DICOM CD data의 호환성 향상을 위한 가이드라인 적용 및 DICOM CD validation toolkit 개발
한동훈1,3・정해조3・장봉문1,3・장 혁5・양건호1,3・이창래4
강영규6・김희중2,3,4
1두뇌한국 21 프로젝트 의과학 사업단, 연세대학교 의과대학2연세대학교 의과대학 진단방사선과학교실,
3연세대학교 의과대학 방사선 의과학연구소, 4연세대학교 원주캠퍼스 보건과학대학 방사선학과,
5인피니트 테크놀로지, 6한국 식품의약품안전청
Application of Guidelines for Interoperable DICOM CD data and development of DICOM CD validation toolkit
Dong-Hoon Han
1,3, Hai-Jo Jung
3, Bong-Moon Jang
1,3, Hyuk Jang
5, Keon-Ho Yang
1,3, Chang-Lae Lee
4, Young-Kyu Kang
6, Hee-Joung Kim
2,3,41Brain Korea 21 Project for Medical Science, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea,
2Dept. of Diagnostic Radiology, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea,
3Research Institute of Radiological Science, Yonsei University, Seoul, Republic of Korea,
4Dept. of Radiological Science, College of Health Science, Yonsei University, Wonju, KangwonDo, Korea,
5INFINITT technology, Seoul, Korea, 6Korea Food &Drug Administration
= Abstract =
The number of hospitals installing the PACS (Picture Archiving and Communications System) had been rapidly increased. In case of patients who are referred to other hospitals, their image information which is set of DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) studies related with radiolo- gy images is transferred to the referred hospital. The DICOM studies are exported and distributed on the portable storage media such as a CD (Compact Disk). However, when Hospitals’ PACS staffs are trying to import the DICOM CD files to a server, some images could not be imported from the portable storage media. Even if they were successfully imported, some of them were not able to be displayed.
To resolve these issues, representative member of the hospitals and vendors started joint projects to define and validate the DICOM CD data sets to improve the compatibility between the DICOM CD da- ta and PACS solution. This study reports for both “a document for the interoperable DICOM CD guide- lines” and “the DICOM CD validation toolkit” with their validating results.
Key words: DICOM CD data, Interoperability, Validation, PACS, DICOM image
통신저자: 김희중, (220-710) 강원도 원주시 흥업면 매지리 234 연세대학교 원주캠퍼스 보건과학대학 방사선학과
Tel: 033-760-2475, Fax: 033-760-2815, E-mail: hjk1@yonsei.ac.kr
본 연구는 식품의약품안전청 신기술 의료기기체계 구축 및 평가기술 개발 사업의 지원으로 이루어졌음.
1. 서 론
1999년 PACS(Picture Archiving and Communication System)에 대한 보험수가가 인정된 후, PACS설치가 활성화 되어 현재 PACS가 설치되어 있는 병원은 전국적으로 300여 개에 달하고 있다 [1, 2]. 이렇게 많은 병원들이 PACS를 구 축하고 있는 이유는 환자들에게 보다 낳은 의료 서비스와 혜 택을 제공하기 위함이다. 각 병원에 구축되어 있는 PACS DICOM data는 DICOM 3.0(Digital Image and Communications in Medicine 3.0) 표준을 준수하여 어느 병 원에서도 환자의 정보와 영상을 쉽게 호환될 수 있도록 하여 야 한다 [3]. 환자가 병원을 옮기고자 하는 경우, 병원에서는 환자 정보와 영상들을 필름 또는 CD로 복사하여 주는데 이 렇게 생성된 DICOM CD data도 DICOM 3.0의 표준을 따르 도록 규정되어 있다. 따라서 표준을 준수하여 마련된 DICOM CD data는 목적지 병원에서 조회와 저장이 용이하다. 그러나 잘못 구성된 DICOM, DICOMDIR 파일이나, 표준을 따르지 않는 DICOM CD data를 PACS 환경으로 반입하는 과정에서 많은 불편을 초래하고 있다. 특히 대형 병원의 경우 하루 반 입(import)/반출(export)하는 DICOM CD의 수가 30-40건에 달하고 있고, 그 중 DICOM CD에 문제가 있어 반입하기가 어려운 경우가 종종 발생하고 있다. 이는 PACS 관리를 담당 하고 있는 운영팀들의 업무를 가중시키며, 환자들에게 시간 적, 경제적, 그리고 물리적인 불편을 발생시키고 있는 실정이 다.
