배경 의학 연구방식은 수십년째 제자리 여기 저기 모집 전단지 붙이고, 누군가 연락해주기만을 기다려야6만통 편지 → 참가자는 여성 305명 정도 운 좋아야 3달에 1번꼴로 데이터 수집 iPhone은 이미 전 세계 수많은 사람들의 손에 질병 퇴치를 위해 사용 환자들을 실질적으로 건강하게, 의료진들의 치료능력도 향상시킨다는 발상 전례 없는 수의 개인들과 보다 큰 규모의 지역을 연구 대상으로 참여 가능 더 많은 정보 수집할 수 있어서, 더 정확한 통계치를 얻게 됨 보다 낳은, 건강한 삶을 살기 위한 통찰력과 도구를 많은 사람들에게 제공 질병에 대한 해결책을 말 그대로 환자들의 손에 쥐어주는 것 이게 바로 답입니다. 이게 바로 의학이 나아가고 있는 방향 애플 임상연구용 오픈소스 프레임워크 https://github.com/researchkit/researchkit - Surveys 설문지 - Informed consent 사전동의 - Active Tasks 센서 데이터 활용 Apps - Asthma 천식 - Parkinson's Disease 파킨슨병 - Diabetes 제2형당뇨 - Breast Cancer 유방암 - Cardiovascular 심혈관계질환

1. Www.phis.co.kr세상을건강하게하는IT파트너
2015.04.27
데이터 관점에서의 Apple ResearchKit
DW Unit
이우철

2. 2
목 차
1. Why ?
2. What ?
3. 활용
4. Data
부록

3. 3
Why ?
 의학 연구방식은 수십년째 제자리
 여기 저기 모집 전단지 붙이고, 누군가 연락해주기만을 기다려야
 6만통 편지 → 참가자는 여성 305명 정도
 운 좋아야 3달에 1번꼴로 데이터 수집
 iPhone은 이미 전 세계 수많은 사람들의 손에
 질병 퇴치를 위해 사용
 환자들을 실질적으로 건강하게, 의료진들의 치료능력도 향상시킨다는 발상
 전례 없는 수의 개인들과 보다 큰 규모의 지역을 연구 대상으로 참여 가능
 더 많은 정보 수집할 수 있어서, 더 정확한 통계치를 얻게 됨
 보다 낳은, 건강한 삶을 살기 위한 통찰력과 도구를 많은 사람들에게 제공
 질병에 대한 해결책을 말 그대로 환자들의 손에 쥐어주는 것
 이게 바로 답입니다. 이게 바로 의학이 나아가고 있는 방향
※ www.apple.com/kr/researchkit

4. 4
What ?
 ResearchKit(https://developer.apple.com/resources)
 오픈소스 소프트웨어 프레임워크(https://github.com/researchkit/researchkit)
 임상연구를 위한 “앱” 생성
 3개의 Customizable Modules(다양한 임상연구 공통 요소)
• 설문지(Surveys)
- Pre-built UI 제공(Questions + Answer 타입)
- Localized 준비됨
• 사전동의(Informed consent)
- 임상연구 참가자는 등록과정에서 민감정보 공유를 요청받음
- Visual Consent Templates 제공
- 동의서 면제: Signature 생략. visual consent flow 정보 제공
- 동의서 요구: Signature 모듈 이용. Comprehension Test 추가 가능
• 센서 데이터(Active Tasks)
- HealthKit, CoreMotion API 통하여 passive data collection
- 5개 Active Tasks module 초기 개발
- Structured data or File

5. 5
What ?
 ResearchKit
 Current Limitations
• Passive background data collection(HealthKit, CoreMotion API)
• Secure communication mechanisms (App ↔ Server)
• Schedule surveys / active tasks
• ResearchKit structured data is serialized → 외부 프레임워크는 JSON
• Automatic compliance(국제 연구 규범, HIPAA 가이드라인)
→ 연구자 책임
 Getting Started with your Research Study
• Determine your research aims
• IRB or 윤리위원회 이해와 설득(App이 참여자의 안전을 보장)
• 참여자의 사전 동의 흐름으로써 알 필요가 있는 상세 내용
• 질문/설문 준비
• 연구와 관계된 Quantitative 정보 수집을 위한 Active tasks

