의료영상저장전송시스템

3. 주요 기능

PACS는 다음과 같은 네 가지 주요 기능을 수행한다.

• '''하드 카피 대체''': PACS는 필름 보관소와 같은 하드 카피 기반의 의료 영상 관리 방식을 대체한다. 디지털 저장 장치의 가격 하락에 따라 PACS는 필름 보관소에 비해 비용과 공간 측면에서 이점을 제공하며, 동시에 동일한 기관 내의 이전 영상에 즉시 접근할 수 있게 해준다. 디지털 사본은 소프트 카피라고 한다.
• '''원격 접근''': 오프사이트 뷰잉 및 보고 (원격 교육, 원격 진단) 기능을 제공하여 기존 시스템의 가능성을 확장한다. 이를 통해 서로 다른 물리적 위치에 있는 의료진이 원격 방사선학을 위해 동일한 정보에 동시에 접근할 수 있다.
• '''전자 영상 통합 플랫폼''': PACS는 병원 정보 시스템(HIS), 전자의무기록(EMR), 진료 관리 소프트웨어, 방사선 정보 시스템(RIS)과 같은 다른 의료 자동화 시스템과 인터페이스하는 방사선 영상의 전자 플랫폼을 제공한다.
• '''방사선 작업 흐름 관리''': PACS는 방사선과 직원이 환자 검사의 작업 흐름을 관리하는 데 사용된다.

4. 시스템 구성 (Architecture)

PACS는 일반적으로 여러 장치로 구성된다. 일반적인 PACS 시스템의 첫 번째 단계는 전산화 단층 촬영(CT), 초음파, 핵의학, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 자기 공명 영상(MRI) 등의 모달리티이다. 시설의 워크플로우에 따라 대부분의 모달리티는 품질 보증(QA) 워크스테이션 또는 PACS 게이트웨이로 전송된다. QA 워크스테이션은 환자 인구 통계와 연구의 다른 중요한 속성이 정확한지 확인하는 검사 지점이다. 연구 정보가 정확하면 이미지가 보관을 위해 아카이브로 전달된다. 중앙 저장 장치(아카이브)는 이미지와 보고서, 측정값 및 이미지와 함께 존재하는 기타 정보를 저장한다. PACS 워크플로우의 다음 단계는 방사선 전문의가 환자의 연구를 검토하고 진단을 내리는 판독 워크스테이션이다. 일반적으로 판독 워크스테이션에는 방사선 전문의가 최종 보고서를 작성하는 데 도움이 되는 보고 패키지가 연결되어 있다. 부수적으로 환자 연구를 CD/DVD로 굽는 데 사용되는 저작 소프트웨어도 있다.^[2]

점점 더 많은 PACS가 인터넷 또는 광역 통신망(WAN)을 통신 수단으로 활용하기 위해 웹 기반 인터페이스를 포함하며, 일반적으로 가상 사설망(VPN) 또는 보안 소켓 계층(SSL)을 통해 사용한다. 클라이언트 측 소프트웨어는 ActiveX, JavaScript, Java 애플릿을 사용할 수 있다. 보다 강력한 PACS 클라이언트는 실행 중인 컴퓨터의 모든 리소스를 활용할 수 있으며 잦은 무인 웹 브라우저 및 Java 업데이트의 영향을 받지 않는 완전한 애플리케이션이다. 이미지와 보고서 배포의 필요성이 증가함에 따라 PACS 시스템이 DICOM 표준의 DICOM 파트 18(DICOM 객체에 대한 웹 접근(WADO))을 지원해야 한다는 요구가 있다. WADO는 플랫폼 간 기능에 대한 솔루션이 되어 의뢰 의사 및 환자에게 이미지와 보고서 배포를 늘릴 수 있다.^[2]

PACS 이미지 백업은 PACS 아키텍처의 중요한 부분이지만 때로는 간과되기도 한다. 미국 내에서 건강 보험 이동성 및 책임법(HIPAA)는 PACS에서 이미지 손실이 발생할 경우 환자 이미지의 백업 사본을 만들도록 요구한다. 이미지를 백업하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 일반적으로 이미지를 저장하기 위해 별도의 컴퓨터로 자동으로 이미지 사본을 전송하는 방식으로, 가급적 외부에서 수행한다.^[2]

5. 통신 프로토콜 (Querying and Image Retrieval)

PACS 서버와의 통신은 DICOM 이미지 "헤더"와 유사하지만 다른 속성을 가진 DICOM 메시지를 통해 수행된다. 쿼리(C-FIND)는 다음과 같이 수행된다.

