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의공학

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<li>18세기: [[http://100.naver.com/100.php?id=157045 Fahrenheit]]([[http://100.naver.com/100.php?id=37410 네덜란드]]) 온도계 발명 </li> <li>1819년: Laennec(프랑스) [[http://100.naver.com/100.php?id=146866 청진기(stethoscope)]]발명 </li> <li>19세기 중반: Helmholz(독일) [[http://100.naver.com/100.php?id=8378 검안경(ophthalmoscope)]] 발명 </li> <li>1895년: Roentgen(독일) [[http://100.naver.com/100.php?id=111296 X선]]발견(1901년 제1회 노벨 물리학상 수상) </li> <li>1903년: Einthoven(네덜란드) [[http://100.naver.com/100.php?id=103253 심전계(ECG)]]개발(1924년 제19회 노벨 의학상 수상) </li> <li>1910년: [[http://kr.dic.yahoo.com/search/enc/result.html?pk=11303400&field=id&type=enc&p=굴스트란드 Gullstrand(스웨덴)]] 안과 광학 이론의 개척( 제11회 노벨 의학상 수상 ) </li> <li>1924년: Berger(독일) [[http://100.naver.com/100.php?id=40069 뇌파계(EEG)]] 개발 </li>

<li>1928년: Bovie(미국) 전기수술기구 개발 </li>

<li>1938년: Wiles 최초의 "total hip" 이식 </li>

<li>1944년: Kolff 인공신장기의 개발 </li>

<li>1956년: Defibrillator의 최초 임상 이용 </li>

<li>1956년: Cournand(미국), [[http://100.naver.com/100.php?id=103236 심장 카테터방법]]의 개발과 임상 응용 ,Forssmann(독일) ( 제 47회 노벨상 의학상 수상) </li>

<li>1957년: Houry 초음파의 최초의 임상적 응용 </li>

<li>1958년: Anger 감마선 카메라의 개발 </li>

<li>1958년: 국제의용생체공학회([[http://www.ifmbe.org/main.htm IFMBE]])발족 </li> <li>1960년: [[http://100.naver.com/100.php?id=772666 Chardack Pacemaker]]를 최초로 사람에게 이식 </li> <li>1960년: Star, Edward 임상적 이용가능한 [[http://100.naver.com/100.php?id=728823 인공판막]]의 개발 </li>

