1. 의공학(Biomedical Engineering)이란 ?
의공학은 의학과 공학의 협동적인 학문분야로, 공학적 원리와 방법을 의학분야에 적용하거나, 생체 및 인체시스템의 원리를 공학분야에 활용하는 것을 일컫음. 의학은 기초의학(해부학/생리학/병리학 등), 임상의학(내과학/외과학/안과학 등), 사회의학(공중위생학/법의학 등) 등으로 나뉘며, 의공학은 이러한 여러 분야에서, 질병 조기발견, 정확한 진단, 적정한 치료, 그리고 치료후 명확한 판단을 위하여 활용됨.
전자산업 및 컴퓨터기술의 발전은 초음파, CT, MRI 등 첨단의료기기의 개발로 이어져 의학분야에서 활발하게 이용되고 있는데, 의공학 역사의 주요한 사건들로는 18세기 온도계 발명, 1819년 청진기 발명, 19세기중반 검안경 발명, 1895년 X선 발견, 1903년 심전계(ECG) 개발, 1924년 뇌파계(EEG) 개발, 1972년 X선 CT 개발, 1982년 MRI의 임상적 응용 등이 있었음.
의공학의 특성:
생체시스템은 고유의 가변적 특성을 갖고 있다.
인체와 접속되어 사용하기 때문에 고도의 안전성이 요구된다.
측정되는 대상이 대부분 신체의 내부이다.
측정되는 신호의 진폭이 작고 낮은 주파수 특성을 갖고 있다.
생체시스템은 이물질에 대한 거부반응이 있다.
생체시스템의 변화에 대한 요인을 정확하게 파악하기가 어렵다.
2. 의료기기 산업 특성 및 시장 현황, 전망
전세계적으로 생산되는 전자 의료기기는 모두 6천여종(75만여 품목)에 달하고 있으며, 이중 2,400여종이 우리나라에서도 생산되고 있지만 연1만대 이상을 생산하는 품목이 없을 정도로 대표적인 다품종 소량생산 산업임.
전자의료기기 산업은 전자공학, 기계공학, 전산공학, 정보공학, 물리, 화학, 재료 등 공학기술과 의학, 생리학 등이 결합되어 있는 첨단 복합산업인 바, 고부가가치 품목들(부가가치율 31.8%로 전체 전자산업 26.3%보다 높음)이며, 기술보유의 어려움과 국민보건 관련상 수입관세나 규제가 거의 없고(국제산업), 품질이 가격에 우선하는 속성(의료진의 보수성) 및 의료보험 등으로 경기변동 민감도가 매우 낮음.
※ 병의원 예산편성이 4/4분기인 바, 의료기기업체 매출은 주로 하반기에 집중됨.
세계의 전자의료기기 시장규모는 1999년 기준 약281억 달러 수준(CT,MRI,X-ray등 영상진단기 시장이 전체의 42% 차지)으로 추정되고 있으며, 시장이 제품별, 품목별로 세분화되어 있어 개별 시장규모가 크지 않아 전형적인 중소기업형이기도 함. 향후 시장규모는 2003년경 현재보다 약 27.8% 증가한 359억 달러에 도달할 전망임.
< 세계 전자의료기기 시장의 전망 >
(단위: 억달러, %) 구 분
1999
2000
2001
2002
2003
연평균증가율
영상진단기
117
124
131
138
146
5.6
생체신호계측기
44
46
48
50
53
5.2
분 석 기
43
45.5
47
49
52
4.4
치료기기
15.6
15.9
16.2
16.5
16.8
2.3
재활기기
13.7
14.3
14.9
15.6
16.3
4.5
인공장기
18.3
20.2
22.3
24.6
27.2
10.5
의료정보시스템
28.9
32.7
37.0
41.9
47.5
13.2
합 계
280.5
298.6
316.4
335.6
358.8
6.2
자료(KIS): UN, Industrial Statistics Yearbook/ 미상무부, Industry & Trade Outlook
국내 의료기기산업은 1980년대 중반까지 의료용 소모품과 기초의료장비가 주종을 이뤘고, 전자의료기기분야가 취약하여 대부분 수입에 의존하였던 바, 막대한 무역수지적자에 크게 일조함. 그러나, 정부 의료기국산화시책(산/학/연 협동연구 및 지원),첨단벤처기업육성 등을 통해 제품개발 및 수입대체/수출 기반이 현재는 조성됨.
