병원내의 멀티미디어 데이터: PACS확장을 위한 고려사항

통신저자: 한준구, (110-744) 서울시 종로구 연건동 28번지, 서울대학교병원 진단방사선과

* 이 연구는 1999년도 서울대학교병원 일반연구비 (04-1999-084) 의 지원을 받아 이루어 졌음.

병원내의 멀티미디어 데이터: PACS확장을 위한 고려사항

김대근¹・한준구³・심정석²・이제호¹・이주혁¹

1국립암센터 진단방사선과, ²서울대학교병원 진단방사선과

Multimedia Data in Hospital: Consideration for the Expanded PACS

1Department of Radiology, National Cancer Center

2Department of Radiation Medicine Branch and Center for Liver Cancer, National Cancer Center

3Department of Radiology, Seoul National University Hospital

= Abstract =

Purpose: The purpose of this article is to analyze the current or near future status of digitalization and data size of multimedia data in hospital information system, such as images, motion images and audio data.

Materials and Methods: We analyzed radiological images, images from nuclear medicine, endoscopic im- ages, gross and microscopic images of pathology, ultrasonographies, dermatoscopic images, fundoscopic images, and otoscopic images. As motion images, echocardiography, cardiac cine angiography, and nu- clear medicine images for cardiac function were included. Stethoscopic sounds were also included for analy- sis as audio data. Graphic and text data, such as electrocardiography, electroencephalography, electromyo- graphy, pulmonary function tests, and urodynamic studies were included, too. For all of these data, we ana- lyzed status of digitalization, exclusiveness of platform or software, level of standardization, and future possi- bilities and limiting factors for digitalization. We also evaluated the size of each data for digital storage.

Results: Radiological images were near fully digitalized with only few exceptions, mammography, motion images, and post-processed images. Mammography was not digitalized for the resolution of digital equip- ments were not fine enough. The reason why motion images were not digitalized is mainly from economical issues. Post-processed images were genuinely digital but not exchangeable between platforms or soft- wares. Nuclear medicine images are also near fully digitalized and standardized. But dynamic images for cardiac studies, cross referencing of multiplanar images, and various pseudo-color mapping are not inter- changeable. Endoscopies are on the way of digitalization. Optical images, including pathological images, fundoscopy, otoscopy, abd dermatoscopy are also digitalized respectively and seemed to be standardized in near future. Audio data and graph data will be standardized on their necessities. When we set the total stor- age amount for computed radiographies, conventional CT, MR, and US images as 100 %, nuclear medicine images, high resolution mammographic images, and multidetector CT images need additional 43.8 % of storage capacity. Endoscopies and various optical images need additional 71.0 % of storage capacity.

Conclusion: For digitalization of multimedia data, technical issues as well as economical issues, efficacy, and level of standardization have to be considered. The capacity of storage is determined by what data would be included. As digitalization continues, larger storage capacity will be needed than expected.

Key words: Storage, Multimedia, Economy

1. 서 론

병원정보 시스템이 발전함에 따라 수용해야하는 데이터의 종 류가 점점 많아지고 있다. 더욱이 기존의 병원정보 시스템이 주로 다루던 텍스트 위주의 데이터에서 벗어나 영상, 음향, 동 영상등의 멀티미디어 데이터의 수용에 대한 요구가 늘어남에 따라 이들 데이터들을 디지털화하는데 있어서의 기술적, 경제 적, 현실적 문제들을 살펴보지 않을 수 없게 되었다. 이에 저 자들은 병원 정보에서 이용되는 영상, 동영상, 음향에 대해 1) 데이터의 종류 2) 디지털 화 현황 3) 향후 디지털 화 가능성 등에 대해 고찰해 보고, 이들을 PACS에 포함할 경우 저장장 치의 용량을 얼마나 증설해야하는지 계산해 보기로 하였다.

2. 대상 및 방법 2-1. 병원에서 이용되는 멀티미디어의 종류

멀티미디어의 사전적 의미는 영상, 동영상, 음향 및 음악, 문 자를 이용함을 뜻한다. 그러나 일반적으로 통용되는 멀티미디 어라는 말에는 문자 데이터를 포함하지 않는다. 오히려 문자 (텍스트 데이터)가 아닌 영상이나 음향 데이터란 의미로 더 많 이 쓰이는 경향이 있다. 따라서 본 연구에서는 영상, 동영상, 음 향 데이터를 대상으로 포함시켰다.

