PACS CD DICOM 데이터검증 툴킷개발 연세대학교대학원 의과학과 김새롬

PACS CD DICOM 데이터검증 툴킷개발 연세대학교대학원 의과학과 김새롬

PACS CD DICOM 데이터검증 툴킷개발 연세대학교대학원 의과학과 김새롬

PACS CD DICOM 데이터검증 툴킷개발 지도교수김희중 이논문을석사학위논문으로제출함 2004 년 12 월일 연세대학교대학원 의과학과 김새롬

김새롬의석사학위논문을인준함 심사위원 인 심사위원 인 심사위원 인 연세대학교대학원 2004 년 12 월일

감사의글 2 년간의학위과정이지나고이제그작은결실을맺게되었습니다. 먼저본논문의완성까지세심한배려와관심을아끼지않으신김희중교수님께마음속깊이감사드립니다. 많은충고와조언을통해논문의부족한점을지적해주신선우일남교수님과유선국교수님께도감사의마음을전합니다. 항상격려의말씀을통해저에게힘을주셨던핵의학과박해정교수님과의공학과김남현교수님께감사의마음을전하며, 전반적인랩생활에헌신적인도움을주신정해조박사님, 연구실생활의버팀목이되어주었던강원석연구원외모든연구원들께감사드립니다. 언제나저를믿고힘이되어준제소중한가족들에게말로는다못할사랑의마음을전하며짐심으로감사드립니다. 마지막으로제삶을

이끌어주시고기쁨충만한은혜와희망으로늘새로운하루를살아가도록힘이되어주시는부모님께감사드립니다. 2004. 12. 저자씀

차례 Ⅰ. 서론... 3 Ⅱ. 재료및방법... 5 1. DICOM... 5 2. PACS CD 데이터기술분석... 9 (1) PACS CD 데이터호환성분과의원의역할및목표... 9 (2) PACS CD 데이터구성권고안구성... 11 (3) PACS CD 검증툴킷개발... 14 (4) 반입되지않는 PACS CD 데이터분석... 16 III. 결과... 18 IV. 고찰... 30 참고문헌... 33 ABSTRACT... 36 i

그림차례 Figure 1. Schematic diagram illustrating the structure of DICOM image data defined in the DICOM CD recommended guideline....12 Figure 2. Flow chart of DICOM CD data evaluation was utilized in the designing of DICOM CD validation toolkit....15 Figure 3. The number of errors detected in the evaluation of DICOM CD data using the DICOM CD validation toolkit....17 Figure 4. Screen illustrating the validation results of the DICOMDIR of DICOM CD data using the DICOM validation toolkit....23 Figure 5. Screen illustrating the validation results of the CT DICOM CD data using the DICOM validation toolkit...24 ii

표차례 Table 1. Definition of Group C in DICOM CD guideline...20 Table 2. Definition of Group I in DICOM CD guideline...21 Table 3. Existence and nonexistence of DICOMDIR used in validation of the DICOM CD dada...25 Table 4. Validation results of DICOMDIR files having errors...26 Table 5. Validation result of Common IE occuring the import errors...26 Table 6. Validation result of Image IE occurring the import errors...27 Table 7. Validation result of DICOM CD data occurring the import errors...29 iii

국문요약 PACD CD DICOM 데이터검증툴킷개발 현재많은병원에서 PACS(Picture Archiving and Communication System) CD를제작하고있지만검증되지않은 DICOM, DICOMDIR 파일들로인해각병원 PACS간의호환성이문제가되고있다. 이는환자에게시간적, 물리적불편을야기하고 PACS 운영팀의부가적인업무를초래하고있다. 이러한문제는 DICOM(Digital Imaging Communications in Medicine) 3.0 표준의양이매우방대하고지속적으로업그레이드되기때문에 DICOM 3.0표준을엄격히지키기어려워서발생한다. 본연구에서는이러한문제를해결하기위해 PACS CD 데이터권고안 (guideline) 을제작하고이를바탕으로 PACS CD데이터를검증하여 PACS CD 데이터의호환성을향상시킬수있는방법을모색하고자한다. 본연구에서는 PACS CD 데이터권고안을제작하기위해 DICOM 3.0 Part 3에정의된 IOD(Information Object Definition) 중영상에관련된 IOD를선별하였다. PACS CD 데이터권고안에서사용할영상은 CR, CT, MR, US, SC, XA, RF, DX, MG, IO, NM, PT 영상 IOD를선택하였다. 선별한 IOD에서 DICOM 파일이공통적으로가져야할 DICOM File Meta Information tag와각각의 DICOM 파일이가져야할최소한의영상정보 tag을정의하였다. 다음으로모달리티 (modality) 의특징을나타내는영상정보 tag를정의하였다. 선택방법은 DICOM 영상 IOD의 IE (Information Entities) 중의무적으로 (mandatory) 정의되어있는 type 1 tag 들을선택하고, 조건에따라필요할수도있는 type 1c tag들도선택하였다. DICOMDIR 의경우꼭필요에따라 type 2의 tag 값도선택하였다. 작성된 PACS CD 데이터권고안을바탕으로 PACS CD 데이터를검증할수 1

