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Ⅰ서론
다이컴 이란 무엇인가?
DICOM은 Digital Image Communication in Medicine의 약자이다. DICOM은 데이터와 영상을 효율적으로 교환하고 전송할 수 있도록 마련한 표준안이다. 이 규격은 ACR-NEMA에 의하여 표준 규격으로 채용되었으며, OSI(Open Systems Interconnection)의 7개의 층 모델에 근거하여 마련되었다.
DICOM은 다음과 같은 내용을 제공한다.
- 의료 영상에 대한 표준 규격
- 네트웍 상의 데이터 호환을 위한 정보 모델
- 네트웍 상의 통신 프로토콜(TCP/IP DICOM 프로토콜)
DICOM 통신을 이용한 원격진료 정의는 다음과 같다. 사용자가 보건 의료기관에서 방사선 촬영 후 모든 인터넷 통신 환경에서 다이컴 통신을 통하여 의료영상을 전송하면 원격영상판독센터에서 판독한 뒤, 사용자에게 판독결과를 DICOM 통신 방식으로 보내주는 것을 말하며, 또한 사용자가 자기 촬영 자료(다이컴 파일)를 인터넷 상에서 원하는 상대에게 질의를 보내고 답변을 받는 것을 뜻한다]
II. 본론
- DICOM 통신을 이용한 원격진료의 방법
표준 DICOM 규정집에 정의되어 있는 Service 중 Storage Service(인용1) , Query/Retrieve Service(인용2),를 이용하여 다이컴 통신에 의사 A와 의사 B 사용자는 다이컴 통신 센터를 통하여 다이컴 통신을 수행하여 다이컴 파일을 전송하고, 자신의 컴퓨터의 다이컴 파일을 조회하여 뷰어를 통하여 다이컴 이미지를 본다.
인터넷을 통하여 다이컴 파일을 다운로드 하지 않고 다이컴 통신을 이용하여 데이터를 송신한 후의사는 다이컴 뷰어를 통하여 의사의 컴퓨터에 이미 축적된 데이터를 조회하는 방식으로 원격판독과 원격진료를 한다.
[Flow Diagram 1] 의뢰의사와 원격진료의사의 다이컴 통신 방법
- 원격진료 시 다이컴 통신 방법
원격진료를 위한 다이컴 통신을 위하여 적용된 기술은 다음과 같다. 원격진료 시에 다이컴 통신 규격을 적용하기 통신 솔루션은 하나의 컴퓨터 마다 관계형 데이터베이스와 다이컴 SCU(Service Class User)/SCP(Service Class Provider)(인용3)와 다이컴 이미지 뷰어로 구성어야 하며, 각 컴퓨터에 구성된 데이터베이스와 다이컴 SCU/SCP를 통하여 영상 이미지를 전송하고 전송하거나 전송받은 이미지를 다이컴 이미지 뷰어를 통하여 조회하게 된다.
원격진료 시 의뢰하는 의사와 원격진료를 하는 의사는 모두 다음과 같은 동일한 다이컴 통신 솔루션 구조를 가지게 된다.
그림 1 원격진료 시, 의뢰 의사와 진료 의사의 컴퓨터에 구성되는 다이컴통신솔루션 모식도.
이와 같이 구성된 의뢰 의사와 진료 의사의 컴퓨터는 인터넷 환경을 통하여 다이컴 통신을 주고 받게 되므로 다이컴 통신을 주고 받기 위한 표준 다이컴 규격을 준수하여야 한다. DICOM IOD(Information Object Definition)(인용4)에 따라 정보 모델을 구현한다.
표 1. IOD 모델에 따라 구현된 데이터의 예제
이와 같이 구현된 정보 모델은 데이터베이스에 모델화를 거쳐서 테이블에 옮겨지며 composite IOD와 normalized IOD로 구분되어 데이터를 관리하게 된다. 각각의 IOD를 정리하면 다음과 같다.
표 2 . 다이컴 통신 시 정보로서 관리하는 Composite Model과 Normailzed Model의 IOD 종류
이와 같이 구현된 IOD 모델은 다이컴 통신 시 데이터 전송을 위한 메시지 교환 규격에 따라 데이터를 호환하게 된다. 이를 DIMSE(DICOM Message Service Element)(인용5)라고 부르며 메시지 교환이 규격에는 다음의 두 가지 종류가 존재한다.
1. The Composite service(DIMSE-C) : storage (C-STORE), query (C-FIND), retrieval (C-GET), andtransfer (C-MOVE) of images.
2. The normalized service(DIMSE-N) : create (N-CREATE), delete(N-DELETE) , update (N-SET), and retrieve (N-GET), domain-specific operations (N-ACTION), notification (N-EVENT-NOTIFY).
