전자차트시스템 구현을 위한 병원 내료영상 발생량 산정에 관한 연구

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1. 서

의료영상 저장 및 전달 시스템(Picture Archiving and

Communicating System, 이하 PACS)의 영상 데이터는 그 용 량이 매우 크므로 이를 저장하기 위해서는 대용량의 저장 장 치가 필요하다 [1-3]. PACS가 보급되기 시작한 수년전만 하 더라도 이 대용량 저장장치의 가격이 대단히 고가여서 빈번하 게 조회하여야 하거나 빠른 조회를 하여야 할 영상들만 디스 크어레이 또는 네트워크접속저장장치(Network Attached Storage; 이하 NAS)와 같은 수초내에 조회가 가능한 온라인 저장장치(On-line storage; 이하 OLS)에 저장하고 나머지는 다소 가격이 저렴한 광자기디스크 쥬크박스(Magneto-optical

전자차트시스템 구현을 위한 병원 내 의료영상 발생량 산정에 관한 연구

차순주1,2・홍성완2・김용훈1・허 감1

1인제대학교 일산백병원 방사선과, 2인제대학교부설 의료영상연구소

The Estimate of Total Volume of Medical Image for Electronic Medical Record System

Soon Joo Cha1,2, Seong Wan Hong2, Yong Hoon Kim1, Gham Hur1

1Department of Radiology, Inje University Ilsan Paik Hospital,

2Inje University Medical Image Research Center

= Abstract =

Purpose: To estimate appropriate volume of short term and long term storage device in electronic medical recording, which have influence on installation cost and design.

Materials and Methods: The number of variable imaging studies was quote from one year statistics data from university hospital with 600 beds The annual outpatient number is 545,000 and the number of inpatient is 198,000. The studies which product medical images include radiological images in PACS, endoscopic images, pathologic images, laboratory images. Total annual data volume of medical images is calculated by real radiologic images in PACS plus virtual volume of non-radiologic images.

Results: Radiologic studies in PACS were performed 412,971, including 335,347 CR; 26,993 ultra- sonogram; 20,294 CT; 6,964 MRI; Endoscopic studies is 9455, The number of laboratory recording such as ECG is 16052, EEG and EMG is 4,726. The number of pathologic studies is 4,495. The total real size of PACS images in long term archive is 1,479GB and 350 GB for short term storage for 2 weeks. The virtual annual volume of endoscopic images is 22.7 GB, 57.0 GB in laboratory images, and 94.4 GB in pathologic images of non PACS images.

Conclusion: For the EMR hospital with 600 beds, The storage space for medical image data is 2000 GB for a year at least.

Key words: Computers, PACS

본 연구는 2004년도 인제대학교 학술연구조성비의 지원에 의해 이루어 졌음

통신저자: 차순주, (411-760) 경기도 고양시 일산구 대화동 2240 인제대학교 일산백병원 방사선과

Tel: 031-910-7394, Fax: 031-910-7369 E-mail: chasoonj@ilsanpaik.ac.kr

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disk drive Juke box, 이하 MOD쥬크박스) 또는 디지털선형테 이프 쥬크박스(Digital Linear Tape drive juke box, 이하 DLT 쥬크박스)와 같은 직접 접속은 가능하지만 조회하기 위해서는 수분 정도의 시간이 필요한 근접연결 저장장치(Near-line storage 이하 NLS) 대량의 데이터를 저장하는 것이 일반적인 방법이었다. 하지만 급속한 기술발전으로 하드디스크의 가격 저하와 대용량화로 위에 언급한 OLS와 NLS두가지 다른 저장 장치에 분류해서 보관할 필요성이 감소하게 되었다. 또한 NLS 에 익숙한 사용자가 NLS에 보관된 영상데이터를 조회 할 때 많은 시간을 소요하는 것에 매우 부정적이기 때문에 최근에 와 서는 NLS는 재난 방지용 또는 원본영상 보관을 위한 보조 저 장장치로 사용되고 있다 [1-5].

비록 OLS의 가격이 하락하였다 하더라도 적은 비용이 아니 며 또 MDCT의 도입과 영상진단의 증가 추세 그리고 EMR에 서 영상진단 이외에 각종 의료영상 역시 PACS에 저장 되어야 하는 점 [6]을 고려하면 많은 비용이 소요되므로 적당한 크기 를 산정하는 것은 PACS의 운용의 효율적인 측면이나 경제성 측면에서 PACS의 성패를 좌우하는 주요한 인자임에도 불구하 고 이에 관한 연구는 전무한 상태이다. 이에 저자들은 국내 여 건상 비교적 흔한 규모인 약 600병상급 병원의 통계를 분석하 여 온라인저장 장치의 적절한 용량을 제시하고자 한다.

