1. 서 론
디지털 정보기술과 컴퓨터 기기의 발전에 따라, 병원에서 생 성되는 정보의 관리, 저장, 검색, 원격전송 등이 용이하게 되어, 특히 필름없는 병원체계 구현을 위한 의료영상 저장 및 전송 시스템 (PACS: Picture Archiving and Communication System) 구축노력이 80년대 초부터 진행되어, 통신망을 이용 한 PACS 시스템의 표준 프로토콜로서 DICOM version3 (Digital Imaging and Communications in Medicine 3.0)이 1992년에 제정되었다 [1]. 멀티미디어 환경이 보편화됨에 따 라 음성 및 동영상과 같은 실시간 의료정보를 효과적으로 전
송하기 위해서는 DICOM version 3 표준프로토콜을 지원하고, 실시간적 특징을 갖는 다양한 의료정보를 효율적으로 통합 전 송할 수 있는 의료정보 저장 및 통합기술의 개발이 요구되어 지고 있다 [2].
DICOM 표준은 매우 적응성이 강하여 영상을 만들어 내는 다른 전문분야 (병리학, 내시경, 치과)에서도 DICOM을 채택하 게 되었다. 많은 의료 영상 기기 제조업체들이 글로벌 업체라 는 사실은 DICOM의 국제적인 관심을 불러일으키는 계기가 되 었다. 유럽 표준 기관인 Comit Europian de Normalisa-tion 은 MEDICOM 표준에 완전 호환되는 DICOM을 기본으로 사 용한다. 일본에서는 Japanese Industry Association of Radiation Apparatus와 Medical Information Systems Development Center가 이동 미디어에서의 영상 교환부분의 DICOM을 채택하였고 DICOM을 차세대 의료 영상 처리 표준
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TCP/IP 기반 DICOM Image Viewer 개발
전진우1・유남수1・석정봉1・이효민2
1연세대학교 전산학과, 2(주) 현우 마이크로
An Implementation of DICOM Image Viewer Based on TCP/IP J. W. Chun
1, N. S. Yoo
1, J. B. Suk
1, H. M. Lee
21Department of Computer Science Yonsei University, 2Hyunwoo Micro Co.
= Abstract =
The rapid technological progress in the fields of computer and information engineering has acceler- ated the medical society to introduce a new advanced paradigm in handling medical information.
Especially, in order to achieve the filmless hospital system, the Picture Archiving and Communication System (PACS) has been considered and studied since early 1980’s, in which a variety of medical images are represented in digital form, thus handled in an easy and efficient way in various types of processing the medical images, such as storing, retrieving, displaying, and transmission. As a result of these efforts, the DICOM version 3.0 has been accepted as a standard and widely implemented in the current medical imaging equipments. In this paper, we implement an image viewer software com- plying to DICOM version 3.0 that allows the DICOM images to be displayed and stored in the local host, and also to be accessed through the TCP/IP Internet according to the server-client service mod- el.
Key words: PACS, DICOM, TCP/IP
본 연구는 한국과학재단에서 지원하는 RRC (연세대 의료계측 및 재활공 학 연구센타) 사업의 일환으로 수행되었음
으로 고려 중에 있다. DICOM 표준은 이제 국제적이고, 다양한 분야의 위원회에 의하여 유지되고 확장되고 있다.
본 연구에서는 병원에서 발생되는 의료영상의 효율적인 관 리와 운용을 위한 영상처리를 수행하는 이미지뷰어 소프트웨 어를 구현하였다. 구현된 시스템은 DICOM version 3을 지원 하며, TCP/IP 프로토콜을 이용한 클라이언트/서버 구조 및 기 능을 수행한다.