6. 6
What ?
 Consent 모듈
ResearchKit
Predefined sections
• Overview
• Data gathering
• Privacy
• Data use
• Time commitment
• Surveys
• Tasks
• Withdrawal
생명윤리 및 안전에 관한 법률
제15조 인간대상연구의 심의
① 인간대상연구를 하려는 자는 인간대상연구를 하기 전에 연구계획서를 작
성하여 기관위원회 심의를 받아야 한다.
② 제1항에도 불구하고 연구대상자 및 공공에 미치는 위험이 미미한 경우로
서 국가위원회의 심의를 거쳐 보건복지부령으로 정한 기준에 맞는 연구는 기
관위원회의 심의를 면제할 수 있다.
제16조 인간대상연구의 동의
① 인간대상연구자는 인간대상연구를 하기 전에 연구대상자로부터 다음 각
호의 사항이 포함된 서면동의를 받아야 한다.
1. 인간대상연구의 목적
2. 연구대상자의 참여 기간, 절차 및 방법
3. 연구대상자에게 예상되는 위험 및 이득
4. 개인정보 보호에 관한 사항
5. 연구 참여에 따른 손실에 대한 보상
6. 개인정보 제공에 관한 사항
7. 동의의 철회에 관한 사항
8. 그 밖에 기관위원회가 필요하다고 인정하는 사항
제18조 개인정보의 제공
① 인간대상연구자는 제16조제1항에 따라 연구대상자로부터 개인정보를 제
공하는 것에 대하여 서면동의를 받은 경우에는 기관위원회의 심의를 거쳐 개
인정보를 제3자에게 제공할 수 있다.
② 인간대상연구자가 제1항에 따라 개인정보를 제3자에게 제공하는 경우에
는 익명화하여야 한다. 다만, 연구대상자가 개인식별정보를 포함하는 것에
동의한 경우에는 그러하지 아니하다.

7. 7
What ?
 Consent 모듈
 Visual Consent step
 Consent Review step
 Consent Sharing step
 Optionally, 서면동의된 문서 PDF 생성
예) App → PDF 생성 (local disk) → 참여자 e-Mail로 전송
→ 화면으로 PDF 띄우기
→ 서버로 PDF 전송

8. 8
What ?
 Consent 모듈
 Visual Consent step

9. 9
What ?
 Consent 모듈
 Visual Consent step

10. 10
What ?
 Consent 모듈
 Visual Consent step

11. 11
What ?
 Consent 모듈
 Consent Review step

12. 12
What ?
 Consent 모듈
 Consent Sharing step

13. 13
What ?
 Survey 모듈
 Step Objects(Instruction/Question/Form) 집합
예) “What medications are you taking ?”
“How many hours did you sleep last night ?”
Title
Text

14. 14
What ?
 Survey 모듈
 Answer Format

15. 15
What ?
 Survey 모듈
 Answer Format

16. 16
What ?
 Survey 모듈
 Answer Format

17. 17
What ?
 Survey 모듈
 Answer Format

18. 18
What ?
 Survey 모듈
 Result Objects (Task/Step 결과)
 Next step 전에 결과값
Result properties
• Id
• Start datetime
• End datetime
• model(task,step,form,…)
y
Do you have
a fever ?
What is your
Temperature now?
Do you have
any additional
health concern?
Instruction
Yes
No

19. 19
What ?
 Active Tasks 모듈
 5종 / 4분류
분류 Task 센서 데이터
Motor activities
보행 및 균형
Gait and Balance
Accelerometer
Gyroscope
• Device motion
• 계보기Pedometer
Tapping speed
Multi-Touch display
Accelerometer(opt.)
• Touch activity
Fitness Fitness Accelerometer
• Device motion
• 계보기Pedometer
• Location
• Heart rate
Cognition 공간 기억
Spatial memory
Multi-Touch display
• Touch activity
• Correct and actual
sequences
Voice 연장발성
Sustained phonation
Microphone • Uncompressed audio

20. 20
What ?
 Active Tasks 모듈: Gait and Balance task
카운트 다운동기 부여

21. 21
What ?
 Active Tasks 모듈: Tapping task
 speed, accuracy, rhythm

22. 22
What ?
 Active Tasks 모듈: Fitness task
동기부여 작업 설명
What user must do
카운트 다운
If hear rate data is unavailable,
This step is Skipped
• Data is serialized to JSON
• No Analysis by ResearchKit

