핸드폰과 무선망의 보급이 보편화되면서 사용자가 이동 중 또는 병원이 아닌 외부에서 무선통신망을 이용하여 의료영상을 조회하고자 하는 요구가 급속히 늘어나고 있다. 이에 본 논문은 모바일 PACS 플랫폼을 개발하여 스마트폰을 사용하는 의사와 환자가 원하는 의료영상을 저장 검색 조회 전송할 수 있는 시스템을 설계하고자 한다. 제안한 시스템은 병원의 PACS 서버로부터 환자의 DICOM 영상을 조회하고, 이를 스마트폰 표준에 맞도록 변환한 후, 영상을 전송할 수 있는 모바일 기반 PACS 플랫폼이다. 이를 위해 PACS와 mPACS 그리고 사용자 간에 이루어지는 데이터 전송에 대한 플랫폼을 설계하였고, PACS 서버에 존재하는 DICOM 영상을 스마트폰에서 디스플레이하기 위한 DICOM 변환과정을 제안하였다.
본 논문에서는 적은 비용으로 핵의학 영상을 상용 PACS에 전송하는 프로토콜을 개발하였다. 핵의학 DICOM gateway를 사용하여 자체 지역 네트워크로 연결되어 있는 PACS 네트워크와 핵의학과 네트워크를 연결하였다. 본원 핵의학 기기에서 사용하고 있는 Interfile 3.3을 PACS에서 사용하는 DICOM 3.0으로 변환하는 DICOM 변환 프로그램을 개발하였다. DICOM 변환 프로그램은 핵의학 영상을 DICOM으로 변환한 후 PACS DICOM gateway에 전송한다. PACS DICOM gateway는 핵의학과에서 전송된 영상 정보와 병원정보시스템 데이터베이스의 환자 정보와 일치 여부를 확인 후 PACS 데이터베이스에 저장한다. 전송방법으로 Interfile, 화면 캡쳐, 스캔 파일 형식, 등을 개발하였다. 핵의학 영상 전송은 성공적으로 이루어졌으며 Interfile로 전송하였을 경우 PACS에서 영상처리가 가능하였고 그래프와 주석 등의 정량적 정보는 화면 캡쳐 방법으로 쉽게 전송할 수 있었다. 필름은 스캐너로 스캔하여 화면 캡쳐와 동일한 방법으로 전송하였다. 핵의학 영상 전송 프로토콜 개발로 적은 비용으로 쉽게 핵의학 영상을 PACS에 전송할 수 있었다.
그리드 기반의 PACS는 원격의 PACS 간 의료 이미지 데이터 전송 및 협업, 원격진단, 가상병원과 같은 향상된 의료정보서비스 제공을 가능하게 한다. 본 논문에서는 Grid-PACS를 구현하여 지금까지 PACS에서 요구되어 왔던 스토리지의 안전성과 확장성을 보장하기 위한 가상 대용량 스토리지를 구현하였다. 대용량의 작업처리가 가능한 그리드 기반 서비스 시스템은 기존의 PACS에서 제공하는 파일 전송 방식보다 안정되고 전송 시간 측면에서 향상된 성능을 보였다. 본 연구 결과는 병원간 PACS 데이터 관리 및 전송에 있어서 효율성을 제고할 수 있는 분야에 적용 가능하다.
의료 치료를 지원하는 병원 전산망에서 PACS 데이터의 효과적인 전송이 요구된다. 그러나 한정된 전산망과 PACS 데이터의 크기 증가에 따라 진료 시간에 네트워크 과부하가 자주 발생되며, 이는 진료를 방해하는 주요 요소가 된다. 네트워크 트래픽 문제는 적응적인 QoS에 의하여 해결될 수 있다. 본 논문에서는 병원 전산망 상에서 멀티미디어 PACS 데이터를 효과적으로 전송하기 위한 QoS 아키텍쳐 기반의 미들웨어를 설계한다. 가상 시뮬레이션을 통하여 제안한 QoS 기반 미들웨어가 기존의 병원 네트워크에 비하여 음성, 영상 우선순위 데이터의 QoS를 보장할 수 있음을 확인하였다.
