KR20030069244A - 다중 레이드 방식의 의료영상 저장장치 및 이를 적용한의료영상저장전송시스템과 그 운용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상획득장치에서 획득된 디지털 영상 데이터를 저장하는 캐시 영역과 데이터 영역의 RAID 방식을 최적화하여 읽기 및 쓰기 성능뿐만 아니라, 경제성까지도 향상시키며, 캐시영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동함에 있어서, 시스템의 부하를 최소화하는데 적당한 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치 및 이를 적용한 의료영상저장전송시스템과 이의 운용방법을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치는 상기 의료영상장치에서 획득한 디지털 영상 데이터를 저장하는 RAID 0+1 방식의 캐시영역과, 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터 중에서 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 특정시간대에 선별적으로 저장하는 RAID 5 방식의 데이터 영역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 레이드 방식의 의료영상 저장장치 및 이를 적용한 의료영상저장전송시스템과 그 운용방법{Multi RAID type device for storing medical treatment image and method for working picture archiving communication system}

본 발명은 컴퓨터 통신망을 통한 의료 정보 서비스에 관한 것으로서 특히, 의료영상 저장장치의 입출력 속도를 향상시키고, 데이터 이동에 따른 네트워크 부하를 최소화하는데 적당한 의료영상 저장장치 및 이를 적용한 의료영상저장전송시스템과 이의 운용방법에 관한 것이다.

일반적으로, 환자의 생명을 다루는 의료 행위에 있어서 임상 진단은 환자를 치료하는데 있어 커다란 부분을 차지하고 있고, 의료 기술의 발전은 정확한 임상 진단을 하는데 많은 도움을 주고 있으며, 앞으로도 그 의존도는 더욱 더 높아질 것이다.

이에, 컴퓨터 단층촬영(CT: Computer Tomography), 자기공명영상(MRI :Magnetic Resonance Imaging) 등의 의료 영상 장비들은 현대의학에서는 필수적인 장비가 되었음에도 불구하고, 그간의 의료 서비스는 의료 영상 장비들로 환자의 이상 부위를 찍고 그것을 필름으로 인화하여 환자의 주치의에게 전달됨으로써, 최종적으로 임상 진단을 내리기까지 많은 시간과 인력이 투입되어 비효율적인 자원 운영뿐만 아니라, 병원의 재정에도 결코 도움이 되지 않으며, 무엇보다 환자가 신속하고 정확한 치료를 받을 수가 없었다.

또한, 현재 국내에서는 X-Ray 필름을 5년 동안 의무적으로 보관토록 규정하고 있는바, 각 병원에서는 X-Ray 필름을 환자별로 분류하여 보관하고 있는데, 갈수록 병원의 규모가 커지고 환자의 수가 증가하면서 보관해야 할 X-Ray 필름의 수가 증가하게 되고, 이로 인해 필름의 보관 및 관리에 따른 공간 및 인력낭비 등의 문제 예를 들면, 보관상태가 좋지 않은 불량필름 및 필름 분실로 인한 재촬영, 필름 분실로 인한 의료 분쟁, 보관된 필름을 찾는데 소모되는 시간 및 인력의 낭비 등의 문제가 심각한 것이 현실이다.

한편, 컴퓨터 및 통신 기술이 발전함에 따라 환자의 생명을 다루는 의료계에서도 컴퓨터와 데이터 통신 기술을 이용하여 의료 서비스를 제공하는 시스템이 연구, 개발되고 있으며 일 예로, 병원 전체에 컴퓨터 통신망을 설치하고, 모든 X-Ray 필름을 디지털 데이터로 변환하여 데이터베이스화한 다음, 서버와 연결된 대형 저장매체에 저장하여 두고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 원하는 환자의 X-Ray 화상을 조회할 수 있도록 하는 의료영상저장전송시스템(PACS:Picture Archiving Communication System)(이하, "PACS"라 약칭함)이 최근에 도입되었다.

상기 PACS는 의료 영상, 특히 방사선학적 진단 영상들을 디지털 형태로 획득(Acquisition)한 후, 고속의 통신망(Network)을 통하여 전송하고, 의료 영상은 과거의 X-ray 필름 대신에 디지털 데이터로 보관되기 때문에 방사선과 의사들과 임상 의사들이 기존의 필름 뷰박스(Film view box) 대신에 영상조회장치를 이용하여 환자를 진료하는 포괄적인 디지털 영상 관리 시스템 및 전송 시스템을 말한다.

PACS의 궁극적인 목표는 필름이 없는(Filmless) 병원 시스템을 구축하는 것으로서, 이를 위해서는 영상표시 및 처리(Image display and processing), 정보통신 및 네트워킹(Data communication and networking), 데이터베이스(Database), 정보관리(Information management), 사용자 인터페이스(User interface), 정보저장 및 관리(Data storage and management) 등의 기술이 종합적으로 구축되어야 한다.