2. 본 론 2-1. PACS 시스템
PACS란, 특히 방사선과 진단영상들과 같은 의료영상을 디 지털 상태로 획득한 후, 고속의 전산망을 이용하여 전송하고, 디지털 데이터로 의료영상을 저장함으로서, 의료진들이 기존의 필름과 뷰 박스 대신에 컴퓨터를 이용하여 의료영상을 조회・
검색하는 것으로, 영상을 이용하여 환자를 진료하는 포괄적인 디지털 영상관리 및 전송시스템을 말한다. 즉, PACS는 방사선 진단에 관계된 각종 영상진단 장치들과 컴퓨터 통신망, 영상저 장장치, 영상표시용 워크스테이션 및 데이타 베이스 등을 포함 한 의료 영상 종합 시스템이다. 오늘날과 같이 병원의 규모가 커지고 전문적으로 분화된 환경에서는 부서간 정보교류의 필 요성이 증대되고 방대한 자료 관리에 수반하는 부대비용의 증 가 등으로 병원 전산화 필요성이 절대적인 명제로 부각되고 있 어, HIS (Hospital Information System)등의 병원 종합 전산 망 구축과 함께 PACS 도입은 이제 대부분의 종합병원의 당면 과제가 되고 있는 실정이다. 이러한 문제점 해결을 위해 방사 선 진단 영상 장치들에 각종 영상 획득 장비를 인터페이스하
고 컴퓨터의 기록 매체에 다양한 압축 기법을 사용하여 저장, 보관할 수 있게 하며, 데이타베이스 기술을 적용하여 저장, 보 관 및 검색을 컴퓨터 화하여 보다 간편하고 신속, 정확하게 영 상을 관리하고 전산 네트워크를 통해 많은 양의 영상을 다양 한 방법으로 짧은 시간에 의료진들이 직접 조회할 수 있게 한 것이다 [3].
2-2. 프로그램 구현
구현한 이미지 뷰어는 크게 두 가지로 나뉜다. 표준 DICOM version 3을 지원하는 의료영상 뷰어로서의 기능 부분과 TCP/IP를 이용하여 파일서버에 저장되어 있는 이미지를 검색 하여 전송 받을 수 있는 부분으로 구분된다. 구현한 Viewer 프 로그램은 PACS 시스템 중 디지털화 된 의료 영상을 서버에서 검색하여 진단 및 연구를 위해 이미지를 관찰하고 이미지에 대 한 정보를 확인할 수 있는 기능을 제공한다. 본 프로그램은 Visual C++6.0 과 Microsoft Foundation Class (MFC) 라이브 러리를 이용하여 구현하였고, 시스템의 확장성을 고려하여 객 체지향형 언어를 채택하였다 [5].
구현 프로그램은 DCM, DIC, IMG 등의 범용 파일 포멧과, DCM파일의 multi-frame기능을 이용한 간단한 동영상 플레이 를 지원한다. 이미지 뷰어는 의료영상 뿐 아니라 {Group, Element, ‘VR’, “NAME”}의 구조를 갖는 자료요소 (data ele- ment)를 검사하여 DICOM 표준에서 지원하는 환자 이름, 날 짜, 영상을 찍을 때의 설정, 영상의 좌우구분, 찍은 위치, 분석 데이터(study data), 시간 등의 정보를 볼 수 있는 기능을 지 원한다.
자료요소 구조의 Group, Element는 이미지의 헤더에 16진
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Fig. 1. Image viewer program.
수로 저장되어 있고, ‘VR’(Value Representation) 은 DICOM 표준 문서 Part 6에 정의되어 있다 [4]. 의료 영상의 좀 더 효 과적인 분석을 위해 이미지의 Zoom-in, Zoom-out, Flip, Mirror, Rotate 효과 등의 기능과 Print 기능을 제공하고, 또한, 여러 장의 영상을 동시에 분석 할 수 있도록 Multi document 형태를 지원한다. Fig.1 은 구현된 프로그램의 실행 화면이며, Fig.2는 DICOM에서 지원하는 자료요소의 Group, Element, VR, NAME, Length와 이에 해당하는 값의 출력물을 보여준다.
이를 통해 출력된 의료 영상 이미지에 대한 정보를 보다 자세 히 알 수 있게 된다. 이 값은 각각의 자료요소가 현재 가지고 있는 정보를 나타낸다.
또한, 구현 프로그램은 DICOM 표준을 따르는 데이터 셋을 디코딩하여 영상 및 각종 정보들을 추출해준다. 현재 개발된 라이브러리는 MFC 확장 dynamic link library (DLL)로서 MFC 환경에서만 사용할 수 있다. 본 구현 프로그램은 Microsoft Visual C++ 6.0을 사용하여 개발하였고, 지원되는 라이브러리 의 기능들은 다음과 같다.
1) 지원하는 Transfer Syntax
DICOM의 5개의 transfer syntax를 모두 지원한다. JPEG은 영상 부분을 추출하여 제공하며, Run-Length Encoding (RLE) 은 압축을 디코딩하여 비트맵 파일 형태로 제공한다.