영상 정보는 방사선과 영상, 핵의학과 영상, 각종 내시경 영 상, 병리과의 육안 및 현미경 영상, 각 과에서 이용하는 초음 파 영상, 피부경 영상, 안저경, 이경 등이 있다. 이 중 안저경, 이경 등은 영상을 출력하는 경우는 드물고 단지 검사 현장에 서 의사가 보고 기억하거나 필요한 경우 수기로 기록을 남긴 다는 점에서 객관적 데이터가 남는 다른 검사들과 구분된다.

환자 혹은 검체를 직접 살펴보는 이러한 영상이외에도 심전도, 뇌파, 근전도, 폐기능 검사, 요류역학 검사 같은 그래프로 산출 되는 검사들도 궁극적으로는 검사 결과가 영상으로 출력된다.

동영상 정보는 대부분 정지영상으로 출력하는 검사들과 분 야가 겹치는 경우가 많지만 특히 심장 관련 검사들, 즉 심 초 음파, 심장조영 영상, 심장 관련 핵의학 검사 등은 판독의 정 확성을 기하기 위하여 동영상 정보가 필수적이다. 따라서 이들 검사에 대해서는 특별히 동영상 정보를 얻어 저장해야만 기존 의 아날로그 정보를 대치할 수 있다.

청진 이외에는 음향으로 데이터를 기록하는 경우는 없다. 또 한 청진 역시 녹음 등의 방법으로 그 결과를 남겨 두지는 않 았으나, 최근 원격 진료가 발달하면서 원격지에서 환자 스스로,

혹은 의료 보조원의 힘으로 얻어진 음향데이터가 디지털화 되 어 진료센터로 전송되는 경우가 생겼다.

2-2. 각 멀티미디어 데이터의 디지털화 정도

저자들은 멀티미디어 데이터의 디지털화 정도를 구분하기 위 하여 다음의 4단계로 나누었다. 병원에서 생산되는 각종 디지 털 데이터가 일상적인 진료 환경에서 이용되기 위해서는 1) 데 이터의 디지털 화가 가능해야 하고 2) 디지털화 된 데이터에 배타성이 없어야 하며 3) 디지털화 된 데이터에 가용성이 있 어야 한다. 4) 또한 데이터가 한 병원 내에서만 국한되어 이용 되는 것이 아니라 범용성을 가지기 위해서는 표준화가 이루어 져야 한다.

1) 데이터의 디지털화란 기존의 아날로그 방식으로 얻던 데 이터를 디지털 데이터로 직접 출력하거나 아니면 아날로그로 얻은 데이터를 2차적으로 디지털화 하는 것을 의미한다. 예를 들어 방사선과 장비에서 컴퓨터로 직접 영상이 넘어온다면 직 접 디지털 데이터를 출력하는 것이고, 일단 필름으로 출력하여 스캐너로 읽어 들인다면 2차적으로 디지털 화 한다고 표현할 수 있겠다. 여러 멀티미디어 데이터 들은 직접 디지털 화가 가 능한 데이터, 2차적 디지털 화가 가능한 데이터, 디지털화가 불 가능한 데이터로 나눌 수 있다.

2) 디지털 데이터의 배타성이란, 예를 들어 A라는 회사에서 제작한 기기로부터 출력되는 데이터가 디지털이기는 하지만 A 사에서 제작한 특수기기가 아니면 해독이 불가능한 경우를 의 미한다. 실질적으로 방사선과에서 이용하는 많은 장비들이 불 과 수년 전만해도 데이터가 배타적이어서 해당 업체의 특수 workstation이 아니면 영상을 볼 수 없었다. 디지털 데이터를 병원정보 시스템에서 이용하기 위해서는 우리가 일반적으로 사 용하는 컴퓨터 시스템(근래에는 특히 Windows (Microsoft, Redmond, WA) 기반의 개인용 컴퓨터들)에서 사용 가능한 형 식으로 출력이 되어야만 한다.

