서 론
병원의 경쟁력 강화의 필수 조건으로 전자챠트(Electronic
Medical Record, EMR)는 대형병원의 도입이 서서히 늘어 나고 있는 상황에서 각종 데이터의 입력과 조회는 의사의 진료 실이나 병동의 간호사실에서만 이루어져서는 곤란하여 Personal Digital Assistant(개인 휴대용 정보단말기 이하 PDA)와 같은 소형 이동형 단말기의 사용이 보편화 되어가고 있는 상황에서 영상 데이터 역시 이동형 단말기에서의 조회에 대한 관심이 높았지만? 영상데이터는 그 양이 많기 때문에 무
무선 환경하의 초소형 이동형단말기를 이용한 영상조회 시스템 구현
차순주1,2∙홍성완1∙전용경1∙김용훈1,2
1인제대학교 부설 의료영상연구소, 2인제대학교 일산백병원 영상의학과
Development of Medical Image Displaying System in Wireless Ultra Mobile PC
Soon Joo Cha1,2, Seong Wan Hong1, Yong Kyeong Jeon1, Yong Hun Kim1,2
Inje University Medical Image Research Center, Department of Radiology, Inje University Ilsan Paik Hospital
= Abstract =
Currently, the research on a mobile emergency medical system for providing high-level remote medical service according to an optimized mobile communication environment is being actively pro- gressed. The present research designed and developed a radiological image information system that makes people be able to fast inquire and read radiologic images at remote sit from a hospital by using UMPC which is a mobile terminal using a wireless environment. The development tool of its total pro- gram was realized by using a Microsoft Visual C++ 6.0, SQLite 3.0 being used for DBMS (Database Management System), and the JPEG2000 Library of Pegasus Imaging Corporation was used for compression of medical images. This system has convenience and operability that a reading doctor can easily inquire images and read by using a terminal with convenient portability called UMPC. Also, this system has merits that inquire image within several seconds to several tens of seconds by reduc- ing a network burden with a compression method called JPEG2000 having excellent video quality in spite of a high compression ratio. When we view an aspect that the web PACS uses a commercial- ized, universalized wireless network environment such as WIBRO, HSDPA, WIFI and others, it is changed from the PC based web PACS to the UMPC based web PACS. In conclusion, the present re- search designed and manufactured a medical image information system so that the image can be freely inquired and read by being freed from space-time called a hospital.
Key words: WEB PACS; JPEG2000; UMPC
이연구는 2007년 인제대학교 학술연구조성비 지원으로 이루어 졌음.
통신저자: 차순주 , (411-760) 경기도 고양시 일산구 대화동 2240 인제대학교 일산백병원 영상의학과
Tel: 031-910-7394, E-mail: [email protected]
선 환경에서의 데이터 전송 속도의 한계가 있었으며, 단말기 해상도의 한계로 인해 실험적인 시도만 이루어져 왔다.
최근들어 무선 환경은 데이터 전송속도의 획기적인 증가와 더불어 와이브로와 같은 근거리 무선환경인 아닌 원격지 무선 환경을 지원하게 되었으며 초소형 컴퓨터(Ultra Mobile Personal Computer, 이하 UMPC)의 개발로 고해상도를 지 원하므로 영상 조회의 걸림돌을 해결하게 되었다. 하지만 UMPC의 경우 화면크기가 작고 기존의 영상조회용 단말기에 비해 구현 속도도 느리고 상대적으로 느린 무선 데이터 전송 속도를 보이게 된다. 그러므로 기존의 PACS 프로그램을 그대 로 사용할 수 없어 위에 언급한 제한점을 감안한 시스템 개발 을 구현해 보고자 하였다.
대상 및 방법
무선환경하의 개인 이동형 PACS 시스템을 위해서는 Web server 와 UMPC가 필요하며 이를 연겨해주는 무선환경이 필 요하다. 무선 환경은 원내에서 구축한 무선랜(WIFI) 혹은 대 중 무선망인 Wibro, hSDPA 등 다양하게 구성 할 수 있는데 이번 연구에서는 원내 무선 환경을 이용하여 개발 하였다.