2. 대상 및 방법

대상 병원은 완전 PACS병원으로 585 병상 규모의 대학부 속 병원으로 2005년의 1년간의 통계를 대상으로 하였다. 연간 외래환자수는 약 508000명이며 재원환자수는 약 19800명이 다. 영상 발생 대상 검사는 PACS에 의해 생성된 각종 방사선 과 검사와 디지털화하여 저장되어질 검사로 심초음파 심장혈 관 촬영, 심전도 검사, 부인과 초음파 , 치과 방사선검사, 내시 경 검사, 병리 세포 및 조직검사 항목으로 나눴다.

방사선검사는 단기 및 장기 영상저장장치내에 저장되어 의 실제 영상 크기를 조사하도록 하였으며 그 이외의 검사는 항 목별로 아래의 방법으로 산정하도록 하였다.

항목별 데이터량 = 연간 검사 건수×검사당 평균영상수×영 상당 평균 데이터 크기

3. 결

완전 PACS를 실시하고 있는 저자들이 속해있는 약 600 병 상 규모의 병원은 진료의 초기 진단 및 치료과정을 위해 무손 실 압축영상을 14일간 보관하며 검사 종류에 따라 5배에서 약 20배가지 압축된 손실 압축을 NAS에 저장하고 있으며 이는 필름의 법정 보관 연한인 5년보다 긴 약 7년 이상 보관할 것 을 계획하고 있다.

CR을 이용한 단순 엑스선 촬영의 경우 가장 큰 필름인 14

×17 inch의 경우 가로 3500개, 세로 4300개의 화소수를 가 지며 각 화소당 정보 2 byte의 정보를 갖게 되어 영상당 최대

Table 1. Annual image data size in PACS Hospital with 600 beds Image size Number of Number of

(MB) images studies

CR 8 1-6 335,347

Angio 2 50-200 1,526

US 0.3 6-20 20,294

CT 0.5 15-500 21,243

MR 0.3 30-200 6,964

RI 0.3 2-8 2,546

0ther 25,051

TOTAL 412,971

Table 3. Image data size of non PACS medical images

Endoscopy ECG EMG EEG Pathology Size of a image 300KB 300KB 300KB 700KB

Number of images 8 3 30 30

Number of studies 9455 16052 4726 4495 Total volume 22.69GB 14.45GB 42.53GB 94.40GB

Table 2. Image data size after lossless and lossy compression in PACS

Original size Lossless Data size after lossless Lossy Data size after lossy (MB) compression rate compression (MB) compression rate comression (MB)

Fluoro 2 2:1 1 10:1 0.2

Angio 2 2:1 1 10:1 0.2

US 0.3 2:1 0.15 5:1 0.06

CT 2:1 263.4 5:1 105.3

MR 2:1 132 5:1 52.8

RI 2:1 4.8 10:1 1.0

CR 2.6:1 6074.7 20:1 798.8

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30 MB의 크기가 되지만 8×10 inch 필름이 사용되는 영유아 또는 수족부 촬영 등은 10 MB이며, 평균 촬영 건당 영상크기 는 34.7MB 이었으며 이른 무손실 압축을 하는 경우 12 MB내 외로 그리고 손실 압축을 하는 경우 약 2.5 MB로 나타났다.

CT 의 화소수는 가로 세로 최대 512 개이며 한 화소당 2 바이트값을 갖게 되므로 한 영상당 최대 512 KB의 일정한 크 기를 가지지만, 검사 당 영상 데이터양은 검사 부위와 의심 질 환에 따라 아주 다양하여 작은 경우가 6-7MB에서 큰 경우는 150MB정도 되는 경우도 있어 어떤 종류의 CT촬영을 하였는 가에 따라 큰 차이를 보이게 된다.

MRI는 검사방법에 따라 영상 크기가 아주 다양하여 100KB 에서 512KB이었으며, 건당 영상크기는 평균 33 MB이었다.

초음파와 화소수는 최대 512 Byte 이지만 화소당 1 byte를 가지므로 영상당 크기는 약 256 KB 이며 검사당 영상크기는 2.9MB이고, 방사성동위원소 영상은 1.2 MB이었다. 투시 장비 를 이용한 특수 검사는 영상당 1000×1000개의 화소를 가지 며 화소당 2 byte이므로 영상당 2 MB인데 검사당 평균 10영 상이므로 검사당 평균 20 MB이다. 혈관촬영은 영상당 같은 2MB이지만 영상수는 다양하여 평균 75 MB이었다.

