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임상 정보와 바이오정보의 국제표준기반
종합 모델링 및 바이오 EMR 연동기술 개발 |
| 목차 |
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| 비전 |
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차세대 바이오 의료 정보 시스템의 핵심 구성 요소는 다음과
같은 4가지 시스템임
- 병원 정보 시스템 (HIS: Hospital Information system)
- 바이오 정보 시스템 (Bio-Data Information System for
Genomics/Proteomics)
- 임상연구 정보 시스템 (CIS: Clinical Information System,
Clinical Research)
- 임상시험 정보 시스템 (CTIS: Clinical Trials Information
System)
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| 연구의 필요성 |
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(1) 의료정보화의 진행으로 인한 EMR 및 임상연구 정보 시스템의 구축 확산
처방전달 시스템 (OCS) 구축 -> 영상정보 시스템(PACS), 진단검사의학시스템(LIS)의
구축 -> 전자의무기록시스템 (EMR) 구축
(2) 기존 EMR 시스템의 한계
- 현재의 EMR은 주로 임상진료과정 및 청구등 행사절차 중신으로 설계되어 있음
- 통일된 용어나 온톨로지, 형식화된 자료구조와 전송 표준등의 부재
- 각 임상진료단위별 수행되는 각종의 임상연구 정보의 체계적인 처리 방법을 제공하지 않음
- 유전자나 단백질 발현등과 같은 생명과학 정보를 연계하는 체계를 고려하고 있지 않음
- 복잡한 임상시험 연구 등을 직접 지원하는 것이 불가능함
(3) 환자의 진료, 치료 시 개인의 유전적인 특성을 고려한 개인별 맞춤의학 시대 도래
(4) 인간 유전체사업의 완성과 첨단 생명과학의 발전으로 High Throughput 바이오
데이터의 획득 및 바이오 데이터 처리의 국제 표준화의 급속히 진행.
- 구조유전체 정보 표준화: BSML (BioSequence Markup Language),
BioPerl, BioJava, BioPython등
- 기능유전체 정보 표준화: MGED (Microarray Gene Expression
Group)의 MIAME (Minimum Information About a Microarray Experiment),
MAGE-OM/ML (Microarray Gene Expression Object Model / Markup
Language) 등
- 단백체 발현 및 상호작용 정보 표준화: MIAPE (Minimum Information
About a Proteomics Experiment), PSI (Proteomics Standards Initiative
at EBI) 등
- 대사체학 및 시스템 생물학 정보 표준화: SBML (Systems Biology
Markup Language), KEGGML (KEGG Markup Language), BioPAX (Biological
Pathway Exchage), BioSVG (Bio-Scalable Vector Graphics) 등
- 바이오데이터의 축척 및 공공 바이오 DB의 발달 : GenBank, Entrez,
Ensembl, SwissProt, ArrayExpress, Gene Expression Omnibus, PharmGKB
등
(5) XML 및 XML 전용 데이터베이스 관리시스템(NXD: Native XML
Database) 기술의 발달
- XML 문서에 대한 효율적인 저장, 관리 및 검색을 지원하는 XML 저장관리 시스템은
기존의 자료 중심 통합에서 문서중심 통합으로의 새로운 패러다임을 제시함
- 문서중심 XML 기술은 대규모 의료정보의 문서중심 통합을 가능하게 하는 기술로 평가됨.
- 의료정보의 많은 부분은 진료차트와 같은 의학적, 법률적 효력을 갖는 문서형식으로 생성되며
이러한 특성은 기존의 RDB 기반의 자료관리 시스템으로 처리하기엔 근본적인 한계가 있음
- XML 전용 데이터베이스는 XML 문서 전체가 한 곳에 저장되어 여러 테이블에 저장되는
RDB에 비해서 검색속도가 빨라지게 됨.
(6) 고속 대용량 정보처리 기술 및 데이터웨어하우스, 데이터마이닝 기술
- 정보처리 기술과 High throughput 기술의 발달로 고속 대용량 데이터 의 축적과
생성이 가능하게 되었으며, 이러한 고속 대용량 바이오 의료정보 처리는 데이터 별 목적이나 가설 별 분석 수행에 기반한
기존의 패러다임으로는 감당하는 것이 어려움.
- 대규모 데이터의 데이터웨어 하우징 기술과 데이터마이닝 기술은 이러한 문제의 해결책을
제시함.
