オブジェクト指向で開発された「電子カルテ」

第14回医療情報連合大会 (デモ・セッション) 抄録 Object oriented Electronic Chart オブジェクト指向で開発された「電子カルテ」大橋克洋大橋産科婦人科高橋究佐藤病院 Keywords : object oriented, electronic chart, server client, NEXTSTEP, network 1．はじめに当院で電子カルテの日常外来診療での運用を始めてから5年半を経た。最初は Sun ワークステーション上で、文字だけを扱うシステムとして稼働していたが、約2年前これを NEXTSTEP に移植すことにより、完全なオブジェクト指向、絵や写真、音声なども扱えるマルチメデイア対応のシステムとなった。最も大きな相違点は「操作性の向上」で、マウスを駆使した GUI により、初めてのスタッフでも容易に扱え、熟練者はそれなりに便利に使えるようになったことである。電子カルテを使うようになってから、患者の細かいエピソードなど手書きの頃よりもこまめに記述するようになった。手書きよりずっと快適だからである。 2．システムと動作環境 2.1 ソフトウエアシステムはNEXTSTEP上で動く。これはMach という UNIXコンパチOSの上に完全なオブジェクト指向環境を載せたもので、Macintoshを開発したSteve Jobs らにより開発された。一言でいうなら UNIX の上で動く極めてパワフルな Macintosh である。そこには InterfaceBuilder という大変効率的な GUI 開発ツールと、処理言語として Objective-C が装備される。それは C++ よりもむしろ SmallTalk に近く、NEXTSTEP の Objective-C は C++ の文法をも解釈してくれる。 NEXTSTEP の開発環境で最もすぐれているのは、標準装備のクラス・ライブラリーで極めて充実しており、大変良質のソフトウエアを完全なオブジェクト指向で生産できる。 1989年に発表された当初から、トータルなオブジェクト指向環境、完全なマルチメデイア対応の先進的なシステムとして登場したが、昨年 NeXT 社はハードウエアの生産をやめ、NEXTSTEP を提供するソフトウエア会社へ転身した。現在 NEXTSTEP はIBM AT互換機上で動き、 Sun、 HP、DEC などのワークステーションにも openStep という名称で採用され、より広いプラットフォーム上で使えるようになりつつある。Sun の採用理由は「現状で最も運用実績のあるオブジェクト指向開発環境」ということである。本格的な電子カルテの開発に当たり、いろいろなマシーンや OS を検討した結果、われわれの考えるものを実現するには NEXTSTEP しかないという結論に至った。実際にその開発・運用を経験した感想では、これは極めて正しい選択であったと考えている。ここに実現された電子カルテを他の処理系で実現しようとすれば、その数倍の時間と労力を要することは間違いない。 2.2 ハードウエアとネットワーク構成当院では3台のNEXTSTEPマシーンと2台の Sun、その他多数の Macintosh などをEthernet で接続したネットワーク環境で、診療所内だけでなく自宅とも結び、サーバ・クライアント・システムとして運用している(図 1)。受付には、NeXTcube が設置され、当日の受診者の受付、新患登録、会計業務などを行う。ドクターの机上では電子カルテが使用されている。マシーンはショップブランドの AT互換機で、CPUは Intel 486、Memory は48MB、 1.25GB のハードデスクを備え、OS は NEXTSTEP 3.2J である。いずれ外来看護婦用にラップトップ型のものを増設予定である。重要なファイル類は深夜の間に、病棟の WS へネットワーク経由で自動的にバックアップされる。分散環境なので、どこかのマシーンが壊れても別のマシーンで代替が効く。業務に使うには大切なことである。 GUI の劣る SPARCstation はデイスプレイに点灯することなく、このようにネットワーク上のサーバとして動いている。自宅で患者さんからの電話を受け、NeXT station turbo で電子カルテを見ながら対応することができる。また診療所のコンピュータが受信した FAXを、ネットワーク越しに自宅の画面で見て返事を書き、再び診療所の FAX モデムから返送できる。 3．サーバ・クライアント・システム「電子カルテ」はネットワーク上のクライアントとして動き、「患者情報サーバ」「会計情報サーバ」「検査情報サーバ」が裏でそれを支援する。