이러한 PACS는 영상 데이터의 저장과 조회 경로 방식에 따라 중앙집중형 시스템과 분산형 시스템으로 구분할 수 있는데, 중앙집중형 시스템은 모든 영상 데이터를 중앙의 대형 저장매체에 저장하고, 조회 요구시에는 해당 데이터를 조회시스템에 전송하는 방식으로서, 모든 사용자(의사)가 시간과 장소에 관계없이 모든 영상 데이터를 억세스(Access)할 수 있는 반면에, 조회요구 후에 데이터 전송이 이루어지므로 매우 빠른 데이터 전송 속도가 요구된다.

반면에, 분산형 시스템은 업무 특성에 맞춰 영상 데이터를 하나 이상의 저장매체에 분산시켜 저장하는 시스템으로서, 각 워크스테이션은 조회 영상 데이터를 임시로 보관하는 캐시(cache) 성격의 로컬 이미지 스토리지(Local image storage) 특성을 가지며, 중앙집중형 시스템에 비해 비교적 속도가 느린 저속 네트워크로도 구성이 가능하나, 조회를 요구한 영상 데이터가 로컬 워크스테이션에 존재하지 않을 때에는 데이터 전송에 많은 시간이 소요된다는 단점이 있다.

이와 같은 PACS에서의 통신은 DICOM(Digital Imaging and Communications inMedicine) 프로토콜을 표준으로 하고 있는데, 상기 DICOM 프로토콜은 산업 표준 네트워크를 이용하여 CT와 MRI뿐만 아니라 핵의학, 초음파 등의 각종 디지털 영상획득장치와 다른 정보 시스템간의 통신을 효과적으로 지원하는 통신 프로토콜을 의미하는 것으로서, 1984년에 미국의 방사선과(American College of Radiology - ACR)와 의료기 업체(National Electrical Manufacturers Association - NEMA)가 공동으로 표준화를 시작한 것으로 그 이듬해인 1985년에 첫번째 표준이 제정되었다. 이후 1988년과 1993년의 두 번의 개정 작업을 통해 현재의 3.0 개정판에 이르러 비로소 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)이라 불리게 되었다.

이러한 DICOM 프로토콜이 대두된 배경은 의료산업 분야가 정보화되면서 각각의 의료 장비들을 독립적으로 사용하기보다는 서로 연계하여 사용하는 경우가 많아졌고, 의료영상 장비들간에 의료영상 및 그와 관련된 정보를 주고받음에 있어 어떤 약속이 필요하게 되었기 때문이다.

즉, 과거에는 일정한 표준이 없이 제조 업체마다, 영상 장비의 종류에 따라, 또한 영상 장비의 모델에 따라 정보를 저장하고 통신하는 방법이 모두 달라서 서로 정보를 교환하기 위해서는 고가의 변환기(gateway)를 구매해야만 하거나 전혀 통신이 불가능하였다.

그러나 DICOM 표준이 정착되면서 특별한 변환기가 필요 없어도 이 표준을 따르는 장비들은 제조 업체와 장비 종류를 막론하고 서로 정보교환을 할 수 있게 된 것이다. 이는 비단 병원 내에 존재하는 DICOM 지원 장비들간의 통신만에 한정되는 것이 아니라 원격지와의 통신도 가능하게 되었음을 의미한다.

또한, 네트워크 구성 방식도 현재 컴퓨터 산업계에서 널리 쓰이는 표준 방식을 따르고 있기 때문에 병원 내부간의 연결, 원격 진료소간의 통신 그리고 원격 진단 시스템에 이르기까지 모든 의료 영상 관련 시스템에 DICOM 표준을 쉽게 적용할 수가 있다.

한편, PACS에서 중요한 또 하나는 바로 데이터베이스인데, 이는 병원업무 특성상 매우 복잡한 구성요소적 특성을 갖는다. 즉, PACS 사용자 및 권한 부여와 관련된 정보들이 등록되어야 하고, 특히 시스템 사용자를 분명히 인식함으로써 관련된 기록을 잘못 복사하거나, 진단오류 등 근본적으로 잘못될 소지를 방지할 수 있어야 한다.

또한, 사용자와 그 권한에 관련된 범주의 정의는 운영자의 요구사항 및 경험적 데이터에 의해 수정, 보완되어야 하며, 방대한 양의 영상 데이터를 효율적이고 신속하고 검색해 볼 수 있어야 한다. 따라서, PACS에서는 서버와 연결되는 대용량의 저장매체를 이용하여 용량이 큰 의료 영상을 저장하고, 상기 의료 영상을 빠른 시간에 조회할 수 있도록 조회용 컴퓨터로 전송한다.

이때 상기 영상획득장치에서 획득된 디지털 의료영상은 하드디스크의 집합체 즉, 다수의 디스크를 엮어서 속도와 안정성이 좋은 하나의 형태로 만든 이른 바, RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks) 방식의 저장장치에 저장된다.

이러한 RAID는 여러 가지 방식으로 구성할 수 있으며, 각 방식마다 장단점을 가지고 있는데, 종래 PACS에 적용되는 대표적인 RAID 방식을 설명하면 다음과 같다.