(단위: 개소) 병원 및 의원 (19,640개소)
치과병의원
한방병의원
특수병원/
보건기관/조산원 등
합 계
종합병원
병 원
의 원
277
626
18,737
10,248
6,972
3,627
40,487
자료: 국민의료보험관리공단
< 진료과목별 의료기관 현황: (주)XXXXX 제품수요처 위주 >
(단위: 개소) 구 분
내 과
소아과
정형외과
신경과
정신과
신경외과
이빈후과
재활의학
종합병원
273
270
268
123
169
261
205
109
병 원
456
297
368
83
94
232
39
61
자료(KIS): 병원신보(99.7.5)
< 주요 전문과목별 98년 전문의 현황: (주)XXXXX 제품수요처 위주 >
(단위: 명) 내 과
소아과
정형외 과
신경과
정신과
신 경
외 과
이비인후과
재 활
의학과
계
5,796
(14.3 %)
2,309
(5.7 %)
2,745
(6.7 %)
853
(2.1 %)
1,408
(3.5 %)
1,249
(3.1 %)
1,825
(4.5 %)
376
(0.9 %)
40,669
(100 %)
자료: 보건복지부, (참고) 1998년말 현재 의사 65,431명, 치과의사 16,126명
< 병상규모에 따른 의료기관 현황 >
(단위: 개소, 개) 구 분
1000병상
이상
999 ~
800병상
799 ~
600병상
599 ~
400병상
399 ~
200병상
199 ~
100병상
100병상
이하
종합병원
8개소
11,163개
16개소
13,776개
23개소
15,691개
65개소
30,208개
104개소
26,718개
54개소
7,593개
3개소
259개
병 원
3개소
5,190개
4개소
3,521개
7개소
4,492개
15개소
6,699개
47개소
12,281개
97개소
13,544개
384개소
24,034개
< 병상이용율 >
(단위: %) 년 도
입원 환자
외래 환자
평균입원일수
병상이용율
1998
43,165천명
88,520천명
13일
65.8 %
자료: 국민의료보험관리공단, (참고) 총병상수: 236,187개
< 100병상당 일평균 입원환자수 >
(단위: 명) 년 도
평 균
종 합 병 원
병 원
3차병원
> 300병상
160 ~ 299
160병상 >
1997
76.1
91.5
82.5
77.6
79.9
71.3
자료: 97년 병원경영분석
< 병원별 연간 입원환자 현황 (97년도 기준) >
(단위: 명) 병 원 명
환자수
병 원 명
환자수
병 원 명
환자수
서울중앙병원
719,790
삼성서울병원
470,358
영남대학병원
313,184
세브란스병원
522,583
계명대동산병원
338,566
한양대학병원
308,391
서울대학병원
510,744
경희대학병원
331,145
중앙 길 병원
470,358
고신대복음병원
319,017
자료(KIS): 병원연감(99.1)
< 각 과별 연간 외래환자 현황: (주)XXXXX 제품수요처 위주 >
(단위: 명) 구 분
병 원 명
환자수
병 원 명
환자수
병 원 명
환자수
내 과
서울중앙병원
449,497
세브란스병원
349,130
서울대학병원
315,951
소아과
소화아동병원
324,462
한동대선린병원
123,563
중앙길병원
120,949
정신과
국립감호정신병원
236,384
국립춘천정신병원
153,916
국립서울정신병원
68,248
신경과
경희대병원
86,596
서울대병원
63,020
서울중앙병원
56,534
신경외
경희대병원
35,915
중앙길병원
28,268
부산백병원
25,880
재활과
세브란스병원
72,473
서울중앙병원
49,816
영동세브란스병원
39,018
자료(KIS): 병원연감(99.1)
5. 국내 질병/환자 통계
< 수검인원 10,000명당 유병율(=유질환율) 현황 >
(단위: 명)
자료: 피보험자 건강진단 결과분석 (1998, 국민의료보험관리공단)
< 사망원인별 비중: 97년도 기준 >
자료: ING LIFE(95통계청 사망원인 1위: 뇌졸중(특히50대이후)/ 전세계4,500만명)
6. "재활의학과"시장 및 "뇌"연구 분야 경향
재활의학 : 각종 질병 및 사고로 인하여 장애가 생긴 사람으로 하여금 주어진 조건하에서 최대한의 신체적, 정신적, 사회적 능력과 잠재적 능력을 발달시켜 가능한 한 정상인에 가까운 또는 남에게 도움을 받지 않는 생활을 할 수 있게 해주는 분야임. 뇌졸중, 척수손상환자 뿐만 아니라 각종 통증으로 인하여 보행 및 일상생활 동작에 지장을 받는 모든 환자가 재활치료의 대상임. 사회가 발전할수록 예방, 치료의학분야외에 재활의학 수요가 증가되어 왔으며, 우리나라도 1983년부터 전문의가 배출되기 시작함.