Web PACS는 기존의 저자등이 소속된 기관의 응급실용으로 사용되고 있는 을급실 PACS를 활용할 수도 있었지만 보안상 의 이유로 별도의 Web server를 구축하였다.사용된 UMPC 는 화면이 10인치이지만 해상도가 1024 × 600 pixel을 지원 하는 것으로 CR 혹은 DR과 같은 엑스선 영상을 제외한 US, CT, MR 과 같은 특수검사의 조회에는 무리가 따르지 않는 영 상을 대상으로 무작위로 영상을 선정하였다
1. 개발 환경
UMPC를 이용한 의료영상정보 시스템 개발 환경은 다음과 같다.
1) H/W (하드웨어)
- Server: 조립형 PC , MS Window 2003 Server - UMPC: Fujitsu U1010, Window XP tablet edition.
2) DB (데이터베이스) - SQLite 3.0 3) Network
- Web sever : 전용선
- UMPC : 무선랜(WIFI,802.11g )
4) S/W Development Tool (소프트웨어 개발 툴) - Microsoft Visual C++ 6.0, Microsoft, USA - JPEG2000 Library, Pegasus Imaging Corporation,
USA
2. 시스템 구조 및 설계
본 시스템은 각각의 프로그램이 동작하는 하드웨어 환경에 따라 Client PC, Server, UMPC에서 구동되는 program으 로 구성된다 (Fig. 1).
Client PC program은 사용자가 직접 PACS Viewer에서 DICOM Send를 이용해 CT나 MR, 초음파, CR 등의 의료영 상을 전송하면, 사용자의 PC에 설치된 별도의 어플리케이션이 동작하여 영상을 JPEG2000으로 압축하고, 각 Modality별 일정 비율로 압축된 영상은 서버에 전송하는 역할을 한다.
Server program은 JPEG2000으로 압축된 의료영상을 전 달받는 File receive program과 전달받은 의료영상을 DB에 등록하는 DB resiter program, DB관리와 각종 요청에 대한 수행을 담당하는 Server manager program, 그리고 최종 사 용자를 관리하는 User manager program으로 구성되어 집 합을 이룬다.
UMPC viewer program은 모바일 컴퓨팅 환경에 최적화된 DICOM Viewer로서 직관적인 유저 인터페이스를 갖도록 설 계하였다.
3. 영상 전송 속도 측정
영상 전송속도의 측정은 저자가 소속된 병원에 설치된 무선 랜 환경하에서 이루어졌으며 서버에 전송된 검사 중 뇌 CT, 뇌 MR , 복부 CT, 흉부CT, 복부초음파 검사 중에서 각 1검사 를 UMPC의 워크리스트에서 무작위로 선택하도록 하여 해당 검사의 최초영상이 표시되는 시간과 모든 영상이 전송완료되 는 시간을 초 단위로 측정하였으며 3회에 걸쳐 시행하여 평균 속도를 계산 하였다.
결 과
1. UMPC based web PACS의 구성
본 시스템은 보편화되어 사용되고 있는 무선 인터넷 기술인 Wibro, HSDPA, WIFI 등을 적용하였으며, 파일 및 메세지 전송은 속도와 보안의 안정성을 확보하기 위해 TCP/IP Socket 기반으로 프로그래밍 하였고, Study와 User 관리 DBMS(Database Management System)는 프리웨어 로 현 재 전세계적으로 널리 사용되고 있는 SQLite 3.0 DB를 사용 하였다. 전체적인 프로그램 개발은 Visual C++ 6.0 SP6 기 반으로 하였고, 각각의 모듈이 서로 연동 및 업그레이드가 쉽 도록 확장성을 고려하여 DLL 기반으로 하였다 (Fig. 1). 의료
영상의 압축은 Pegasus Imaging Corporation의 JPEG2000 Library를 이용하여 Lossy 압축하였고, 압축비율은 각 Modality에 따라 별도로 정할 수 있도록 하였지만 . 정지영상 에 대한 국제 표준안인 JPEG2000 압축방식을 적용하여 US, MR, CT 영상에 대하여 5:1을 적용하여 변환하였다.
2. UMPC Viewer 사용자 인터페이스 설계
UMPC Viewer의 사용자 인터페이스는 판독의들의 손쉬운 사용을 고려하여 화면터치를 염두한 매우 직관적인 설계를 하 였고, Worklist와 DICOM Viewer로 구성된다.