①RAID 0(Stripe disk array without fault tolerance): 이 방식은 가장 좋은 성능을 기대할 수는 있으나, 데이터를 중복해서 기록하지 않기 때문에 장애 대비 능력이 전혀 없다. 따라서, 데이터 전송, 데이터 분실로 인한 문제가 발생되지 않는 곳에 적합하다. 참고로, RAID 0의 방식으로 구현하기 위해서는 최소한 2개 이상의 드라이브가 필요하다.

②RAID 1(Mirroring and duplexing): 이 방식은 흔히, 디스크 미러링(Disk mirroring)이라고 하는데, 중복 저장된 데이터를 가진 적어도 두 개의 드라이브로 구성되며, 각 드라이버를 동시에 읽을 수 있으므로 읽기 성능은 향상되나, 쓰기 성능은 단일 디스크와 정확히 같다.

RAID 1은 다중 사용자 시스템에서 최고의 성능과 최고의 장애대비 능력을 발휘하며, 최소한 2개 이상의 드라이브를 필요로 한다.

③RAID 2(Hamming Code ECC): 이 방식은 디스크들간에 스트라이핑(Striping)을 사용하며 몇몇 디스크들은 에러를 감지하고 수정하는데 사용되는 ECC(Error Correct Code) 정보가 저장된다.

이 방식은 에러 검출 능력이 없는 드라이브를 위해 해밍(Hamming) 오류정정코드를 사용한다. 그러나 현재의 모든 SCSI(Small Computer Systems Interface) 드라이브는 에러 검출 능력을 갖고 있기 때문에 이 방식은 거의 사용하지 않는다.

④RAID 3(Parallel transfer with parity): 이 방식은 비트 단위의 스트라이핑을 사용하며, 패리티(Parity) 정보를 저장하기 위한 별도의 드라이브 한 개를 사용한다. 내장된 ECC 정보가 에러를 감지하는데 사용되며, 데이터 복구는 다른 드라이브에 기록된 정보의 XOR(Exclusive OR)를 계산하여 수행된다. 입출력 동작이 동시에 모든 드라이브에 대해 이루어지므로 RAID 3은 입출력을 겹치게 할 수는 없다. 이런 이유로 RAID 3은 대용량의 데이터가 사용되는 업무에서 단일 사용자 시스템에 적합하다. 참고로, RAID 3을 구성하기 위해서는 최소한 3개의 드라이브가 필요하다.

⑤RAID 4(Independent data disks with shared parity disk): 이 방식은 바이트(Byte) 단위의 스트라이핑을 사용하며, 이는 사용자가 어떤 단일 드라이브로부터라도 데이터를 읽을 수 있다는 것을 의미하며, 모든 쓰기 작업은 패리티 드라이브를 갱신해야 하므로 입출력의 중첩은 불가능하다. 참고로, RAID 4를 구성하기 위해서는 최소한 3개 이상의 드라이브가 필요하다.

⑥RAID 5(Independent data disks with distributed parity blocks): 이 방식은 디스크마다 패리티 정보를 가지고 있어 어레이에서 데이터를 개별적인 디스크로부터 읽을 수가 있으며, 또 독립적으로 입출력을 할 수 있기 때문에 동시에 복수로 읽기/쓰기 동작을 할 수 있다.

따라서, 작은 규모 혹은 개인이 사용하는 응용 프로그램에서는 성능이 좋지 않으나, 큰 규모의 업무처리나 많은 사람이 사용할 때는 적합하다. 가령, 파일 서버나 데이터베이스 응용 프로그램과 일괄 처리 시스템에 적합하며, RAID 5는 패리티 정보를 저장하고 있지만 데이터를 중복저장하지는 않는다. 그러나 패리티 정보는 데이터를 재구성하는데 사용될 수 있다.

⑦RAID 0+1(Very high reliability combined with high performance): 이 방식은 RAID 0과 RAID 1을 조합한 것으로서 RAID 1과 같이 데이터를 두 개의 디스크에 저장하며 스트라이핑을 사용하기 때문에 RAID 1 보다 빠른 속도를 제공하지만 비용이 비싸다.

이와 같이, 종래의 PACS에서는 영상 데이터를 저장하는 저장장치를 경제성을 고려하여 RAID 5 방식으로 구성하거나 읽기 및 쓰기에 따른 속도를 고려하여 RAID 0+1 방식으로 구성한다.

그러나, 상기와 같은 RAID 형태로 저장장치를 구성하는 종래 PACS는 다음과 같은 문제점이 있었다.

영상 데이터를 저장하는 저장장치를 RAID 5만으로 구성하면, 읽기 동작 시에는 매우 좋은 성능(50MB/sec)을 제공하지만, 쓰기 동작 시에는 나쁜 성능(20MB/sec)을 제공한다.

