3차원 의료영상시스템을 위한 웹 PACS 기반 보안전송모듈의 설계 및 성능평가

김정채,유선국,Kim, Jungchae,Yoo, Sun Kook 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.49 No.11

PACS is a medical system for digital medical images, and PACS expand to web-based service using public network, DICOM files should be protected from the man-in-the-middle attack because they have personal medical record. To solve the problem, we designed flexible secure transmission system using IPSec and adopted to a web-based three-dimensional medical image system. And next, we performed the performance evaluation changing integrity and encryption algorithm using DICOM volume dataset. At that time, combinations of the algorithm was 'DES-MD5', 'DES-SHA1', '3DES-MD5', and '3DES-SHA1, and the experiment was performed on our test-bed. In experimental result, the overall performance was affected by encryption algorithms than integrity algorithms, DES was approximately 50% of throughput degradation and 3DES was about to 65% of throughput degradation. Also when DICOM volume dataset was transmitted using secure transmission system, the network performance degradation had shown because of increased packet overhead. As a result, server and network performance degradation occurs for secure transmission system by ensuring the secure exchange of messages. Thus, if the secure transmission system adopted to the medical images that should be protected, it could solve server performance gradation and compose secure web PACS. PAC는 디지털 의료영상을 위한 의료 시스템이며 PACS가 공용 네트워크를 이용한 웹 기반 서비스로 확장 될 수 있다. 이 경우 DICOM 파일은 개인의무기록을 포함하고 있기 때문에 악의적 사용자의 공격으로부터 보호되어야 한다. 그 위험성을 해결하기 위하여 우리는 유연한 IPSec을 이용하는 보안전송 시스템을 설계하였고, 웹 기반의 3차원 의료영상 시스템에 적용하였다. 그리고 대용량 DICOM 데이터 전송 시 적용되는 암호화 및 무결성 알고리즘을 변경하며 개발 된 시스템의 성능평가를 수행하였다. 이 때, 사용 된 알고리즘의 조합은 DES-MD5, DES-SHA1, 3DES-MD5, 그리고 3DES-SHA1이며, 암호화 전송은 실험을 위한 테스트베드에서 수행하였다. 실험 결과, 암호화를 적용하지 않은 경우에 비교하여 전반적으로 암호화 알고리즘에 의하여 영향을 받았다. DES의 경우 약 50%의 전송성능 저하를 보였으며, 3DES의 경우 약 65%의 전송성능 저하를 보였다. 또한 DICOM 볼륨데이터 전송 시 패킷 증가에 의한 오버헤드로 인한 네트워크 성능 감소가 발생함을 확인하였다. 결론적으로, 보안전송 시스템에 의한 메시지의 안전한 교환을 보장하기위한 서버 및 네트워크 성능의 저하가 발생하였다. 따라서 반드시 보호 되어야 할 의료영상에 대해서만 보안전송을 구성한다면 서버의 성능 저하 문제를 해결함과 동시에 안전한 웹 PACS를 구성 할 수 있을 것이다.

퇴행성 척추전위증 : 증례 보고 Case Report

김정채,이은우,이창희 중앙대부설한국의과학연구소 1976 한국의과학 Vol.8 No.5

Plica Synovialis Mediopatellaris 파혈 치험

김정채(Kim Jung Chae),강조웅(Kang Jho Woong),이은우(Lee Eun Woo),이창희(Lee Chang Hee) 대한정형외과학회 1977 대한정형외과학회지 Vol.12 No.3

착용형 개인 건강관리 장치를 위한 실시간 생체신호 암호화 모듈의 설계

김정채(Jungchae Kim),유선국(Sun Kook Yoo) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.2

정보통신 기술을 이용한 개인 의료정보의 교환은 건강관리 서비스의 중요한 과정이다. 그러나 그 과정은 정보유출의 위험성을 내포하므로 건강관리 서비스의 신뢰성을 보장하기 위하여 개인 의료정보는 보호되어야 한다. 본 논문에서는 착용형 개인 건강관리 장치에서 생성되고 전송되는 개인의료 정보를 보호하기 위한 암호화 모듈을 설계하였다. 설계의 주요 목표는 실시간으로 암호화되어 전송 된 개인 의료정보가 당사자의 허가 없이 조회, 수정 및 활용될 수 없음을 보장하는 것이다. 이를 위하여 암호화 알고리즘으로 DES와 3DES를 Telos Rev B(16bit RISC, 8Mhz)에서 운용되는 모듈로 개발하였다. 그리고 실험은 착용형 개인 건강관리 장치에서 측정되는 생체신호에 대한 암호화 및 복호화 성능을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험 결과 단위 블록에 대한 암호화에 DES가 1.802 ms, 3DES가 6.683 ms가 소요되었다. 또한 Telos Rev B에서 암호화 된 정보가 다른 장치에서 오류 없이 복호화 될 수 있음을 확인함으로써 이종 기기 간 상호 운용성을 확인하였다. 결과적으로, 암호화 모듈이 사용자에게 개인 건강정보 접근권한에 대한 매우 강력한 의사결정권을 부여 할 수 있는 방법이므로 향후 신뢰적인 건강관리 서비스 구축에 기여 할 수 있을 것이다. Exchanging personal health information(PHI) is an essential process of healthcare services using information and communication technology. But the process have the inherent risk of information disclosure, so the PHI should be protected to ensure the reliability of healthcare services. In this paper, we designed encryption module for wearable personal health devices(PHD). A main goal is to guarantee that the real-time encoded and transmitted PHI cannot be allowed to be read, revised and utilized without user’s permission. To achieve this, encryption algorithms as DES and 3DES were implemented in modules operating in Telos Rev B(16bit RISC, 8Mhz). And the experiments were performed in order to evaluate the performance of encryption and decryption using vital-sign measured by PHD. As experimental results, an block encryption was measured the followings: DES required 1.802 ms and 3DES required 6.683 ms. Also, we verified the interoperability among heterogeneous devices by testing that the encrypted data in Telos could be decoded in other machines without errors. In conclusion, the encryption module is the method that a PHD user is given the powerful right to decide for authority of accessing his PHI, so it is expected to contribute the trusted healthcare service distribution.

