미래를 열 의료 신기술
Ⅰ. 개요
인류는 의학에 있어 Physiological, Surgical, 앞의 두 분야의 Compositive, Diagnostic, 그리고 Rehabilation 등 의학의 모든 영역에서 장족의 발전을 해왔고, 생명을 살리는 학문에 대한 위대함을 의학 개론과 여타 과목의 다양한 교수님들이 진행하시는 분과별 강의를 통하여 예과생의 신분으로 간접적으로나마 느낄 수 있었다. 상기한 여러 분야에 있어 의학 기술의 발전과 의학적 지식의 발견으로 과거라면 사망했던 Case에도 현재는 지식과 기술의 발전으로 인하여 무수히 많은 생명을 살려낼 수 있음을 강의를 통해 알게 되었다. 현대 의학은 질병 치료 모델이 거의 전부였던 과거와는 달리 노령화 인구 증가, 만성 질환의 발생 빈도 수 증가, 가치 기반 의료로의 전환 등으로 인하여 환자를 돕기 위한 관리 및 재활에서의 의학 지식과 의학 기술이 무시하지 못할 비중을 차지하고 있다. 이에 따라 본 보고서는 질병의 예방, 질병의 진단, 질병의 치료, 질병의 관리 총 4가지에 관여하는 의료 신기술로 나누어 조사하였고, 신뢰도 및 정확성을 위하여 자료 수집은 정부 부처 보고서 또는 저명한 컨설팅 회사의 자료만을 선정하였으며, 2015년 이후의 자료를 선정하였다. 2018년 3월에 보건산업진흥원이 발간한 ‘10년 이내 상용화가 유망한 10대 보건의료기술’, 식품안전의약처에서 2020년 3월에 발간한 ‘2020년 신개발 의료기기 전망 분석 보고서’, 세계 4대 법인 중 하나로 경영 컨설팅 등을 하는 KPMG에서 2017년에 발간한 ‘Medical devices 2030’ 위 3가지 보고서 및 제안서에서 각 분야에 해당하는 신기술들을 각각 네 가지로 분류 할 것이고, 신기술들의 대략적인 원리와 기대 효과에 대하여 설명할 것이다.
Ⅱ. 질병의 예방에 관한 의료 신기술
질병의 예방에 관한 의료 신기술로는 항노화 요법, 독립형 소프트웨어 의료기기 등이 있다. 항노화 요법은 나이가 들어가면서 골밀도와 근육량이 감소하고 퇴행성 관절염이 생기는 등 일상 생활을 영위하는데 어려움이 생기게 되는 노화를 근육 강화 요법으로 뼈나 관절에 무리가 덜 가도록 하고, 항노화-항산화 물질로 신체의 노화를 억제하도록 도와주어 질병의 발생을 예방할 수 있도록 한다. 임신 관리 독립형 소프트웨어 의료기기는 임신 중 측정한 생체신호를 기반으로 위험요소를 감지하여 사전에 적절한 진단 및 치료를 가능하도록 하여 질병이 더 진행되지 않도록 하고, 엘렉시라는 독립형 소프트웨어 의료기기는 뇌파를 분석하여 뇌전증 발작 시간을 예측하고 대응할 수 있도록 해주며, 셀바스AI라는 독립형 소프트웨어 의료기기는 AI를 통해 심장음과 심전도를 분석하고 심장질환의 발병 위험도를 예측할 수 있도록 하여 선제적인 대응을 할 수있도록 도와준다.