있는툴킷을설계하였다. PACS CD 데이터검증결과를얻기위해대한 PACS 학회에서제공한 PACS CD 데이터를사용하였다. 검증에사용된 PACS CD 데이터는각병원에서 PACS에반입 (import) 되지않은 CD로서검증결과상당수의 DICOM 영상이 DICOM Part 3에정의된내용을만족하지않은것을확인할수있었다. 검증된결과를토대로실제 PACS에 PACS CD 데이터가저장되지않는원인분석을실시하였다. PACS CD 데이터의호환성향상을위해서는앞서분석된결과를토대로현재각병원에설치되어있는 PACS CD 반입소프트웨어를업그레이드해야할것으로사료되며, IHE(Integrating the Healthcare Enterprise) PDI(Potable Display for Imaging) profile과호환성측면은계속연구되어야할것이다. 핵심되는말 : PACS, DICOM, Validation, DICOM CD 2

PACD CD DICOM 데이터검증툴킷개발 < 지도교수김희중 > 연세대학교대학원의과학과 김새롬 Ⅰ. 서론 국내에서는 1990 년대중반부터 PACS 를도입하기시작하였고, 1999 년말부터 PACS 에대한보험수가가인정된후, PACS 설치가활발히진행되어, 현재전국의약 300 개병원이 PACS 를설치하여진료와연구에활용하고있다. 각병원에구축된 PACS 는 DICOM 3.0 표준을준수하며어느병원에서도환자의정보와영상을쉽게주고받을수있도록설계되었다고하지만다른병원으로환자의료정보와의료영상을옮길경우호환성문제가발생한다. 특히대형종합병원의경우하루에반입하는 DICOM CD 의수가 10-20 건에달하고, 그중 DICOM CD 에문제가있어반입하기가어려운경우가종종발생하고있다. 이는 PACS 관리를담당하고있는운영자들의업무를가중시키며, 환자들에게시간적, 물리적인불편을주고있다. 위와같은문제가발생되는이유는 DICOM 3.0 표준이너무방대한내용을포함하고있고내용이계속해서개정되고있어서모든내용을준수하기가매우어렵기때문이다. 물론의료영상장비에서생성되는영상들이 DICOM 3.0 표준을따르지않거나, ACR/NEMA 2.0 표준을따르는경우에도위와같은상황이발생한다. 현재 DICOM 적합도문서 (Conformance Statement) 는주로 DICOM 상호작용 (Interoperability) 에대하여정의하고있다. 게다가이러한 3

문서를바탕으로수행된적합도검사결과는모달리티와 PACS 간의 또는기존 PACS 장비와신규 PACS 장비간의상호작용및통신에 대한내용이대부분이다. 또한현재활발히연구중인 IHE Connectathon 도각장비간의상호작용에대한검증방법을 제공하고 Mesa 툴킷을제공하여검증받기를권장하고있는수준이다. 따라서본연구는 PACS CD 데이터가 SOP(Service Object Pair) 로서 PACS 에전송되고저장되는단계에서최종적으로저장되지못한 PACS CD 데이터를수집하여상호작용이되지않는원인을분석하고자한다. 4

Ⅱ. 재료및방법 1. DICOM 지난 30년동안의료분야에서디지털장비사용은급격히증가하였고현대적인방사선장비를이용한분야나임상적인분야까지다양한디지털의료장비를갖추게되었다. 특히의료분야에서는 CT나 MRI 를이용한분야에서주도적으로발전되었다. 의료분야의디지털화는의료분야의표준화를주도하였고의료작업을경제적이고효율적으로만들었다 1. 이러한디지털화는다양한디지털의료데이터, 의료장비, 저장소, 의료정보등의통합이주관심사이며제조사에상관없는표준화가가장중요하다 2,3. DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) 은방사선학분야의핵심표준으로서자리잡았고다른의료분야에서의사용도증가하고있는추세이다. DICOM의목적은진단과치료정보, 영상그리고이와관련된모든것들의통신이가능하게하는것으로서연결성과호환성, work-flow 최적화가 DICOM의주된의도이다. 이표준의주된특징은사용자들과제조사들의협력이다. 현재대부분의의료관련회사들은 DICOM 위원회의회원이며연구소와학교소속학자들이사용자회원이다. 이러한사용자들은방사선분야뿐아니라심장학, 안과, 피부과같은개업의사들도포함한다. DICOM은 ACR(American College of Radiology) 과 NEMA(National Electrical Manufactures Association) 의협력에근거하여개발되었다. 1983년 ACR과 NEMA는제조사들의표준에상관없이데이터를 5

전송할수있게하기위해합동위원회를설립하였고 1985년 ACR- NEMA 1.0 표준이이들합동위원회에의해발표되었다. 이는 'ACR- NEMA Standard Publications 300-1985' 라고불린다. 이표준은매체에저장하고통신하기위한방법을제안하였고소유권이없다. 이표준은 1988년 ACR-NEMA 2.0으로개정되어발표되었다. ACR- NEMA 2.0에서이미용어에대한정의와자료구조와자료부호화에대해정의하였으며 DICOM 3.0은 ACR-NEMA의개정판으로서 1993년도에발표되었다. DICOM 3.0은이전버전의표준과달리 'Digital Communications in Medicine' 으로불리게되었다. ACR- NEMA 2.0과의주된차이점은네트워크프로토콜규정을 ISO/OSI 모델을신뢰하고 TCP/IP 프로토콜을사용하여제조사에종속된서비스를다른제조사의서비스와통신하게하였다. DICOM 3.0에사용된자료구조는서비스와대상 (objects) 에유일한구분자 (ID) 를부여하는방식을기본으로한다. 여기서말하는대상은영상이나환자데이터, 생체신호파형, 보고서까지포함한다. DICOM은계속해서발전하고있고이제는 Work-Flow효율을증진시키기위한연구가활발히진행중이다. 이러한노력의일환으로 DICOM은 PACS와의료정보시스템분야사이에서중요한인터페이스역할을하고있다. DICOM과 ISO/OSI 모델의유사한점은여러계층으로구성된프로토콜이라는점이다. DICOM은최상위계층프로토콜로 TCP/IP를사용한다. 이최상위프로토콜을이용하여다른모달리티를검색하고메시지를주고받으며서비스를제공또는제공받는다. DICOM은물리적통신매체와는무관하다 4,5. DICOM 은의료영상과그와관련된데이터, 영상전송과영상인쇄 6

