핵의학 단층영상을 위한 PACS 뷰어의 개발

1. 서 론

최근 PACS는 방사선과 영상, 핵의학과 영상, 병리 사진, 내 시경 영상 등 다양한 영상을 서비스하는 방향으로 가고 있다.

특히, 핵의학과 영상은 대부분 병원에서 PACS 도입 초기에 방 사선과 영상 다음으로 많이 서비스하는 영상으로, 임상에서의

요구가 높으며 화면저장(Screen Capture)과 같은 저비용의 방 식으로 PACS에 저장함으로써 상당수 임상적 필요성을 충족시 켜 주고 있다. 그러나, SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography), PET(Positron Emission Tomography)영상과 같은 단층영상의 경우는 화면저장 방식 을 사용하였을 때 검사 종료 후 화면저장을 위한 화면을 구성 하여야 하는 추가 작업이 필요하고, 화면저장 되지 않은 다른 프레임들을 볼 수 없다. 또한, 컬러스케일을 바꿀 수 없고, 동 적 검사의 경우 동영상으로 볼 수 없는 등 프린트 출력물의 한 계를 벗어나지 못하는 문제점들을 드러낸다 [1]. 최근에 핵의

핵의학 단층영상을 위한 PACS 뷰어의 개발

최익수¹・임기천²・남기표²・어기승¹・이용수¹

1서울아산병원 의료정보팀, ²서울아산병원핵의학과

The Development of PACS Viewer for Nuclear Medicine Tomographic Image

1Medical Information Team, Asan Medical Center,

2Department of Nuclear Medicine, Asan Medical Center

= Abstract =

Purpose: A PACS Viewer which mainly used in radiology, for effectively using in reading of nuclear medicine images, was developed in this study.

Materials and Methods: Nuclear medicine images, images of SPECT and PET, have been used and all images in form of DICOM 3.0 have been directly transferred to PACS in Asan Medical Center.

A Maximum Intensity Projection (MIP) image, a coronal image, and a sagittal image have been recon- structed using the nuclear medicine axial images. A target region, selected on the MIP image, could be represented at the same position on coronal and sagittal images. Additionally, various tools, includ- ing support of pseudo color and easy control of window/level by using scroll bar, have been employed.

Results: The PACS Viewer(SPECT and PET Viewer) which could 3-Dimensionally show nuclear medicine images was developed. SPECT viewer has been included as a type of dialog in PACS Viewer, and PET viewer could operate independently. The PACS Viewer provided viewing 2D series images and 3D Images of MIP, coronal, and sagittal.

Conclusion: It was easily to find the target region by using the developed PACS Viewer. It is expect- ed that the application of nuclear medicine images can be expanded by using the PACS Viewer.

Key words: PACS, Nuclear Medicine, Tomographic image, Viewer

통신저자: 임기천, (138-736) 서울시 송파구 풍납2동 388-1 서울아산병원 핵의학과

Tel: 02-3010-4598 Fax: 02-3010-4588 E-mail: ikc@amc.seoul.kr

학 영상 기기의 설치 및 운영이 늘어나면서 환자의 진료 및 연 구를 위한 임상에서의 요구가 증가함에 따라 화면저장과 같은 단순 저장이 아닌 더 나은 핵의학 영상의 서비스를 요청하고 있다 [2].

핵의학 영상은 방사성 의약품을 환자에게 투여하고 방출된 감마선을 검출하여 획득하는 기능영상으로 CT, MRI 등과 같 은 방사선과 영상과는 다른 특징이 있다 [3]. 핵의학 단층 영 상은 기능영상으로 CT, MR과 같이 정확하게 신체 내부 기관 의 해부학적 모습을 선명하게 드러내지 못하고 잡음이 많으며 해상력이 떨어진다. 이런 특징 때문에 단층영상들을 3×4 또 는 4×5 형식으로 나열하여 보여주는 것은 의미를 주지 못한 다.

이에 본 논문에서는 핵의학 단층영상의 특징들을 부각시키 고 효율적으로 표현할 수 있는 뷰어(Viewer)를 설계하고 구현 하고자 한다.

2. 재료 및 방법

2.1 본원의 PACS 구성도

서울아산병원의 PACS 구성도는 Fig. 1.과 같으며 각 장비들 로부터 영상을 획득하는 영상획득부, 획득된 영상을 저장하는 영상저장부와 각종 정보를 저장하는 데이터베이스 그리고, 저장 된 영상을 조회하는 영상표시부로 이루어져 있다. 환자 정보 및

각종 처방, 접수 정보는 AMIS(Asan Medical Information System)를 통하여 전달된다 [4]. 네트워크의 구성은 PACS를 위한 네트워크를 따로 두지 않고, 병원 전체의 네트워크에 연 결하여 사용하고 있으며 병원 기간망 속도는 기가비트 (Gigabit/Sec) 이고, 단말 노드에서의 속도는 100 Mbps 속도 를 갖는다.