<li>1961년: Bekesey(헝가리) 내이 와우각내 자극 현상 발견 ,(제 51회 노벨 의학상 수상) </li>

<li>1963년: Huxley(영국) 신경막 전위의 측정에 관한 연구 ,Hodgikin(영국) (제 54회 노벨 의학상 수상) </li>

<li>1972년: Hounsfield(영국) X선 CT 개발 ,Cormack(미국) (1979년: 제70회 노벨 의학상 수상) </li>

<li>1979년: [[http://www.kosombe.or.kr/ 대한 의용생체 공학회]] 창립 </li>

<li>1982년: Kolff(미국) 인공심장을 사람에게 최초로 이식   </li>

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의공학은 공학의 여러분야가 의학의 여러분야에 응용되는 것이기때문에 보는 관점에 따라서 여러가지로 분류할수 있다. 공학적 관점에서는 적용되는 공학적 기술에 따라서 분류하는 경향이 있으며, 의학적 관점에서는 그 기술이 의학의 어떠한 분야에 응용되는가에 따라서 분류하고 있다. 여기에서는 의학적 관점에서의 분류는 일반적으로 의학의 분류와 비슷하므로, 의공학분야에서 응용되고 있는 기술을 중심으로 하여 분류한다. (1) 생체신호처리  생체에서 발생하는 여러가지 형태의 신호를 검출하여, 이를 처리하고 분석하여서 진단에 유용한 정보를 제공한다. 생체에서 측정되는 신호의 종류는 심전도, [[http://100.naver.com/100.php?id=40042 뇌전도]] 등의 전기적인 신호, 혈류속도, 유량등의 기계적인 신호, 산소포화도, 폐하등의 화학적인 변수등 여러가지가 있을수 있다. 일차적으로는 이 측정변수들을 얼마나 정확하고 쉽게 측정하는가에 대한 연구와, 측정된 결과로부터 유용한 결과를 얻기 위하여 어떠한 신호의 처리 및 분석의 방법이 적용되어야 하는가에 대하여 연구한다. 측정하는 방법및 처리 분석하는 방법들이 발전되어 의료기기 형태로 의학의 임상 분야에 사용될수 있다. 생체 계측공학이라고도 할수 있는 분야이다. (2) 의학 영상 처리및 분석  최근의 컴퓨터의 의학에서의 이용이 활발하여 지면서 출현한 초음파, X선영상, MRI영상, [[http://100.naver.com/100.php?id=188119 핵의학]] 영상및 [[http://100.naver.com/100.php?id=189293 현미경]] 영상등의 의학분야의 영상에 대하여 새로운 영상 촬영방법, 처리 방법 및 분석 방법등에 관하여 연구하는 분야이다. 생체신호 처리의 경우와 달리, 취급하는 데이터가 2차원적, 때로는 3차원적이라는 특성이 있다. (3) 의료기기  의용생체공학적인 기술들을 임상적인 응용의 목적으로 기기화하여 개발하는 분야이다. 의료기기의 핵심적인 기술이외에 안전성, 신뢰성, 경제성등이 고려되어 임상적인 활용도가 높은 시스템으로 개발되어야 한다. (4) 모델링및 시뮬레이션  생체내의 여러가지 현상에 대하여서 그 특성을 분석하기 위하여, 알려져있는 사실과 관측된 결과를 이용하여서 모델을 설정하고, 그 모델의 타당성을 입증한다. 타당성이 입증된 모델을 이용하여서, 실제의 상황에서는 구현이 불가능하거나, 어려운 여러가지 조건에 대하여 시스템의 반응과 결과를 분석하여 실제 생체 시스템의 결과를 예측한다. (5) 생체 역학  생체내의 유체및 고체에 대하여서 역학적인 분석을 시도한다. 생체내 유체 흐름에서의 압력,속도,유량의 상호 상관관계 및 이들의 기계학적 특성을 연구한다. 유체이외의 뼈등의 고체에 가해지는 기계적인 스트레스의 추정을 통하여서 인공 관절등의 설계에 이용할수 있는 결과를 도출한다. (6) 생체재료  생체내에서 생체의 연조직 및 경조직을 대신하여 사용하거나, 생체에 삽입하는 기구의 생체내의 접합성을 증가 시키기 위하여 생체조직과 접하는 부위에 사용할 목적의 인공적인 재료의 개발에 관하여 연구한다. 전반적인 생체내의 인공재료에 관하여 연구한다. (7) 재활공학  질병이나 사고로 인하여 기능이 정지된 인체의 기능을 회복 시켜주기 위하여 시도하는 여러가지 형태의 연구이다. 근육마비 환자에게 전기자극을 주어서 그 기능을 회복해주는 경우및 절단된 팔이나 다리의 기능을 대행해주는 의수및 의족에 대한 연구를 예로 들수 있다. (8) 인공장기  기능이 저하되거나 상실된 장기에 대하여서, 다른 어떠한 방법으로도 그 기능의 회복이 불가능한 경우에 그 기관을 제거하고, 그 기관의 기능을 대신할수 있는 인공적인 생체장기를 이식한다. [[http://100.naver.com/100.php?id=129111 인공심장]], [[http://100.naver.com/100.php?id=728823 인공판막]], [[http://100.naver.com/100.php?id=129109 인공신장]]등의 여러가지 인공장기에 관한 연구가 진행되고 있다. (9) 의료정보  병원등 의료 환경에서 발생하는 의료정보의 체계적인 관리와 처리를 위하여 시스템을 구성하고, 이를 이용하여서 발생되는 의료정보를 분석적으로 활용할수 있게 한다. 컴퓨터의 의학분야에의 활용도가 높아 지면서 더욱 많은 정보가 발생되고 있으며, 이들 의학 정보에 대한 분석적 방법의 적용의 필요성이 점차 높아져 가고 있다. (10) 진단 보조 시스템  컴퓨터 기술의 발전으로 인하여서, 전문가 시스템, 자동 진단 시스템등 컴퓨터의 논리를 이용한 진단 시스템을 개발하고 이것을 의학의 진단에 보조적인 방법으로 사용한다. 특히 단체검사등의 대용량의 데이터의 분석과, 장시간의 데이터 분석에 기본적인 보조 진단 방법으로 유용하게 이용할수 있는 노력을 시도하고 있다. (11) 기타  앞에서 언급한 의공학의 분야이외도, 의공학의 교육에 관한 분야, 안전성및 신뢰도에 관한 분야, 의료기기의 규격에 관한 분야등이 있다.