PACS 에 실제 저장된 방사선 영상은 CR 335,347; 초음파 영상26,993; CT영상 20,294; MRI영상 6,964을 포함하여 총 412,971건 이었고 실제 영상의 크기는 장기저장장치에 보관된 크기가 1,479 GB 이고 단기저장장치에 350 GB으로 총 1,829 GB 이었다.

PACS 영상 이외의 영상 중 내시경영상은 영상의 해상도가 1메가 픽셀이 주종이고 픽셀당 3 바이트로 이루어진 컬러 영 상으로 원본 영상의 크기는 3MB이지만 약 10:1로 압축된 영 상으로 저장되어 영상당 크기는 약 300KB이며 검사당 영상수 는 약 8매로 예측되었다. 병리 조직 영상은 아직 본격적인 시 도가 된 병원이 없기 때문에 해부병리과 전문의 들에게 질의 를 하여 얻은 예상 치로는 진단에 필요한 영상수눈 약 30 영 상 정도로 예상되며 영상의 해상도는 2메가픽셀 정도면 판독 이 가능하다고 답하여 영상당 크기는 JPEG 압축 후 700KB로 예상되었다.

기타 심전도와 뇌파 및 근전도 영상크기들은 내시경 영상 크 기와 동일할 것으로 보이며 영상수는 심전도 3장, 뇌파 및 근 전도 30장 정도로 예상된다.

내시경영상은 9455건, 심전도16052; 근전도와 뇌파 4,726 건이었고 병리조직검사건수는 4,495건이었다.

PACS에 저장될 내시경 검사의 연간 가상 크기는 22.7 GB, 심전도 등의 검사영상은 57.0 GB 그리고 병리조직검사의 영 상들의 크기는 94.4 GB 로 예상 된다.

4. 고

PACS를 도입한 경우 원하는 영상을 방사선과 또는 임상의 사에게 가능한 빠르게 전달하기 위해서는 영상데이터를 항상 즉각적으로 조회가 가능한 대용량의 온라인 저장장치에 영상 을 저장해야 한다 [1-5].

PACS의 도입 초기에는 온라인 저장장치로 하드디스크를 여 럿 합쳐 하나의 큰 디스크처럼 쓸 수 있는 디스크어레이를 이 용하여 왔지만 서버의 입출력의 과부하 용량의 한계 등으로 인 해 수년 전부터 고가이기는 하지만 대용량을 지원하고 입출력 서버의 기능을 포함하고 있는 NAS를 단기저장영상과 비교적 자주 조회를 하게 되는 중기저장이라 일컬어지는 촬영 후 1- 2년 정도의 영상을 보관하게 되었다. 하지만 PACS환경에 적 응하게 된 임상의사와 영상의학과 의사들은 기존의 중기 저장 장치로 활용되는 OLS에 보관된 최근 1-2년 정도의 범위를 벗 어나는 오래된 영상을 볼 기회가 많아지면서 NLS에 보관된 과 거 영상을 보기 위해서는 수분 정도의 시간이 요구되어 사용 상의 불편을 호소하게 되었다. 최근에 하드디스크의 대용량화 와 가격 저하로 NAS의 가격저하와 용량 화대는 OLS의 용량 을 대폭 늘림으로써 과거의 중기와 장기 저장의 개념이 없어 져 단기(무손실 압축)와 장기(손실압축) 저장영상으로 분류되 고 모두 OLS에 저장이 되며, NLS는 원본영상보관 또는 재난 방지용 보조 저장장치로서의 기능만을 담당하게 되고 있다.

PACS의 도입 초기에는 도입 비용이 높았기 때문에 여러 번 또는 여러명이 조회하게 되는 특성이 있는 방사선과 영역의 영 상들만이 대상이 되었지만 최근에는 EMR을 위해서는 보관 필 요성이 있는 모든 영상이 대상이 되고 있다. 가장 대표적인 것 으로는 내시경 영상으로 적지 않은 병원에서 이미 PACS에 영 상을 저장하고 있거나 별도의 미니 PACS를 운영하고 있기도 한다 [7]. 내시경 영상은 검사 건수가 많기는 검사당 평균 영 상수가 적고 내시경 카메라의 해상도가 보통 1 메가픽셀이며 3 바이트 컬러영상으로 약 10:1 정도로 압축이 가능하므로 데 이터양은 크지가 않다.