3) 디지털 데이터의 가용성이란 데이터가 디지털화 되고 배 타성도 없어 범용 컴퓨터에서 이용할 수는 있지만 실질적으로 는 디지털화가 더 비 효율적인 경우이다. 예를 들어 뇌파, 24 시간 심전도, 흉부 간접촬영 사진 등은 현재의 아날로그 방식 의 작업 효율성을 디지털 방식이 따라가지 못하는 경우에 해 당한다. 이들 데이터의 공통점은 데이터가 디지털화 하기에 너 무 과다하게 많고, 숙련된 판독자가 대단히 빠른 속도로 판독 한다는 점이다.

4) 표준화란 특정 데이터에 대해 국제 표준화 기구(ISO;

International Organization for Standardization)에서 표준으로

인정했거나(= standard; 표준), 학계 및 산업계에서 대부분 따 르는 경우(= de facto standard; 실질적 표준)를 말한다. 표준 화가 이루어진 디지털 데이터는 세계 어디에서나 이용이 가능 하다.

2-3. 멀티미디어 데이터의 수용으로 인한 저장용량의 산정

저자들은 국립암센터의 1999년 12월 당시 영상저장전송장 치(PACS: Picture Archiving and Communications Systems) 에 수용하였던 영상들과 이에 의거, 산정한 저장장치의 용량을 편의상 100%라 규정하였다. 2001년 11월 현재 추가로 수용 한 멀티미디어 데이터에 의해 예상보다 많이 소요된 저장장치 의 용량을 계산하였으며, 향후 PACS에 수용할 계획이 있는 데 이터들을 수용했을 경우 소요되는 용량이 얼마나 될지에 대해 서도 계산을 해 보았다.

3. 결 과 3-1. 멀티미디어 데이터의 디지털화 현황

1) 영상 데이터

방사선과 영상은 거의 100% 디지털화가 가능한 상태에 이 르렀다. 아직 미비한 부분은 해상도를 따라가지 못하는 유방영 상, 기술적으로 가능은 하지만 실용성 및 경제성의 이유로 시 행하지 않고 있는 심장 관련 동영상 등 일부에 불과하다. 데이 터의 배타성 문제도 DICOM(Digital Image Communication in Medicine)이라 불리는 실질적 국제 표준에 의해 대부분 해결 된 상태이다 [1]. 그러나 3차원 영상 같은 특수 영상들은 아직 정보의 배타성이 남아 있다.

핵의학과 영상도 거의 모두 디지털 화가 가능하다. 또한 Interfile이란 핵의학 영상의 표준에 의해 배타성 문제도 대부 분 해결 되었다. 그러나 심장의 동적 데이터, PET에서의 다양 한 영상면 획득 및 연동, 풍부하고 다양한 색조의 표현 등 세 세한 부분까지는 아직 배타성이 해소되지 못했다 [2].

각 내시경 영상들은 최근 디지털화가 진행되고 있다. 업체에 따라서는 아직 데이터의 배타성이 상당부분 남아 있으며, PACS 관련 업체들이 2차적 디지털화를 하기도 한다. 이러한 현상은 기술적 어려움에 의한 것 보다는 표준화의 필요성이 내시경 학 계 및 업체에 절실하지 않았던 까닭이 더 크다고 할 수 있다.

그러나 최근 병원 디지털화의 경향으로 인해 급속히 디지털화 가 이루어 질 것이다.

병리과의 육안 및 현미경 영상들은 디지털 카메라를 이용하

면 디지털 데이터를 얻을 수 있다. 육안 영상은 범용 디지털 카 메라를 이용해 촬영하면 바로 PC를 통해 디지털 데이터를 얻 을 수 있고, 현미경 영상은 기존에 아나로그 카메라 대신 디지 털 카메라를 설치하면 역시 PC를 통해 디지털 데이터를 얻을 수 있다. 이경, 안저경, 피부경 역시 디지털 카메라를 이용하여 디지털화가 가능하다(이는 물론 이경, 안저경, 피부경에 디지 털 카메라를 장착할 수 있을 경우에만 가능하다.).