3차원 의료영상시스템을 위한 웹 PACS 기반 보안전송모듈의 설계 및 성능평가

김정채(Jungchae Kim),유선국(Sun Kook Yoo) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.3

PAC는 디지털 의료영상을 위한 의료 시스템이며 PACS가 공용 네트워크를 이용한 웹 기반 서비스로 확장 될 수 있다. 이 경우 DICOM 파일은 개인의무기록을 포함하고 있기 때문에 악의적 사용자의 공격으로부터 보호되어야 한다. 그 위험성을 해결하기 위하여 우리는 유연한 IPSec을 이용하는 보안전송 시스템을 설계하였고, 웹 기반의 3차원 의료영상 시스템에 적용하였다. 그리고 대용량 DICOM 데이터 전송 시 적용되는 암호화 및 무결성 알고리즘을 변경하며 개발 된 시스템의 성능평가를 수행하였다. 이 때, 사용 된 알고리즘의 조합은 DES-MD5, DES-SHA1, 3DES-MD5, 그리고 3DES-SHA1이며, 암호화 전송은 실험을 위한 테스트베드에서 수행하였다. 실험 결과, 암호화를 적용하지 않은 경우에 비교하여 전반적으로 암호화 알고리즘에 의하여 영향을 받았다. DES의 경우 약 50%의 전송성능 저하를 보였으며, 3DES의 경우 약 65%의 전송성능 저하를 보였다. 또한 DICOM 볼륨데이터 전송 시 패킷 증가에 의한 오버헤드로 인한 네트워크 성능 감소가 발생함을 확인하였다. 결론적으로, 보안전송 시스템에 의한 메시지의 안전한 교환을 보장하기위한 서버 및 네트워크 성능의 저하가 발생하였다. 따라서 반드시 보호 되어야 할 의료영상에 대해서만 보안전송을 구성한다면 서버의 성능 저하 문제를 해결함과 동시에 안전한 웹 PACS를 구성 할 수 있을 것이다. PACS is a medical system for digital medical images, and PACS expand to web-based service using public network, DICOM files should be protected from the man-in-the-middle attack because they have personal medical record. To solve the problem, we designed flexible secure transmission system using IPSec and adopted to a web-based three-dimensional medical image system. And next, we performed the performance evaluation changing integrity and encryption algorithm using DICOM volume dataset. At that time, combinations of the algorithm was ‘DES-MD5’, ‘DES-SHA1’, ‘3DES-MD5’, and ‘3DES-SHA1, and the experiment was performed on our test-bed. In experimental result, the overall performance was affected by encryption algorithms than integrity algorithms, DES was approximately 50% of throughput degradation and 3DES was about to 65% of throughput degradation. Also when DICOM volume dataset was transmitted using secure transmission system, the network performance degradation had shown because of increased packet overhead. As a result, server and network performance degradation occurs for secure transmission system by ensuring the secure exchange of messages. Thus, if the secure transmission system adopted to the medical images that should be protected, it could solve server performance gradation and compose secure web PACS.

압전 필름과 전도성 섬유를 이용한 맥파 전달 속도 측정을 위한 센서의 제작 및 성능평가

김정채 ( Jung Chae Kim ),지선하 ( Sun Ha Jee ),유선국 ( Sun Kook Yoo ) 한국센서학회 2012 센서학회지 Vol.21 No.2

Arterial stiffness is causing the serious problems for human who is suffered from hypertension and metabolic syndrome. So it is important that measure the arterial stiffness for early prevention. Many researches point out that pulse wave velocity(PWV) is the reliable and simple method to predict arterial stiffness. In this paper, we developed the sensing parts that detect the pulse wave and ECG by using piezoelectric film and conductive textile with elastic band. Our system could detect 3ch pulse wave and ECG. Simultaneously, our algorithm extracts the features for calculating the delays among pulse waves. The delays are the significant parameter to estimate PWV, thus we design the experiment for evaluating the performance of our sensing parts. The reference is PP-1000(HanByul Meditech, Korea) that is good for performance evaluation. As a result, the start point of the pulse wave was the most reliable feature for comparing with PP- 1000(r=0.691, P=0.00). The results between two operators showed that there is only a slight difference in the reproducibility of the devices. In conclusion, we assume that the suggested sensor could be more comfortable and faithful method for arterial stiffness.