재활의학과에서 치료하는 질환들 :
- 뇌졸중(중풍) - 사지마비,하지마비 - 척수손상 - 보행이상 - 뇌성마비 - 치매
- 자세 및 관절의 변형 - 요통 - 어깨와 목부위 및 족부(발목,발바닥) 통증
- 각종 관절염(퇴행성,류마티스성) - 기타 만성통증 - 스포츠 손상 - 수술후 재활
< 95년 지체장애인 실태조사 결과 >
(단위: 명, %) 장 애 원 인 별
장 애 부 위 별
뇌 졸 중 116,049명
뇌성마비 12,367명
소아마비 64,798명
뇌 손 상 7,474명
척수손상 8,759명
근육병증 2,875명
관 절 염 93,391명
디스크등 69,504명
기 타 352,806명
하지 한쪽 28.5%, 하지 양쪽 17.7%
상하지한쪽 18.4%, 상하지양쪽 6.4%
상지한쪽+하지양쪽 2.5%
상지양쪽+하지한쪽 0.6%
척 추 7.3%
척추+상지한쪽 0.5%, 척추+하지한쪽 1.5%
척추+하지양쪽 2.9%,척추+상하지한쪽 0.3%
척추+상하지양쪽 0.7%
기타 12.7%
합 계 : 728,023명
합계 : 100.0 % (하지/척추관련: 87.3%)
자료: 한국보건사회연구원 (보건복지부: 98년말 현재 총 추정장애인수 135.5만명)
< 통계청 "장래인구 추계(1996)": 고령화사회 도래, 노인성질환 증가 예상 >
- 2020년 총인구 예상 5,236만명중 65세이상 인구비율 13.2%(98년 현재: 6.6%수준) 21세기사회의 가장 큰 특징적인 현상은 노인이 사회구성의 주류를 이루는 노령화사회이며, 노인복지가 사회복지의 가장 중요한 몫을 차지하게 되리라는 점임. 구미 선진국 및 일본에서는 이미 평균수명이 80세를 넘고, 65세이상 노령인구가 전인구의 15~20%를 차지하는 바, 노인문제는 발등의 불이며, 우리나라도 예외일 수는 없을 것임.
우리나라의 경우도 노인성질환 실제 질환자는 이미 치매(알츠하이머, 유병율: 65세이상 5 ~ 7%, 80세이상: 20%) 약 20~30만명, 뇌졸중(중풍) 약 20~30만명(매년 신규발생 10만명선), 관절염 약 100~150만명 수준(65세이상 25.2% 내외)으로 추산되는 실정임.
