유비쿼터스 시대의컴퓨터 심혈관분야 응용

Ubiquitous Computing Technology in Cardiology

충 북 대 학 교

의공학교실, 의공학과, 의용생체공학과

휴대형진단치료기기개발센터 (UBDC)

이 태 수2006. 11. 24

유비쿼터스 컴퓨팅

물결 : 수렵농경산업정보 (?)

공간 : 현실가상유비쿼터스

의미 : 언제-어디서나 존재(omni-present)

Anytime, Anywhere, Calm, Invisible

개념 : 1988년 미국 Xerox PARC, Mark Weiser

사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고, 언제-어디서나 자유롭게 사용할 수 있는 IT 환경

국내 : u-Korea, u-City, u-Campus, u-Health

u-IT 발전단계

욕

구

성

숙

단

계

u-IT 발전단계

국가

정보

화발전단

계

Anything 욕구 : 유비쿼터스화

Anywhere 욕구 : 인터넷의 모바일/무선화

Anytime 욕구 : 모든 PC의 인터넷 연결이 보편화

Anyone 욕구 : PC의 대중화, 모든 개인들이 컴퓨터를 소유

(컴퓨팅/네트워킹 대상의 제약 극복)

(공간적/지리적 통신제약 극복)

(접속과 용량의 제약 극복)

(단말 소유의 제약 극복)

u-Korea 성숙 단계

u-Korea 시작 단계

e-Korea 단계

Cyber Korea 단계

u-헬스

u-IT와 보건의료를연결하여 언제-어디서나 예방∙진단∙치료∙사후 관리를 해주는서비스

EU IST

MobiHealth Project

EHR

u-헬스기기

의료 환경의 변화 예측

컴퓨터 기술의 발전

통신망 기술의 발전

u-Healthe-HealthTele-

MedicineConventional

Medicine

전화 인터넷 휴대폰의학+기술

고령화 사회의 도래

만성-노인성 질환

ENIACElectronic Numerical Integrator and Computer

27t, 2.4x0.9x20m, 167m2, 150kW, 17500 vacuum tubes

Moore School of EE, UPenn, year 1946

Moore’s law 황의 법칙

Co-founder of Intel

IC의 집적도는 1.5년(2년)에 2배씩 증가

황창규(삼성)

메모리 집적도는 1년에 2배씩 증가

256 Mb ~ 32 Gb

1999 ~ 2006 : 27 =128배

u-IT in Cardiology

Tele-Cardiology

OpenECG

Computers in Cardiology

의학

u-IT 의료응용분야의 특수성

Logic of Life ?

Logic of Disease ?

Logic of Healthcare ?

공학

의료정보 의료기기

정보단말

u-헬스

정보학

의학에서 u-IT의 역할6.의사결정 보조

withoutComputer

1.정보 저장2.정보 해석

3.지식 추론4.새로운 지식의형성 및 재구축

5.정보해석기법 변화

의학의 발전과정에 중요한 역할을 할 것으로 기대

의료에서 u-IT의 역할

검사

진찰

연구

치료

진단

컴퓨

터역

할증

가

레벨 1 : 통신 및 원격계측

u-헬스 응용의 Infra : 디지털 통신 및 무선통신

ICU의 Vital sign 감시경고음 발생 (충북대)

수술실 환자감시장치 데이터 전송 (충북대)

수술실 동영상 전송 (충북대)

OCS (충북대)

PACS (충북대)

원격화상토론(충북대), 원격강의

원격 내시경수술 시연 (한국-외국, 2006.10.18~21)

일반적인 컴퓨터 응용분야와 차이가 없는 레벨?

미국 HIPAA 1996 (건강보험정보전달책임법안)

원격진료센터로 의료정보 전달?

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

디지털 무선통신

Telemetry ?

General Medical

ISM : Wi-Fi, Bluetooth, ZigbeeISM

WMTS

MICS

MedRadio

Phone : CDMA, IMT-2000,

GSM, GPRS, UMTS

WMAN : WiMAX, WiBro

PatientNet

PatientNet, the medical telemetry system developed by VitalCom Inc.,

Calif., feeds all patient vital signs to a central monitoring station.