본 연구는 PACS DICOM CD data 호환성 및 보안성 향상 을 위하여 국내 병원에서 문제가 있는 DICOM CD data를 수 집하여 장애 원인들을 분석 후 DICOM CD format guideline 을 작성하여 각 병원 및 PACS 업체에 배포하여 의견 수렴 및 피드백을 통한 최종 guideline 문서화하는 한편, 호환이 되 지 않는 DICOM CD data의 DICOM 또는 DICOM DIR 파일 을 검증하여 문제점의 해결 방법과 작성된 DICOM CD for- mat guideline을 기준으로 그 장해를 판별할 수 있는 검증 toolkit을 개발하고, 장해를 평가할 수 있는 시험 항목, 기준, 및 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.
2. 대상 및 방법
DICOM 3.0 표준은 그 내용이 매우 방대하고 또 계속 새 로운 내용이 업데이트되기 때문에 표준 자체의 완벽한 준수 가 매우 어려운 것이 현실이다. 그렇기 때문에 DICOM CD
data guideline을 작성하기에 앞서 가장 보편적이고도 필수적 인 DICOM Tag들을 파악하는 과정을 거쳐야 했다. 이 DICOM Tag들은 모든 DICOM File이 공통적으로 포함해야 할 DICOM file meta information Tag들과 영상을 포함하는 DICOM file 이 가져야 할 최소한의 영상정보 관련 tag들을 의미한다. 실 제로 guideline 내에는 DICOM tag들이 PACS CD data로써 가장 많이 사용되는 CR, CT, MR, US, SC, XA, RF, DX, MG 그리고 IOD에 따라 구분되어있다 [4]. 이 tag들은 DICOM CD data format recommendation의 level 0,1,2에 따라 분류 되어 문서화 되었다. DICOM CD validation toolkit은 CD val- idation 기능 외에 DICOM image, header information view- er 및 DICOM tag value 수정 기능, 그리고 DICOM send- ing 기능, validation 결과 인쇄 및 저장 기능이 추가되었다.
이 toolkit은 병원에서 제작한 환자 정보 CD내의 data들이 DICOM 표준을 준수하고 있는지를 검증하는 한편 그 data들 의 header정보와 영상정보를 열람하고 data 검증결과를 별도 로 저장하여 보관할 수 있도록 되어있다.
3. 결 과 3.1 DICOM CD data format guideline
우선 국내 병원들의 PACS 시스템 운용 현황을 파악하기 위해 PACS 시스템을 운용하는데 있어서 호환성과 관련하여 겪었거나 느꼈던 불편한 점들에 대한 정보를 수집하기 위해 공문을 보냈으며 공문을 발송한 대상은 서울을 비롯한 전국 의 대학병원들과 PACS시스템 구축 업체들이었다. 회신 받은 자료들은 취합되어 현재 PACS시스템을 운용함에 있어서 발 생되는 문제점들을 분석하는데 이용되었다. 이 과정에서 정 리된 공통적인 문제점들은 환자의 영상정보를 공유할 DICOM sender 기능이 없고, CD안에 포함된 자료가 날짜별, modal- ity별 구분 또는 환자의 신상정보들의 관리가 어려우며 구분 을 한다고 해도 잘못된 부분이 발견되었을 경우 이것을 바로 잡아 정리할 방법이 없다는 것이었다. 이러한 의견들은 DICOM CD data validation toolkit 개발에 반영되었으며 toolkit 개발에 앞서 착수한 것은 toolkit의 validation 기준이 될 guideline을 작성하는 것이었다. 이 guideline 작성에 있어 서는 DICOM 3.0 표준 규정집[5]을 대상으로 하였으며 다음 과 같은 3가지의 level을 중심으로 작성되었다. 먼저 Level 0 은 data Type을 정의하는 Group,공통적으로 갖추어야 할 Tag Group,영상을 포함한 DICOM 파일이 갖추어야 할 Tag Group, 영상 장비별로 필요한 Tag 들을 정의한 Group (*Group CR,
CT, MR, US, SC, XA, DX, MG, IO, NM, RT, PT)들로 구 분하여 정의한다. 그리고 Level 1은 DICOM CD의 Volume Label 은 16자 이내로 할 것, 최상위 Root Directory에 DICOMDIR 파일이 존재할 것,DICOM 파일을 포함한 DICOM CD 하위 Directory는 최대 8개까지 할 것, 각 Directory 이 름은 8자 이내로 할 것, 을 정의하며 Level 2는 Image Viewer 를 내장하고, autorun 기능을 포함할 것, DICOM Sending 기 능을 포함할 것, DICOM Sending시 압축된 영상은 uncom- press하여 sending하는 기능을 포함할 것, DIOCM Sending 시 transfer syntax를 포함한 tag 값들을 수정할 수 있는 기 능을 포함할 것, DICOM image는 raw data를 기본으로 하 고, 필요 시 JPEG lossless 또는 JPEG extended 알고리즘 으로 압축된 영상만을 포함할 것, 검사 결과(판독문)을 포함 할 것 등을 정의하고 있다. 이상 3 level의 내용을 토대로 guideline을 작성하였으며, 중요한 점은 본 연구에서 작성된 guideline은 정적인 것이 아니고 지속적으로 업데이트 되어야 한다는 것이다. 향후 DICOM 표준이 업데이트 될 경우 본 guideline 문서 또한 업데이트 되어야 할 것이다 [6].