따라서, 이러한 저장장치에서 읽기 동작과 쓰기 동작이 동시에 이루어질 경우, 읽기 동작도 쓰기 동작의 간섭현상에 의해 성능이 떨어지게 되고, 위와 반대로, 성능을 고려하여 저장매체를 RAID 0+1의 방식으로 구성하면, 읽기 동작과 쓰기 동작이 동시에 발생하더라도 매우 좋은 성능(50MB/sec)은 제공하지만, RAID 5 형식에 비하면 경제성에 있어서 거의 2배의 손실을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 의료영상 저장장치의 단기저장영역을 구성하는 캐시 영역과 데이터 영역의 RAID 방식을 최적화하여 디지털 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작에 따른 성능뿐만 아니라, 경제성까지도 향상시킬 수 있도록 한 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 캐시영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동함에 있어서, 시스템의 부하를 최소화하는데 적당한 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템 및 이의 운용방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치의 모식도

도 2는 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 구성도

도 3은 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 디지털 영상 저장 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트

도 4는 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 디지털 영상 이동 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트

도 5는 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 디지털 영상 조회 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 서버 1-1 : 데이터베이스

1a : 의료영상 저장장치 1b : 진료정보 저장장치

1c : 프로그램부 3 : 영상획득장치

5 : 영상이동장치 5a : 이동시간 체크부

5b : 판독여부 판별부 5c : 영상 압축부

7 : 영상출력장치 9 : 영상이동장치

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치는 의료영상장치로부터 획득한 디지털 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 원하는 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)의 의료영상 저장장치에 있어서, 상기 의료영상장치에서 획득한 디지털 영상 데이터를 저장하는 RAID 0+1 방식의 캐시영역과, 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터 중에서 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 특정시간대에 선별적으로 저장하는 RAID 5 방식의 데이터 영역으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기와 같은 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 본 발명의 의료영상저장전송시스템은 디지털 의료 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)에 있어서, 의료영상장치로부터 디지털 영상 데이터를 획득하는 영상획득장치와, 장기저장영역과 단기저장영역으로 이루어져 디지털 영상 데이터를 구분하여 저장하되, 상기 단기저장영역은 RAID 0+1 방식의 캐시영역과 RAID 5 방식의 데이터영역으로 구성된 의료영상 저장장치와, 상기 디지털 영상 데이터에 대한 임상진단 및 판독을 위해 상기 의료영상 저장장치에 저장된 디지털 영상 데이터를 조회하는 영상조회장치와, 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들을 특정시간대에 선별적으로 상기 데이터 영역으로 이동시키는 영상이동장치와, 상기 각 장치들간의 데이터 전송경로를 제공하는 통신망과, 상기 의료영상 저장장치를 포함하고, 사용자 인증을 위한 정보와 환자정보 및 시스템 관리 및 제어에 필요한 각종 정보를 저장하는 데이터베이스를 구비한 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법은 디지털 의료 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)의 운용방법에 있어서, 의료영상장치로부터 디지털 영상 데이터를 획득하는 단계와, 상기 획득된 디지털 영상 데이터를 RAID 0+1 방식의 캐시 영역에 저장하는 단계와, 네트워크 부하가 없는 시간대에 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 선별적으로 RAID 5 방식의 데이터 영역으로 이동시키는 단계와, 상기 디지털 영상 데이터의 이동 경로 정보를 데이터베이스에 갱신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치 및 이를 적용한 의료영상저장전송시스템과 이의 운용방법을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치의 모식도이고, 도 2는 도 1의 의료영상 저장장치를 이용한 의료영상저장전송시스템의 개략적인 구성도이다.

먼저, 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치는 의료영상저장전송시스템에 있어서 X-Ray, CT, MRI 및 초음파 장비들로부터 획득된 디지털 영상 데이터를 저장하는 부문으로서, 단기저장영역과 장기저장영역으로 구분된다.

상기 단기저장영역에는 외래환자의 경우, 수일 내지 수십일 내에 새로 획득된 영상 데이터, 처음 방사선과 판독을 기다리는 영상 데이터들, 예약된 환자들의 과거 영상 데이터 중에서 필요한 영상 데이터들, 새로 촬영한 환자들의 과거 데이터 중에서 필요한 영상 데이터들이 저장되고, 장기저장영역에는 의무기록에 관련된 의료법에 따라 병원 내에서 발생된 모든 방사선과 영상 데이터들 및 판독 소견과 같은 방사선과 영상 정보들이 저장된다.

상기 단기저장영역은 다시 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작이 발생하는 캐시 영역과 쓰기 동작만이 발생하는 데이터 영역으로 구분되는데, 상기 단기저장영역에 저장되는 영상 데이터들 중에서 방사선과 판독을 기다리는 영상 데이터 및 방사선과 판독이 진행중인 영상 데이터들은 캐시 영역에 저장되고, 그 외의 영상 데이터들은 네트워크 부하가 발생하지 않는 시간대에 상기 캐시 영역에서 데이터 영역으로 이동된다. 이때, 상기 데이터 영역이 쓰기 동작만 발생한다는 것은 읽기 동작이 전혀 발생하지 않는다는 것이 아니라 상기 캐시 영역에서 데이터 영역으로 디지털 데이터가 이동되는 시점에서는 읽기 동작은 발생하지 않고 쓰기 동작만이 발생한다는 것을 의미한다.