등의네트워크지향서비스, 데이터교환을위한물리적매체의규격, Work-flow 관리, 의료기기와의료소프트웨어의적합문서 (conformance statement) 까지모든분야를포함한다 4,6. Information Object Definition(IODs) 7 는 DICOM 자료구조의핵심이다. IODs는 CT나 MRI와같은영상데이터를정의하는데사용되고이들영상과관련된보고서 (DICOM Structured Reporting IOD) 와같은데이터형식의정의하는데도사용된다. IODs는 'header' 로명명된객체지향적구조 (Object-Oriented Structure) 에서사용되는오브젝트 (object) 의형태와그오브젝트의속성 (Attribute) 을나타내는값으로정의된다. 이러한오브젝트들은환자데이터나보고서, 수행된 study 등에적용된다. 각각의 DICOM IODs는몇개의그룹으로분류되며그자체로서의미를규정짓는다 8. 예를들면그룹 8은모달리티와검사의특징또는 referring physician(0008/0090) 에대한정보를포함한다. 그룹 10은환자정보를위해참고된다. IODs는영상을획득한기술에대하여그자체로서문서화될수있는정보를포함한다. 예를들면 X-ray 노출에관계된 voltage(0018/0060), exposure data(0018,1150), filtering, grid와 processing등의정보를포함한다. IODs중에서특히 (0020/000D) 와 (0020/000E) 필드는중요하다. 왜냐하면 study와 series에대해분명한 Unique Identifiers(UID) 를포함하고있기때문이다. IODs에정의된어떤속성은의무적으로포함되어야하며 (type I fields) 해당속성에해당하는정확한값을포함하여야한다 (e.g., UIDs). 반면에다른속성은선택적으로추가할수있다. 또한개인속성 (private attributes) 라고불리는속성들은 DICOM 표준의료장 7

비에서는인식되지않지만의료장비제조업체가고유의용도로사용되고있다. 개인속성들은대부분영상의후처리에관하여사용된다. 아직까지과거의모달리티나이러한 DICOM의 IODs의정의를따르지않는모달리티에서생성된 DICOM 데이터가아직까지많은병원등의진료기관과및연구소나학교에서사용되고있다. 이러한 DICOM의의무적인정의를포함하는 DICOM 파일을만들지못하는모달리티에서생성된영상의경우다른이기종의장비와통신하는데많은어려움이있다 9,10. 8

2. PACS CD 데이터기술분석 (1) PACS CD 데이터호환성분과의원의역할및목표 대한 PACS 학회는각병원에서생성한 PACS CD 데이터를다른병원 PACS 에반입할때발생하는문제점을해결하기위하여, 2003 년 7 월 31 일 PACS CD 데이터현황분석팀과기술분석팀을구성하였다. PACS CD 데이터현황분석팀은각병원의 PACS 운영자들로구성되었고 PACS CD 데이터가 PACS 에반입되지않는경우를조사하였다. 기술분석팀은 DICOM Part 3 에정의된 IOD 중필요한최소의 DICOM Tag 를선별하였고이를토대로 PACS CD 데이터구성방법을제시하였다. 이들두팀의목적은제안한 PACS CD 데이터검증방법을통해 PACS CD 데이터를분석하여각병원간 PACS CD 데이터호환성을향상시키는방법을제시하여 PACS 운영팀의불필요한업무를해소하고, 환자에게보다낳은의료서비스를제공하는것이다. 이에따라기술분석팀은 2 단계목표를설정하여 PACS CD 검증툴킷개발을시작하였다. 기술분석팀의 1 단계목표는 PACS CD 데이터권고안을준비하는것이다. 권고안은 DICOM 3.0 표준에따르는 DICOM 과 DICOMDIR 파일에필요한최소의 tag 11 와그 tag 값들을정의하고, 유의사항및 PACS CD 데이터생성시추가할기능들을권장사항으로추가하였다. 이를위하여, 현재각병원에서반출하고있는 PACS CD 데이터를수집 ( 병원별, 장비당최소 4-5 개 ) 하여영상장비별, PACS 시스템사양별로세분화하고각영상데이터들의헤더 (header) 정보를분석하였다. 또한병원별로 PACS CD 데이터반입, 반출시수행하고있는 PACS 업체및반출한병원을 9

파악하였다. 수집된 PACS CD 데이터중특정 PACS 시스템에서의 private tag 처리여부등을파악하고 DICOM 3.0 표준을분석하여 PACS CD 데이터권고안을작성후배포하였다. 현재 PACS CD 데이터권고안은대한 PACS 학회홈페이지 (http://www.pacs.or.kr/) 에공개하여 PACS 업체및병원 PACS 운영자들로부터요구또는제안사항들을수렴하여지속적으로수정보완되고있다. 2 단계목표는 PACS CD 데이터권고안를근거로 PACS CD 검증툴킷을개발하여배포하는것이다. PACS CD 데이터검증툴킷은 PACS CD 데이터의 DICOM 및 DICOMDIR 파일들이 DICOM 3.0 표준에따라올바르게구성되어있는지검증하여문제점을확인한후, 필요에따라값을수정하거나, 해당병원이나 PACS 업체에해결방법을제시하는데그목적이있다. 10