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의공학은 의공학을 전공으로 하는 사람이외에도 의학을 전공으로하는 사람에게도 필요하다. 그 이유를 열거하면 다음과 같다. (1)의공학은 임상적 진료의 과정에 필수적이다.  의공학적 기술의 지원이 의학의 세가지의 중심 기둥중에서 한부분을 차지한다는것은 이미 앞에서도 언급한바이다. 현대에서의 진료라는것은 진단 정보를 제공하여주는 의료기기를 제외하고는 생각하기 어렵다. 진료를 위하여서는 여러가지 종류의 의료기구 또는 의료기기를 이용하여야만한다.  이것은 간단하게는 체온계와 청진기에서부터, 크게는 [[http://100.naver.com/100.php?id=131192 자기공명]] 영상장치와 [[http://100.naver.com/100.php?id=281698 양전자 방출 단층촬영기]]등의 대형 첨단의료기기에 이르기 까지 그 종류가 다양하고 폭이 넓다. 환자에 대한 진료는 의사에게 제공된 정보들에 대하여, 의사가 최종적으로 그 정보들을 종합하여 진단을 내리고 치료 계획을 세우는 것이라고 할수 있다.  즉 제공된 진단 결과로 부터 수동적인 판단을 내리는것이 아니라, 검사된 결과를 종합하고, 환자의 여러가지 임상적 소견등과 종합하여 판단을 하는 것이기때문에 제공된 정보에 대한 정확한 평가능력을 갖고 있어야한다.  각각의 검사방법 또는 의료기기의 진단원리 및 특성을 정확하게 알고 있지 않는 경우에는 이러한 검사 결과에 대한 정확한 평가는 불가능하다고 볼수 있다. 환자의 소견에 따라서 적합한 검사를 처방하고, 그 결과를 정확하게 판단하기 위하여서는, 진단방법의 개념및 동작원리의 이해, 정상적인 검사결과의 범위, 가능한 오차의 범위와 실수등을 구별할수 있는 능력이 있어야하겠다. (2) 발생된 정보의 처리및 분석능력이 필요하다.  발생되는 진단 정보는 점차 그 양이 많아지고, 형태도 다양해지고 있다. 이러한 환자의 데이터가 한사람의 것이 아니고 여러사람의 것인 경우에는 점차 취급하기 어려워지게 된다. 이 경우에는 데이터 베이스를 구축하여서 체계적이고 효율적으로 데이터를 관리하는것이 절대적으로 요구된다.  이러한 관점에서 컴퓨터가 의학 분야에 여러각도에서 적용되고 있으며 점차 그 응용의 폭을 넓혀가고 있다. 기본적으로는 병원내의 행정업무및 회계업무등에서 시작하였지만, 환자의 데이터 관리, 처방전의 관리등 점차 의학적 데이터의 관리로 체계적으로 발전하고 있다.  소규모의 환자그룹에 대하여서는 PC등에서 사용가능한 데이터 베이스 응용 프로그램을 이용하여서 쉽게 필요한 프로그램을 개발할수 있다. 의료정보에 대한 처리와 분석은 의료정보의 체계적인 관리뿐만아니라, 자동진단의 방법을 이용한 진단 보조장비의 개발, 의료 정보의 교환을 위한 정보교환및 통신시스템의 도입으로 점차 발전하여 가고 있다.  컴퓨터에서 취급할수 있는 모든 정보들을 입력, 출력, 처리, 분석하고 종합하여 관리할 수 있는 진단용 워크스테이션이 개발되고 있으며, 이 워크스테이션이 통신망과 접속되어 병원내의 부서 사이의 각종 의료정보를 교환하기도하고 또는 병원 외부의 의학관련 기관과 교환하는 방향으로 응용하고 있기도하다.  이것은 환자에 대한 정보의 신속한 교환을 통한 진료의 질을 향상 시키는 방향으로 추진되고 있으며, 의료 정보학이라는 분야로 활성화 되어가고 있기도 하다. (3) 의학의 연구에 필요하다.  의학의 발전은 여러가지 각도에서 이루어 질수 있으나, 이에 가장 중요한 역할을 담당하는것은 의학 분야에 종사하는 사람들이라고 할수 있다. 의학적 연구에는 많은 실험적 방법이 요구되고 있으며, 발생된 결과의 처리및 분석이 요구된다. 직접적인 실험이 불가능하거나, 실험전에 미리 실험의 범위를 정하거나, 대강의 정보를 얻기 위하여서는 모델링이나 시뮬레이션 방법등이 효과적으로 사용될수 있다. 임상적 경험과 지식을 바탕으로 새로운 진단 방법과 의료기기를 개발할수 있으며, 인체의 기능을 대행해주는 인공장기등의 개발을 주도할수 있다.  이러한 모든 분야가 바로 공학의 학문 분야에서 다루어지는 것이므로 의학의 발전에 능동적인 역할을 할 의학인에게는 의공학은 필수적이라고 할수 있다