여기서, 상기 캐시 영역은 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작이 발생하기 때문에 읽기 및 쓰기 동작에 따른 입/출력 성능을 극대화할 수 있도록 RAID 0+1 형태로 구성하고, 데이터 영역은 쓰기 동작만이 발생되기 때문에 경제성을 고려하여 RAID 5 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치는 의료법에 의한 장기적인 보존을 위한 영상 데이터를 제외한 디지털 영상 데이터들 중에서 현재 방사선과 의사에 의한 판독이 진행중인 디지털 영상 데이터 및 판독을 기다리는 영상 데이터를 저장하는 캐시 영역은 방사선과 의사의 판독을 위해서는 여러 번의 읽기 및 쓰기 동작이 이루어지기 때문에 읽기 및 쓰기 동작에 따른 입/출력 성능이 우수한 RAID 0+1 방식으로 구성하고, 데이터 영역은 예약된 환자들의 과거 영상 데이터 중에서 필요한 영상 데이터, 새로 촬영한 환자들의 과거 데이터 중에서 필요한 영상 데이터와 같이 판독이 완료된 영상 데이터를 저장하기 때문에 읽기 및 쓰기 동작에 따른 속도보다는 경제성을 고려하여 RAID 5 방식으로 구성한다.

이와 같이, 캐시 영역과 데이터 영역을 입/출력 성능면이나 경제성면에서 최적화된 RAID 방식으로 구성함으로써 시스템의 성능을 향상시킬 수가 있다.

한편, 도 2는 전술한 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 개략적인 구성도로서, 서버(1), 영상획득장치(3), 영상이동장치(5), 영상출력장치(7), 영상조회장치(9), 복수의 접속포트를 구비하여 각 장치들간에 논리적인 데이터 전송 경로를 설정하여 주는 스위칭 허브(11) 및 각 장치들을 상호연결시켜 주는 통신망(Network)(13)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 서버(1)는 환자들의 디지털 영상 데이터를 저장하는 의료영상 저장장치(1a)와 각종 진료정보를 저장하는 진료정보 저장장치(1b)로 구성된 데이터베이스(1-1)를 포함하고, 상기 데이터베이스(1-1)를 제어하고 관리하며 사용자인 의사의 면허번호 및 비밀번호를 사용하여 생성한 암호키를 바탕으로 한 사용자 인증을 통하여 데이터 전송 및 업 로드를 제어하는 프로그램부(1c)를 포함하여 구성된다.

상기 데이터베이스(1-1)를 구성하는 의료영상 저장장치(1a)는 단기저장영역과 장기저장영역으로 구분되며, 단기저장영역에는 외래환자의 경우, 수일 내지 수십일 내에 새로 획득된 영상 데이터, 처음 방사선과 판독을 기다리는 영상 데이터, 예약된 환자들의 과거 영상 데이터 중에서 필요한 영상 데이터, 새로 촬영한 환자들의 과거 데이터 중에서 필요한 영상 데이터 등이 손실 또는 무손실 압축되어 저장되고, 장기저장영역에는 의무기록에 관련된 의료법에 따라 병원 내에서 발생된 모든 방사선과 영상 데이터들과 같은 방사선과 영상 정보들이 손실 압축되어 저장된다.

상기 단기저장영역은 다시 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작이 발생하는 캐시 영역(CR)과 쓰기 동작만이 발생하는 데이터 영역(DR)으로 구분되는데(도 1 참조), 상기 단기저장영역에 저장되는 영상 데이터들 중에서 방사선과 판독을 기다리는 영상 데이터 및 방사선과 판독이 진행중인 영상 데이터들은 캐시 영역에 저장되고, 그 외의 영상 데이터들은 네트워크 부하가 발생하지 않는 시간대에 상기 캐시영역에서 데이터 영역으로 이동된다.

여기서, 상기 캐시 영역은 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작이 발생하기 때문에 읽기 및 쓰기 동작에 따른 성능을 극대화할 수 있도록 RAID 0+1 형태로 구성하고, 데이터 영역은 전술한 바와 같이 쓰기 동작만이 발생되기 때문에 경제성을 고려하여 RAID 5 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 데이터베이스(1-1)를 구성하는 진료정보 저장장치(1b)는 의료영상 저장장치(1a)의 단기 및 장기저장영역에 저장된 영상 데이터들에 대한 위치 정보뿐만 아니라, 영상 데이터별 환자 정보 및 검사 정보를 저장, 관리하는데, 예를 들면, 환자 번호, 환자의 인적사항, 검사 일자 및 시간, 검사의 종류, 사용된 의료 영상장치의 종류, 판독상태 등과 관련된 각종 의료 정보의 저장 및 관리를 담당한다.