최근 PACS에서 장기간 저장장치로 디스크 배열이 많이 사용되고 있으나, 디스크에 대한 년 간 불량률에 관해서 신뢰성이 부족한 실정이다. 2016년 10월부터 2017년 2월까지 PACS 판독기에서 의료영상을 읽거나 저장하면서 하드디스크의 직렬포트단자를 조사하였으며, PACS 영상저장 장치에 사용되었던 하드디스크 98대와 개인용 컴퓨터에 사용되었던 하드디스크 101대에 저장된 데이터에서 전송률을 산출하였다. PACS 판독기에서 CT영상을 읽었을 경우에는 수십 MB이하 단위로 읽기는 87.8%, 쓰기는 12.2%가 수행되었다. PACS 판독기에서 CT 영상을 저장할 때는 수십 MB이하 단위로 읽기는 11.4%, 쓰기는 88.6%가 수행되었다. 개인용 컴퓨터에서 엑셀 파일을 읽을 경우에는 3 MB 이하단위로 읽기는 75%, 쓰기는 25%가 수행되었다. 개인용 컴퓨터에서 엑셀 파일 저장을 진행하면서 하드디스크와의 통신은 3 MB이하단위로 읽기는 38%, 쓰기는 62%가 수행되었다. PACS내 영상저장장치에 사용되는 하드디스크의 전송률은 10 GB/h, 개인용 컴퓨터의 하드디스크의 전송률은 5 GB/h로 나타났다. PACS내 영상저장에 사용되던 하드디스크의 년간 불량률은 0.97 ~ 1.13%를 보였고, 개인용 컴퓨터 내 하드디스크의 년간 불량률은 0.51~0.7%를 보였다. 전송량이 높을수록 년 간 불량률도 높아졌다. 이러한 결과는 하드디스크의 수명예측이나 연간 고장률을 예측하기 위한 기초 자료로 활용될 것이다.
본 논문의 목적은 진단의료영상 서비스를 위한 안드로이드 기반의 mPACS (mobile-based Picture Archiving Communication System)을 구현하는 데 있다. 제안된 mPACS는 병원 PACS에 저장된 진단의료영상을 모바일 기반에 적용할 수 있도록 통합플랫폼을 제공하며, 사용자가 원하는 진단의료영상을 통합플랫폼에서 저장/검색/조작/전송하는 것을 허용한다. 여기서, mPACS 플랫폼은 안드로이드 기반의 체계(즉, 진단의료영상처리)를 위하여 PACS ${\leftrightarrow}$ mPACS ${\leftrightarrow}$ smartphone 간의 전송프로토콜, 영상포맷변환기, JPEG/JPEG2000 부호화기, 텍스트와 아바타 검색등을 포함한다. 이 mPACS는 모바일기반의 기기가 PACS시스템의 진단의료영상 서비스가 가능 한 솔루션을 제공함에 있어서 매우 유용하고 효과적인 것으로 나타났다.
최근 스마트기기의 보급 증가로 모바일 PACS 시장 활성화가 기대되고 있으며, 의료영상에 대한 확인 및 확대/축소 기능에 진단 및 처방 기능까지 포함하는 다양한 형태의 서비스 확대가 예상된다. 본 논문에서는 고용량의 DICOM 이미지를 스마트기기에 효율적인 전송하기 위한 PACS 게이트웨이 시스템 개발의 중간 단계로서 설계 결과를 제시한다.
U_Life의 의료 기술은 의료 영상 정보 전송 서비스를 언제 어디서나 가능하게 해준다. 더 나아가 의사의 다양한 상황인식을 인지, 수집하고 변화된 상황에 적합한 최적의 영상 정보를 의사에게 전송해주는 지능적인 서비스가 필요하다. 본 논문에서는 의사의 변화된 상황에 적합한 서비스를 제공하고자 의료영상 정보 전송 시스템에 상황인식 서비스를 접목시킨 의사 중심의 의료 영상 정보 전송 미들웨어(Doctor Centered PACS Middleware) 시스템을 제안하고자 한다.
PAC는 디지털 의료영상을 위한 의료 시스템이며 PACS가 공용 네트워크를 이용한 웹 기반 서비스로 확장 될 수 있다. 이 경우 DICOM 파일은 개인의무기록을 포함하고 있기 때문에 악의적 사용자의 공격으로부터 보호되어야 한다. 그 위험성을 해결하기 위하여 우리는 유연한 IPSec을 이용하는 보안전송 시스템을 설계하였고, 웹 기반의 3차원 의료영상 시스템에 적용하였다. 그리고 대용량 DICOM 데이터 전송 시 적용되는 암호화 및 무결성 알고리즘을 변경하며 개발 된 시스템의 성능평가를 수행하였다. 이 때, 사용 된 알고리즘의 조합은 DES-MD5, DES-SHA1, 3DES-MD5, 그리고 3DES-SHA1이며, 암호화 전송은 실험을 위한 테스트베드에서 수행하였다. 실험 결과, 암호화를 적용하지 않은 경우에 비교하여 전반적으로 암호화 알고리즘에 의하여 영향을 받았다. DES의 경우 약 50%의 전송성능 저하를 보였으며, 3DES의 경우 약 65%의 전송성능 저하를 보였다. 또한 DICOM 볼륨데이터 전송 시 패킷 증가에 의한 오버헤드로 인한 네트워크 성능 감소가 발생함을 확인하였다. 결론적으로, 보안전송 시스템에 의한 메시지의 안전한 교환을 보장하기위한 서버 및 네트워크 성능의 저하가 발생하였다. 따라서 반드시 보호 되어야 할 의료영상에 대해서만 보안전송을 구성한다면 서버의 성능 저하 문제를 해결함과 동시에 안전한 웹 PACS를 구성 할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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