23. 23
What ?
 Active Tasks 모듈: Spatial memory task
 Length of Pattern sequence is automatically increasing(Success)
and decreasing(Failure)

24. 24
What ?
 Active Tasks 모듈: Audio task
카운트 다운

25. 25
활용
 Apple App Store
질환 앱명 Read Read/Write
천식
Asthma
Asthma Health
by Icahn School of Medicine
at Mount Sinai
• 최대 날숨 유량
• 흡입기 사용
• 걸음
• 수면분석
• 생일/성별/신장/체중
• 신장
• 체중
• 최대 날숨 유량
파킨슨병
Parkinson’s Disease
Parkinson mPower study
app
by University of Rochester
and Sage Bionetworks
• 걸음
• 생일
• 성별/신장/체중
• Voice
• Tapping Screen
제2형당뇨병
Diabetes
(인슐린 비의존성 당뇨병)
GlucoSuccess
by Massachusetts General
Hospital (MGH)
• 혈당
• 걸음
• 당분/탄수화물/식사 칼로리
• 성별/신장/체중
• 신장
• 체중
유방암
Breast Cancer
Breast Cancer: Share the
Journey study
• 걷기+달리기 거리
• 걸음
• 생일/신장/체중
• 수면분석
심혈관계질환
Cardiovascular
MyHeart Counts
By Stanford University
• 걷기+달리기 거리
• 생일/성별
• 수면분석
• 심박수/혈압(수축/이완)
• 혈당
• 신장
• 체중

26. 26
활용
 GlucoSuccess … 1/23
• 임상연구 개요

27. 27
활용
 GlucoSuccess … 2/23
• 적격 기준(Survery 활용)

28. 28
활용
 GlucoSuccess … 3/23
• Informed Consent Step 1/7

29. 29
활용
 GlucoSuccess … 4/23
• Informed Consent Step 2/7

30. 30
활용
 GlucoSuccess … 5/23
• Informed Consent Step 3/7

31. 31
활용
 GlucoSuccess … 6/23
• Informed Consent Step 4/7

32. 32
활용
 GlucoSuccess … 7/23
• Informed Consent Step 5/7

33. 33
활용
 GlucoSuccess … 8/23
• Informed Consent Step 6/7

34. 34
활용
 GlucoSuccess … 9/23
• Informed Consent Step 7/7

35. 35
활용
 GlucoSuccess … 10/23
• 등록 및 추가 정보 1/4

36. 36
활용
 GlucoSuccess … 11/23
• 등록 및 추가 정보 2/4

37. 37
활용
 GlucoSuccess … 12/23
• 등록 및 추가 정보 3/4

38. 38
활용
 GlucoSuccess … 13/23
• 등록 및 추가 정보 4/4

39. 39
활용
 GlucoSuccess … 14/23
• Activities(1/7) : Weight Measurement

40. 40
활용
 GlucoSuccess … 15/23
• Activities(2/7) : Glucose Log

41. 41
활용
 GlucoSuccess … 16/23
• Activities(3/7) : Activity Tracker

42. 42
활용
 GlucoSuccess … 17/23
• Activities(4/7) : Baseline Survey

43. 43
활용
 GlucoSuccess … 18/23
• Activities(5/7) : Daily Check

44. 44
활용
 GlucoSuccess … 19/23
• Activities(6/7) : Log Food

45. 45
활용
 GlucoSuccess … 20/23
• Activities(7/7) : 당화혈색소(Hemoglobin A1C) Check

46. 46
활용
 GlucoSuccess … 21/23
• Dashboard

47. 47
활용
 GlucoSuccess … 22/23
• Learn

48. 48
활용
 GlucoSuccess … 23/23
• Profile

49. 49
Data
 “저장” 영역 → 활용하기 좋은 데이터 모델링
• 설문지 : 참조 데이터 모델
 건진 설문지 / 답변
 진료과 / 기능 검사실의 각종 설문지 서식 ?
• Health Data
 참조 데이터 모델
 Apple HealthKit Framework 변경에 따른 영향도 최소화
 EAV(Entity Attribute Value) 모델 ?
 데이터 연계(HIS → PHR)
 “Epic System”의 EMR 이용 병원환자 데이터 + Apple HealthKit app
→ PHR인 “MyChart” 앱
 HIS 데이터 → 임상연구대상자 Feeding ?