クライアントが立ち上がった時、ネットワーク上のどこかにいるサーバを捜してメッセージを交わし自動的に接続を完了してくれるので、サーバはどこにいても構わない。高速なネットワークさえ引かれていれば、サーバが地球の裏側にあっても同じである(図2)。電子カルテの内容そのものを管理する「患者サーバ」は、もっとも大量の情報を処理しなければならないので、現在はひとりの患者にひとつのサーバを立てるようにしている。常時多数のカルテが飛びかう大学病院のような施設で、ひとつのサーバに多数のカルテを受け持たせることは、大きな負荷の一点集中によりスループットが極端に落ちてしまう。メインフレームによる従来のシステムではこれを力任せに行っていたが、ネットワークと WS による水平な分散環境ではこのようなことをする必要はない。サーバを分散して複数の WS 上で稼働させれば、負荷の分散と平行処理ができ、スループットが上がり、トラブルの危険性も減少する。しかし、あまり多数のサーバを立てることはネットワーク上のトラフィックを増やすので、大規模施設などではいくつかのサーバをまとめる必要もあろう。患者情報などデータをサーバに持たせるメリットは沢山ある。・ネットワークを介し、複数のユーザが同じ情報を共有できる。・ひとつの情報を複数で同時に利用する場合の管理がしやすい。・サーバとクライアントを別の CPU で動かすことにより平行処理ができる。・データとアプリケーションを切り離せるので、メインテナンスしやすい。・色々な部署でのデータの分散管理ができる。要するに、分散処理による負荷減少・平行処理と、それにともなう良質のサービスが可能になることであろう。 4．オブジェクト指向によるデータ管理従来からの観念によれば、データを扱おうとする時、一定のフォーマットにあてはめて管理しようとしがちである。しかし、電子カルテを自然に使いこなそうとすると、一定のフォーマットにはあてはまらない情報が出てくることに気付く。本来、自然に存在するデータはまったく無秩序に存在するが、それを一律に枠の中へに当てはめようとするための矛盾である。無秩序に存在するデータを、必要に応じ自分の使いやすい関連づけをして扱えれば良い。関連づけには、臨機応変に対応できる自由度が必要で、このようなものを実現するのが「オブジェクト指向型データベース (OODBMS)」である。 4.1 データ自身が知識を持つ理想的な OODBMS では、ひとつひとつのデータ・オブジェクトが、自分に与えられたメッセージに自分はどのように反応をするかを知っており、関連するオブジェクト逹とメッセージを交わすことができる。例えば何かを検索したい時、OODBMS では従来のデータベースのように、検索システム自身がデータをスキャンし処理する必要はない。親データ・オブジェクトに検索条件を与えてやれば、親は子データ・オブジェクト逹を指揮して検索し、結果を返してくれる。オブジェクトは自分の持つ知識をもとに、関連するオブジェクト逹と協力しながら検索作業を遂行するのである。しかし現状では全てのデータに知識を持たせるところまでは行っていない。オブジェクト指向環境ではデータや知識などの全てをメモリー上に展開するので、巨大な記憶容量を消費する仕事は実用的でないからである。 UNIX などの OS では仮想記憶により、ハードウエアの許す限り無限に近いメモリー容量を提供できるが、ある程度のメモリーを使ってしまうと頻繁に swap (メモリー上の情報を一旦ハードデイスク上に退避する)が起こるようになり、実際の効率は大きく低下する。これらの問題はハードウエアの価格低下やCPU速度・容量などのめざましい進歩から、いずれ時間が解決してくれるが、とりあえず現状では従来からのデータ管理様式と OODBMS との折衷案をとるのが良いと考えている。 4.2 データ同士の自由な結合現在、電子カルテ内のデータは(図3)のようなデータ同士のリンクで構成されている。ひとつひとつのデータはオブジェクトであり、自分自身が保持するデータ内容とともに自分の子データへのポインターを持っている。子データがどこに存在しようと構わないが、そのポインターをたぐって子データを得ることができる。いずれ Internet 上のデータの接続も可能にしたい。非定型のデータが出現した場合でも、そのデータへポインターを繋ぐだけで自由にデータを接続できる(図3の臨時データ)。データは文字情報だけとは限らない、絵でも写真でも音声でも何でもよい。場合によっては複数のファイルをしまったフォルダーや、アプリケーションかも知れない。ポインターの先はネットワークの彼方のサーバの中にあってもよいが、あまり多用するとネットワークのオーバーヘッドでレスポンスが落ちる。また、ネットワーク越しのリンクの多用は、情報の欠落の可能性を増すリスクもある。 5 電子カルテ機能の概要 (図4)は NEXTSTEP における実際の画面である。