Wireless networking sets staff free, but settling on a frequency is tricky

IEEE SPECTRUM • January 2001 “Unhooking Medicine

Mission control center Transceiver Mobile Viewer

Future infrastructure

VitalCom Wireless Medical Telemetry Service

802.11 Standard Wireless Computer Networks

Hospital’s Ethernet Backbone

Wide Area Networks, Cellular Networking

Monitored

Patients

Information Systems

Physicians

Remote Facilities

Patient/

Device

Location

Internet

Wireless

Appliances

Patients

레벨 2 : 저장 및 검색

병원정보시스템 응용 수백Gb ~ 수Tb의 저장용량

수백만명의 환자정보 저장

환자 정보 데이터베이스

의사 : 진료용, 학술연구용 검색

진료지원부서 : 운영을 위한 검색

의학영상 데이터베이스 초대용량

StorageTek, Tape Library, Pb (1015 byte)

학술정보 데이터베이스 NLM의 Medline PubMed

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

레벨 3 : 처리 및 자동화

보다 지능적인 응용 검사부서 자동화

생체신호처리, 의학영상처리 및 재구성

표준화된 반복작업에 한해서는 완전자동화 가능

의학전문지식 사용

의학영상 단층영상의 재구성

3차원 영상 계산 및 표시

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

MEMS Sensor

AAA

Implantable sensor: Remon Medical Technologies

Remon ImPressure

RemonCHF

device to monitor the hemodynamic status of CHF patients

RemonAAA

device to monitor pressure, following an endograft procedure in AAA patients

Acoustic waves both energize and communicate with the implanted device

requiring no antenna, battery, or connecting leads

Pressure, Flow, Temperature, and Irradiation dosage

Minute implant : size of a grain of rice

ISSYS Mini Monitor Chip

Integrated Sensing Systems

U.S Patent : "Wireless MEMS

Capacitive Sensor for Physiologic

Parameter Measurement“

design, manufacturing, and

anchoring of miniature, wireless,

batteryless, implantable sensors.

레벨 4 : 진단 및 의사결정

ECG 해석

컴퓨터진단의 대표적인 성공사례

의사결정을 위한 정보 제공

최종 진단 : 전문의

영상의 판독 전문의의 판독을 위한 영상개선, 필터링

병변의 경계선 자동 검출

자동음성인식 vs. 자동패턴인식

Differential Diagnosis

DXplain : MGH, Harvard Medical School

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

Issues in EHR, US EMR, CPR, EHR, PHR

National EHR : 2004~2014 ($276 billion)

Cost : more than three times what’s been spent on

creating a missile defense system over the past 20 years

How will the hundreds of thousands of electronic

medical record systems interconnect ?

How will they exchange data ?

How will the privacy and security of hundreds of

millions of personal files be maintained ?

Who will pay ?

And the biggest question of all: Will it work ?

One happy exception is at the Mayo Clinic, in Rochester, Minn.

레벨 5 : 치료 및 제어

Pacemaker and ICD

Infusion pump

Ventilator

Drug Delivery System

EMR에 통합된 약 처방 보조

EMR 기반 비평시스템

critiquing system alert, reminder

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

Active Drug Delivery System : MicroCHIP

Programmable drug chips have passed a longevity milestone: six months of drug release.

A wireless signal from outside the body prompts the device to melt a thin metal

membrane, releasing a drug into the tissue.

Implanted pacemaker & ICD

internal non-rechargeable battery (e.g., pacemakers)

couple power inductively (e.g., cochlear implants)

레벨 6 : 연구 및 개발

1-5레벨과는 달리 인간의 창조적 능력 발휘

심장의 탈분극 모델 개발 ECG 자동해석

3차원 컴퓨터모델 개발수술계획

CPR 기반 모델 개발치료제어

가상현실 모델 개발최소침습수술 훈련기

패턴인식모델 개발자동영상판독

1-5레벨을 가능하게 하는 이론적 배경 제시

6 연구-개발

5 치료-제어

4 해석-진단

3 처리-변환

2 저장-검색

1 획득-전송

Deep Blue : 컴퓨터의 가능성과 한계성

1996.2.13. Deep blue won

1997.5.11 Deep blue won

2 win, 1 lost, 3 ties

3.5 : 2.5

Game 1: Deep Blue

Game 2: Kasparov

Game 3: Draw

Game 4: Draw

Game 5: Kasparov

Game 6: Kasparov

UBDC 개념도

전용단말기

무선심전도무선가속도

휴대폰 망

원격서버

원격의사

신호해석

주기적 전송응급시 전송

환자의 전송 명령

무선 PPG일체형단말기

심박수

호흡수

보행수

표면온도

PTT

홀터심전도

호흡신호

운동상태

심부온도

혈압

u-헬스 의료기기의 현재와 미래

유기적협력에 의한경쟁력 확보

일상생활중의 헬스케어, 건강한 삶, 고령인구의 긍정적 사회 기여

이식형(심박조율기)

복용형(캡슐내시경)

착용형(LifeShirt)

이동형(포켓심전계)

휴대형(휴대심전계)

이동통신 신뢰성확보초소형센서신체내통신

생체적합무선전원

소형화

Vision of UBDC

IT 기술 BT 기술

PC Peace of Mind

PC protection

Malware protection

Virus, Spyware, Adware, Worm, Trojan horse

Firewalls

Power management (UPS)

Data backup, Disk copy

Registry, e-mail backup

Disk check, cleanup, defragmentation

Authenticated software

Software update Thanks for your attention !