(2) PACS CD 데이터구성권고안구성 PACS CD 데이터권고안은다음과같이구성되어있다. 첫번째로 PACS CD 데이터권고안의필요성과목적에대하여간략한설명을하였고, 두번째로 DICOM CD 데이터구성권고안을개발단계에따라서 Level 0, Level 1, Level 2 로구분하여정의하였다. Level 0 는 PACS CD 데이터에포함된 DICOM 영상파일들의필수 IOD(Information Object Definition) 를정의하였다. Level 0 에정의된모든 DICOM tag 들은필요한최소의 tag 들만을포함하기위하여 DICOM 3.0 part 5 에서 type 1 과 type 1c 로정의된것들로구성하였다 12. PACS CD 데이터권고안은 PACS CD 에포함된파일들이 DICOM 3.0 표준을만족되는지에대해분석하는부분을 Level 0, DICOMDIR 이 PACS CD 데이터권고안을만족하는지에대해 분석하는부분그리고실제적으로 PACS CD 데이터를반출할때업체가만족시켜야할조건들을제시하고있다. 그대표적인예로 PACS CD 안에저장된 DICOM 파일은 baseline JPEG 또는 BMP 등의이미표준화가완성된영상저장방식으로저장하고 PACS CD 안에저장된 DICOM 파일을볼수있게해주는 CDViewer 를내장토록권고하였다 13. Level 0 는 DICOM 3.0 표준을지키기위한최소의 tag 들을 group 별로구분하여구성하였다. 각각의 group 은기본데이터형을정의한 group B, 그리고각장비마다공통적으로해당하는 IOD 를 group C, 영상모듈 (image module) 에해당하는 IOD 를 group I 로분류하였다. 나머지는 모달리티 특성에 해당하는 부분을 group 뒤에 각 11

모달리티의약자를덧붙여구성하였다. Figure 1 은 PACS CD 데이터 권고안에정의한그룹들의구성을나타내고있다. Figure 1. Schematic diagram illustrating the structure of DICOM image data defined in the DICOM CD recommended guideline. Level 0는 PACS CD에포함된 DICOM 영상파일들이지켜야할규칙을정의하였다. Level 0에정의된모든 DICOM tag 들은최소한의필요한 tag들만을포함하기위하여 DICOM 3.0 Part 3. Information Object Definition 11 에정의된 DICOM 영상파일형식에서필수요소로정의된 type 1과 type 1c 모듈로구성하였다. type 2 의경우필요성에따라포함하였다. Level 1은 PACS CD에포함된 DICOMDIR 파일이지켜야할규칙에 12

대하여정의하였다. Level 2 는 PACS CD 데이터가포함해야할부가적인기능들인 image viewer, CD autorun, 그리고 DICOM send 등에관한정의로 구성하였다. 13

(3) PACS CD 검증툴킷개발 PACS CD 검증툴킷은 PACS CD 데이터를검증하는응용프로그램으로 PACS CD 데이터에포함된 DICOMDIR/DICOM 파일들이 DICOM 3.0 규약에따르는지검증하도록설계하였다. PACS CD 검증툴킷은 PACS CD 데이터권고안준수여부와위반사항만을지적할수있도록고안되었다. 또한현재 PACS CD 검증툴킷이실행중인컴퓨터의보조기억장치에저장된 PACS CD 형식의 DICOMDIR/DICOM 파일들을검증할수도있도록제작하였다. Figure 2 은 DICOM/DICOMDIR 파일을검증하는과정의순서도이다. PACS CD 데이터검증툴킷은 Figure 2 의순서도에따라 PACS CD 를검증할수있도록 Microsoft Visual Studio 프로그램 (Microsoft Inc, Seattle, U.S.A.) 과 DICOM 영상파일을읽을수있는상업용라이브러리 (library) 를이용하여개발하였다. 14

Figure 2. Flow chart of DICOM CD data evaluation was utilized in the designing of DICOM CD validation toolkit. 15

(4) 반입되지않는 PACS CD 데이터분석 PACS CD 데이터기술분석팀은각병원에서반출한 PACS CD 데이터중에서호환성의문제로인해각병원의 PACS 로반입되지않는 PACS CD 데이터를수집하였다. 분석에사용된 PACS CD 데이터는총 25 개로서 22 개병원에서 23 개의 CD 데이터와장비 제조업체에서제공한 2 개의 CD 데이터이었으며, CR(Computed Radiography) 영상 series 는 94 개, CT(Computed Tomography) 영상 series 는 143 개, ES(Endo Scope) 영상 series 는 7 개, SC(Secondary Capture) 영상은 34 개, US(Ultra Sound) 영상 series 는 5 개, MR(Magnetic Resonance) 영상 series 는 101 개, XA/RF (X-ray Angio/Radio Fluoroscopy) 영상 series 는 17 개, PT(PET) 영상 series 는 10 개, NM(Nuclear Medicine) 영상 series 는 5 개, IO(Intra Oral) 영상 series 는 5 개였다. 이 PACS CD 데이터들을개발한 PACS CD 데이터검증툴킷을사용하여 PACS CD 데이터호환성문제를분석하였다. Figure 3 은 PACS CD 데이터분석에사용된영상의 Modality 별오류개수이다. 16