"뇌"의학(신경과학) 연구의 중요성: < 주요국가별 뇌연구 투자 상황 > 미 국
범국가적인 차원에서 뇌연구 촉진법인 "뇌연구 10년" 법안을
마련하여 막대한 연구비 지원중
일 본
향후 20년동안 뇌연구에 2조엔(매년1,000억엔) 투자계획 실행중
우리나라
"BRAINTECH 21"이라는 뇌연구프로젝트를 새로 제정, 향후 10년간 약1조원에
이르는 연구비를 투입하려는 계획 발표
최근 들어 유전자 및 분자 차원에서 더욱 미시적으로 뇌의 구조와 기능을 연구하는 분자생물학(유전공학)이 크게 발전하면서 고차적인 뇌 정신기능을 과학적으로 규명하는 데 큰 성과(Human Genome Project / Brain Mapping Project 등)를 내고 있으며, 첨단전자공학기술(거시적 신경과학분야 연구에 지대한 공헌)의 지원아래 머지않아 뇌신경세포 성장과 노화의 비밀 영역의 상당부분에까지 밝힐 수 있는 단계에 이를 전망임.
그렇게 되면 현재는 불가능한 손상된 뇌세포 일부 재생도 가능하게 될 수 있을 것임.
일반적으로 2003년 이후에는 유전자요법을 이용한 진단기, 치료기 등이 실험단계에서 벗어나 임상진단 및 시술에 널리 이용될 것으로 전망되고 있으며, 다만 규격승인 및 윤리문제 등으로 인해 기존 치료기 대체속도는 제한적일 것임. 그러나, 20년후쯤에 가서는 유전공학기술을 이용한 유전병 예방/치료가 가능해 질 것이며, 바이오전자의료기기 및 다수다종의 인공장기 등이 중요한 비중으로 상용화될 수 있을 것으로 보여짐.
((((( ★ 참고 자료 : 주요 질환별 유병율 DATA와 질환별 특징사항 요약 ★ )))))
(단위: 인구 10,000명당 질환자수, %) 질 환 명
유 병 율
비 고
뇌 졸 중
57.3명 (0.57%)
<사망원인:1위>
95년 통계청 주요성인질환 유병율
일산백병원: 80명(사망률 8.3명)
관 절 염
65세이상(25.2%
or 168명(1.7%)
성북구 보건소 추산자료
2000년후 200만명이상 전망 있음
치 매
65세이상(8.3%)
<95년:22만명>
95년 한국보건사회연구원실태조사
중증치매1.1%,중급2.3%,경증4.9%
뇌성마비
0.7명 (0.007%)
생후1년: 52명
한국Bobath학회, 미국및국내자료
파킨슨씨
60세이상(1.0%)
영동세브란스병원신경과/한림의대
간 질
100명 (1.0%)
삼성의료원 뇌신경센터
정신분열증
정신병119만명
정신분열8만명
천리안 및
MBN메디컬센터 자료
뇌 종 양
매년 3,000명씩
신규 발생
경향신문 보도자료(서울의대교수)
부산백병원감마나이프시술 연150건
주) 아직 공식적인 국내 질병통계자료가 빈약하고, 인용처별 자료 상위가 많음에 유의
뇌졸중(중풍) 혈액순환기계질환으로 분류되는 뇌졸중은 허혈성과 출혈성이 있으며, 뇌손상을 일으켜 편마비, 언어/감각/보행/의식장애 증상 등을 수반함. 치료법은 급성기치료(6시간내 혈전용해제, 약물치료 등)와 재활치료로 나뉘는 데, 급성기를 지나 어느정도 안정된 상태에서 재활치료를 장기간(6개월 내외) 적극적으로 시행해야 하며, 신체기능회복(죽은 뇌세포 대신 인접 뇌세포가 확장, 기능대행)후 재발방지가 극히 중요함.
관절염(퇴행성 및 류마티스성): 퇴행성관절염은 관절연골(무릎부위)이 손상을 받는 노인성만성질환으로 통증및 보행장애를 가져옴. 인공관절액을 주사하여 증상완화, 기능회복(재활요법 병행)이 가능하며, 류마티스성관절염(관절붓는 증상)도 재활훈련 필요함.
치매 의식의 변화없이 여러가지 인지기능의 손상이 나타나는 노인성 증후군들로서 기억력, 추상적사고, 판단및 충동조절과 같은 대뇌피질 기능장애/정신건강,활동성 중요