Ⅲ. 질병의 진단에 관한 의료 신기술
질병의 진단에 관한 의료 신기술로는 체액을 통한 암 조기 진단, 다중 병원체 신속진단, 의료 영상 진단 보조 소프트웨어, 체외 진단 다지표 검사 등이 있다. 기존에 암의 확진은 스칼펠이나 내시경을 사용하여 조직을 떼어내 암을 확진하는 조직생검을 통해 이루어졌었고, 이는 환자에게 통증과 출혈을 일으킬 수도 있었다. 또 건강검진 시 이상소견이 있거나 환자가 아플 때 조직생검을 진행하기 때문에 암을 조기에 발견하기 어렵다는 한계점이 있다. 체액을 통한 암 조기 진단은 혈액 등 체액에 존재하는 유전자 분석을 통한 액체 생검으로서 암을 조기에 진단할 수 있어 기존의 한계점을 개선하였고, 체액만 채취하여 진단할 수 있기 때문에 조직 생검에 비하여 환자의 불편함을 최소화 할 수 있고 암 환자의 치료 후 경과도 간편하게 확인 할 수 있다는 장점이 있다. 다중 병원체 신속 진단은 현재 범국가적인 재난인 코로나19 검사도 기본적인 검체량이 있기 때문에 최우선적으로 처리해도 1~2일이 소요되는데, 이 외의 기타 감염병은 확진까지 평균 1주일(잠복 결핵 검사 등)이 소요되어 치료가 늦어지고 감염병을 확산시킬 수 있는 우려가 있기 때문에 고안된 의료 신기술이다. 감염병을 일으키는 다양한 병원체를 현장에서 빠른시간 내에 동시 진단하는 기기를 활용하면 감염병의 확산으로 인한 사회적 혼란을 막고 피해를 최소화 할 수 있다. 의료 영상 진단 보조 소프트웨어에는 다양한 종류가 있는데 그 중 국내에서 허락 받은 것으로는 루닛에서 빅데이터를 이용하여 제작한 흉부 X-ray 영상에서 이상부위를 검출하여 표시하고 판독하는 의사의 진단결정을 보조하는 소프트웨어가 있는데, 이는 숙련된 영상의학과가 80%의 정확도로 진단 할 수 있는 질병을 98%까지 정확도를 올려주는 것이 입증된 보조 소프트웨어이다. 뷰노라는 회사에서 개발하여 허가받은 것으로는 골연령 모델을 딥러닝으로 학습하고 좌측 손 X-ray 영상으로 골연령을 분석하여 의료인이 환자의 골 미성숙도를 판별하는 소프트웨어도 있다. 체외 진단 다지표 검사는 기존 종양표지자 검사는 single marker로써 높은 위음성과 위양성 비율을 가지고 있는 한계점을 개선하여, multiple marker와 이를 통합하여 분석하는 알고리즘을 통해 낮은 위양성과 위음성 비율을 가진 검사 방법이다. 심장 이식 급성 거부반응을 진단하기도 하고, 유방암 재발가능성을 예측하기도 하며 위암 환자의 조직 샘플을 통해 5년 생존률에 대한 정보를 제공해주는 기술이 존재한다.
Ⅳ. 질병의 치료에 관한 의료 신기술
질병의 치료에 관한 의료 신기술로는 굉장히 많지만 몇 가지만 꼽자면 생체 친화형 심혈관계 나노 바이오 소재, 중분자 신약, 3세대 면역항암제, 전극과 본체가 일체형인 페이스메이커가 있다. 현재 협심증 환자의 치료에 약물 방출 스텐트 등 스텐트 시술 등이 이용되고 있지만, 단기적인 수술효과와 평생 항혈전제를 복용해야 하는 한계점이 존재한다. 이를 개선하기 위하여 심혈관 질환 치료에 안전성이 높고 약물이 효과적으로 전달되는 생체 친화형 나노바이오 소재의 사용으로 수술 효과가 오랫동안 지속되고 항혈전제 장기 복용 시 생기는 위장관 출혈의 위험성을 줄일 수 있는 생체 친화형 심혈관계 나노 바이오 소재가 있다. 