2.2 핵의학 단층영상 전송

핵의학 단층영상의 종류로는 SPECT 영상과 PET 영상을 들 수 있으며, 검사의 종류로는 크게 뇌 관련 검사들과 뇌 이외의 검사들로 나눌 수 있다. SPECT 영상은 영상 기기를 통하여 DICOM 멀티프레임(Multi-Frame)형식의 파일로 생성되고 PACS에 전송된다. PET 영상은 PET 장비를 통하여 한 프레 임씩 생성되어 PACS에 전송된다.

SPECT 검사의 경우, 스캔(Scan) 영상을 위한 화면 저장 영 상들과 단층영상을 위한 멀티프레임 영상들이 생성될 수 있으 며, 하나의 시리즈로 PACS에 전송된다. PET 검사로 인하여 생성된 영상들은 PET 단층영상, MIP 영상 및 화면 저장 영상 등 여러 가지의 영상들이 있을 수 있으며, 각각의 영상들은 고 정된 시리즈(Series) 번호를 부여 받아 PACS로 전송된다. 검 사의 전체 프레임들이 PACS에 전송되고 저장되도록 하였다.

Fig. 1. 서울아산병원의PACS 구성도

2.3 뷰어(Viewer)의 설계

핵의학 단층 영상이 기능영상이라는 특징을 살려서, 검사한 단층영상의 3차원적 위치 정보를 이용하여 3차원 영상으로 재 구성 후 병변 부위를 찾는 방식을 택하였다. 3차원 영상으로는 MIP영상을 사용하였다. 병변 부위를 찾는 방식은 MIP 영상에 서 병변이라고 생각되는 부위를 선택하게 되면 그 위치의 단 층 영상이 보이고, 단층 영상에서 다시 보고자 하는 부위를 선 택하면 관상(Coronal), 시상(Sagittal) 영상을 생성하여 보이도 록 하였다. 뇌 관련 검사들의 경우는 MIP 영상을 구성하지 않 는다. PET 검사의 경우 조회 속도를 높이기 위해서 MIP 영상 을 미리 생성해서 PACS 저장한다. MIP 영상의 시리즈 번호와 PET 단층 영상의 시리즈 번호를 정하여 PACS에 저장한다.

MIP 영상이 없다면 MIP 영상을 뷰어에서 생성하고, MIP 영상 이 PACS에 있을 시 다운로드(Download) 받아 사용한다.

핵의학 단층 영상은 해상력이 떨어지는 단점으로 그레이 스 케일(Gray Scale) 방식의 LUT(Look Up Table)로는 병변 부 위가 부각되지 않는다. 병변 부위를 빠르게 검색하기 위해 핵 의학 영상에 많이 사용되는 의사컬러(pseudo color)를 제공한 다.

방사선과 영상의 경우 Window/Level의 방식으로 밝기를 조 절한다. 그러나 핵의학과 영상에서는 Window/Level 방식 보다 는 밝기의 범위를 정하는 방식을 사용한다. 즉, Window/Level 로 정해지는 밝기의 범위를 최소값, 최대값으로 변경하여 표시 하는 방식이다. 핵의학과 영상의 경우 밝기의 범위가 방사선과

영상에 비해 매우 넓어서 방사선과에서 많이 사용되는 영상 위 에서 마우스를 이용한 Window/Level 조절 방식은 별로 효과 적이지 못하므로 영상의 밝기 범위를 정하여 밝기를 변화 시 킬 수 있는 스크롤바를 제공한다.

3. 결 과

핵의학 단층영상인 SPECT영상과 PET영상 각각을 효율적 으로 볼 수 있는 SPECT 뷰어와 PET 뷰어를 구현하였다.

SPECT 뷰어는 기존 PACS 뷰어의 다이얼로그박스 형태로 구 현하였으며, PET 뷰어는 기존 PACS 뷰어와 독립적으로 수행 가능한 EXE 형태의 어플리케이션(Application)으로 구현하였 다.

기존 PACS 뷰어와의 연동 방식은 SPECT 뷰어의 경우, Fig.

2의 (a)와 같이 멀티프레임 형식으로 저장된 영상의 위에 버 튼을 추가하여, 그 버튼을 클릭할 때 호출되는 방식으로 이루 어진다. SPECT 뷰어의 구성은 컬러스케일을 조절하거나 의사 컬러 LUT를 바꿀 수 있는 기능을 제공하는 툴들과 MIP 영상, 단층영상 및 시상, 관상 영상을 보여주는 뷰윈도우(View- Window)들로 구성된다 (Fig. 2의 (b)).

