TIBBİ GÖRÜNTÜ VERİLERİNİN GÜVENLİĞİ VE PERFORMANSI İÇİN YENİ BİR YAKLAŞIM: DICOM ETİKET ŞİFRELEME

Creative Commons License

ŞAHİN Ç.

International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, cilt.10, sa.2, ss.440-454, 2026 (TRDizin)

Özet

Dijital sağlık teknolojilerindeki hızlı gelişmeler, tıbbi görüntüleme cihazları tarafından üretilen veri hacmini ve bu verilerin sağlık kuruluşları arasında paylaşımını benzeri görülmemiş bir seviyeye ulaştırmıştır. Manyetik Rezonans (MR), Bilgisayarlı Tomografi (BT), Ultrasonografi (US), Dijital Röntgen (DX) ve Mamografi (MG) gibi çeşitli modalitelerden elde edilen bu görüntüler, teşhis ve tedavi süreçlerinin vazgeçilmez unsurlarıdır. Ancak, bu verilerin dijital ortamda saklanması ve iletilmesi, beraberinde hasta mahremiyetinin korunması ve veri güvenliğinin sağlanması gibi kritik sorunları da getirmektedir. Tıbbi görüntüleme alanında endüstri standardı olan DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) formatı, görüntü verisinin yanı sıra hastaya ait kimlik bilgileri, çekim parametreleri ve cihaz özellikleri gibi hassas üst verileri (metadata) de bünyesinde barındırmaktadır. Bu durum, DICOM dosyalarının yetkisiz erişime karşı korunmasını zorunlu kılmaktadır. Bu çalışma, tıbbi görüntü verilerinin güvenliği için yenilikçi bir yaklaşım olarak DICOM etiket şifreleme yöntemini önermekte ve bu yöntemin performans analizini detaylı bir şekilde sunmaktadır. Önerilen yaklaşımın temel prensibi, DICOM dosyasının tamamını şifrelemek yerine, yalnızca hasta mahremiyetini ilgilendiren etiket (metadata) kısmını hedef alarak şifreleme işlemini gerçekleştirmektir. Bu sayede, tıbbi teşhis için hayati öneme sahip olan görüntü verisinin bütünlüğü ve kalitesi korunurken, hassas hasta bilgileri güvence altına alınmaktadır. Çalışma kapsamında, önerilen etiket şifreleme yöntemi, geleneksel dosya şifreleme yöntemiyle karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Her iki yöntem, simetrik şifreleme algoritmalarından 3DES (Triple Data Encryption Standard) ve AES (Advanced Encryption Standard) ile asimetrik şifreleme algoritması RSA (Rivest-Shamir-Adleman) kullanılarak uygulanmıştır. Performans değerlendirmesi, şifreleme ve şifre çözme süreleri temel alınarak, farklı tıbbi modalitelerden (MR, CT, CR, DX, US, MG, OT, EK, IO) elde edilmiş 95 farklı anonim DICOM görüntüsü üzerinde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen DICOM etiket şifreleme yaklaşımının, özellikle AES algoritması ile birlikte kullanıldığında, Manyetik Rezonans (MR) görüntüleri haricindeki tüm modalitelerde dosya şifreleme yöntemine göre belirgin şekilde daha üstün bir performans sergilediğini göstermektedir. Etiket sayısındaki artıştan en az etkilenen algoritma AES olurken, RSA algoritmasında etiket sayısındaki artış şifreleme süresini doğrusal olarak artırmıştır. Dosya boyutu analizinde, yaklaşık 0.5 MB'ın altındaki küçük dosyalarda (özellikle MR görüntüleri) dosya şifreleme yönteminin daha hızlı olduğu, ancak daha büyük dosyalarda tüm etiket şifreleme yöntemlerinin dosya şifrelemeye göre daha iyi performans gösterdiği tespit edilmiştir.
The rapid advancements in digital health technologies have led to an unprecedented increase in the volume of medical imaging data produced by imaging devices and shared among healthcare institutions. Images obtained from various modalities such as Magnetic Resonance (MR), Computed Tomography (CT), Ultrasonography (US), Digital X-ray (DX), and Mammography (MG) have become indispensable components of diagnosis and treatment processes. However, the storage and transmission of these data in digital environments bring critical challenges, including the protection of patient privacy and the assurance of data security. The DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) format, which is the industry standard in medical imaging, contains not only image pixel data but also sensitive metadata such as patient identification information, acquisition parameters, and device characteristics. This situation necessitates the protection of DICOM files against unauthorized access. This study proposes the DICOM tag encryption method as an innovative approach for the security of medical image data and presents a detailed performance analysis of this method. The fundamental principle of the proposed approach is to perform encryption by targeting only the tag (metatag) part, which concerns patient privacy, rather than encrypting the entire DICOM file. In this way, the integrity and quality of the image data, which is vital for medical diagnosis, are preserved while sensitive patient information is secured. Within the scope of the study, the proposed tag encryption method was comparatively analyzed with the traditional full-file encryption method. Both methods were implemented using the symmetric encryption algorithms 3DES (Triple Data Encryption Standard) and AES (Advanced Encryption Standard), as well as the asymmetric encryption algorithm RSA (Rivest-Shamir-Adleman). Performance evaluation was conducted on 95 different anonymous DICOM images obtained from various medical modalities (MR, CT, CR, DX, US, MG, OT, EK, IO), based on encryption and decryption times. The findings demonstrate that the proposed DICOM tag encryption approach, especially when used with the AES algorithm, exhibits significantly superior performance compared to the full-file encryption method in all modalities except Magnetic Resonance (MR) images. AES was the least affected algorithm by the increase in the number of tags, while RSA showed a near-linear increase in encryption time as the number of tags increased. In file size analysis, it was determined that the full-file encryption method was faster for small files below approximately 0.5 MB (especially MR images), but for larger files, all tag encryption methods performed better than full-file encryption.