healthcare-cdss-patterns

의료 CDSS 개발 패턴

EMR 워크플로에 통합되는 임상 의사결정지원시스템을 만들기 위한 패턴입니다. CDSS 모듈은 환자 안전 핵심 영역이므로 false negative에 대한 허용치는 0입니다.

사용 시점

• 약물 상호작용 검사를 구현할 때
• 용량 검증 엔진을 만들 때
• 임상 점수 시스템(NEWS2, qSOFA, APACHE, GCS)을 구현할 때
• 비정상 임상 수치 경고 시스템을 설계할 때
• 안전 점검이 들어간 약물 처방 입력 기능을 만들 때
• 검사 결과 해석을 임상 맥락과 통합할 때

동작 방식

CDSS 엔진은 부작용이 전혀 없는 순수 함수 라이브러리입니다. 임상 데이터를 입력하면 경고를 출력합니다. 이 구조 덕분에 완전한 테스트가 가능합니다.

주요 모듈 세 가지:

1. checkInteractions(newDrug, currentMeds, allergies) — 신규 약물을 현재 약물 및 알레르기와 비교합니다. 심각도 순으로 정렬된 InteractionAlert[]를 반환합니다. DrugInteractionPair 데이터 모델을 사용합니다.
2. validateDose(drug, dose, route, weight, age, renalFunction) — 처방 용량이 체중 기반, 연령 보정, 신기능 보정 규칙을 만족하는지 검증합니다. DoseValidationResult를 반환합니다.
3. calculateNEWS2(vitals) — NEWS2Input으로부터 National Early Warning Score 2를 계산합니다. 총점, 위험 수준, 에스컬레이션 지침이 담긴 NEWS2Result를 반환합니다.

EMR UI
  ↓ (user enters data)
CDSS Engine (pure functions, no side effects)
  ├── Drug Interaction Checker
  ├── Dose Validator
  ├── Clinical Scoring (NEWS2, qSOFA, etc.)
  └── Alert Classifier
  ↓ (returns alerts)
EMR UI (displays alerts inline, blocks if critical)

약물 상호작용 검사

interface DrugInteractionPair {
  drugA: string;           // generic name
  drugB: string;           // generic name
  severity: 'critical' | 'major' | 'minor';
  mechanism: string;
  clinicalEffect: string;
  recommendation: string;
}

function checkInteractions(
  newDrug: string,
  currentMedications: string[],
  allergyList: string[]
): InteractionAlert[] {
  if (!newDrug) return [];
  const alerts: InteractionAlert[] = [];
  for (const current of currentMedications) {
    const interaction = findInteraction(newDrug, current);
    if (interaction) {
      alerts.push({ severity: interaction.severity, pair: [newDrug, current],
        message: interaction.clinicalEffect, recommendation: interaction.recommendation });
    }
  }
  for (const allergy of allergyList) {
    if (isCrossReactive(newDrug, allergy)) {
      alerts.push({ severity: 'critical', pair: [newDrug, allergy],
        message: `Cross-reactivity with documented allergy: ${allergy}`,
        recommendation: 'Do not prescribe without allergy consultation' });
    }
  }
  return alerts.sort((a, b) => severityOrder(a.severity) - severityOrder(b.severity));
}

상호작용 쌍은 반드시 양방향이어야 합니다. Drug A가 Drug B와 상호작용한다면, Drug B도 Drug A와 상호작용해야 합니다.

용량 검증

interface DoseValidationResult {
  valid: boolean;
  message: string;
  suggestedRange: { min: number; max: number; unit: string } | null;
  factors: string[];
}

function validateDose(
  drug: string,
  dose: number,
  route: 'oral' | 'iv' | 'im' | 'sc' | 'topical',
  patientWeight?: number,
  patientAge?: number,
  renalFunction?: number
): DoseValidationResult {
  const rules = getDoseRules(drug, route);
  if (!rules) return { valid: true, message: 'No validation rules available', suggestedRange: null, factors: [] };
  const factors: string[] = [];

  // SAFETY: if rules require weight but weight missing, BLOCK (not pass)
  if (rules.weightBased) {
    if (!patientWeight || patientWeight <= 0) {
      return { valid: false, message: `Weight required for ${drug} (mg/kg drug)`,
        suggestedRange: null, factors: ['weight_missing'] };
    }
    factors.push('weight');
    const maxDose = rules.maxPerKg * patientWeight;
    if (dose > maxDose) {
      return { valid: false, message: `Dose exceeds max for ${patientWeight}kg`,
        suggestedRange: { min: rules.minPerKg * patientWeight, max: maxDose, unit: rules.unit }, factors };
    }
  }

  // Age-based adjustment (when rules define age brackets and age is provided)
  if (rules.ageAdjusted && patientAge !== undefined) {
    factors.push('age');
    const ageMax = rules.getAgeAdjustedMax(patientAge);
    if (dose > ageMax) {
      return { valid: false, message: `Exceeds age-adjusted max for ${patientAge}yr`,
        suggestedRange: { min: rules.typicalMin, max: ageMax, unit: rules.unit }, factors };
    }
  }