단층영상 및 관상, 시상 영상의 전체 프레임들을 일반 조회 형식으로 보고자 한다면, 보고자 하는 뷰윈도우 위에서 더블클 릭 하면 일반 조회 화면의 다이얼로그박스가 호출 되도록 하 였다 (Fig. 3).

Fig. 2. (a)는 기존PACS 뷰어에서SPECT 영상의 단층영상을 보인 화면으로 버튼“M”을 클릭할 때, (b)와 같은SPECT 뷰어가 다이얼로그 형태로 나타난

a b

PET 뷰어의 경우, Fig. 4의 (a)와 같이 기존 PACS 뷰어의 메인 메뉴(Main Menu)에 PET 뷰어의 호출 버튼을 추가하여, 기존 PACS 뷰어의 검사 리스트에서나, 또는 영상을 보다가 언 제든지 PET 뷰어가 호출될 수 있도록 하였다.

PET 뷰어의 구성은 SPECT 뷰어의 구성과 거의 같다 (Fig.

4의 (b)). PET-CT의 융합(fusion)을 위한 뷰윈도우와 CT를 위한 뷰윈도우가 추가로 존재한다.

뇌 관련 검사들을 위한 조회 화면이 따로 존재한다 (Fig. 5).

PET 뷰어에 전달된 검사의 종류가 뇌 관련 검사이냐 아니냐 를 검사 코드로 구분하여 조회 화면이 나타나도록 하였다.

4. 결론 및 고찰

기존 방사선과 영상 위주의 PACS 뷰어에서 벗어나 핵의학 단층영상의 특징을 살릴 수 있는 뷰어를 개발하여 기존 PACS 뷰어와 연동하도록 구현하였다. 본 연구의 뷰어 개발을 통하여 얻을 수 있는 이점으로는, 첫째 MIP 영상을 통하여 빠르게 병 변 부위를 찾을 수 있으며, 둘째 오퍼레이터들의 화면저장을 위한 화면 구성 및 추가 작업이 필요하지 않고, 셋째 검사 장

비에서 얻을 수 있는 영상들을 PACS에서 얻을 수 있으므로 임상의사들의 연구 및 컨퍼런스(Conference)에 많은 도움을 줄 수 있었다. 넷째 검사한 환자의 상태를 설명할 때에도 매우 용이하여, 환자의 이해도 같이 이끌어 낼 수 있는 효과를 꾀할 수 있었다.

주로 방사성 의약품의 섭취 증가를 찾는 전신 검사들에서 MIP 영상의 활용도는 매우 중요하다. 단층영상 전체를 조회하 지 않고도 360도로 회전하는 MIP 영상들로부터 빠르게 병변 부위를 찾을 수 있기 때문이다. 특히, 전신 PET 검사의 경우 단층영상이 180장에 이르며 이 단층영상들로부터 병변 부위를 찾기는 쉽지 않다. MIP 영상을 이용하여 찾을 경우, MIP 영상 이 없을 때보다 효과적이다.

뇌 관련 검사에서 MIP 영상을 제공하지 않는 이유는 단층영 상의 수가 적고, 뇌 병변의 특징 상 기능이 저하된 부위(region) 를 찾으므로서 MIP 영상이 의미를 갖지 못하기 때문이다. 뇌 의 병변 부위는 낮은 농도의 값을 갖는 부위를 찾는 것인데 반 해, MIP 영상은 높은 농도의 값들로 이루어진 영상을 구성하 므로 정확한 병변 부위를 표현하지 못한다.

본 연구에서 개발된 뷰어에서, 전신 영상에서는 MIP 영상을

Fig. 3. SPECT 뷰어에서 시상(Coronal) 영상의 뷰윈도우에서 더블클릭을 했을 때, 시상영상들을 생성하여6×4 형식으로 보여준다.

만들거나 또는 전송된 MIP 영상을 표현하여 단층 영상을 빠르 고 쉽게 찾도록 하였고, 뇌 영상에서는 빠른 처리를 위해 MIP 영상을 제외하였다. 전신 영상과 뇌 영상은 검사 코드로 구별 하여 검사 코드에 따라 한 프로그램에서 다른 모듈이 실행되 도록 하였다.

본원의 PET 및 SPECT 검사 건수는 각각 월 평균 217건, 147건 으로, Fusion PET 검사건수와 Thallium SPECT 검사 건수를 제외한 검사 건수이다. 스토리지(Storage)에 저장되는 월 평균 저장용량은 각각 약 762.3(MB), 310.6(MB) 이다. 모 든 영상들은 스토리지에 저장 시 DICOM 규약에 명시된 디폴 트 무손실 JPEG 압축(DICOM Default of Lossless JPEG Compression-“1.2.840.10008.1.2.4.70”)을 사용하여 저장한 다 [5]. 검사 건당 평균 저장용량은 각각 3.5(MB), 2.1(MB) 정도로, 많은 영상 수에도 불구하고 아주 작다. 이것은 핵의학

단층영상 한 장의 사이즈가 아주 작기 때문이다(128×128×

2byte). 본원의 PACS에 저장되는 한달 평균 저장 용량은 약 838.3(GB)로 PET 및 SPECT 검사로 발생되는 저장용량은 아 주 미비하며 PACS 저장 용량에 큰 부담을 주지 않는다.