• 클라이언트는 PACS 서버와의 네트워크 연결을 설정한다.
• 클라이언트는 DICOM 속성 목록인 C-FIND 요청 메시지를 준비한다.
• 클라이언트는 일치해야 하는 키로 C-FIND 요청 메시지를 채운다. 예를 들어 환자 ID를 쿼리하려면 환자 ID 속성을 환자의 ID로 채운다.
• 클라이언트는 서버에서 받기를 원하는 모든 속성에 대해 빈(길이 0) 속성을 생성한다. 예를 들어 이미지를 수신하는 데 사용할 수 있는 ID를 클라이언트가 수신하려는 경우(이미지 검색 참조) C-FIND 요청 메시지에 길이 0의 SOPInstanceUID(0008,0018) 속성을 포함해야 한다.
• C-FIND 요청 메시지가 서버로 전송된다.
• 서버는 클라이언트에 C-FIND 응답 메시지 목록을 다시 보낸다. 각 응답 메시지는 각 일치 항목에 대한 값으로 채워진 DICOM 속성 목록이기도 하다.
• 클라이언트는 응답 메시지 개체에서 관심 있는 속성을 추출한다.

6. 영상 보관 및 백업 (Image Archival and Backup)

디지털 의료 영상은 일반적으로 검색을 위해 PACS에 로컬로 저장된다. 각 시설은 오류나 재해 발생 시 영상을 복구할 수 있는 수단을 갖추는 것이 중요하며, 미국에서는 HIPAA의 보안 규칙 행정적 보호 조치 섹션에 의해 요구된다.^[3]

각 시설은 다르지만, 영상 백업의 목표는 자동화되고 가능한 한 쉽게 관리할 수 있도록 하는 것이다. IT 재해 복구 및 비즈니스 연속성 계획은 전체 사이트가 일시적으로 또는 영구적으로 손실된 경우에도 데이터 사본을 유지하는 계획을 포함해야 한다.

이상적으로, 영상 사본은 재해 복구 기능을 제공하기 위해 외부를 포함하여 여러 위치에서 유지 관리되어야 한다. 일반적으로 PACS 데이터는 다른 중요 비즈니스 데이터와 다르지 않으며 여러 위치에 여러 사본으로 보호되어야 한다. PACS 데이터는 보호된 건강 정보(PHI)로 간주될 수 있으므로 HIPAA 및 HIPAA Hi-Tech 요구 사항과 같은 규정이 적용될 수 있다.^[3]

영상은 디스크, 테이프 또는 광학 매체와 같은 오프라인 매체에 로컬 및 원격으로 저장될 수 있다. 특히 용량 및 성능 요구 사항이 더 큰 대규모 조직에서 최신 데이터 보호 기술을 사용하는 스토리지 시스템의 사용이 점점 더 보편화되었다. 스토리지 시스템은 직접 연결 스토리지(DAS), 네트워크 연결 스토리지(NAS) 또는 스토리지 영역 네트워크(SAN)를 통해 다양한 방식으로 PACS 서버에 구성 및 연결될 수 있다. 스토리지가 어떻게 연결되든, 엔터프라이즈 스토리지 시스템은 일반적으로 RAID 및 기타 기술을 사용하여 고가용성 및 내결함성을 제공하여 장애로부터 보호한다. PACS의 일부 또는 전부를 재구성해야 하는 경우, PACS가 계속 작동하는 동안 데이터를 PACS로 신속하게 전송할 수 있는 수단이 필요하다.