상기 영상조회장치(9)는 임상과 의사들이 임상진단을 위해 상기 의료영상 저장장치(1a)에 저장된 디지털 영상 데이터를 조회하거나, 상기 영상획득장치(3)에 의해 획득되어 상기 의료영상 저장장치(1a)에 저장되어 있는 아직 판독이 완료되지 않았거나, 판독을 기다리는 영상 데이터를 방사선과 의사들이 판독을 위해 조회하는데 이용되며, 진단 검사의 종류와 네트워크의 구성에 영향을 받는다. 보통, 한 건의 검사에 약 10~20MB의 기억용량이 요구되는데, 통상적으로 방사선과 전문의가 3가지 검사(현재의 영상, 과거의 영상, CT나 MRI 및 동위원소 등의 검사)를 동시에 비교하기 위해서는 30~60MB의 기억용량이 필요하고, 3차원 영상처리나 매우 큰 용량의 디지털 혈관 조영술 등을 보여주는 특수 영상 조회장치의 경우에는 적어도100MB의 기억용량이 필요하다.

상기 영상이동장치(5)는 의료영상 저장장치(1a)의 캐시 영역에 저장된 영상 데이터들 중에서 방사선과 판독을 기다리는 영상 데이터 및 방사선과 판독이 진행중인 영상 데이터를 제외한 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 시스템 사용이 없는 비업무 시간대에 데이터 영역으로 이동시키는데, 영상 데이터의 종류에 따라 손실 압축 또는 비손실 압축하여 데이터 영역으로 이동시킨다.

이때, 계속적인 치료 및 연구가 요구되는 디지털 영상 데이터는 데이터의 양이 크더라도 무손실 압축하여 저장하는데, 왜냐하면 무손실압축 방법을 사용하지 않고 10:1 이상의 손실 압축 방법을 사용하면 데이터의 양은 줄일 수 있겠지만 데이터 손실로 인한 데이터의 정밀도가 떨어져 환자의 치료에 결정적인 지장을 줄 수도 있기 때문이다.

또한, 치료가 종결되어 지속적으로 쓰지 않는 디지털 영상 데이터들은 10:1 이상의 손실 압축 방법으로 데이터의 양을 줄여서 저장하되, 치료가 종결되어 장기 저장할 영상이라도 차후의 연구, 기타 목적으로 필요하다면 무손실 압축 방법을 사용한다.

이와 같은 영상이동장치(5)는 캐시 영역에 저장된 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동시키는 시간을 설정하는 유저 인터페이스부(User Interface)(미도시)를 포함하며, 상기 유저 인터페이스부를 통해 영상의 이동 시작시간과 이동 종료시간이 설정되면, 현재의 시간이 기설정된 시작 시간과 종료 시간의 사이에 존재할 경우, 캐시 영역에 저장되어 있는 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 영상 데이터를 손실 압축 또는 무손실 압축하여 데이터 영역으로 이동시킨다.

이를 위해, 유저 인터페이스부에 의해 설정된 영상의 이동 시작시간과 현재의 시간을 비교를 통해 영상의 이동 시작시점을 체크하는 이동시간 체크부(5a)와, 현재의 시간이 영상을 이동해도 되는 시간이 되었을 경우, 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들 중에서 방사선과 의사에 의한 판독이 완료된 데이터를 판별하는 판독여부 판별부(5b)와, 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 데이터의 종류에 따라 손실 또는 무손실 압축하여 데이터 영역으로 이동시키는 영상압축부(5c)를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 의료영상저장전송시스템의 운용방법을 영상저장, 영상이동, 영상조회 과정을 도시한 순서도를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 영상저장 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상이동 과정을 설명하기 위한 플로우 챠트이며, 도 5은 본 발명에 따른 영상조회 과정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 의료영상 저장장치에 디지털 영상 데이터를 저장하는 과정은 영상획득장치(3)가 의료영상장치로부터 환자의 이상 부위에 대한 디지털 영상 데이터를 획득한 후(S301), 상기 획득된 디지털 영상 데이터를 저장할 경로를 생성한다(S302).

여기서, CT, MRI, NM, CR 등에 의해 환자의 이상 부위를 촬영한 영상으로부터 디지털 영상 데이터를 획득하는 상기 영상획득장치(3)는 ACR-NEMA에서 발표한 의료 영상 표준안인 DICOM 3.0이라는 프로토콜에 따라 디지털 영상 데이터를 획득하며, 디지털 영상 정보가 나오지 않는 X-Ray 필름은 스캐너를 이용함으로써 디지털 영상 정보를 얻는다.

이후, 상기 획득된 디지털 영상 데이터를 무손실 압축하여 상기 경로에 따라 RAID 0+1 방식으로 구성된 캐시 영역에 저장한 후(S303), 상기 디지털 영상 데이터가 저장된 위치 정보를 데이터베이스(1-1)에 등록한다(S304).

이때, 상기 디지털 영상 데이터의 획득, 획득된 디지털 영상 데이터의 캐시 영역으로의 저장 그리고 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터에 대한 위치 정보를 데이터베이스에 등록하는 과정은 병원의 업무시간 동안, 바람직하게는, 영상획득장치에서 디지털 영상 데이터를 획득하는 동안 계속해서 반복적으로 수행된다. 즉, 현재의 시간이 병원 업무 종료시간에 도달하였는지를 확인하여(S305), 종료시간에 도달할 때까지 상기와 같은 과정을 반복한다.