50. 50
Data
 병원 App 갱신
 Research App 개발
고객용 App
HealthKit
Health App
임상연구용
App ResearchKit

51. 51
Data
 “저장” 영역 → 활용하기 좋은 데이터 모델링
• Apple “건강” 앱의 Health Data
분류 한글명 영문명
결과
(10종)
• 1초간 노력성 호기량
• 넘여진 횟수
• 노력성 폐활량
• 말초 관류 지수
• 산소 포화도
• 최대 날숨 유량
• 피부 전기 활동성
• 혈당
• 혈중 알코올 농도
• 흡입기 사용
• Forced Expiratory Volume, 1 sec
• Number of Times Fallen
• Forced Vital Capacity
• Peripheral Perfusion Index
• Oxygen Saturation
• Peak Expiratory Flow Rate
• Electrodermal Activity
• Blood Glucose
• Blood Alcohol Content
• Inhaler Usage
나 (3종)
• 생년월일
• 성별
• 혈액형
• 생년월일
• 성별
• 혈액형
• Birthdate
• Sex
• Blood Type
• Birthdate
• Sex
• Blood Type
수면 (1종) • 수면분석 • 수면분석 • Sleep Analysis • Sleep Analysis
신체측정(5종)
• 신장
• 제지방 체중
• 체중
• 체지방률
• 체질량 지수
• Height
• Lean Body Mass
• Weight
• Body Fat Percentage
• Body Mass Index
영양(38종)
• 고도 불포화 지방
• 구리
• 나트륨
• 니아신
• 단백질
• 당분
• 리보플라빈
• 마그네슘
• 망간
• 몰리브덴
• 불포화 지방
• 비오틴
• 비타민A
• 비타민B6
• 비타민B12
• 비타민C
• 비타민D
• 비타민E
• 비타민K
• 섬유질
• 셀레늄
• 식사 칼로리
• 아연
• 염화물
• 엽산
• 요오드
• 인
• 철분
• 총 지방
• 카페인
• 칼륨
• 칼슘
• 콜레스테롤
• 크롬
• 탄수화물
• 티아민
• 판토텐산
• 포화지방
• Polyunsaturate Fat
• Copper
• Sodium
• Niacin
• Protein
• Sugar
• Riboflavin
• Magnesium
• Manganese
• Molybdenum
• Monounsaturated Fat
• Biotin
• Vitamin A
• Vitamin B6
• Vitamin B12
• Vitamin C
• Vitamin D
• Vitamin E
• Vitamin K
• Fiber
• Selenium
• Dietary Calories
• Zinc
• Chloride
• Folate
• Iodine
• Phosphorus
• Iron
• Total Fat
• Caffeine
• Potassium
• Calcium
• Dietary Cholesterol
• Chromium
• Carbohydrates
• Thiamin
• Pantothenic Acid
• Saturated Fat
피트니스(8종)
• 걷기+달리기 거리
• 걸음
• 계단 오르내리기
• 기초 대사량
• 사이클링 거리
• 운동
• 활동 대사량
• NikeFuel
• Walking + Running Distance
• Steps
• Flights Climbed
• Resting Calories
• Cycling Distance
• Workouts
• Active Calories
• NikeFuel
활력징후(4종) • 심박수
• 체온
• 혈압
• 호흡수
• Heart Rate
• Body Temperature
• Blood Pressure
• Respiratory Rate

52. 52
부록
1. 배경 동영상 캡춰

53. 53
배경
 의학 연구에 혁신을 불러올 수 있는 앱을 손쉽게 만들 수 있게 되었다.
• www.apple.com/kr/researchkit

54. 54
활용
 Asthma Mobile Health Study
 http://apps.icahn.mssm.edu/asthma/

55. 55
활용
 Parkinson mPower study app

56. 56
활용
 GlucoSuccess

57. 57
활용
 Breast Cancer: Share the Journey Study

58. 58
활용
 GlucoSuccess

59. 59
Data
 데이터 아키텍처 : DW vs 빅데이터 vs Fast Data
• “임상연구대상자” 크기/증가, Feedback 속도, …
• 예) 제2형 당뇨 : 단일병원 장기내원 x천명 → 의료원 x만명
대한민국 x00만명
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RDBMS
NoSQL
• 1회 또는 적음
• 매일
• 매일 3회
• 24 hours
• 1회
배치
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집계
예측