두 가지의 DICOM 메시지 교환을 위한 규격에 따라 데이터가 표준 규격을 따라 호환되게 된다. 모든 다이컴 이미지 파일은 그림 1과 같이 Composite IOD 규격에 따라 이미지가 생성되어야 하며Normailze IOD 규격에 따라 환자의 정보가 표 1과 같이 관리되며 표 2와 같이 Composite IOD와normalized IOD로 구성된 DICOM 정보는 DIMSE 명령어에 따라 메시지를 주고 받으며 인터넷 상에서 DICOM 통신을 수행하게 된다.
그러나 이외에도 실제 인터넷 환경은 가상 인터넷 주소와 유동 인터넷 주소가 공인 인터넷 주소와 혼재하고 있어서 다이컴 통신이 가능하지 않다. 이를 위하여 공인 인터넷 주소를 가지고 가상 인터넷 주소 및 유동 인터넷 주소를 사용하여 다이컴 통신을 수행하는 의사들을 위한 다이컴 중계 센터가 존재하여야 한다.
그림 2 원격진료 시 의뢰 의사와 진료 의사를 인터넷 상에서 연결하는 원격영상판독센터의 다이컴 중계 센터
각각의 원격진료의 수행하는 의사와 원격진료를 의뢰하는 의사는 모두 그림 2와 같이 데이터 통신망을 이용하지만 공인 인터넷 주고를 가진 데이터 센터의 서버에 접속하여 DIMSE exchange 통하여 DICOM 데이터를 주고 받게 되는 것이다.
이와 같은 구성을 하여 대한민국의 노원구 보건소와 상계백병원 간에 다이컴 통신을 위한 원격진료 시스템을 구축하고 원격진료 서비스를 수행하였다.
- 적용 사례 및 효과
노원구 보건소와 상계 백병원 간의 원격진료를 2007년도에 실시하게 되었다. 상기의 방법으로 노원구 보건소와 상계 백병원과 원격영상판독센터 간에 수행한 결과는 다음과 같다.
* 2007년도 촬영 실적 (서버 사용량 623기가 바이트 사용)
단순 흉부 x-ray 방사선 촬영 41,052건.
* 원격진료 실적
단순 흉부 방사선 촬영 다이컴 원격진료 의뢰 19,783건
* 원격진료 결과 :
정상 15,857건(80%)
결핵(의) 235건(1.1%), 비활동성 결핵 2,505건(12.7%)
기타 진단(만성기관지염, 기관지확장증, 폐렴, 폐결절) 1,206건(6%)
노원구 보건소에는 방사선과 전문의사가 없이 일반 의사에 의하여 진료가 이루어지거나 판독전문 의원에 필름을 보내서 판독을 받아오고 있었다. 이때도 주로 보건 서비스 업무 이므로 주로 결핵이 있는 환자인지 아닌지를 판단하는 스크린 검사였다.
그러나 원격지의 방사선과 전문의가 DICOM 통신을 통하여 원격진료를 수행한 후에 결핵 진단 외에 만성기관지염 기관지 확장증, 폐렴, 폐결절을 진단하게 되었다. 특히 폐결절 환자의 경우 대학병원으로 이송되어 CT 촬영을 통하여 조기 폐암 진단 후 수술을 시행하였다.
Ⅲ 고찰
- DICOM의 DIMSE 규격을 준수하지 않을 때 문제점.
현재 방사선과 영역에서 주로 개발되어진 원격진료 솔루션은 DICOM 통신을 이용하지 아니한다.주로 DICOM 규격의 9장 Message exchange 규격을 따르지 않고 마이크로소프트사의 웹브라우저인 인터넷익스플로러를 이용하여 인터넷 상에서 DICOM이미지 파일을 다운로드하여 뷰어를 통하여 조회하는 형태로 원격지에서 의사가 환자의 데이터를 조회하고 원격진료를 수행하고 있다.
이는 매우 심각한 문제를 야기할 수 있다. DIMSE 규격을 이용하지 않고 DICOM 파일만을 다운로드 받는 것은 DICOM 규격 15장의 Security profile을 위배하는 것이다. Data Confidentiality, Data Origin Authentication, Data integrity, Key Management(인용6) 관점에서 보았을 때, 인터넷 브라우저를 통하여 DICOM 데이터를 다운로드 받는 순간 파일은 데이터베이스와 분리되며 이를 관리할 메시지는 실종되는 것이다. 이는 원격지에 존재하는 데이터베이스와 DICOM 파일의 분리를 초래하여 원격진단을 수행한 의사가 결과를 입력할 때에 입력 오류를 유발할 수 있게 된다.