조직병리 검사의 경우는 PACS의 필요성은 인식되고 있지만 고해상도 현미경 카메라 기술 및 디지털 영상으로의 변환에서 의 자동화 업무의 한계 등의 요소로 임상적으로 활용되는 PACS 또는 미니 PACS 보다는 연구용 라이브러리 정도로 활용되고 있다. 이러한 점이 이번 연구에서 조직 병리 영상에 대한 용량 산정에 있어서 몇몇 병리과 의사와의 협의에 의해 이루어졌기 때문에 정확한 용량산정이라 볼 수는 없겠다. 하지만 조직병리 검사는 전체 검사건수가 다른 영상들에 비해 많지 않기 때문

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에 전체 저장장치의 용량 산정에 큰 오류가 될 것으로 보진 않 는다.

임상 검사들 중 그래프로 표시되는 심전도, 뇌파, 근전도 검 사 등의 경우최근에 출시 되는 고가의 기종 들은 디지털 데이 터 출력이 가능하여 프로그램 지원으로 영상화 할 수 있어 영 상 데이터에 비해 무시할 수 있을 정도의 데이터양 이지만 대 부분 기존에 설치된 기종들은 화면과 종이에 그래프로 출력이 되므로 이를 스캐너를 통해 DICOM영상화 해야 한다. 이러한 임상 검사 영상은 해상도가 높지 않고 흑백이며 회색조가 많 이 필요하지 않으므로 내시경 검사와 같은 수준 또는 이내의 해상도와 압축을 유지 하면 될 것으로 판단된다.

저자들이 속해 있는 완전PACS병원에서 설치 사용중인 고해 상도 CR인 4K영상의 경우 20:1 압축으로 결정 하였으며, 다 른 종류의 검사는 일반적인 압축율을 따랐다 [8-14]. 촬영된 후 일정 기간은 무손실 압축을 유지하여 디스크어레이에 저장 하는데 설치 병원에 따라 다양 하지만 3일에서 3주 정도로 유 지하고 있다 [5]. 저자들은 촬영 후 2 주일이면 영상판독, 치 료방침 결정, 또는 임상회의에서 활용되기에 충분한 기간으로 판단되어 단기 저장 기간으로 정하였다.

결론적으로 약 600 병상 규모의 결론적으로 약 600 병상 규 모의 병원에서 전자차트 시스템 구현을 위한 의료 영상 저장 을 위해서는 최소한 연간 2 Terabyte이상의 저장공간이 필요 할 것으로 판단되며 보관연한을 7년으로 설정하면 14TB가 필 요할 것으로 사료된다.

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대한PACS학회지 2006;12:90-94

=초 록=

목적: 장단기 영상 저장 용량을 어느 정도로 유지하는가에 의해 EMR의 초기 설계와 예산에 많은 영향을 미치지만 이에 대한 연구는 전무한 상태이다. 이에 저자들은 국내 여건상 비교적 흔한 규모인 약 600병상급 병원의 통계를 분 석하여 단기 및 장기저장 장치의 적절한 용량을 제시하고자 한다.

대상 및 방법 : 대상 병원은 완전 PACS병원으로 600 병상 규모의 대학부속 병원으로 2005년의 1년간의 통계를 대 상으로 하였다. 연간 외래환자수는 약 545,000명이며 재원환자수는 약 19,800명이다. 영상발생 대상 검사는 각종 방사선과 검사와 심초음파 심장혈과 촬영, 심전도 검사, 부인과 초음파 , 치과 방사선검사, 내시경검사, 병리 세포 및 조직검사 등을 대상으로 하였다.

전체 의료영상데이터양은 대상기간 동안의 PACS에 저장된 방사선과 영상의 실제 용량과 대상기간 PACS이외의 의료영상을 생산하는 검사건수와 각 검사당 통상적인 평균 영상수를 곱하여 산정하도록 하였으며 각 영상의 크기 는 해상도는 2 mega pixel 에 24bit 컬러 정보값을 가졌을 때 통상적으로 JPEG압축 후의 영상 크기를 감안하여 300KB로 정하였다.

결과: PACS 에 저장된 방사선 영상은 CR 335,347; 초음파영상26,993; CT영상 20,294; MRI영상 6,964을 포함하 여 총412,971 건 이었고 내시경영상은 9455건, 심전도16052; 근전도와 뇌파 4,726건이었고 병리조직검사건수는 4,495건이었다. PACS에 저장된 실제 영상의 크기는 장기저장장치에 보관된 크기가 1,479GB 이고 단기저장장치 에350 GB 이었다. 내시경 검사의 연간 가상 크기는 22.7 GB, 심전도 등의 검사영상은 57.0 GB 그리고 병리조직검 사의 영상들의 크기는 94.4 GB 이었다.

결론: 약 600 병상 규모의 병원에서 전자차트 시스템 구현을 위한 의료 영상 저장을 위해서는 최소한 2000GB이상 의 저장공간이 필요한 것으로 사료됨.

수치

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참조

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