160 140 120 Num. of Error 100 80 60 40 20 0 CR CT ES SC US MR XA/RF PT NM IO Modality Figure 3. The number of errors detected in the evaluation of DICOM CD data using the DICOM CD validation toolkit. 17

III. 결과 본연구는 PACS CD 데이터권고안은제작하기위해 DICOM 3.0 Part 3에정의된 IOD중영상에관련된 IOD를선별하였다. PACS CD 데이터권고안에서사용할영상은 CR, CT, MR, US, SC, XA, RF, DX, MG, IO, NM, PT 영상 IOD를선택하였다. 선별한 IOD에서 DICOM 파일이공통적으로가져야할 DICOM File Meta Information tag와각각의 DICOM 파일이가져야할최소한의영상정보 tag을정의하였다. 다음으로모달리티의특징을나타내는영상정보 tag를정의하였다. 선택방법은 DICOM 영상 IOD의 IE 중의무적으로정의되어있는 type 1 tag 들을선택하고, 조건에따라필요할수도있는 type 1c tag들도선택하였다. DICOMDIR의경우꼭필요에따라 type 2의 tag 값도선택하였다. PACS CD 데이터구성권고안은 DICOM 3.0 표준을따르며 PACS CD 데이터에포함되어야할최소의필요한 tag 들만을정리하여문서화하였고, PACS CD 데이터가갖추어야할기능들을제안하였다. 이렇게작성된 PACS CD 데이터권고안을대한 PACS학회홈페이지에공개하여 PACS CD데이터를반출또는반입하는병원 PACS 운영팀과각 PACS 업체에의견을묻고, 수정, 보완하여최종적으로완성된권고안을준비하였다. 작성된 PACS CD 데이터권고안을바탕으로 PACS CD 데이터를검증할수있는툴킷을설계하였다. PACS CD 데이터권고안은다음과같다. Group B 에포함된 tag 들은 UID (Unique Identifier), date, time, date time, age, 그리고 Name 등이었으며각 tag 에해당하는값들은 DICOM PS3.5:6.2 에정의한것과같다. Group C 에포함된 tag 들은 DICOM PS3.10:7.1 에서정의된 DICOM 18

File Meta Info tag 들과 DICOM PS3.3: C7.21 에서정의된 Patient IE (Information Entities), Study IE, 그리고 Series IE 를분류하였다. 19

Info.En. Mo. No. Tag Attribute Name Value Reference C-001 Preamble File Preamble (128bytes) C-002 DICM DICOM Prefix DICM C-003 (0002,0000) Group Length C-004 (0002,0001) File Meta DICOM File Meta Information Version C-005 (0002,0002) Media Storage SOP Class UID #PS 3.4-2003: I 1.4 참고 PS 3.10: 7.1 Info. C-006 (0002,0003) Media Storage #B-001 SOP Instance UID C-007 (0002,0010) Transfer Syntax 1.2.840.10008.1.2 (IL) UID 1.2.840.10008.1.2.1 (EL) C-008 (0010,0010) Patient Name #B-006 Patient IE Patient Module C-009 (0010,0020) Patient s ID C-010 (0010,0030) Patient s Birth Date #B-002 PS 3.3:C7.1.1 C-011 (0010,0040) Patient s Sex M, F, O C-012 (0008,0020) Study Date #B-002 Study IE General C-013 (0008,0030) Study Time #B-003 Study C-014 (0008,0050) Accession Number Module C-015 (0020,000D) Study #B-001 PS 3.3:C7.2.1 Instance UID C-016 (0008,0060) Modality CR, CT, MR, US, XA, DX, MG, Series IE General Series Module C-017 (0020,000E) Series Instance UID IO, OT, ES, RF #B-001 PS 3.3:C7.3.1 C-018 (0020,0011) Series Number Table 1. Definition of Group C in DICOM CD guideline 20

Group I는 DICOM영상데이터를 PACS 뷰어 (viewer) 에서보기위한필수 IE로서 DICOM PS3.3: C7.6.1에서정의된 general image module과 DICOM PS3.3: C7.6.3에서정의된 image pixel module과 DICOM PS3.3: C12.1에서정의된 SOP common module로분류하였다. Info. Mo. No. Tag Attribute Name Value Reference En. General Image Module I-001 (0008,0023) Content Date #B-002 I-002 (0008,0033) Content Time #B-003 I-003 (0020,0013) Instance Number (Image Number) PS 3.3:C7.6.1 I-004 (0028,0002) Samples per Pixel 1, 3, 4 I-005 (0028,0004) Photometric Interpretation MONOCHROME1, Image IE Image Pixel Module I-006 (0028,0010) Rows I-007 (0028,0011) Columns I-008 (0028,0100) Bits Allocated I-009 (0028,0101) Bits Stored PS 3.3:C7.6.3 I-010 (0028,0102) High Bit I-011 (0028,0103) Pixel Representation 0000H, 0001H I-012 (7FE0,0010) Pixel Data SOP I-013 (0008,0016) SOP Class UID #PS 3.6-2003:A 참고 Common I-014 (0008,0018) SOP Instance #B-001 PS 3.3:C12.1 Module UID Table 2. Definition of Group I in DICOM CD guideline 또한, DICOM PS3.3에서정의된 CR(Computed Radiography), CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Imaging), US(Ultrasound/US multi-frame Imaging), SC(Secondary Capture), 21

XA(X-ray Angiographic/Radiofluoroscopic Imaging), DX(Digital X- ray), MG(Digital Mammography), 그리고 IO(Intra-oral Imaging) 등의영상장비에서독특하게사용되어지는 tag들을포함하는 IE 들을각각별도의그룹으로정리하였다. 22