3.2 DICOM CD validation toolkit
DICOM CD data guideline에 제시된 권고사항들이 일종의 이정표로서 활용되는 한편, 그 내용을 중심으로 하여 개발된 DICOM CD validation toolkit이 업체와 병원에서 상용화 될 수 있도록 하는 것이 이번 연구를 통해 구상했던 가장 이상 적인 활용계획이다. 본 연구에서 개발된 DICOM CD valida- tion toolkit은 Visualstudio6.0 [7]의 windows programming 을 기반으로 하여 개발되었다. toolkit의 기능들에 대한 pro- gramming은 C++ 언어를 바탕으로 각각의 기능들에 대한
module들을 class로 구현하였다 [8, 9].
본 toolkit의 기능은 크게 validation, print, save, send, viewer 5가지로 나뉜다.
이들 5가지 기능들은 DICOM CD data validation 을 실행 한 뒤 validation 을 거친 data element들 각각에 마우스 오 른쪽버튼을 클릭함으로써 동일하게 사용할 수 있으며, 이들 기능 중 DICOM뷰어 기능과 DICOM sending 기능은 하위 기 능들이 있다.
PC에 DICOM CD data를 import 시킨 다음 validation 기 능을 실행시키면 해당 CD에 들어있는 환자 영상 정보 파일 들이 실행화면 왼편에 나타나고 개개의 정보에 대한 valida- tion 결과는 실행화면 우측에 보여진다. 대부분의 병원들이 제 작한 CD data는 영상을 포함하고 있지만 DICOM DIR이 없
Fig. 1. Block diagram of DICOM CD data format guideline
Fig. 3. An example of execution screen of validation function Fig. 2. Flow chart of DICOM CD validation toolkit
는 data가 CD에 포함된 경우 영상은 display되지 않는다. 화 면 왼편의 각각의 정보들을 마우스 왼쪽버튼으로 클릭하면 우측에는 검증결과 오류로 판명된 부분들을 확인할 수 있다.
실행화면 좌측에 있는 환자정보들 중 하나를 선택하고 viewer 기능을 실행하면 Fig.4와 같이 이미지와 DICOM Tag 정보가 동시에 팝업 형태로 나타난다.
실행화면 우측에 나타난 validation 결과를 별도의 파일로 저장해야 할 경우 save 기능을 실행하면 해당 디렉토리에 .txt 파일로 저장이 된다.
실행화면 우측에 나타난 validation 결과를 문서로 출력해 야 할 경우 Fig.6과 같이 print 기능을 실행하여 인쇄할 수 있다.
환자의 특정영상 정보를 다른 곳으로 전송 하 고자 할 때 send 기능을 실행하면 Fig. 7과 같이 DICOM sending 모듈 이 동작하게 된다. AE Title과 Host IP, Port 번호가 이미 설 정 된 상태라면 설정된 값에 따라 서버에 접속되어 해당 data 가 전송된다. Fig.7에 나타난 모듈 창에는 그 전송에 관한 일
Fig. 4. An example of execution screen of DICOM viewer function
Fig. 5. An example of execution screen of save function
Fig. 6. An example of execution screen of print function
Fig. 7. An example of execution screen of DICOM sending function
Fig. 8. An example of execution screen of DICOM data correct func- tion
련의 과정들이 나타나게 된다. AE Title과 Host IP, Port번 호의 값들이 설정되지 않은 상태라면 사용자가 이를 직접 설 정할 수 있다.
Fig.8은 DICOM data를 수정기능을 실행 시켰을 때의 화면 이다. 특정 element에 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 사용 할 수 있으며 기능을 실행시키면 수정할 수 있는 정보의 항 목들이 나타나고 그 항목들 중 원하는 것을 더블클릭하면 사 용자가 직접 값을 입력하여 수정할 수 있다. 그러나 이 수정 한 값은 별도로 저장되며 원본 CD에 덮어쓸 수 없도록 되 어 있다. 만약 환자의 생년월일이 잘못되었다면 Patient Birth date 항목을 더블클릭하고 값을 입력할 수 있는 창이 뜨면 직접 그 값을 입력하면 되는 것이다. 입력이 완료되면 Modify 버튼을 클릭하여 data 수정을 완료한다.
