발생시키는 질병이다. AHRQ(Agency for Healthcare Research and Quality)의 조사 결과에 따르면, 미국 병원들은 2011년에 200억 달러가 넘는 비용을 패혈증 치료에 투입했다. 50억 달러로 2위인 관절염을 크게 앞서는 1위이다. 게다가 2011년 이후 패혈증 발병 사례가 증가했다.

폐혈증 발병 경로
패혈증은 병원에서 자주 발병하는 질병이다. 폐와 비뇨기, 피부, 충수 감염 등 다른 질병이 원인이기 때문이다. 또 각종 관상 기구(catheter)를 삽입하는 과정에 혈류에 박테리아가 침입하는 등 침습적 의료 처치가 패혈증의 원인이 되는 경우도 있다.

SIRS(System Inflammatory Response Syndrome)가 패혈증을 알려주지만 병원에서 이를 진단하기란 아주 어렵다. 다른 질병과 유사하기 때문이다. 패혈증은 일반적으로 고열, 오한, 호흡 곤란, 심장 박동 증가, 두드러기, 의식 장애, 혼미 등의 증상을 동반한다. 혈액 검사를 통해 백혈구 수치 및 젖산염이 정상치 이상으로 증가했는지 확인하는 방법으로 패혈증을 진단한다. 백혈구와 젖산염 수치는 증상의 심각성과 상관관계가 있다. 또 가슴 엑스레이(X-ray) 및 CT 촬영을 이용하기도 한다.

환자가 병원에서 퇴원한 후에 패혈증이 발병하는 경우도 적지 않다. 예기치 않게 질병이 발병해 급속도로 악화된다. 의료진의 도움을 요청하기 전에 중증의 패혈증이 발병하고, 패혈증성 쇼크 상태에 빠져들 수 있다는 의미다.

패혈증성 쇼크 상태는 문제를 가중시킨다. 쇼크 상태에 빠진 환자를 되살리기가 아주 어렵다. 패혈증성 쇼크는 장기에 영구적인 손상을 가져올 수 있다.

지금까지의 설명이 의미하는 바는 한 가지다. 바로 병이 악화되기 전에 SIRS를 포착하는 것이 아주 중요하다는 이야기다.

빅데이터 활용
그런데 빅데이터에 관한 '전문 용어'와 직결된 장점으로 패혈증 치료에 도움을 준 사례가 있다. IT 컨설팅 및 관리형 서비스 공급업체인 히타치 컨설팅(Hitachi Consulting, 히타치의 자회사)은 SIRS 증상을 감지할 수 있는 실시간 임상 모니터링 솔루션을 개발하기 위해 의료기기 제조사인 바이탈 커넥트(Vital Connect) 애널리틱스(분석) 전문 회사인 클리어스토리 데이터(ClearStory Data)와 손을 잡았다.

그리고 지난 4월 HIMSS15 헬스케어 IT 컨퍼런스에서 1회용 밴드를 닮은 무선 바이오센서로 FDA 허가를 받은 헬스패치(HealthPatch), 클리어스토리 데이터의 솔루션을 이용해 환자에 관한 데이터를 실시간 처리하는 기술, 의료진이 즉시 행동을 취할 수 있게 도와주는 분석 기술로 구성된 프로토타입(시제품) 솔루션을 공개했다.

심장 부위에 부착하도록 되어 있는 바이탈 커넥트의 헬스패치는 환자의 바이탈 사인(활력 징후)을 모니터링하고, 신체 활동, 자세, 낙상 사고 등의 정보를 추적할 수 있는 장치다. 무선으로 스마트폰과 연동되며, 따라서 스마트폰에 설치된 앱을 이용해 보행량, 심장 박동, 호흡 상태, 피부 온도 등 정보를 확인할 수 있다. 깨어 있을 때, 자고 있을 때, 심지어는 샤워 중에도 착용할 수 있다.

스마트폰 앱은 환자의 의료 데이터를 클라우드 기반 저장소로 전송, (NoSQL 및 SQL 기반 데이터 소스, 프리미엄 데이터 소스 등)다른 데이터 소스에 저장된 환자의 기존 의료 데이터와 통합한다. 의료 기관은 클리어스토리 데이터를 이용해 이들 데이터를 대조하고, 비교 분석해 SIRS 징후가 있는지 판단하게 된다.