첫째, 권한을 가진 의료진들만 영상에 접근할 수 있도록 반 드시 사용자 로그인 과정을 거치도록 하였고, 사용자 인증 관 리는 보안을 위해 관리자만이 접근할 수 있도록 하였다. 또한 오프라인 로그인 기능을 지원하여 온라인으로 서버에 접속하 지 않고도 기존의 지우지 않은 영상들을 볼 수 있게 하여 필요 시 한번 봤던 영상을 빠르게 리뷰할 수 있도록 배려하였다 .
둘째, Worklist는 DICOM version 3 표준을 따르는 의료 영상에 포함된 의료정보만으로 구성하였으며, DBMS에서 워 크리스트에 해당하는 모든 정보를 쿼리하여 각 항목별로 표시 되도록 하였다 (Fig. 2).
셋째, DICOM Viewer의 인터페이스는 세 개의 창으로 나 뉘며, 좌측에는 자주 사용하는 버튼들을 배치하였고, 중앙에는 조회 영상과 더불어 영상 조작 관련 기능들을 넣었고, 우측에 는 Series별 썸네일이 생성되게 설계하였다. 크기가 작은 화면
을 감안하여 초기 값은 하나의 영상을 표시하도록 하였지만 4 분할 화면까지 표시 할 수 있더록 하였으며, 검사 시리즈 단위 로 중첩 영상기법(stack view)으로 조회하도록 구성하였다.
(Fig. 3).
넷째, UMPC에 부착된 키보드를 이용하여 직접 판독문을 작성할 수 있도록 하였으며, 키보드를 사용할 수 없는 상황을 고려해 음성 레코딩을 통한 음성 녹음이 가능하도록 지원하였 다 (Fig. 4).
3. 영상전송속도 측정
약 5:1로 압축된 영상들의 크기는 CT의 경우 57-77 KB, MR의 경우 110-208 KB, US의 경우 45-49 KB로 측정되었 다.
최초 영상 표시 시간은 통상적인 axial CT 영상의 경우는 1 초 후에 영상 표시가 되었으며, 영상 크기가 큰 MR의 Coronal 이나 Sagittal 영상은 2~3초 정도가 소요되었으며, 영상 크기가 작은 US영상의 경우는 1초 이내에 영상이 표시 되었으며 전체 영상을 UMPC로 전송 완료하는데 걸리는 시간 은 Table 1과 같다.
Figure 1. Schema of UMPC based web PACS
Figure 2. Work list in UMPC
Figure 3. DICOM Viewer in UMPC
Figure 4. Recording system for report
고 찰
디지털 정보기술과 컴퓨터 기기의 발전에 따라, 병원에서 생 성되는 정보의 관리, 저장, 검색, 원격전송 등이 용이하게 되었 고 [1], 기존 PACS의 지엽적 한계를 넘어 시공간의 제약을 받 지 않는 웹에 기반한 PACS 시스템이 구축되어 사용되고 있 다.
또한 핸드폰과 휴대용 임베디드 시스템 등의 보급이 보편화 되면서 사용자가 무선 단말기를 이용하여 이동 중 무선망을 통 하여 인터넷 서비스에 엑세스하고 정보를 제공 받을 수 있도록 하는 무선 인터넷 기술과 모바일 이동 통신 기술이 빠르게 보 급되고, 발전을 거듭해 가고 있다 [2, 3].
현재 국내에서는 최적화된 모바일 이동통신 환경에 맞추어 수준 높은 원격의료서비스를 제공하기 위한 이동형 응급 의료 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 응급실에서도 방 사선 영상의 경우는 보다 정확한 진단을 위해 영상의학과 전문 의를 통하여 판독이 이루어지 있다. 하지만 영상 판독 결과의 경우 응급실 의사로 하여금 숙지할 수 있도록 영상의학과 전문 의와의 신속한 커뮤니케이션이 이루어져야 하는데, 영상의학 과 전문의가 외부에 있어 담당 의사의 방사선 영상 판독이 불 가능하여 판독이 지연되면 환자에 대한 대처가 늦어져 진료의 질의 저하라는 결과를 초래할 수 있다 [4].
흉부영상이나 단순 복부 영상 등의 용량이 큰 단일 의료영상 의 경우는 작은 모니터 환경에서는 진단의 정확성을 담보할 수 없기 때문에 이번 연구에서는 배제를 했다.