한편, 도 4는 본 발명의 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 캐시영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동시키는 과정을 설명하기 위한 순서도로서, 영상이동장치(5)는 현재의 시간이 유저 인터페이스부를 통해 설정된 영상 이동 시작시간과 영상 이동 종료시간 사이에 존재하는지를 체크한다(S401). 참고로, 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동하는 시간은 시스템의 부하가 거의 없는 병원업무가 종료된 시간, 보다 바람직하게는 자정 12시에서부터 새벽 5시 정도로 설정한다.

이후, 현재의 시간이 기설정된 영상 이동 시작시간과 종료시간 사이에 존재하면, 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 데이터들이 존재하는지의 여부를 데이터베이스(1-1)의 등록 정보를 통해 확인한다(S402).

즉, 상기 데이터베이스(1-1)에는 캐시 영역에 저장된 모든 디지털 영상 데이터들에 대한 위치 정보뿐만 아니라, 모든 환자들에 대한 진료정보를 포함하여 상기 디지털 영상 데이터들에 대한 판독완료 여부를 확인할 수 있는 정보들이 등록된다. 이후에 보다 자세히 설명되겠지만, 방사선과 의사들은 판독을 위해 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 조회한 후, 판독이 완료되면 판독소견 등을 포함한 판독이 완료되었음을 알려주는 정보 등을 데이터베이스(1-1)에 등록하기 때문에 영상이동장치(5)는 상기 데이터베이스(1-1)에 등록된 정보를 통해 현재 캐시 영역에 저장되어 있는 디지털 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 것들은 어떠한 것들이 있는지 알 수가 있다.

이와 같이, 현재 캐시 영역에 저장되어 있는 디지털 영상 데이터의 판독완료 여부를 확인한 후, 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 하나씩 리드(Read)한다(S403). 이때, 판독이 완료된 데이터의 수는 그 날의 환자 수에 따라 수십 개에서 수천 개가 될 수도 있다.

이후, 리드(Read)된 디지털 영상 데이터를 무손실 압축하여야 할 것인지 아니면, 손실 압축하여야 할 것인지를 결정한 다음(S404), 판독이 완료되었다고 하더라도 지속적인 치료가 필요한 환자의 영상 데이터는 2:1 무손실 압축하고(S405),치료가 종결되어 더 이상 사용하지 않을 영상 데이터는 10:1 손실 압축한 후(S406), 데이터 영역에 저장한다(S407).

이어서, 상기 데이터 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들의 위치 정보를 데이터베이스(1-1)에 등록하면(S408), 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동시키는 과정이 완료된다.

여기서, 상기 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 리드하고, 이를 손실 또는 무손실 압축하여 데이터 영역으로 저장하는 과정은 영상의 이동 종료시간까지 반복하여 이루어지며, 만일, 현재의 시간이 기설정된 영상 이동 종료시간이 되었을 경우에는 비록, 판독이 완료된 디지털 영상 데이터들이 캐시 영역에 존재하더라도 더 이상은 캐시 영역의 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동시키지 않는다.

한편, 도 5는 본 발명의 의료영상저장전송시스템의 운용방법에 따른 영상조회 과정을 설명하기 위한 순서도로서, 의사의 면허번호와 비밀번호에 의해 부여된 암호 키가 컴퓨터 사용자인 의사에 의해 입력되면(S501), 서버(1)는 컴퓨터 사용자가 본 시스템을 사용할 수 있도록 승인한다(S502).

이후, 시스템 사용을 승인 받은 컴퓨터 사용자(방사선과 의사나 임상과 의사)들로부터 의료영상 저장장치(1a)에 저장된 디지털 영상 데이터의 조회요청이 발생하면(S503), 상기 요청된 디지털 영상 데이터들이 저장된 위치 정보를 데이터베이스(1-1)에서 검색한다(S504). 이때, 상기 의사들이 요청한 디지털 영상 데이터는 판독이 완료되어 데이터 영역에 저장되어 있는 디지털 영상 데이터일 수도 있으며, 아직 판독이 완료되지 않아 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터일 수도 있다.

이후, 상기 컴퓨터 사용자(의사)들이 요청한 디지털 영상 데이터들에 대한 위치 정보가 검색되었으면, 이를 토대로 캐시 영역 또는 데이터 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 불러와서 방사선과 의사나 임상과 의사들의 컴퓨터로 전송하면(S505), 영상조회 과정이 완료된다.

이때, 조회를 요청한 디지털 영상 데이터를 캐시 영역이나 데이터 영역에서 불러오게 되는 이유는 영상조회장치(9)를 통해 디지털 영상 데이터를 조회한 방사선과 의사가 조회한 디지털 영상 데이터를 당일에 판독할 수도 있으나, 판독이 오래 걸리거나 병원업무 시간의 종료로 인해 더 이상 판독을 수행하지 못할 수도 있기 때문이다.