클리어스토리 데이터를 설립한 샤밀라 멀리건 CEO는 "이들 장치는 심장 박동, 체온, 에너지 소비량, 혈압 등에 관한 데이터를 수집한다. 심지어는 자세에 대한 데이터도 수집한다. 패혈증이 있을 경우 자세가 바뀌는 경우가 많다. 예를 들어, 걷는 속도가 느려진다. 환자에 이런 증상이 나타나고, 일정 수치에 근접하면 위험한 상태에 가까워졌다는 신호이다. 의료 기관은 실시간으로 이런 데이터를 확인해야 한다"라고 설명했다.

아파치 스파크(Apache Spark)에 기반을 둔 클리어스토리 데이터는 실시간에 가깝게 방대한 바이오센서 데이터를 제공하고, 사람이 모니터링 했을 때와 동일한 기준을 적용한 알고리즘 모델로 데이터를 분석한다. 환자 '스토리보드(Storyboard)'는 바이오센서가 측정한 데이터를 토대로 위험에 직면한 환자를 파악, 의료진에게 경고해준다. 이후 혈청 검사를 이용해 SIRS와 패혈증 증상을 진단할 수 있다.

생명 구원과 비용 절감
뉴욕 주에서는 2013년 앤드루 쿠오모(Andrew Cuomo) 주지사 주도 아래, 증거 기반의 방법으로 패혈증 사망률을 낮추게끔 병원들을 규제하는 법안이 도입된 바 있다.

2012년 뉴욕주의 퀸즈(Queens) 지역에서는 당시 12세였던 로리 스탠턴이 학교 체육관에서 농구를 하다 팔에 상처를 입은 후, 패혈증성 쇼크로 사망한 사고가 있었는데, 이 사고가 법안 도입에 부분적인 계기가 됐다.

스탠턴은 당시 뉴욕 대학 랑곤 메디컬 센터(NYU Langone Medical Center) 응급실에서 치료를 받은 후 집으로 돌아갔다. 바이탈 사인에서 패혈증과 유사한 징후를 몇몇 발견했지만, 병원은 종합적인 방법으로 패혈증 진단을 내리는데 실패했다. 그는 3일 뒤 ICU에서 숨을 거뒀다.

이후 16개 주 정부가 뉴욕 주와 유사한 법안을 도입했다. 멀리건은 "모든 정부가 패혈증 문제를 직시하고 유사한 조치를 취하고 있다"라고 말했다.

싱가포르(Singapore)는 도시 전체를 디지털화하는 5개년 프로젝트를 추진하고 있다. 그리고 싱가포르 정부는 이 프로젝트의 일환으로 비관상동맥 ICU에서 치료를 받고 퇴원하는 환자 전원에게 헬스패치를 제공 건강 상태를 모니터링하는 프로젝트를 추진할 계획이다.

클리어스토리의 멀리건은 "더 빠른 실시간의 데이터 기반 의사결정으로 환자 치료와 진단에 큰 영향을 미칠 수 있을뿐더러, 의료비용을 크게 줄여주는 획기적인 솔루션이다. 실시간으로 중요한 정보를 수집하고, 이를 빠르면서도 광범위하게, 그리고 강력하게 분석하는 차세대 분석 기술의 대표주자이기도 하다. 이는 또 가까운 장래에 의료 분야에 전례가 없었던 혁신이 발생할 것임을 시사한다”라고 말했다.

ciokr@idg.co.kr 



2015.07.21

빅데이터 의료 혁신··· 패혈증 진단 솔루션 이야기

Thor Olavsrud | CIO

Credit: Thinkstock


'빅데이터', '예측 분석(Predictive Analytics)', '실시간(Real-time)', '실행적 통찰(Actionable Insight)'... 데이터에서 가치를 이끌어내는 데이터 분석을 설명할 때 자주 등장하는 전문 용어들이다.

이런 전문 용어로 풀어내야 하는 혜택이 난해한 경우가 있는가 하면 명확히 설명할 수 있는 경우도 있다. 미국에서 치사율이 가장 높은 질병 중 하나인 패혈증(Sepsis) 방지는 후자에 해당된다.