Integrated Solution for Physical Activity Monitoring Based on Mobile Phone and PC

이미희,김정채,유선국,지선하 대한의료정보학회 2011 Healthcare Informatics Research Vol.17 No.1

Objectives: This study is part of the ongoing development of treatment methods for metabolic syndrome (MS) project, which involves monitoring daily physical activity. In this study, we have focused on detecting walking activity from subjects which includes many other physical activities such as standing, sitting, lying, walking, running, and falling. Specially, we implemented an integrated solution for various physical activities monitoring using a mobile phone and PC. Methods: We put the iPod touch has built in a tri-axial accelerometer on the waist of the subjects, and measured change in acceleration signal according to change in ambulatory movement and physical activities. First, we developed of programs that are aware of step counts,velocity of walking, energy consumptions, and metabolic equivalents based on iPod. Second, we have developed the activity recognition program based on PC. iPod synchronization with PC to transmit measured data using iPhoneBrowser program. Using the implemented system, we analyzed change in acceleration signal according to the change of six activity patterns. Results: We compared results of the step counting algorithm with different positions. The mean accuracy across these tests was 99.6 ± 0.61%, 99.1 ± 0.87% (right waist location, right pants pocket). Moreover, six activities recognition was performed using Fuzzy c means classification algorithm recognized over 98% accuracy. In addition we developed of programs that synchronization of data between PC and iPod for long-term physical activity monitoring. Conclusions: This study will provide evidence on using mobile phone and PC for monitoring various activities in everyday life. The next step in our system will be addition of a standard value of various physical activities in everyday life such as household duties and a health guideline how to select and plan exercise considering one’s physical characteristics and condition.

RSSI 방식을 이용한 RFID 기반 환자 위치 모니터링 시스템 설계에 관한 연구

김도성,김정채,김승호,유선국 대한의료정보학회 2009 Healthcare Informatics Research Vol.15 No.1

Objective : The location services has been an important research area in the U-Healthcare. The location services in medical environment can be implemented by Radio Frequency Identification (RFID), and Received Signal Strength Indication (RSSI) which is the location tracking method by RFID. In this study, we was designed the Patient Location Monitoring System based on RFID using RSSI method. Methods : The RSSI method is a distance measurement method from reference points to object using the Friis's Principle and the Triangulation. The Patient Location Monitoring System was implemented by XML Data transmitted from the Positioning Server to the application. The Patient Location Monitoring System was designed by C# of Visual Studio 2005 and MS-SQL 2005 Express. Results : The Patient Location Monitoring System had the location-tracking average error of 90.50㎝, the standard-deviation of 13.34㎝ in Open-Space test. And, the designed system had the location-tracking average error of 163.24㎝, the standard-deviation of 16.85㎝ in Closed-Space Test. Also, a patient waiting-list guide performance of the Patient Location Monitoring System had successes of 85~100%. Conclusion : In this study, the Patient Location Monitoring System, combined with both patient location-tracking function and patient waiting-list guide function, was validated by experiments in medical environment and this system can be applicable to patient management and further applications.

의료용 로봇 원격 응용을 위한 영상처리 시스템 개발

김주영,김중혁,김정채,김기덕,유선국,Kim, Joo Young,Kim, Joong Hyuk,Kim, Jung Chae,Kim, Kee Deog,Yoo, Sun K. 한국의학물리학회 2012 의학물리 Vol.23 No.4

본 논문에서는 원격제어가 가능한 의료용 로봇 응용을 위한 웹기반-영상처리 시스템을 구현하였다. 개발된 소프트웨어 시스템은 다양한 영상처리 모듈과 원격 제어동작 모듈로 계층적으로 구성되어 있으며, 계층적 구성은 상위계층의 복잡한 응용을 위한 확장성과 웹에서의 접근성을 만족하였다. 또한, 응용환경의 변화에 따른 처리된 영상의 표시, 전송, 저장 및 공유를 위하여 다양한 DICOM, VRML, CAD (STL) 파일형식을 지원하였다. 메시지를 기반으로 한 데이터 교환과 객체-지향 모듈과 오픈소스 기반의 소프트웨어 구성은 다양한 원격 의료 응용에 따른 다양한 요구조건에 맞는 효율적인 동적 조합이 가능할 것이다. In this paper, web-base image processing system has been implemented for remote-controlled medical robot applications. The developed software system was hierarchically composed of diverse image processing and remote operation modules, and the hierarchical composition was satisfied the expandability to higher level application and the accessibility over the web. It can also support diverse file formats including DICOM, VRML, and CAD(STL) to display, transmit, store and share the processed images depending on application environment. Message-based data exchange, object-oriented module and open-source based software configuration will enable the dynamic combination associated with diverse remote medical application requirements.

감성측정 EEG 설계를 위한 데이터부 소비전력 비교

박호열,박원엽,김정채,이지은,유선국 한국감성과학회 2011 추계학술대회 Vol.2012 No.-