이번 연구의 대상이 된 영상들은 비록 영상 숫자가 많아 전 체 크기는 크지만 영상 하나의 경우 크기가 원본 연상의 경우 의 해상도가 1M pixel을 넘지 않아 비록 10인치의 작은 모니 터지만 하나의 영상을 전체 화면에서 조회를 한단면 원본 영 상의 해상도를 저급화(downsacle) 하지 않고 조회가 가능하 다. 그로므로 이번 조회프로그램은 일반 PACS 프로그램과 달 리 주로 하나의 영상을 우선 표시(default hanging protocol) 하는 방법을 취했으며 영상 쌓기 기법(stack viewing)으로 편 의성을 주도록 하였으며 시리즈 단위로 이동이 편리 하도록 썸네일 영상(thumb nail image)을 배치하여 선택이 용이 하 도록 하였다.
CT 혹은 MR 영상은 단위 영상은 크지 않지만 영상 전체는 크기가 매우 클 수 있으므로 전송의 효율성을 높이기 위해 압 축은 불가피하다. 특히 무선환경에서의 UMPC 로의 영상 조 회는 원내의 PACS단말기와 비교할 수 없을 정도로 열악하기 때문에 간으한 높은 압축율을 유지 할 수 밖에 없다.
정지영상에 대한 국제 표준안인 JPEG2000 압축방식을 적 용하여 영상의 질을 떨어뜨리지 않고, 판독에 영향을 주지 않 는 범위 내에서 손실압축에 대해서는 저자를 비롯하여 다수의 연구가 이루어졌으며[6-10]. US, MR, CT 영상에 대하여 임 상적 진단에 비교적 적합한 압축률로 장기 영상저장에 이용되 는 . 5:1 압축을 적용하였다 .
이 연구는 web PACS를 WIBRO나 HSDPA, WIFI 등의 실용화되고 보편화된 무선 네트워크 환경을 이용한다는 측면 에서 볼 때 PC based web PACS에서 UMPC based web PACS로의 변화이고, 병원이라는 시공간에서 벗어나 자유로 이 영상을 조회하고 판독할 수 있도록 의료영상정보 시스템을 설계 및 제작하였다.
이 시스템은 UMPC라는 휴대성이 편리한 단말기를 이용하 여 판독의가 쉽게 영상을 조회하고 판독할 수 있는 편의성과 조작성을 가지고 있으며, 병원에서 사용중인 의료장비에서 발 생하는 모든 의료영상들을 서비스할 수 있는 확장성을 가지도 록 하였다. 또한 높은 압축비에서도 뛰어난 영상의 질을 가지 는 JPEG2000이라는 압축방식을 사용하여 네트워크 부담을 줄여줌으로써 수십초 내에 영상이 조회될 수 있는 장점을 갖고 있다.
이번 연구의 Wireless UMPC based web PACS 의 업무 흐름을 보면 촬영된 영상을 응급 또는 기타 이유로 영상의학과 의사에게 판독의뢰를 하거나 임상의사간의 자문을 위해 영상 조회를 의뢰하는 경우에 온라인상 영상 조회가 어려운 상황으 로 판단된 경우 해당 영상을 UMPC용 Web PACS server로 영상을 전송하고 피의뢰의사에게 연락을 취해 UMPC Web PACSfmf 통해 조회하도록 하며 영상의학과 의사의 경우 판독 문을 입력하거나 녹음을 하게 되며
작성된 판독문이나 음성녹음은 판독 요청 임상의사가 등록 된 UMPC혹은 PC를 통해 직접 확인할 수 있다. 이번 연구에 서는 병원내의 main PACS 시스템과는 직접 연결을 하지 않 았는데 이는 기술적인 어려움이 있어서가 아니라 보안 상의 이 유가 크다. 무선 단말기의 특성상 아무리 로그인 과정을 거친 다 하더라도 외부로의 노출이 우려되므로 피해를 최소화하기 위해서 별도의 Web server를 운영하는 것이 바람직 하며 이
Table 1. Image Display Time
Modality Part Total images Time(sec)
CT Brain 020 024
CT Chest 050 064
CT Abdomen 100 112
MR Brain 100 210
US Abdomen 012 008
미 조회된 영상도 최소한의 기간만 Web server에서 보관되도 록 운영하는 것 바람직 하다고 본다. 이는 저자가 소속된 기관 에서 수년간 임상용으로 활용되고 있는 응급실 Web PACS의 경우도 이런한 이유에서 병원 main PACS와는 연동을 하지 않고 있다.