패혈증이란 신체가 체내에 침입한 균에 대항하기 위해 면역 체계를 100% 가동할 때 발생하는 심각한 질병이다. 인체에서 면역 작용을 하는 화학 물질이 신체 곳곳에 염증을 유발하면서 혈류를 방해하고, 장기에 악영향을 주거나(기능을 정지시키는) 증상을 의미한다.

NIGMS(National Institute of General Medical Sciences)에 따르면, 매년 중증 패혈증에 감염되는 미국인의 수가 100여 만 명에 달하며, 이 가운데 28~50%가 목숨을 잃는다. 이는 전립선암, 유방암, AIDS를 합한 사망자보다 많은 수다. 비관상 동맥 집중 치료실(ICU: Intensive Care Unit)에서 가장 많은 사망자를 유발하는 질병이며, 미국의 사망 원인 중 10번째에 해당하는 요인이기도 하다.

패혈증은 또 치사율이 높을뿐더러 의료 산업에 막대한 비용을 발생시키는 질병이다. AHRQ(Agency for Healthcare Research and Quality)의 조사 결과에 따르면, 미국 병원들은 2011년에 200억 달러가 넘는 비용을 패혈증 치료에 투입했다. 50억 달러로 2위인 관절염을 크게 앞서는 1위이다. 게다가 2011년 이후 패혈증 발병 사례가 증가했다.

폐혈증 발병 경로
패혈증은 병원에서 자주 발병하는 질병이다. 폐와 비뇨기, 피부, 충수 감염 등 다른 질병이 원인이기 때문이다. 또 각종 관상 기구(catheter)를 삽입하는 과정에 혈류에 박테리아가 침입하는 등 침습적 의료 처치가 패혈증의 원인이 되는 경우도 있다.

SIRS(System Inflammatory Response Syndrome)가 패혈증을 알려주지만 병원에서 이를 진단하기란 아주 어렵다. 다른 질병과 유사하기 때문이다. 패혈증은 일반적으로 고열, 오한, 호흡 곤란, 심장 박동 증가, 두드러기, 의식 장애, 혼미 등의 증상을 동반한다. 혈액 검사를 통해 백혈구 수치 및 젖산염이 정상치 이상으로 증가했는지 확인하는 방법으로 패혈증을 진단한다. 백혈구와 젖산염 수치는 증상의 심각성과 상관관계가 있다. 또 가슴 엑스레이(X-ray) 및 CT 촬영을 이용하기도 한다.

환자가 병원에서 퇴원한 후에 패혈증이 발병하는 경우도 적지 않다. 예기치 않게 질병이 발병해 급속도로 악화된다. 의료진의 도움을 요청하기 전에 중증의 패혈증이 발병하고, 패혈증성 쇼크 상태에 빠져들 수 있다는 의미다.

패혈증성 쇼크 상태는 문제를 가중시킨다. 쇼크 상태에 빠진 환자를 되살리기가 아주 어렵다. 패혈증성 쇼크는 장기에 영구적인 손상을 가져올 수 있다.

지금까지의 설명이 의미하는 바는 한 가지다. 바로 병이 악화되기 전에 SIRS를 포착하는 것이 아주 중요하다는 이야기다.

빅데이터 활용
그런데 빅데이터에 관한 '전문 용어'와 직결된 장점으로 패혈증 치료에 도움을 준 사례가 있다. IT 컨설팅 및 관리형 서비스 공급업체인 히타치 컨설팅(Hitachi Consulting, 히타치의 자회사)은 SIRS 증상을 감지할 수 있는 실시간 임상 모니터링 솔루션을 개발하기 위해 의료기기 제조사인 바이탈 커넥트(Vital Connect) 애널리틱스(분석) 전문 회사인 클리어스토리 데이터(ClearStory Data)와 손을 잡았다.

그리고 지난 4월 HIMSS15 헬스케어 IT 컨퍼런스에서 1회용 밴드를 닮은 무선 바이오센서로 FDA 허가를 받은 헬스패치(HealthPatch), 클리어스토리 데이터의 솔루션을 이용해 환자에 관한 데이터를 실시간 처리하는 기술, 의료진이 즉시 행동을 취할 수 있게 도와주는 분석 기술로 구성된 프로토타입(시제품) 솔루션을 공개했다.