심전도, 근전도, 뇌파 등 그래프의 형식으로 출력되는 데이 터들은“그래프 형식”이란 공통점이 있을 뿐 각 분야에서 제 각기 발전해 왔기 때문에 학계나 업체간에 서로 협력할 이유 도, 데이터 형식을 표준화할 이유도 존재하지 않았다. 또한 지 극히 한정된 숫자의 전문 인력에게만 그래프 데이터가 필요할 뿐 대부분의 의료진에게는 전문인에 의해 판독된“텍스트 정 보”만 전달 되어도 진료에는 문제가 발생하지 않았다. 따라서 그래프 데이터를 병원 내에서 조차 공유할 필요성이 상대적으 로 떨어졌다. 최근 산업계 전체의 디지털화 추세에 따라 장비 들이 일부 디지털화 되기는 하였으나 대부분 배타적인 데이터 를 출력한다.

2) 동영상 정보

병원 정보 중 동영상이 필수적인 분야는 심장과 관련한 것 이 많다. 심장조영, 심장 초음파, 심장 관련 핵의학 dynamic study 등이다. 이들은 대부분 디지털화는 되었으나 배타성이 상당부분 남아 있다.

3) 음향 정보

음향 정보는 현재의 병원 업무상 기록으로 저장하는 일이 거 의 없다. 진료에 이용되는 음향 정보는 청진이 거의 유일한데 청진 소견은 글로 기록하지 청진 음향을 녹음해 두지는 않고 있기 때문이다. 최근 원격 진료에서 이용되는 청진 음향은 디 지털로 전송되는데 이 데이터는 디지털이긴 하지만 배타적인 데이터이고, 음향 정보에 대한 표준 제정 움직임은 아직 가시 화 된 바가 없다.

4) 디지털화가 미비한 분야의 향후 가능성

유방 촬영이 아직 디지털화 되지 못하는 이유는 디지털 촬 영장비의 해상도가 아날로그 촬영장비의 해상도에 못미치기 때 문이다. 유방촬영에 사용되는 아날로그 필름의 해상도는 일반 방사선 촬영 필름의 해상도보다 약 2.5배나 더 섬세한데 디지 털 영상은 일반 촬영 필름의 해상도 수준까지는 미쳤지만 유 방 촬영의 수준에는 미치지 못했다. 그러나 최근 평판 silicon detector를 이용한 영상이 유방 촬영에도 적합한 해상도를 보

유한 것으로 미국 식약청 (Food and Drug administration, FDA)의 공인을 받음으로써 가격 문제만 해결된다면 좀 더 널 리 보급되어 문제점이 해결될 것으로 보인다 [3].

핵의학, 내시경, 각종 디지털 카메라를 이용하는 영상들은 디 지털화가 주로 방사선과 장비를 중심으로 이루어져 왔기 때문 에 이들 장비에 대한 디지털화, 표준화는 한발 늦은 형편이다.

그러나 이들 장비들도 자체적인 디지털화가 진행되고 있고, 또 한 DICOM 측에서 이들 장비에 대한 영상 표준도 제정하고 있 는 중이므로 멀지 않은 장래에 디지털화, 표준화가 이루어질 전 망 이 다 [http://medical.nema.org/Dicom/

Geninfo/dicomwgs.doc 에서 인용함].

그래프 류는 가장 늦게까지 표준화가 이루어지지 않을 가능 성이 높다. 표준화를 위한 추진력은 관련 전문인 보다는“디지 털 병원화”, “종이 없는 병원 실현”등의 캐치프레이즈를 앞세 운 병원 경영진과, 디지털화 추진 세력들에 의해 주도될 가능 성이 높다. 최근에 들어서야 전자챠트의 표준을 제정하고자 하 는 HL7 group들에 의해 표준의 필요성이 제기되고 있는 실정 이다.

동영상을 디지털화 하는 것 자체는 어렵지 않지만, 디지털화 된 데이터를 전송하는데 있어서 네트워크의 부하문제, 대용량 의 데이터를 저장해야 하는 문제 같은 2차적인 문제들이 오히 려 걸림돌이 되고 있다. 데이터 용량을 최소화하기 위해서 심 장 검사 전체를 데이터로 저장하는 기존의 방식(심장조영, 심 초음파 등에서 cine film이나 VTR tape에 장시간 녹화하는 방 식)을 변경하여 진료에 꼭 필요한 최소한의 cycle만을 편집하 여 저장할 필요가 있다. 이는 디지털화를 위해 의료진이 기존 의 진료 형태를 변화시켜야 함을 의미하는데, 해당 의료진의 전폭적 지지 없이는 진행하기 무척 어려운 부분이다. 따라서