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| 목표 시스템의 구성도 |
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(1) 세부과제 :임상- 바이오정보의 통합을 위한 XML 미들웨어 및 BioEMR 연동엔진 개발
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XML 및 국제표준 기반 BioEMR 미들웨어 개발
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XML 및 국제표준 기반 BioEMR 통합문서처리 엔진 및
통합문서저장소 구축
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NXD manager, BioEMR 연동엔진 및 BioEMR
통합문서 처리기 개발
(2) 세부과제: 주요 암환자의 실시간 임상시험을 위한 BioEMR 파일럿 시스템 구축, 운영
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주요 암종의 임상연구 정보시스템 및 임상시험 정보시스템 설계, 구축
운영
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다기관 실시간 임상시험 수행을 위한 NCICB CaCORE 기반
표준 자료 및 문서 전문가 정의 및 CRF 등록기, 메타데이터 등록기 구축
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유방암에서의 파일럿 시스템 구축 경험을 바탕으로 혈액암, 골수이식
및 폐암센터로 다기관 실시간 파일럿 시스템 확대 운영 및 차세대 임상연구 및 시험 정보 시스템 도출
(3) 세부과제: 국제표준에 기반한 바이오정보 통합모델 개발 및 다기관 바이오 임상정보 시스템 개발
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임상정보 및 바이오정보 국제표준화 동향 연구, 바이오 임상정보 통합
모델 개발
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임상시험 지식베이스 구축 및 바이오 임상데이터 통합 분석 엔진 개발
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CaCORE의 caBIO, caDSR, EVS 기반 다기관 암질환
임상시험 정보 infrastructure 구축
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RDB to XML 매핑 기술 개발 및 HL7 CDA, LOINC
기반 병원임상정보 전송 모듈 개발
(4) 세부과제 : BioEMR의 XML 기반 고가용성 질의처리기 및 지식기반 자료처리 엔진 개발
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임상정보와 바이오정보에 대한 논리적 정의를 위한 데이터 추상화 모델
설계
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데이터 추상화 모델 지원에 요구되는 메타데이터 정의 및 관리기 개발
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데이터 추상화 모델 기반의 질의 처리 시스템 설계 및 개발
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임상연구 과정에 적용하기 위한 질의 처리 시스템 확장
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통합 지식베이스에 기반한 데이터 처리 엔진 개발 및 응용 기술 확립
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| 단계별 세부과제 |
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(1) 1단계 단계 목표: 국제표준기반 임상문서와
바이오데이터의 통합모델 개발 및 XML 기반 BioEMR 미들웨어와 연동엔진 개발
| 연 차 |
연차 별 연구 목표 |
연구 개발 내용 |
| 1차
년도 |
- 임상문서-바이오데이터 국제 표준화 동향연구 및 기술 개발
- 임상문서-바이오데이터의 통합 모델 개발
- XML 기반 BioEMR 미들 웨어 개발
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- 임상 문서 정보 및 바이오 정보의 국제표준화 동향 연구
- 용어 표준 , 자료구조, 컨텐츠 전문가 정의, 유즈케이스 모델링
- HL7, CDA, LOINC기반 병원임상정보 전송 모듈 개발
- BSML, MAGE-ML, MIAPE 표준 통합 및 전송 모듈 개발
- BioEMR extractor , DB Connector, XML
Binder, XML Signature, transformer와 같은 기반 BioEMR의 기술 개발
- 유방암센터 임상연구정보 시스템 인터페이스 도출
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| 2차
년도 |
- BioEMR 연동엔진 개발
- BioEMR 통합 문서 저장소 개발
- RDB to XML 및 NXD 매핑 기술 개발
- 유방암센터 임상연구 정보 시스템 구축
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- CDE 기반 CDA와 MAGE-ML의 통합
- Tissue microarray, BAC chip/FISH등의 새로운
생물정보의 표현을 위한 전송 모듈 개발
- RDB to XML 매핑 및 NXD 매핑 기술 개발
- 국립 보건원 유전체 연구부 자료구조와 연동기술 개발
- XML 문서의 data 추출 시 DOM 기반 구조 독립적 데이터 추출기
개발
- IDR (Integrated Document Registry)과 IDE
(Integrated Document Engine)의 개발
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(2) 2 단계
단계 목표: XML 기반 문서저장기, 정보추출기, 자동색인기, 자동주석기 개발 빛 임상연구와
임상시험을 지원하는 통합 BioEMR 기반 실시간 임상시험 파일럿 구축
| 연 차 |
연차 별 연구 목표 |
연구 개발 내용 |
| 3차
년도 |
- XML 기반 문서저장기, 정보 추출기, 자동색인기, 자동 주석기 개발
- 임상정보 시스템 구축
- 실시간 임상시험 파일럿 정보시스템 설계 및 개발
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- XML data entry/ indexer / annotator/
archier/ validater/ enhancer/ renderer
- Authentication / Authorization interfaces
- CRF, 임상시험 메타 등록기 개발
- 유방암 임상진료 및 임상연구에서 사용되는 data element를 추출하여
NCI CDE와 같은 data dictionary로 정의함
- EAV 모델에 기반한 임상시험 정보처리 DB 구축
- 바이오데이터 통합 분석 시스템 개발
- EVS, caDSR 기반 Vocabulary, Taxonomy,
Ontology 개발
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| 4차
년도 |
- 임상연구- 시험정보시스템 통합 BioEMR 시스템 개발
- 통합 BioEMR 기반 실시간 임상시험 파일롯 구축
- 다기관 임상시험 수행을 위한 임상정보 시스템 확장
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- 주요 암질환 임상정보시스템 확장
- 골수이식 Discharge Summary Document 및
Essential Data를 수집함
- 폐암 및 혈액암에서 사용되는 data element를 추출하여 NCI
CDE와 같은 data dictionary로 정의함
- 통합 BioEMR 시스템 미들웨어 기반 파일롯 구축
- UMLS lexical processor / MeSH enhancer
/HTML renderer
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(3) 3단계
단계 목표: 실시간 임상시험 파일럿 확대운영 및 대량 고속 데이터 처리 안정성 확보를 위한
고가용성 기술 개발과 적용
| 연 차 |
연차 별 연구 목표
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연구 개발 내용 |
| 5-6차
년도 |
- 임상 시험 파일럿 확대운영
- 대량고속 데이터처리 안정성 확보를 위한 고 가용성 기술 개발 및 적용
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- BioEMR 통합 데이터마이닝 및 임상시험 지식기반 통합분석기
- 다기관 실시간 바이오 임상정보 시스템 구축 확장
- 시스템 기술을 사용한 XML 미들웨어 고가용성 기술 확보
- BioMedical GRID / Web Services 연계 확장 방안
도출
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