4. 고찰 및 결론
국내 병원의 직원들과 PACS업체의 많은 엔지니어들은 DICOM data set의 호환성을 결정하는 요인들을 정의하고 DICOM CD와 PACS솔루션 간의 호환성을 향상 시키기 위해 DICOM CD data 가이드라인 문서 작성에 대해 논의한 바 있 다. DICOM CD data 가이드라인 문서는 DICOM 표준을 바 탕으로 하고 있으며 59개의 DICOM CD를 검증해 본 결과 secondary catpture IOD영상의 경우 필요한 DICOM Tag들 중 누락된 것이 상당 수 있음을 확인하였다. 어떤 Tag는 잘 못된 UID값을 갖고 있거나, 영상의 압축률이 PACS솔루션 업 체들 마다 조금씩 다른 것도 있음을 알 수 있었다.
이 문제들을 분석해 본 결과들을 토대로 DICOM CD data 가이드라인 문서를 작성하였으며 그 문서에서는 DICOM data set이 어떻게 조직되어야 하는지, DICOM attribute에 필요한
적합한 값들은 무엇인지에 대한 내용들을 담고 있도록 하는 한편, 이 문서들의 내용을 반영한 DICOM CD validation toolkit은 DICOM CD data 가이드라인 문서에 정의된 기준대 로 DICOM CD를 검증하도록 개발되었다. 본 연구의 결과물 이 DICOM 정보 호환성을 목적으로 하나의 기준점 역할을 하 려면 정부의 보건사업 차원에서 이를 법제화 하려는 노력이 필요할 것이며 영상 장비 업체와 병원들 간의 꾸준한 협의와 커뮤니케이션 또한 필수적일 것으로 생각된다. 이러한 환경 이 갖추어 진다면, 본 연구를 통해 얻어진 결과들은 병원의 환자정보 처리 업무 측면에서의 불필요한 업무들과 환자들의 시간적, 경제적 부담을 경감시킴으로써 그 효율성을 보다 향 상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
참 고 문 헌
1. 임재훈,박원식,안중모,김삼수,정환,최형식. PACS의경제성분 석. 대한PACS학회지2000;6:9-18
2. 천호종,김영준,이용성,최병길.2004한국 PACS현황보고.대한 PACS학회지 2004;10:71-76
3. 김영근. PACS and Image Management . 대학서림. 2005 4. National Electrical Manufacturers Association. Digital Imaging
Communications in Medicine [DICOM], Part 3: Information Object Definitions, NEMA, 1998
5. 강흥식, 연경모, 한만청. DICOM Standard (1),National Electrical Manufacturers Association, 보건복지부 의료공학 기 술개발사업 지원
6. Keith J. Dreyer. PACS: A Guide to the Digital Revolution.
Springer. 2005
7. 김용성. Visual C++ 6.0 2nd ed. 영진닷컴.2004
8. CharlesPetzold지음,김선우옮김. Programming Windows. 5/e.
2004.12
9. 야스무로히로카즈 지음, 김용준 옮김. API로 배우는 Windows 구조와 원리. 한빛미디어. 2004
대한PACS학회지 2006;12:30-34
=초 록=
PACS시스템을 구축한 병원들의 수가 날로 증가함에 따라 병원간의 환자 정보 공유 또한 그 빈도가 증가하고 있다. 그 영상들은 방사선 영상이 DICOM 영상으로 변환된 것으로, 이러한 DICOM 영상들을 반출하는데 있어서 효율적인 매체로 CD가 사용되고 있다. 그러나 병원의 PACS운영팀들은 다른 병원에서 제작된 영상 CD들을 시스 템에 import 시킬 때 import가 안되거나 해당 정보를 열람할 수 없는 경우를 겪을 때도 있다. 이러한 문제들을 해 결하기 위해 병원과 영상장비 업체들은 DICOM CD data와 PACS솔루션 간의 검증 및 호환성을 향상시키기 위한 방안을 구상하기 시작하였다. 본 논문은 상기한 DICOM CD data의 호환성 문제를 해결하기 위한 DICOM CD 가 이드라인 문서 작성과 그 결과를 바탕으로 개발한 DICOM CD validation toolkit의 연구개발 과정에 관한 내용을 담고 있다.