네트워크, 저장 장치, computing power 같은 기술적 진보 뿐 아니라 철저한 업무분석을 통한 새로운 업무 형태를 개발하고 이를 software 적으로 충분히 뒷받침 함으로서 디지털 환경으 로의 변화가 의료진에 미치는 불편을 최소화하기 위한 노력을 병행해야 한다. 한편 동영상에 대한 표준화는 아직 이루어지지 않았고 심장 혈관 조영과 심장 초음파에 대한 DICOM 표준이 제정 중에 있다.

음향정보의 표준화는 이 정보가 향후 얼마나 필요한가에 의 해 결정될 것이다. 그러나 아직은 크게 기대할 만하다고 여겨 지지 않는다.

3-2. 멀티미디어 데이터의 증가로 인한 저장 장치의 용량 증가

1999년 12월 국립암센터의 경우 병원정보 시스템에서 수용 할 것으로 계획한 멀티미디어 데이터는 MR, CT, 혈관조영술, 초음파, 투시, 일반촬영, 핵의학, 외부 필름 스캔 등이었고, 이 들의 한달 저장 용량은 약 35GB였다. 그러나 2001년 11월 현 재 예상보다 15.7GB의 용량을 더 소모하고 있는데 이는 다중 나선 CT의 도입으로 인한 CT영상의 한 건당 데이터량의 증 가에 의한 부분이 가장 컸고(14.5GB), 해부병리과의 육안 영 상을 디지털화 하기 시작함, 핵의학 영상의 검사건수 증가, 유 방 영상을 스캔함 등에 의해서도 저장 용량이 더 많이 필요하 게 되었다. 향후 내시경, 심장 관련 동영상들도 디지털화 한다 면 약 24.8GB의 저장 용량이 더 필요할 것으로 보이며 이는 처음의 계획보다 2배 이상의 저장용량이 소모됨을 의미한다 (Table 1, 2).

Table 1. 1999년12월PACS 설계 당시 방사선과와 핵의학과 영상을 디지털화 했을 경우의 한달 간 저장 예상 용량

1개월 건수 1건당 평균 데이터량(Mb) 1개월 데이터량(Mb)

MR 64 60 3,840

CT 509 30 15,270

XA 48 15 720

US 243 10 2,430

RF 77 25 1,925

CR 1915 05 9,575

NM 8 00 1.3 10.4

SC 94 12 1,128

계 34,900

약자 설명. MR: magnetic resonance image, CT: computed tomogra- phy, XA: angiography, US: ultrasonography, RF: radiography and fluorography, CR: computed radiography, NM: nuclear medicine, SC: scan

Table 2.2001년9월 현재 추가된 용량 및 향후 추가 예정인 데이터 의 예상 용량

1개월 건수 1건당 평균 데이터량(Mb) 1개월 데이터량(Mb)

유방촬영 88 9 792

MDCT 509 28 14,252

SPECT 99 1 99

PET 32 4.5 386.4

병리육안 69 5.6 1,925

위내시경 499 5.4 2,694.6

대장내시경 269 3.6 968.4

기관지경 37 3.6 133.2

심장관련 70 300 21,000

계 40,500

약자 설명. SPECT: single photon emission computed tomography, PET: positron emission tomography

4. 결 론

디지털화와 표준화는 비슷하지만 약간의 차이를 가진 문제 이다. 병원의 디지털화는 표준화를 앞서서 진행할 수는 있지만 전략적 관점에서의 세밀한 검토가 필요하다. 예를 들어 디지털 화를 서둘러 진행했으나 뒤이어 제정된 세계 또는 국가 표준 과 동떨어져 있다면 업그레이드 및 세계와의 정보 교류에 문 제점이 발생할 수 있다.

디지털화에는 기술적 가능성도 중요한 문제이지만, 경제성, 업무 효율성도 고려해야 할 중요한 사안이다. 디지털화가 가능 하다고 무조건 전부 디지털화 하는 것은 업무 효율을 떨어뜨 릴 수도 있으므로 신중히 선택해야 하며, 업무 능률을 최대화 할 수 있도록 디지털 환경에서의 업무 흐름을 재 정의한 후 디

지털화를 실행에 옮겨야 한다.