최신 데이터 스토리지 복제 기술은 로컬 보호 사본을 위한 시점 복사를 통한 로컬 사본 생성과 디스크 및 테이프 기반 시스템을 포함한 별도의 저장소에 대한 데이터의 완전한 사본을 포함하여 PACS 정보에 적용될 수 있다. 데이터의 원격 사본은 테이프를 물리적으로 외부로 이동하거나 원격 스토리지 시스템에 데이터를 복사하여 생성해야 한다. HIPAA 보호 데이터가 이동될 때마다 암호화되어야 하며, 여기에는 물리적 테이프를 통해 전송하거나 WAN을 통해 보조 위치로 복제 기술을 사용하는 것이 포함된다.^[3]

PACS 데이터 사본을 만드는 다른 옵션으로는 여러 환자의 영상을 담을 수 있는 이동식 미디어(하드 드라이브, DVD 또는 기타 미디어)가 있으며, 이는 물리적으로 외부로 전송된다. HIPAA HITECH는 많은 경우에 저장된 데이터의 암호화 또는 규정 미준수에 대한 처벌을 피하기 위한 기타 보안 메커니즘을 의무화한다.^[4]

백업 인프라는 또한 새로운 PACS로의 영상 마이그레이션을 지원할 수 있다. 많은 양의 영상을 보관해야 하기 때문에 많은 방사선 센터에서 시스템을 클라우드 기반 PACS로 마이그레이션하고 있다.

7. 시스템 통합 (Integration)

PACS는 병원 정보 시스템(HIS), 방사선 정보 시스템(RIS) 등 다른 병원 정보 시스템과 통합되어 효율적인 의료 정보 관리를 지원한다. 이러한 통합을 통해 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

• 데이터 일관성 및 신뢰성 향상: 여러 시스템 간의 인터페이스를 통해 보다 일관되고 신뢰할 수 있는 데이터 세트를 제공한다. 예를 들어, DICOM 작업 목록을 지원하는 의료영상장비는 예정된 검사에 대한 환자 정보를 검색하여 입력 오류를 줄일 수 있다. PACS는 획득 완료 후 RIS의 예정된 연구 목록과 이미지 데이터를 비교하여 불일치 시 경고를 표시한다.
• 환자 식별 오류 감소: PACS에 저장된 데이터는 HIS에서 얻은 고유한 환자 식별자(주민등록번호 등)로 태그를 지정할 수 있어, 여러 병원의 데이터 세트를 병합하는 데 유용하다.
• 작업 흐름 개선: 검사가 방사선과 의사에 의해 보고되면 PACS는 이를 읽음으로 표시하여 불필요한 이중 판독을 방지한다. 보고서는 이미지에 첨부되어 단일 인터페이스를 통해 볼 수 있다. 또한, PACS는 예약 및 입원 목록을 미리 얻어 오프라인 저장소 또는 준 온라인 저장소에서 온라인 디스크 저장소로 이미지를 미리 가져올 수 있다.

• 통합 음성 인식: 통합된 음성-텍스트 음성 인식 소프트웨어를 사용하여 환자 스캔 후 몇 분 안에 보고서를 작성하여 환자 차트에 업로드할 수 있다. 긴급 결과에 대한 타이핑 지연을 방지하고, 타이핑 오류 발생 시 보관할 수 있다.
• 품질 관리 및 감사 도구: 거부된 이미지는 태그를 지정하여 나중에 분석할 수 있으며, 작업량 및 처리 시간은 관리 목적으로 자동 보고할 수 있다.^[1]

8. 인수 테스트 (Acceptance Testing)

PACS 설치는 시간, 자원, 계획, 테스트가 필요한 복잡한 과정이다. 설치는 인수 테스트를 통과해야 완료된다. 새로운 설치의 인수 테스트는 사용자 준수, 기능, 특히 임상 안전성을 보장하는 데 필수적인 단계이다. 검증되지 않은 소프트웨어 제어 때문에 환자에게 과다한 양의 방사선이 투여되는 사고와 관련된 방사선 의료 기기인 Therac-25를 예로 들어보자.^[5]

인수 테스트는 PACS가 임상 사용 준비가 되었는지 여부를 결정하고 보증 기간을 표시하는 동시에 결제 이정표 역할을 한다. 테스트 과정은 시설 규모에 따라 소요 시간에 차이가 있지만, 30일의 기한이 계약 조건으로 정해지는 경우가 드물지 않다. 계약을 작성하기 전에 상세한 계획과 테스트 기준 개발이 필요하다. 이는 정의된 테스트 프로토콜과 벤치마크를 요구하는 공동 작업 과정이다.