Fusion PET 검사와 Thallium SPECT 검사 건수를 제외 시 킨 이유는 Fusion PET의 경우 융합 알고리즘이 추가 되어야 하고, Thallium SPECT 검사는 동적 영상을 구현하여야 한다.

본 연구에서 개발된 SPECT 뷰어에서는 Thallium SPECT 검 사를 지원하지 못하는 제한점이 있다. Thallium SPECT 검사 는 같은 단층에서 시간에 따른 변화를 표현하여야 하기 때문 이다.

현재 개발된 뷰어는 전신 PET 검사의 경우 검사당 단층영 상의 수가 많아 모든 영상을 PACS에서 다운로드 받는데 많은 시간이 소요된다. MIP 영상과 함께 거의 210장의 영상을 다

Fig. 4. (a)는 기존PACS 뷰어에서PET검사를

선택하여PET 뷰어를 호출하는 모습이고, (b) 는 호출된PET 뷰어의 모습이다.

b a

운로드 받는데 소요되는 시간은 약 5.0초이다. 현재로서는 이 것보다 더 빠른 시간으로 조회할 수 있는 마땅한 대안이 없는 상태로, 속도 향상을 위한 여러가지 방안들을 연구 중에 있다.

본 연구를 통해 핵의학과 영상을 PACS에서 효과적으로 보 여줄 수 있는 뷰어를 개발하였다. 이는 검사가 점점 증가하는 핵의학과 영상에 대한 이해도를 증가시키고, PACS를 이용한 연구 및 판독이 증가할 것으로 기대된다.

감사의 글

본 연구는 2006년도 과학기술부 원자력연구개발사업 (M20513000023-06A1300-02310) 지원에 의하여 수행되 었습니다.

참 고 문 헌

1. 강건욱. 핵의학 PACS. 대한핵의학회지 2000;34:439-444 2. 이명철. PET/CT(Fusion PET) 국내외 현황. 대한핵의학회지

2004;38:353-358

3. 임기천, 최 용, 박장춘, 송태용, 최연성, 이경한, 김상은, 김병 태. 핵의학 영상을 상용 PACS에 연동 전송하는 프로토콜 개발.

J Biomed Eng Res 2002;23:431-436

4. 송군식, 신명진, 이수현, 임태환. 서울중앙병원의 2단계 PACS 현황. 대한PACS학회지 1999;5:1-7

5. NEMA. Digital Imaging and Communications in Medicine(DI- COM) Part 5: Data Structure and Encoding. PS 3.5-2004:P57 Fig. 5. 뇌(Brain)관련PET 검사를 위한 조회 화면

대한PACS학회지 2006;12:67-73

=초 록=

목적: 본 연구에서는 방사선과 중심의 PACS에서 핵의학 단층 영상을 효율적으로 판독할 수 있는 뷰어를 개발하였 다.

재료 및 방법: 핵의학 단층영상으로 SPECT와 PET 영상을 사용하였으며, 검사에서 생성된 모든 프레임 (Frame)들을 DICOM 3.0 영상으로 서울아산병원 PACS에 전송하였다. 전송된 단층 영상을 이용하여 최대농 도투과 (Maximum Intensity Projection, MIP) 영상, 관상과 시상 영상을 만들었다. MIP 영상에서 병변을 선택 하면 같은 위치의 단층 영상이 표현되도록 하였고 단층 영상에서 병변이 동일한 위치의 관상과 시상 영상에 보 이도록 하였다. 다양한 의사 컬러 (pseudo color)를 지원하고 스크롤바를 이용하여 임계값을 쉽게 조절하도록 하였다.

결과: 핵의학 단층 영상을 3차원적으로 보여주는 PACS 뷰어를 개발하였다. SPECT는 PACS에서 실행되는 다이얼 로그 형태로 구현하였고 PET은 PACS와 독립적으로 실행되도록 구현하였다. MIP 영상, 단층영상, 관상과 시상 영 상이 한 뷰어에서 보이도록 하는 3차원적 영상 뷰어와 시리즈 영상 뷰어를 제공하였다.

결론 및 고찰: 핵의학 단층 영상을 보기에 적합한 PACS 뷰어를 개발하였으며 이를 이용한 핵의학 단층 영상의 활용 도가 증가할 것으로 기대된다.