Figure 4는 PACS CD 데이터구성권고안의내용에근거하여개발한 PACS CD 데이터검증툴킷을사용하여 PACS CD CR 데이터의 DICOMDIR을분석한예를화면에서보여주고있다. PACS CD 데이터권고안에작성된내용에따라각 DICOMDIR IOD의 IE의필수 tag 값을조사하여값이존재하면 SUCCEED 라는문구와어떤내용인지출력하고존재하지않으면 ERROR 문구와오류메시지를출력하는화면이다. Figure 4. Screen illustrating the validation results of the DICOMDIR of DICOM CD data using the DICOM validation toolkit. 23

모든 DICOM 영상파일은 PACS CD 데이터호환성권고안에서정의한 group C (common tag) 들을검증한후 group I (image tag) 들을검증하였다. 그런후 media storage SOP class UID (0002, 0002) 를이용하여장비를판별하여각장비가생성하는특징을분석하였다. Figure 3에서오른쪽화면에나타난파일을선택하면, 그 DICOM 영상장비에따른 PACS CD 데이터권고안에정의된내용에맞는지검증결과를오른쪽화면에보여준다. 만약 PACS CD 데이터호환성문서에정의된내용을만족하면 SUCCEED 라는표시와해당검증내용을보여주며, 그렇지않은경우 ERROR 라는표시와오류내용을화면에보여준다. Figure 5은 DICOM CT 영상파일의분석한결과의예제화면이다. Figure 5. Screen illustrating the validation results of the CT DICOM CD data using the DICOM validation toolkit. 24

오류를일으키는 DICOMDIR은 PACS CD 데이터를반출하는 PACS 업체또는장비의 console application에서생성된다. 따라서 DICOMDIR은 PACS 제조업체나 PACS CD 데이터를생성할수있는장비업체가올바르게 DICOMDIR을생성하지못한것으로사료된다. PACS CD 데이터의 DICOMDIR을분석한결과, 가장많은오류는 media storage SOP instance UID와 file-set consistency flag에있었다. 그러나가장치명적인오류는 referenced file ID가실재 DICOM CD 데이터에저장된경로와일치하지않는경우였다. 이런경우병원의 PACS에서자동반입이불가능하며수동으로일일이입력해줘야하는문제가생긴다. Table 3,4는실험에사용된 PACS CD 중 DICOMDIR의분석결과이다. DICOMDIR Num. DICOMDIR이없는경우 7 DICOMDIR이있지만 Error가있는경우 11 DICOMDIR이있는경우 28 Table 3. Existence and nonexistence of DICOMDIR used in validation of the DICOM CD dada Error Type Tag Num. Group Length (0002,0000) 10 File Meta Information (0002,0001) 10 Media Storage SOP Instance UID (0002,0003) 11 File-Set Consistency Flag (0004,1212) 11 Record In-use Flag (0004,1410) 10 25

Reference File ID (0004,1500) 10 Transfer Syntax UID (0004,1512) 10 Referenced File ID (0004,1500) 2 Table 4. Validation results of DICOMDIR files having errors DICOM 영상의검증절차는다음과같다. 먼저 PACS CD Data format guideline 에작성한대로 Common IE와 Image IE를검증한후영상획득장치의특성에따른 IE를검증하였다. Table 5은 Common IE의검증결과이다. Error Type Tag NULL Value Empty Tag Common tag Accession Number (0008,0050) 28 2 Series Number (0020,0011) 6 2 Patient name (0010,0010) 5 1 Patient Birthday (0010,0030) 19 3 Patient s Sex (0010,0040) 2 2 Patient s ID (0010,0020) 0 2 Study Instance UID (0020,000D) 0 2 Series Instance UID (0020,000E) 0 3 Group Length (0002,0000) 0 3 File Meta Information (0002,0001) 0 3 Media Storage SOP Instance UID (0002,0003) 0 1 Media Storage SOP Class UID (1.2.840.11361 0 1 9.4.2) 가존재 하지않음 Table 5. Validation result of Common IE occuring the import errors 26

Table 6은 Image IE의분석결과이다. 특히 PACS에서는 Image IE 의 tag값에오류가있는경우 PACS 뷰어 (viewer) 에보여줄수가없다. 검증결과 Content Date(0008,0023), Content Time(0008,0033) tag가가장많이존재하지않았다. 그러나실제대부분의 PACS에서는이 tag들이중요하게사용되지는않았다. Error Type Tag NULL Value Empty Tag Image IE Instance Number (0020,0013) 0 2 Sample Per Pixel (0028,0002) 0 3 Photometric Interpretation (0028,0004) 0 2 Rows (0028,0010) 0 2 Columns (0028,0011) 0 2 Bits Allocated (0028,0100) 0 2 Bits Stored (0028,0101) 0 2 High Bit (0028,0102) 0 2 Pixel Representation (0028,0103) 0 3 Content Date (0008,0023) 0 14 Content Time (0008,0033) 0 14 SOP Class UID (0008,0016) 0 1 SOP Instance UID (0008,0018) 0 1 Table 6. Validation result of Image IE occurring the import errors Table 7은 DICOM 영상데이터의분석결과이다. CR(Computed Radiography) 영상의경우. 분석결과 View Position(0018,5101) 에 null 값이많이존재하였다. 또한 Body Part Examined(0018,001) 은 tag가없는경우를확인할수있었다. CT 영상의경우전체 143 시리즈중 30 개의시리즈에서오류값을발견할수있었다. Rescale Intercept (0028,1052), Rescale Slope (0028,1053) 순으로 Null 값이 27