질병의 치료에 있어서 내과적인 접근, 즉 의약품의 사용이 필수적인데 15kd 이상의 고분자 화합물 바이오 의약품은 질환과 관련된 단백질을 표적으로 작용하여 높은 치료 효과를 보이지만 제조 과정이 복잡하여 가격이 비싸다는 단점이 존재하고, 0.5kd 이하의 저분자 합성 의약품은 제조 비용과 약의 가격이 저렴하지만 임상 실험을 통과하기가 어렵다. 이를 해결하기 위하여 중간 정도 크기의 중분자 신약은 그동안 활용하지 못한 표적을 목표로 할 수 있도록 하면서 개발 비용은 고분자 신약보다는 낮출 수 있어 고효능과 저비용의 신약이 제작될 수 있는 기술이다. 암 환자 신체 내부의 면역체계를 이용하여 암세포를 죽이도록 하는 면역항암제는 완치가 가능하다는 특장점을 가지나, 1회당 수천 ~ 수억 원의 부담스러운 비용과 함께 심각한 부작용을 초래할 수 있다. 3세대 면역항암제는 치료 비용을 낮추고 다양한 암에 효과가 있어 범용성을 지니며 최소화된 부작용으로 기존의 면역항암제보다 진보된 면역항암제이다. 지속적인 부정맥 등 심장병이 있는 환자의 경우에는 페이스메이커가 필수적인데, 기존 페이스메이커의 경우 흉부를 절개하여 삽입하였으며, 페이스메이커 본체와 자극 펄스를 심장에 전달하는 전극이 리드선으로 이어져 있었으나 리드선이 단선 되기도 하였고, 전지가 충전 될 수 없어 재수술이 필요하였던 부작용이 있다. 초소형 일체화 페이스메이커는 흉부 절개 필요없이 카테터 조작만으로 심장에 이식하는 것이 가능하며, 생물연료전지를 통하여 에너지를 공급받고, 제어부와 본체 및 전극이 일체화 되어있어 단선의 위험이 없다.
Ⅴ. 질병의 관리에 관한 의료 신기술
질병의 관리에 관한 의료 신기술로는 체내 이식형 초정밀 약물전달기기, 실시간 신체정보를 활용한 헬스케어 서비스 등이 있다. 당뇨병 환자의 경우 인공 췌장 기기가 상용화 되어 인슐린 주사를 맞아야 하는 번거로움이 조금 덜어지긴 하였으나 불규칙한 음식섭취나 일일 활동량의 변화에 따라서 인슐린 투여량을 능동적으로 조절할 수 없는 단점이 있다. 체내 이식형 초정밀 약물전달기기는 지속적인 약물 주입이 필요한 당뇨 환자와 고혈압 환자들과 같은 만성 질환자들의 상태를 실시간으로 모니터링하여 능동적으로 약물을 방출하는 약물 전달 기기는 환자의 삶의 질을 크게 향상 시킬 수 있다. 실시간 신체정보를 활용한 헬스케어 서비스는 현재 각종 웨어러블 디바이스로 개인의 체중, 심박수, 혈당, 혈압 등 다양한 생체표지자 정보가 누적되고 있으며 다양한 사람들에게서 이를 수집하여 분석 한 후 실시간으로 생활을 모니터링하고 삶의 패턴을 변화시킬 수 있도록 하여 follow-up과 personalized medicine을 동시에 해결 할 수 있게 된다. 현재의 기술은 스마트폰에서 어떻게 타이핑 치는지, 스페이스 바를 누른 뒤 다음 타이핑 까지의 시간, 백스페이스를 누른 후, 그 다음 백스페이스 까지 걸리는 시간, 주소록에서 사람을 찾는 행동 양식 등의 스마트폰 사용 패턴과 활동일주기, 스마트폰 이용시간, 집에 있는 시간, 한 장소에서 다른 장소로 이동하는 시간, 심지어는 인스타그램이라는 SNS에 올린 사진과 트위터라는 SNS에 쓴 글 등 스마트폰을 이용한 정보를 분석해 인지능력, 우울증, 조현병, 양극성 장애, PTSD, 불면증 등 정신건강과 유의한 상관관계가 존재함을 밝힌 논문들도 나와있고, 곧 이를 상용화하여 애플리케이션의 형태로 경도의 정신 장애에 있어서 예후를 간편하게 follow-up 할 수 있을 것으로 보여진다.
Ⅵ. 참고문헌
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