따라서 판독내용을 main PACS에서 활용하기 위해서는 판 독문이나 음성녹음 데이터를 PACS내로의 자동 혹은 수동으 로 전송 과정이 필요하며 이는 병원의 보안 정책에 의해 연동 을 하거나 분리되어 운용될 수 있을 것으로 본다.
이번 연구는 무선 환경을 저자가 소속된 병원내의 무선랜 환 경에서 시행 하여 영상당 약 1초 이상의 표시 속도를 보여 원 내 PACS에 비하면 매우 느린 속도를 보이지만 이동성의 편리 함을 감안하고 또 우선 표시된 영상들을 보고 있을 때 후면 작 업으로 게속해서 영상을 전송 받기 때문에 복부영상과 같이 5 분이상의 시간이 소요되어도 임상적용에는 큰 무리가 없을 것 으로 보인다. 한편 아직은 전국망이 구축되지 않고 데이터 전 송 속도가 무선랜에 비해 떨어지는 공중망인 Wibro 혹은 HSDPA 에서의 영상조회 속도 측정은 이번 연구에서 배제를 하였지만 최근들어 서비스 지역의 확대와 전송 속도의 개선으 로 이에 계속적 연구가 필요하다.
UMPC PACS는 main PACS의 접근이 불가능한 응급 상 황에서의 불가피한 대안으로 제시된 것이므로 공중망의 발전 과 단말기의 발전으로 성능향상이 이루어진다 하더라도 Main PACSfmf 대신 할 수는 없다 하지만 원내 PACS를 이용하여 판독한 경우에 비해 UMPC를 이용한 판독의 질이 떨어지지 않은가에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.
결 론
이번 연구결과에 의해 무선 환경하의 초소형 이동형 단말기 (UMPC)를 이용한 영상조회 시스템 구축으로 US, CT, MR
과 같은 영상 하나의 크기가 크지 않은 경우 병원 내는 물론 무 선 환경이 지원되는 원외 어느 곳에서나 신속하게 영상 조회를 가능하게 하여 응급환자의 수술 및 처치에 관한 의사결정 시간 을 단축 할 수 있고 해당분야 세부전공 영상의학과 의사와 의 견 교환 역시 쉽게 이루어 질 수 있어 24 시간 양질의 진료 환 경을 제공할 수 있는 기반이 갖추어 질 수 있으리라 기대한다.
참 고 문 헌
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대한의학영상정보학회지 2009;15:20-25
=초 록=
현재 국내에서는 최적화된 모바일 이동통신 환경에 맞추어 수준 높은 원격의료서비스를 제공하기 위한 이동형 응급 의료시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 이 연구에서는 영상의학과에서 생성하는 의료영상을 Wibro, HSDPA, WIFI 등의 무선환경을 이용한 모바일 단말기인 UMPC를 사용함으로써 병원 외부에서 빠르 게 조회하고 판독할 수 있도록 하는 의료영상정보 시스템을 설계 및 개발하였다. 전체 프로그램의 개발 툴은 Microsoft Visual C++ 6.0을 사용하여 구현하였고, DBMS (Database Management System)는 SQLite 3.0을 사용하였으며, 의료영상의 압축은 Pegasus Imaging Corporation의 JPEG2000 Library를 이용하였 다. 이 시스템은 UMPC라는 휴대성이 편리한 단말기를 이용하여 판독의가 쉽게 영상을 조회하고 판독할 수 있 는 편의성과 조작성을 가지고 있으며, 병원에서 사용중인 의료장비에서 발생하는 모든 의료영상들을 서비스할 수 있는 확장성을 가지도록 하였다. 또한 높은 압축비율에서도 뛰어난 영상의 질을 가지는 JPEG2000이라는 압 축방식을 사용하여 네트워크 부담을 줄여줌으로써 수초에서 수십초내에 영상이 조회될 수 있는 장점을 갖고 있 다. 본 연구는 web PACS를 WIBRO나 HSDPA, WIFI 등의 실용화되고 보편화된 무선 네트워크 환경을 이용 한다는 측면에서 볼 때 PC based web PACS에서 UMPC based web PACS로의 변화이고, 병원이외의 원격 지에서 영상을 조회하고 판독할 수 있도록 의료영상정보 시스템을 설계 및 제작하였다.