많이존재하였고 tag자체가존재하지않는경우를확인할수있었다. SC 영상의경우 Conversion Type (0008,0054) 는값이존재하지않았다. 실험에사용된모든 US 영상에서 Curve Number(0020,0024), Curve Dimension(5000,0005), Number of Points(5000,0010), Type of Data (5000,0020), Data Value Representation(5000,0103), Curve Data(5000,3000) tag 값들이존재하지않았다. MR 영상의경우 Slice Thickness (0018,0050), Patient Position (0018,5100) tag 값들이 Null 값으로존재하였고. Sequence Variant (0018,0021) tag가존재하지않는경우를확인할수있었다. XA의경우 Frame Time Vector(0018,1065) 가 Null 값을가졌으며, tag자체가존재하지않는경우를확인할수있었다. Modality Error Type Tag NULL Value Empty Tag CR View Position (0018,5101) 11 0 Body Part Examined (0018,0015) 0 1 CT Rescale Intercept (0028,1052) 1 4 Rescale Slope (0028,1053) 1 4 Conversion Type (0008,0054) 0 1 Frame of Reference UID (0020,0052) 0 2 Patient Position (0018,5100) 0 2 Slice Thickness (0018,0050) 0 2 Image Position (0020,0032) 0 2 Image Orientation (0020,0037) 0 2 Study Time (0008,0030) 1 0 Pixel Spacing (0028,0030) 0 1 Image Type (0008,0008) 0 1 SC Conversion Type (0008,0054) 1 0 US Curve Number (0020,0024) 0 4 28

Curve Dimension (5000,0005) 0 4 Number of Points (5000,0010) 0 4 Type of Data (5000,0020) 0 4 Data Value Representation (5000,0103) 0 4 Curve Data (5000,3000) 0 4 Slice Thickness (0018,0050) 1 0 MR Patient Position (0018,5100) 1 0 Sequence Variant (0018,0021) 1 1 Scanning Sequence (0018,0020) 1 0 XA Frame Time Vector (0018,1065) 1 1 Table 7. Validation result of DICOM CD data occurring the import errors NM, PT, IO 영상의경우한병원에서만영상을수집하여영상을분석하였다. NM 영상의경우 Series Number(0020,0011), Content Date(0008,0023), Content Time(0008,0033) 가 null 값이었으며 Detector Vector(0054,0020) 는 tag가존재하지않았다. PT 영상의경우에는 Series Number(0020,0011) 가 null 값이었으며 Pixel Aspect Ratio(0028,0034) 는 tag가존재하지않았으며 Image Orientation(0028,0037) 과 Image Position(0028,0032) 은각각의 DICOM이정의한 VM=3, VM=6 의모든값들을갖고있지는않았다. IO 영상의경우 Image Laterality(0008,0062), Patient Orientation(0020,0020), Burned in Annotation(0028,0031), Intensity Relationship sign(0028.1040), Rescale Type(0028,1054), Lossy Image Compression(0028,2110), Presentation LUT Shape(2050,0020), Image Pixel Spacing(0018,1164), Anatomic Region Sequence(0008,2218), Positioner Type(0018,1508) tag들이존재하지않았다. 29

IV. 고찰 DICOM은의료영상및정보의저장과통신에대한규약의하나이다. 현재세계적으로가장멀리받아들여지고있는표준이다. 본논문은 PACS학회에서제시한문제점인 PACD CD 데이터의호환성문제를파악하고자수행하였다. 일반적으로 PACD CD는환자의이전검사결과를다시이용하고중복검사를배제하여, 기존의필름보다적은비용으로환자의검사결과를이동할수있어그수요가증대되고있다. 최근대한 PACS학회는 PACS CD 의여러장점에도불구하고서로다른기종간의 PACS CD데이터의호환성을검증하기위하여기술분석팀과기술구현팀을구성하였다. 기술분석팀은 PACS운용에관계된실무자들로구성되어 PACS CD를 PACS에저장이되지않는예와그원인을분석하였다. 기술구현팀은 DICOM Part 3의 IODs를조사하였고 IOD중 PACS에저장되기위해필요한 tag들을선정하고기술분석팀의자료를토대로 PACS CD 데이터를검증하기위한검증툴을설계하였다. 개발한검증툴을이용하여 PACS학회를통해수집된 PACS에저장되지않는 CD데이터를분석하였고다음과같은결과를얻었다. 1. group length 의문제각 group element 별로 group length 테그 (xxxx,0000) 를갖는데, group lengh의 value와실제 group 의총 bytes 길이와일치하지않는경우 import는되지만영상은보이지않았다. 2. SOP Class UID 의문제 30

SOP Class UID 가 DICOM Standard 에서정한값들을사용하지않고 임의의 UID 를사용한경우 PACS 에영상을저장할수없었다. 3. Transfer Syntax 에정의된값과실제 encoding 된 DICOM 이 일치하지않는경우 PACS 뷰어에서 DICOM 에저장된영상을볼수없었다. 4. DICOMDIR 의 File ID의문제 DICOMDIR 의 File ID 는파일의위치를가리키는것이다. 하지만이 File ID가실제 PACS CD에저장된경로와다른경우자동화된 PACS에서반입할수없었다. 5. DICOMDIR이 root directory에저장되지않은경우대다수의 PACS는 PACS CD 데이터를반입할때최상위 root directory를참고하여 DICOMDIR을찾는다. 그렇기때문에최상위디렉토리에 DICOMDIR파일이존재하지않으면 PACS에 DICOM 데이터를반입할수없는경우가있었다. 완성된시스템을이용하여성공적으로 PACS CD 데이터의문제점을분석할수있었고, 이러한결과를바탕으로일반적인 DICOM 파일의문제점도평가할수있었다. 향후본연구를토대로지능화된 PACS CD 반입소프트웨어를개발하여국산 PACS 기반 IT기술의우수성을세계적으로알리는데도움이될것으로기대된다. 31