기술의 발달로 디지털화 할 수 있는 데이터는 증가한다. 따 라서 저장 장치, 네트워크 등은 용량 증설이 용이하도록 설계 할 필요가 있고, 디지털화의 경제성을 산출할 때에는 이러한 문제들을 함께 고려해야 한다.

참 고 문 헌

1. Horii SC. Primer on computers and information technology.

Part four: A nontechnical introduction to DICOM.

Radiolographics 1997;17:1567-1574

2. Chimiak W, Lopez D. An open architecture for medical imag- ing systems. J Digit Imaging 2000;13:60-9

3. Vedantham S, Karellas A, Suryanarayanan S, D’Orsi CJ, Hendrick RE. Breast imaging using an amorphous silicon- based full-field digital mammographic system: stability of a clinical prototype. J Digit Imaging 2000;13(4):191-9

대한PACS학회지 2002;8:11-15

=초 록=

목적 : 병원정보에서 이용되는 영상, 동영상, 음향정보에 대해 데이터 종류별 디지털화 현황과 향후 디지털화 가능 성 및 이에 따른 저장장치 용량을 알아보고자 하였다.

대상 및 방법 : 영상정보에 방사선과 영상, 핵의학과 영상, 각종 내시경 영상, 병리과의 육안 및 현미경 영상, 각과에 서 이용되는 초음파 영상, 피부경 영상, 안저경, 이경 등이 있었고, 동영상 정보로는 심 초음파, 심장조영, 심장관련 핵의학 검사가 있었다. 그리고 음향정보로는 청진이 있으며, 그래픽이나 문자로는 심전도, 뇌파, 근전도, 폐기능, 요 류역학 검사 등이 있었다. 이들 각 정보에 대해 디지털화 정도, 디지털 데이터의 배타성 유무, 표준화 정도, 향후 디 지털화 가능성 및 문제점을 검토하고 디지털화 할 경우 소요될 데이터 양에 대해 추산해 보았다.

결과 : 영상정보의 디지털화가 방사선과를 중심으로 이루어져, 거의 디지털화가 가능한 상태에 이르렀고, 아직 미비 한 부분은 해상도를 따라가지 못하는 유방영상과 실용성과 경제성의 이유로 시행하지 않고 있는 심장관련 동영상 등 일부에 불과하고, 3차원 영상 같은 특수영상들은 아직 정보의 배타성이 남아 있다. 그리고 핵의학과 영상도 거의 모두 디지털화가 가능하고, 영상 표준에 대한 배타성 문제도 해결되었다. 그러나 심장의 동적 데이터, 다양한 영상 면 획득 및 연동 과 색조의 표현 등 세심한 부분까지는 아직 배타성이 해소되지 못했다. 내시경 영상은 데이터의 배 타성이 남아 있으나 최근 디지털화의 경향으로 급속히 디지털화가 진행되고 있다. 그리고 디지털화가 업무에 더욱 비효율적인 병리과의 현미경 및 육안, 안저경, 이경, 피부경 등은 자체적인 디지털화가 진행되고 있으며 멀지 않은 장래에 디지털화의 표준화가 이루어질 전망이다. 반면에 음향정보와 그래프는 향후 얼마나 필요 하느냐에 따라 표 준화가 이루어질 것이다. 그리고 데이터의 저장용량은 단지 방사선과의 영상일 경우 100%에서, 핵의학 영상 및 유 방영상과 CT의 용량증가로 43.8% 증가되었으며, 내시경 영상과 각종 디지털 카메라를 이용하는 영상의 추가로 71.0%의 저장용량이 증가되었다.

결론 : 영상정보, 동영상정보, 음향정보, 그래픽이나 문자를 일상적인 진료환경에 이용되기 위해서는 기술적인 가능 성, 경제성, 표준화 여부, 업무 효율성이 고려해야 할 중요한 사안이다. 그리고 저장장치의 용량은 얼마나 많은 범위 의 멀티미디어 데이터를 포함시킬 것이냐에 의해 좌우되며 향후 확장을 충분히 고려하여 설계해야 한다.