  // Renal adjustment (when rules define eGFR brackets and eGFR is provided)
  if (rules.renalAdjusted && renalFunction !== undefined) {
    factors.push('renal');
    const renalMax = rules.getRenalAdjustedMax(renalFunction);
    if (dose > renalMax) {
      return { valid: false, message: `Exceeds renal-adjusted max for eGFR ${renalFunction}`,
        suggestedRange: { min: rules.typicalMin, max: renalMax, unit: rules.unit }, factors };
    }
  }

  // Absolute max
  if (dose > rules.absoluteMax) {
    return { valid: false, message: `Exceeds absolute max ${rules.absoluteMax}${rules.unit}`,
      suggestedRange: { min: rules.typicalMin, max: rules.absoluteMax, unit: rules.unit },
      factors: [...factors, 'absolute_max'] };
  }
  return { valid: true, message: 'Within range',
    suggestedRange: { min: rules.typicalMin, max: rules.typicalMax, unit: rules.unit }, factors };
}

임상 점수: NEWS2

interface NEWS2Input {
  respiratoryRate: number; oxygenSaturation: number; supplementalOxygen: boolean;
  temperature: number; systolicBP: number; heartRate: number;
  consciousness: 'alert' | 'voice' | 'pain' | 'unresponsive';
}
interface NEWS2Result {
  total: number;           // 0-20
  risk: 'low' | 'low-medium' | 'medium' | 'high';
  components: Record<string, number>;
  escalation: string;
}

점수표는 Royal College of Physicians 명세와 정확히 일치해야 합니다.

경고 심각도와 UI 동작

Severity	UI 동작	임상의 조치 필요 여부
Critical	작업 차단. 닫을 수 없는 모달. 빨강.	진행하려면 override 이유를 반드시 기록
Major	인라인 경고 배너. 주황.	진행 전 acknowledge 필요
Minor	인라인 정보 노트. 노랑.	참고용, 별도 조치 불필요

Critical 경고는 절대 자동 dismiss되면 안 되고, toast로 구현해서도 안 됩니다. Override 사유는 반드시 audit trail에 저장해야 합니다.

CDSS 테스트(false negative 허용치 0)

describe('CDSS — Patient Safety', () => {
  INTERACTION_PAIRS.forEach(({ drugA, drugB, severity }) => {
    it(`detects ${drugA} + ${drugB} (${severity})`, () => {
      const alerts = checkInteractions(drugA, [drugB], []);
      expect(alerts.length).toBeGreaterThan(0);
      expect(alerts[0].severity).toBe(severity);
    });
    it(`detects ${drugB} + ${drugA} (reverse)`, () => {
      const alerts = checkInteractions(drugB, [drugA], []);
      expect(alerts.length).toBeGreaterThan(0);
    });
  });
  it('blocks mg/kg drug when weight is missing', () => {
    const result = validateDose('gentamicin', 300, 'iv');
    expect(result.valid).toBe(false);
    expect(result.factors).toContain('weight_missing');
  });
  it('handles malformed drug data gracefully', () => {
    expect(() => checkInteractions('', [], [])).not.toThrow();
  });
});

통과 기준은 100%입니다. 상호작용 하나라도 놓치면 환자 안전 사고입니다.

안티패턴

• 문서화된 이유 없이 CDSS 점검을 옵션화하거나 건너뛰게 하는 것
• 상호작용 경고를 toast notification으로 구현하는 것
• 약물/임상 데이터에 any 타입을 사용하는 것
• 유지보수 가능한 데이터 구조 없이 상호작용 쌍을 하드코딩하는 것
• CDSS 엔진의 오류를 조용히 삼키는 것
• 체중 정보가 없는데 체중 기반 검증을 건너뛰고 통과시키는 것

예시

예시 1: 약물 상호작용 검사

const alerts = checkInteractions('warfarin', ['aspirin', 'metformin'], ['penicillin']);
// [{ severity: 'critical', pair: ['warfarin', 'aspirin'],
//    message: 'Increased bleeding risk', recommendation: 'Avoid combination' }]

예시 2: 용량 검증

const ok = validateDose('paracetamol', 1000, 'oral', 70, 45);
// { valid: true, suggestedRange: { min: 500, max: 4000, unit: 'mg' } }

const bad = validateDose('paracetamol', 5000, 'oral', 70, 45);
// { valid: false, message: 'Exceeds absolute max 4000mg' }

const noWeight = validateDose('gentamicin', 300, 'iv');
// { valid: false, factors: ['weight_missing'] }

예시 3: NEWS2 점수 계산

const result = calculateNEWS2({
  respiratoryRate: 24, oxygenSaturation: 93, supplementalOxygen: true,
  temperature: 38.5, systolicBP: 100, heartRate: 110, consciousness: 'voice'
});
// { total: 13, risk: 'high', escalation: 'Urgent clinical review. Consider ICU.' }