심장 부위에 부착하도록 되어 있는 바이탈 커넥트의 헬스패치는 환자의 바이탈 사인(활력 징후)을 모니터링하고, 신체 활동, 자세, 낙상 사고 등의 정보를 추적할 수 있는 장치다. 무선으로 스마트폰과 연동되며, 따라서 스마트폰에 설치된 앱을 이용해 보행량, 심장 박동, 호흡 상태, 피부 온도 등 정보를 확인할 수 있다. 깨어 있을 때, 자고 있을 때, 심지어는 샤워 중에도 착용할 수 있다.

스마트폰 앱은 환자의 의료 데이터를 클라우드 기반 저장소로 전송, (NoSQL 및 SQL 기반 데이터 소스, 프리미엄 데이터 소스 등)다른 데이터 소스에 저장된 환자의 기존 의료 데이터와 통합한다. 의료 기관은 클리어스토리 데이터를 이용해 이들 데이터를 대조하고, 비교 분석해 SIRS 징후가 있는지 판단하게 된다.

클리어스토리 데이터를 설립한 샤밀라 멀리건 CEO는 "이들 장치는 심장 박동, 체온, 에너지 소비량, 혈압 등에 관한 데이터를 수집한다. 심지어는 자세에 대한 데이터도 수집한다. 패혈증이 있을 경우 자세가 바뀌는 경우가 많다. 예를 들어, 걷는 속도가 느려진다. 환자에 이런 증상이 나타나고, 일정 수치에 근접하면 위험한 상태에 가까워졌다는 신호이다. 의료 기관은 실시간으로 이런 데이터를 확인해야 한다"라고 설명했다.

아파치 스파크(Apache Spark)에 기반을 둔 클리어스토리 데이터는 실시간에 가깝게 방대한 바이오센서 데이터를 제공하고, 사람이 모니터링 했을 때와 동일한 기준을 적용한 알고리즘 모델로 데이터를 분석한다. 환자 '스토리보드(Storyboard)'는 바이오센서가 측정한 데이터를 토대로 위험에 직면한 환자를 파악, 의료진에게 경고해준다. 이후 혈청 검사를 이용해 SIRS와 패혈증 증상을 진단할 수 있다.

생명 구원과 비용 절감
뉴욕 주에서는 2013년 앤드루 쿠오모(Andrew Cuomo) 주지사 주도 아래, 증거 기반의 방법으로 패혈증 사망률을 낮추게끔 병원들을 규제하는 법안이 도입된 바 있다.

2012년 뉴욕주의 퀸즈(Queens) 지역에서는 당시 12세였던 로리 스탠턴이 학교 체육관에서 농구를 하다 팔에 상처를 입은 후, 패혈증성 쇼크로 사망한 사고가 있었는데, 이 사고가 법안 도입에 부분적인 계기가 됐다.

스탠턴은 당시 뉴욕 대학 랑곤 메디컬 센터(NYU Langone Medical Center) 응급실에서 치료를 받은 후 집으로 돌아갔다. 바이탈 사인에서 패혈증과 유사한 징후를 몇몇 발견했지만, 병원은 종합적인 방법으로 패혈증 진단을 내리는데 실패했다. 그는 3일 뒤 ICU에서 숨을 거뒀다.

이후 16개 주 정부가 뉴욕 주와 유사한 법안을 도입했다. 멀리건은 "모든 정부가 패혈증 문제를 직시하고 유사한 조치를 취하고 있다"라고 말했다.

싱가포르(Singapore)는 도시 전체를 디지털화하는 5개년 프로젝트를 추진하고 있다. 그리고 싱가포르 정부는 이 프로젝트의 일환으로 비관상동맥 ICU에서 치료를 받고 퇴원하는 환자 전원에게 헬스패치를 제공 건강 상태를 모니터링하는 프로젝트를 추진할 계획이다.

클리어스토리의 멀리건은 "더 빠른 실시간의 데이터 기반 의사결정으로 환자 치료와 진단에 큰 영향을 미칠 수 있을뿐더러, 의료비용을 크게 줄여주는 획기적인 솔루션이다. 실시간으로 중요한 정보를 수집하고, 이를 빠르면서도 광범위하게, 그리고 강력하게 분석하는 차세대 분석 기술의 대표주자이기도 하다. 이는 또 가까운 장래에 의료 분야에 전례가 없었던 혁신이 발생할 것임을 시사한다”라고 말했다.

ciokr@idg.co.kr 

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