V. 결론 현재 PACS CD 데이터를반출하거나반입하는병원에서 CD의호환성문제로많은불편을겪고있다. 호환성이떨어지는이유는여러가지가있겠지만, DICOM 3.0 표준에기술된것과같이올바른 DICOM, DICOMDIR의정보로구성되어있다면호환성은향상될것으로생각된다. 따라서, PACS CD 데이터검증툴킷은 PACS CD 데이터가 DICOM 3.0 표준을명확히준수하는지여부를확인하게하며, 의료장비간에호환성을제공하기위해중요한역할을할것으로기대된다. PACS CD 데이터의호환성향상을위해서는앞서분석된결과를토대로현재각병원에설치되어있는 PACS CD 반입소프트웨어를업그레이드해야할것으로사료되며, IHE(Integrating the Healthcare Enterprise) PDI(Potable Display for Imaging) profile과호환성측면은계속연구되어야할것이다.. 32

참고문헌 1. Peter M., Marco E., Eric M., Introduction to the DICOM standard, Eur Radiol 2002;12:920-927 2. Heiss D., Konig A., Endres S., Pfluger T., Pfeifer K.J., Hahn K. A combined PACS and Internet information system in a university medical center. Forschr Rontgenstr 2000;172:542-552 3. Foord K.D, PACS workstation respecification: display, data flow, system integration, and environmental issue, derived from analysis of the Conquest Hospital pre-dicom PACS experience. Eur Radiol 1999;9:1161-1169 4. Martin E. DICOM Strategic Document. http://medical.nema.org/dicom/geninfo/dicomstrategyv105/docom stragegyv105.htm, 2001 5. Heautot JF., Eichelberg M., Gibaud B., Treguier C., Lemonie D., Scarabin JM., Piqueras J., Carsin M., Gandon Y. The RETAIN project: DICOM teleradiology over an ATM-based Network. Radiological Examinations Transfer on an ATM Integrated Network. Eur Radiol 2000;10:175-182 6. Eichelberg M. Einfuhrung in das Konzept des DICOM Standard. In:Klose KJ., Mildenerger P (eds) 2. DICOM Treffen Mainz. @GIT, Mainz, 1998 33

7. Clunie D, Warking through the standard. In: Clunie D (ed) DICOM structured reporting. PixelMed, Bangor, Pensylvania, 2000. p.345-353 8. Eichelberg M, Riesmeier J, Demarmels M, Kleber K, Holstein J, Przybyolwicz J, Ossterwijk H, Demonstration of the DICOM softcopy presentation state, Eur Radiol 1999;9:S562 9. Mildenberger P., Standards in digital imaging communication and archiving (editorial). Fortschr Rontgenstr 1999;171:1-2 10. Mildenberger P., Jensche P., Use of the DICOM standard in a heterogeneous environment. Incompatibility or interoperability? Radiologe 1999;39:282-285 11. Digital Imaging and Communication in Medicine Standards Committee. DICOM Version 3, parts 1-12. Rosslyn, Va.: National Electrical Manufacturers Association, http://medical.nema.org/, 1997-2003. 12. Digital Imaging and Communication in Medicine Standards Committee. DICOM Version 3, part 11 supplement 19. General Purpose CD-R Image Interchange Profile, Rosslyn, Va.: National Electrical Manufacturers Association, http://medical.nema.org/, 1996. 34

13. PACS CD Data Format Guideline Rev.0.2. http://www.pacs.or.kr, 2003 35

Abstract Development of PACS CD DICOM Validation Toolkit Sae Rome Kim Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University (Directed by Professor Hee Joung Kim) Since the Korean government decided to reimburse for filmless full-pacs (Picture Archiving and Communications System) installation in the hospital, a number of PACS installation had been rapidly increased. Currently, the major (>500 beds) and minor (<500 beds) hospitals installed full-pacs are over 50 and 110, respectively. In case of patients who referred to other hospitals, their image information which is set of DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) studies related with radiology images is transferred to referred hospital. The DICOM studies are exported and distributed on the portable storage media such as a CD (Compac Disk). The DICOM images are imported from CD-ROM and sent to the PACS sever. In YUMC (Yonsei University Medical Center), the number of referred patients is over 3,500 a day. Hospital PACS staffs are trying to import the DICOM files to the server about 50 times a day and the number of the tasks is gradually getting increase. However, there are many problems occurred when the DICOM images are imported. For instance, some images could not be imported from the portable storage media. Some other cases, when they are successfully imported some of them was not able to display. To resolve these issues, each representative of hospitals and vendors started joint project to define and 36

validate the DICOM CD data sets to improve the compatibility between the DICOM CD data and PACS solution. The joint project is aiming for developing the DICOM CD Validation toolkit in near future. This study reports the procedure which is to make DICOM CD Recommended Data Guideline Document and the result that we validate the DICOM data sets by the DICOM CD Validation toolkit which has been developing in present. Key words : PACS, DICOM, Validation, DICOM CD 37