2) 픽셀 처리
의료 영상들은 8bit, 12bit, 16bit, 24bit 등으로 구성되며 12bit 이상의 영상을 일반 모니터에서 표현하기 위해서는 8bit 영상 으로 재구성해야 한다. 개발된 라이브러리에서는 여러 가지 방 법을 제공하여 다양한 방법으로 재구성이 가능하게 한다. 디폴 트 값은 Volume of Interest (VOI)를 이용하는 것으로 Window
Center (0028, 0050), Window Width (0028, 0051), Rescale Intercept (0028, 0052), Rescale Slope (0028, 0053)를 이 용하여 VOI 부분만을 출력한다. 그 외에 Bits Stored (0028, 0101), Largest Valid Pixel Value (0028, 0105) 등을 이용하 여 다양하게 재구성을 할 수 있다. 또한 Pixel Representation (0028, 0103)을 반영하여 픽셀을 읽어 올바른 영상을 출력하 며 Planar Configuration (0028, 0006)을 반영하여 RGB Plane 의 형태를 올바르게 재배치한다.
3) 멀티프레임(multiframe)
멀티프레임 영상을 지원하며 애니메이션(animation) 관련 기 능을 제공한다.
4) 제한
ACR-NEMA 1과 ACR-NEMA 2는 지원하지 않는다.
DICOM 3.0만을 지원한다. Photometric Interpretation (0028, 0004)은 DICOM에서 영상 픽셀 데이터를 표현하는 방법으로 총 10가지가 있으나 개발된 라이브러리에서는 Monochrome1, Monochrome2, Palette Color, RGB 4가지만을 지원한다. JPEG 은 영상을 추출할 뿐 디코딩 기능은 지원하지 않는다. 추출된 JPEG 영상을 출력하기 위해서는 별도의 Jpeg 라이브러리를 사 용하여야 한다.
2-3. 구현 프로그램의 동작
구현된 프로그램에서는 먼저 서버에 접속을 하게 된다. 접속 은 내부적으로 아래의 Fig.3 과 같은 과정을 거치게 되며 서버 에 접속이 성공적으로 이루어지면, 본 프로그램에서 지원하는 의료 영상 포맷의 이미지 화일 리스트가 나열되고, 원하는 화
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Fig. 2. 프로그램에서 지원되는 DICOM 정보.
일을 선택하면 해당 파일을 전송 받아 이미지 뷰어로 출력하 게 된다.
3. 결 론
본 논문은 PACS에서 일반적으로 지원하고 있는 영상처리
기능을 소프트웨어로 구현하여 사용자가 환자의 디지털화 된 의료영상을 검색 및 저장할 수 있게 하였다. 통신을 통해 다수 의 사용자가 동시에 서버에 저장되어 있는 의료영상을 검색하 여 효과적인 분석을 할 수 있는 기능을 제공하도록 하였다. 또 한, TCP/IP 기반 네트워킹 기능을 제공함으로서, 전문의가 없 는 낙후된 지역에서도 인터넷을 통해 신속하고 신뢰성 있는 의 료서비스를 제공받을 수 있고, 멀티미디어 환경에서 의료영상 데이터를 관리하여 보다 효율적으로 데이터 영상을 이용할 수 있도록 하였다. 인터넷 환경에서 의료정보의 실시간 서비스 보 장을 위한 서비스 품질 제어 방식 개발, 사용자들이 쉽게 사용 할 수 있는 DICOM 기반 응용프로그램의 개발 등은 향후의 연 구과제로 남긴다.
참 고 문 헌
1. J. Duchene, J.F. Lerallut, N. Gong and R. Kanz, “MicroPACS:a PC-bases small PACS implementation”, Med. & Biol. Eng.&
Comput., pp.268-276, 1993
2. NEMA Standards Publication PS3.x, Digital Imaging and Communications in Medicine, 1994
3. S.Hludoy and G.Noelle, “PACS for Teleradiology”, Proc. of 12th IEEE Symposium on Computer-Based Medical System Stanford, Connecticut, 18-20 June, 1999
4. DICOM version3 Standard Document.
5. Y. Ligier, O. Ratib, M. Logean, C. Girard, R. Perrier, and J. R.
Scherrer, “Object-Oriented Design of Medical Imaging Software”, Computerized Medical Imaging and Graphics, vol.18, no.2, pp.125-135, 1994
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Fig. 3. TCP/IP를 이용한 서버/클라이언트.