그림 3 인터넷 브라우저를 이용한 방사선과 원격진료 솔루션의 구성.
그림에서 설명하는 바와 같이 웹을 이용하여 DICOM 파일을 다운로드 받아서 임시 폴더로 저장한 후 웹 브라우저를 통하여 DICOM 파일을 뷰어에서 조회하므로 DICOM 파일이 DIMSE exchange 기록이 남지 않게 되고 DICOM 규격의 보안 규정을 위반하고 있다.
이외에도 DICOM communication을 이용하지 않고 TCP/IP 인터넷 프로토콜을 이용한 DICOM 파일 다운로드 방식은 네트웍 트래픽에 부하를 많이 주어서 데이터 통신이 느리게 되는 원인이 된다. 원격진료 의사는 컴퓨터 앞에서 기다리는 시간 동안 할 일이 없게 되고 이는 진료 시간을 비효율적으로 사용하는 원인이 된다.
- DICOM의 DIMSE 규격에 준수에 의한 장점.
DIMSE 규격을 준수하기 위하여 솔루션 아키텍쳐의 구성이 매우 복잡해 진다. 그림 1과 같은 솔루션 아키텍쳐는, 각각의 의사들이 사용하는 솔루션에 관계형 데이터베이스와 데이터베이스 설계가 되어 있어야 하고, DICOM SCU/SCP 통신 기능이 내부에 탑재 되어야 하며, DIMSE exchange를 위한 알고리즘이 설계 되어야 한다. 이는 매우 복잡한 과정이다. 또한 인터넷 환경이 가상 주소이거나 유동 주소인 경우를 대비하여 인터넷 공인 주소로 되어 있는 DICOM 통신 센터의 서버와 다이컴 통신을 위하여 인터넷 주소 정보를 제공할 수 있고 통신 가능한 상태로 유지되도록 통신 프로토콜을 설계하여야 하기 때문이다.
그러나 DIMSE 규격의 준수를 통하여 DICOM 파일은 DICOM 통신 센터를 거쳐서 즉시 원격지 의사에게 이동하게 된다. 원격지의 의사는 DICOM 파일이 도착한 후에 원격진단을 수행하게 되므로 인터넷을 통하여 다운로드 받는 시간 동안 대기할 필요가 없어지게 된다.
이때 원격지 의사는 매우 적은 시간에 도착해 있는 환자의 정보를 매우 빠른 시간에 조회하면서 원격 진료를 하게 되고 DIMSE exchange에 의하여 DICOM 데이터의 통신 기록이 남겨지므로 모든 진료 행위가 컴퓨터에 기록되어, 진단 업무에 대한 책임 소재가 명확하게 된다. 원격지에서 진료를 하고 있지만 DIMSE exchange에 의하여 기록 관리가 되는 환경에서 원격진료를 하므로 정밀 진료를 수행하도록, 원격 진료의 책임 소재가 명확하게 관리되는 것이다.
이와 같은 원격진료에 적용된 DICOM communication의 효과는 즉시 나타나서 노원구 보건소의 결핵 유무 만을 판정하던 기존의 방식에서 벗어나, 원격지 의사가 자발적으로 각종 질환을 스크린하고 조기에 진단할 수 있도록 원격진단 업무를 변화 시켰다. 원격지 의사의 모든 진료행위가 DIMSE exchange를 통하여 기록으로 남기 때문이다.
DICOM communication의 원격진료에 대한 적용은 TCP/IP 프로토콜을 이용하는 인터넷이 발달한 현대에서 잊혀지기 쉬운 기술이다. DIMSE exchange에 의한 솔루션 개발은 매우 난이도가 높다. 개발을 쉽게 개발할 수 있는 TCP/IP 프로토콜만을 이용하는 것은 원격지 진료의사의 오진을 초래하는 솔루션이 될 수 있다.
인용
1) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part04: service class spec, Annex B STORAGE SERVICE CLASS, PS3.4-1999Page13, National Electronic Manufacturers Association, USA,2000, Final Draft
2) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part04: service class spec, Annex C QUERY/RETRIEVE SERVICE CLASS, PS3.4-2000Page22, National Electronic Manufacturers Association,USA, 2000, Final Draft
3) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part04: service class spec, 6.7 SERVICE CLASS SPECIFICATION, PS3.4-1999Page9, National Electronic Manufacturers Association, USA,2000, Final Draft
4) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part04: service class spec, 6. DICOM INFORMATION MODEL, PS3.4-1999Page7-8, National Electronic Manufacturers Association, USA,2000, Final Draft
5) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part09: message exchange, 3.10 DICOM MESSAGE EXCHANGE DEFINITION, PS3.7-2000Page4, National Electronic Manufacturers Association, USA, 2000, Final Draft
6) PS3.1-2000, Digital Imaging and Communication in Medicine(DICOM), Part15: security profile, 3.2 REFERENCE MODEL SECURITY ARCHITECTURE DEFINITION, PS3.15-2000Page3, National Electronic Manufacturers Association, USA, 2000, Final Draft
용어
ACR-NEMA
American College of Radiology National Electrical Manufacturers Association
Architecture (아키텍쳐)
시스템을 구성하는 기본 개념으로, 건축의 설계도에 해당한다. 네트워크 시스템에서는 그 기능이나 프로토콜등이 포함돼 있다.