따라서, 조회를 요청한 디지털 영상 데이터가 판독이 완료된 것이라면 데이터 영역으로부터 해당 디지털 영상 데이터를 불러와서 담당 의사의 컴퓨터로 전송하고, 만일 조회를 요청한 디지털 영상 데이터가 판독의 시작 또는 전날에 판독이 완료되지 않은 디지털 영상 데이터라면, 캐시 영역으로부터 해당 디지털 영상 데이터를 불러와서 담당 의사의 컴퓨터로 전송한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치 및 이를 적용한 의료영상저장전송시스템과 그 운용방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 의료영상 저장장치의 단기저장영역을 구성하는 캐시 영역과 데이터 영역에 적용될 RAID 방식을 최적화하여 디지털 영상 데이터의 읽기 및 쓰기 동작에따른 성능뿐만 아니라, 경제성까지도 향상시킬 수 있다.

둘째, 캐시영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동함에 있어서, 판독이 완료된 디지털 영상 데이터만을 선별하여 업무가 이루어지지 않는 심야시간대에 이동함으로써 시스템의 부하를 최소화할 수 있어 시스템 운용 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 의료영상장치로부터 획득한 디지털 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 원하는 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)의 의료영상 저장장치에 있어서,

   상기 의료영상장치에서 획득한 디지털 영상 데이터를 저장하는 RAID 0+1 방식의 캐시영역과,

   상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터 중에서 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 특정시간대에 선별적으로 저장하는 RAID 5 방식의 데이터 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 의료영상 저장장치는 의료법에 따라 병원 내에서 발생된 모든 디지털 영상 데이터를 저장하는 장기저장영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료영상 저장장치.
3. 디지털 의료 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)에 있어서,

   의료영상장치로부터 디지털 영상 데이터를 획득하는 영상획득장치;

   장기저장영역과 단기저장영역으로 이루어져 디지털 영상 데이터를 구분하여저장하되, 상기 단기저장영역은 RAID 0+1 방식의 캐시영역과 RAID 5 방식의 데이터영역으로 구성된 의료영상 저장장치;

   상기 디지털 영상 데이터에 대한 임상진단 및 판독을 위해 상기 의료영상 저장장치에 저장된 디지털 영상 데이터를 조회하는 영상조회장치;

   상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들을 특정시간대에 선별적으로 상기 데이터 영역으로 이동시키는 영상이동장치;

   상기 각 장치들간의 데이터 전송경로를 제공하는 통신망;

   상기 의료영상 저장장치를 포함하고, 사용자 인증을 위한 정보와 환자정보 및 시스템 관리 및 제어에 필요한 각종 정보를 저장하는 데이터베이스를 구비한 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 영상이동장치는,

   상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 이동시키는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 영상이동장치는,

   현재의 시간을 유저 인터페이스를 통해 설정된 영상 이동 시작시간과 종료시간 사이에 존재하는지의 여부를 체크하는 이동시간 체크부와,

   상기 캐시 영역에 저장되어 있는 디지털 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 데이터 여부를 판별하는 판독여부 판별부와,

   상기 판독이 완료된 데이터를 손실 또는 무손실 압축하여 상기 데이터 영역으로 저장하는 영상압축부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템.
6. 디지털 의료 영상 데이터를 의료영상 저장장치에 저장하고, 필요시에 각 진료실에서 컴퓨터 모니터를 통해 디지털 영상 데이터를 조회할 수 있는 의료영상저장전송시스템(PACS)의 운용방법에 있어서,

   의료영상장치로부터 디지털 영상 데이터를 획득하는 단계;

   상기 획득된 디지털 영상 데이터를 RAID 0+1 방식의 캐시 영역에 저장하는 단계;

   네트워크 부하가 없는 시간대에 상기 캐시 영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 선별적으로 RAID 5 방식의 데이터 영역으로 이동시키는 단계;

   상기 디지털 영상 데이터의 이동 경로 정보를 데이터베이스에 갱신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 캐시영역에 저장된 디지털 영상 데이터를 데이터 영역으로 이동시키는 단계는,

   현재의 시간이 네트워크 부하가 없는 시간인지를 판별하는 단계와,

   네트워크 부하가 없는 시간이면 상기 캐시 영역에 신규한 디지털 영상 데이터가 존재하는지를 판별하는 단계와,

   상기 신규한 디지털 영상 데이터들 중에서 판독이 완료된 디지털 영상 데이터의 유무를 판별하는 단계와,

   상기 판독이 완료된 디지털 영상 데이터를 상기 데이터 영역으로 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 현재의 시간이 네트워크 부하가 없는 시간인지를 판별하는 단계는,

   현재의 시간이 유저 인터페이스를 통해 기설정된 영상 이동 시작시간과 종료시간 사이에 존재하면 네트워크 부하가 없는 시간으로 판별하는 것을 특징으로 하는 다중 RAID 방식의 의료영상 저장장치를 적용한 의료영상저장전송시스템의 운용방법.