当院のネットワークは Internet へ IP 接続しているので、電子カルテで診療をしながら Internet 上の情報を利用することもできる。 5.1 画面構成電子カルテ上部はページを少しずつずらしたように見える。マウスでその一行を選ぶとグレー表示され、そのページが手前に開く。与えた検索キーにマッチしたページだけを捜し出して、リストアップすることもできる。 5.2 フリーフォーマットとマルチメデイア対応限られた画面を有効に使うため、記入欄の上下幅は、記入行数の増減に連動して自動的に伸縮する。記入欄の項目は、ユーザによりあらかじめ自由に設定できる。このような柔軟性は医療に使うには重要なことである。カルテは文字のパターン、サイズ、色を変えたり、絵や写真、音声などを貼り付けられる完全なマルチメデイア対応である。 5.3 メニューによるテンプレート入力よく使われるものについてはメニューとして表示される。例えば主訴の欄でメニューから「不正出血」を選ぶと、主訴欄に不正出血の文字が入力され、同時に所見・治療欄にも不正出血に関連してよく使われる内容が転記される。これを編集したり削除することにより、大きな省力化をはかった。自分の診療パターンを随時電子カルテに記憶させることができ、学習機能をもっていて使用頻度の高いものから順にメニューに表示される。 5.4 オーダエントリーと検査結果の自動転記「検査」リストから検査名を選択すると、その検査伝票がカルテに貼り付き、検査依頼がネットワーク経由で「検査サーバ」に送られる。後日カルテを開いた時、カルテオブジェクトは「検査サーバ」に問い合わせ、検査台帳に結果が記入されていれば、それをカルテに自動挿入する。 5.5 処方箋発行メニューから選択し作成された処方は市販の処方箋へ印刷され、同時に電子カルテへ転記される。ネットワークによる薬局への転送も可能である。 5.6 定型文書の自動作成診断書や紹介状など好みの書式を登録しておけば、カルテの日付や氏名などを埋め込んで、定型文書がワンタッチで自動作成される。出来上がったものをさらに編集することも自由である。忙しい外来診療中の文書作成には極めて重宝する。 5.7 関連情報の提供による診療支援薬品や疾病など関連情報を参照できる。カラーの図譜なども表示でき、患者説明にも大変有用である。将来は、CD-ROM 化された書物や、インターネットによるリアルタイムな情報なども参照できるようにしたい。 5.8 診療記述の解析による診療費自動計算「治療欄」に記入された内容を、ワンタッチで自動解析して診療費を算出、結果は最終行に挿入される。レセコンとはまったく逆の、ドクター側からの発想である。 5.9 会計業務「診療終了」ボタンを押すと、「会計サーバ」を介して会計事務にある画面(図5)に診療費が転送され、直ちに会計ができる。NEXTSTEP では distributed object という機能が提供され、サーバ・クライアント機能を何の苦もなく構築できる。 5.10 アプリケーション間通信によるサービス NEXTSTEP にはサービス機能というものがある。あるアプリケーションの中で文字列を選択しておき、サービスを依頼すると別のアプリケーションがその文字列オブジェクトに一定の処理をし返送してくれるものである。例えば電子カルテ中の最終月経をマウスで選択し、妊娠歴アプリケーションにサービスを依頼すると、現在の妊娠週数と分娩予定日を算出して電子カルテへ返してくれる。電卓アプリで四則計算した結果を返すこともできる。これを使えば、電子カルテ自体を拡張せずにいろいろな機能を付加することができる。 6 おわりに大学のように大きな予算と多くの優秀なスタッフに恵まれない個人の力で、どこまで理想的なものが追求できるかが目的のひとつであるが、現状ではほぼ考えたものが達成されたと考えている。電子カルテのプラットフォームとなった NEXTSTEP は、医療におけるアプリケーション開発だけでなく、エンドユーザにとっても極めてすぐれた操作環境を提供する。比較的安価な IBM AT 互換機や Sun などの本格的 WS を多数接続したネットワークによる水平分散システムは、従来のメインフレームによる垂直集中システムに比べ、比較的安価で極めて柔軟な使いやすいシステムを提供する。ネットワークを駆使した今後の医療情報処理のより広い普及のため、多くの施設で追試が行われる事を期待するものである。柔軟な OODBMS の考え方で作られたものであれば、セキュリテイーなどに支障のない限り、今後ネットワークを介し、いろいろな施設で情報を共有することが可能になる。そのようなステップに備え、ネットワーク・ワイドな互換性を考慮した電子カルテの構造を考える事は重要であろう。そのためには基本データを拘束する条件はなるべく少なく、シンプルで柔軟な構造にすることが肝要と考える。