| 研究課題/領域番号 |
20K12673
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90130:医用システム関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
竹村 匡正 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (40362496)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 電子カルテ / NoSQL / 分散型データベース / NewSQL / 病院情報システム / 多分散型データベース / 医療機器ログデータ / 他分散型データベース / 院内IoT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
病院情報システムおよび電子カルテは、電子カルテの三原則にみられる患者情報を厳格に扱うことを前提しているために、RDBを機関としたシステムが高コストになり、またレスポンスの不満等が言及されるようになった。また、今後医療機器データを電子カルテで扱うためには、現在のシステム・アーキテクチャがボトルネックになる可能性がある。一方で、データベース技術はNoSQLや分散型データベース技術などが提案され、電子カルテに求められる厳格性を担保しながらも高レスポンス、低価格化が実現できる可能性がある。
よって、本研究では分散型データベース技術を適用した新たな病院情報システムのあり方を検討する。
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| 研究実績の概要 |
電子カルテの元になるデータベースは、いわゆる「電子カルテの三原則」を担保するために、伝統的にリレーショナル・データベースが採用されているが、病院情報システムが大規模化し、また多くの部門システムと接続することに伴い高価格やスローダウンが問題となっている。今後多くのデバイスが接続され、IoTに適用するにはこのままのアーキテクチャで行うことは現実的ではなく、新たなアーキテクチャの導入を検討すべき時期にあると考えられる。本研究では、昨今のデータベースアーキテクチャの動向を踏まえて、分散型の永続化可能なインメモリデータベースの利用を検討してきた。具体的なた～来てくちゃとしてはRedisを想定し、低価格のハードウェアに実装したRedis上に仮想電子カルテシステムを構築した上で、大規模病院と同等のトランザクションを発生させた。
結果、トランザクションに変わる一貫性を担保する方法として、シングルスレッドで動作する分散ロックで対応するが、パフォーマンスについては十分とは言えない結果であった。そのため、Redisのような分散型インメモリデータベースの適用と並行して、新たな技術についても検討を行った。
その上で、本年度は、昨今広く注目を集めているNewSQLデータベースを検討することとした。NewSQL とは、RDMSの一つであるが、分散型で処理することでスケーラビリティを維持しながらACID特性を維持するものである。これは、これまで検討してきた電子カルテの基幹データベースに適用できる可能性があり、NewSQL上で実際のパフォーマンスを検証した上で、電子カルテシステムとしての可能性を検討することとした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでターゲットとしていたアーキテクチャであるRedisは十分な性能とは言えなかったため、NewSQLのひとつであるTiDBの実装を行った。TiDBはMySQL互換のため、旧来の電子カルテのリソースの再利用も行える可能性がある。もっとも、TiDBが十分なパフォーマンスを担保できるのかについてはRedis同様に検証する必要があるため、本年度においては、電子カルテを模倣したオーダー、SOAP記載、処方等のテーブルを作成し、また患者基本情報のテーブルを作成した上で、これらのテーブルの結合、及び書き込みを行った。性能評価を行うために、レガシーなPosgreSQLとTiDBにおいてSELECT, INSERTの性能を評価した。結果は、100000レコードを100クライアントで同時にSELECT, INSEERTを行う実験においては、SELECT文はTIDBが19.3秒、PostgreSQLにおいては3593.6秒であり、INSERTについてはTiDBでは5176.6秒、PostgreSQLでは1938.3秒であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
SELECT文に見られる読み込みについてはNewSQLであるTiDBが圧倒的な性能がある反面、INSERT文についてはRDBMSであるPostgreSQLの性能が高かった。またTIDBはスケールアウトが可能なため、ハードウェアの増強による性能向上も期待できる。
今後は、電子カルテにおけるINSERT文の実行状況などを精査した上で、実際にユーザーインタフェースを実装した電子カルテシステムを実装することを試みた上で、新たな電子カルテシステムの構築を試みる。
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