C-FIND : The C-FIND service is used by a DIMSE-service-user to match a set of Attributes against the Attributes of a set of composite SOP Instances maintained by a peer DIMSE-service-user.
C-GET : The C-GET service is used by a DIMSE-service-user to match a set of Attributes against the Attributes of a set of composite SOP Instances maintained by a peer DIMSE-service-user, and retrieve all composite SOP Instances which match.
C-MOVE : The C-MOVE service is used by a DIMSE-service-user to match a set of Attributes against the Attributes of a set of composite SOP Instances maintained by a peer DIMSE-service-user, and retrieve all composite SOP Instances which match.
C-STORE : The C-STORE service is invoked by a DIMSE-service-user to request the storage of Composite SOP Instance information by a peer DIMSE-service-user.
Database : 데이터베이스
정보 검색, 계산, 판단 등의 절차를 위해 근거나 기초 자료를 제공하는 방법으로, 어떤 주제에 대한 정보를 모아놓은 것. 비록 컴퓨터에 저장되어 있지 않더라도 목적에 따라 필요한 정보를 모아 놓았으며 그것도 데이터베이스로 간주된다. 일반적으로는 정보는 서로 다른 데이터 레코드로 구분되는데, 각 레코드는 하나 이상의 데이터필드를 가지고 있다.
DICOM : Digital Image Communication in Medicine
ACR-NEMA에서 제정한 디지털 의료 영상의 전송과 관련된 미국의 표준안. 이 기종간의 전송로를 통한 의학 영상의 전송에 대한 표준규격을 나타내고 있다.
DIMSE(DICOM message service element): the particular Application Service Element defined in this Part of the DICOM Standard.
- DIMSE-C Services
DIMSE-C Services are services applicable only to a Composite IOD. DIMSE-C provides only operation services.
- DIMSE-N Services
DIMSE-N Services are services applicable
IOD(An Information Object Definition): IOD is an object-oriented abstract data model used to specify information about Real-World Objects.
- Normalized IOD: An IOD used to represent a single class of Real-World Objects
- Composite IOD: An IOD which includes information about related Real-World Objects
Microsoft 마이크로소프트. ① 마이크로컴퓨터의 OS(상표명).② 미국의 소프트웨어 회사.
N- ACTION : The N-ACTION service is invoked by a DIMSE-service-user to request a peer DIMSE-service user to perform an action.
N-CREATE : The N-CREATE service is invoked by a DIMSE-service-user to request a peer DIMSE-service user to create an instance of a SOP Class.
N-DELETE : The N-DELETE service is invoked by a DIMSE-service-user to request a peer DIMSE-service user to delete an instance of a SOP Class.
N-EVENT-REPORT : The N-EVENT-REPORT service is invoked by a DIMSE-service-user to report an event about a SOP Instance to a peer DIMSE-service user.
N-GET: The N-GET is used to retrieve an instance of the SOP Class.
N-SET : The N-SET may be used to update the last created instance of the SOP Class.
PACS (Picture Archiving and Communications System) 의 개념
방사선학적 진단 영상을 디지털 형태로 획득한 후, 의료 영상을 저장하며, 영상 조회 장치를 통하여 영상 진료를 수행하는 디지털 영상 관리 및 전송 시스템.
OSI (Open Systems Interconnection)
〖통신〗 open systems interconnection (개방형 시스템간 상호접속); out of stock indefinitely.
Service Class User(SCU): the role played by a DICOM Application Entity (DIMSE-Service-User) which invokes operations and performs notifications on a specific Association.
Service Class Provider(SCP): the role played by a DICOM Application Entity (DIMSE-Service-User) which performs operations and invokes notifications on a specific Association.
Server
서버란 클라이언트가 요구한 서비스를 제공하는 장치를 의미한다. 메인프레임이나 공중망을 통한 다른 네트워크와의 연결, 데이터, 프로그램, 파일 같은 소프트웨어 자원, 모뎀, 팩스, 프린터 공유, 기타 장비 등 하드웨어 자원을 공유할 수 있도록 도와준다.