테스트는 결함을 발견한다. 한 연구에 따르면 가장 빈번하게 언급된 결함은 가장 비용이 많이 드는 구성 요소였다고 한다.^[6] 실패는 가장 흔한 것부터 가장 적은 것 순으로 다음과 같이 분류된다.

9. 역사

1972년, 리처드 J. 스테클 박사가 최초의 기본적인 PACS 중 하나를 개발했다.

PACS의 원리는 1982년 방사선과 의사들의 회의에서 처음 논의되었다. 'PACS'라는 용어를 처음 사용한 사람은 여러 명으로 알려져 있다. 앙드레 듀어린크스 박사는 1983년에 자신이 1981년에 처음 이 용어를 사용했다고 보고했다.^[7] 그러나 새뮤얼 드와이어 박사는 주디스 M. 프레윗 박사가 이 용어를 처음 사용했다고 주장한다.^[8]

1990년대 초, 런던에서 활동한 의학 물리학자 해롤드 글래스 박사는 영국 정부의 자금을 확보하여 수년간 프로젝트를 관리했으며, 런던의 해머스미스 병원을 영국 최초의 필름 없는 병원으로 탈바꿈시켰다.^[9] 글래스 박사는 프로젝트 시작 몇 달 후 사망했지만, PACS의 선구자 중 한 명으로 인정받고 있다.

최초의 대규모 PACS 설치는 1982년 캔자스 대학교 캔자스시티에서 이루어졌다.

10. 규제

PACS는 미국에서 의료 기기로 분류되어 판매 시 미국 식품의약국(USFDA)의 규제를 받는다. 일반적으로 Class 2 통제를 받으며 510(k)를 요구하지만, 개별 PACS 구성 요소는 덜 엄격한 일반 통제를 받을 수 있다.^[10] 유방 촬영술 품질 표준법에 따라, 일차 유방 촬영술 판독과 같은 특정 용도는 추가적인 규제를 받는다.^[11]

11. 관련 단체

영상의학 정보학회(SIIM)는 PACS 및 관련 디지털 주제에 대한 연구와 교육을 장려하기 위해 연례 회의와 동료 심사를 거친 저널을 제공하는 전 세계적인 전문 기관이다.

참조

_[1] 논문 Picture archiving and communication systems: an overview 1992
_[2] 서적 PACS Fundamentals OTech Inc {{!}} Society for Imaging Informatics in Medicine 2004
_[3] 웹사이트 HITECH Act Enforcement Interim Final Rule https://www.hhs.gov/[...] 2017-06-16
_[4] 뉴스 HHS cracks down: provider to pay $100,000 in HIPAA penalties over lost laptops https://www.healthca[...] Healthcare Information and Management Systems Society|HIMSS Media 2008-07-17
_[5] 서적 Medical Imaging 2004: PACS and Imaging Informatics
_[6] 논문 Department of Defense picture archiving and communication system acceptance testing: results and identification of problem components
_[7] 논문 Filmless Picture Archiving and Communication System (PACS) in Diagnostic Radiology
_[8] 간행물 A personalized view of the history of PACS in the USA 2000-05-18
_[9] 논문 The benefits of hospital-wide picture archiving and communication systems: a survey of clinical users of radiology services 2014-01-28
_[10] 웹사이트 Guidance for the Submission Of Premarket Notifications for Medical Image Management Devices https://www.fda.gov/[...] 2000-07-27
_[11] 웹사이트 Guidance for Industry and FDA Staff: Display Accessories for Full-Field Digital Mammography Systems-Premarket Notification (510(k)) Submissions https://www.fda.gov/[...] 2008-05-30