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6) 의공학의 발전방향

의학이 발전하기 위하여서는 많은 공학적 기술이 새로 도입되어야한다. 새로운 기술의 도입은 여러가지 각도에서 이루어 질수 있으나, 바람직한 패턴은 의학분야에서 그동안의 경험을 바탕으로 어떠한 "NEED"를 발생 시켜 주는것이다.  즉, "이러한 기능을 갖는 진단방법 또는 의료기기가 있었으면 좋겠다"하는 필요성과 요구사항을 발생 시켜 이것을 공학측에 넘겨주면 공학측에서는 이것을 "SEED"로 하여서 요구된 사항을 만족시키는 개발을 추진하는것이다. 개발된 결과를 다시 의학측에 넘겨서 그 성능을 확인하여보고 추가적인 부분을 보완하는 형태로 발전시키는것이다. 이러한 "NEED"에 근거하여 출발하지 않은 경우에는 개발내지 연구 그 자체의 머무르고 마는 경우가 많다. "  이렇게 의학과 공학간의 협조에 의하여서 의공학적인 발전을 이루기 위하여서는 서로 상대방을 어느정도 이해하고 있어야한다.   다음과 같은 실패 사례를 들어보자. 임상에서의 새로운 생체 신호를 측정하기 위하여서 그 요구사항을 공학측의 연구진에게 넘기는 경우에 공학측에서는 몇가지 중요한 조건에 대하여 물어볼 것이다. 예를들어서, " 이 측정 시스템은 어느정도 정확해야 합니까? "하고 묻는 질문에, " 되도록 정확하면 좋습니다. 아!, 정확할수록 좋죠!"하는 형태의 답변을 했다면, 공학측에서 이것을 개발하는 연구진들은 현재의 기술로 가능한 최고의 정확도를 갖는 시스템으로 개발할것이다. 실제로 이정도의 정확성이 요구되는 경우라면 문제가 없겠지만, 이것이 필요 이상의 정확성을 갖는경우에는 개발된 의료기기의 가격을 상승시키고 결과적으로 효용성이 없는 시스템으로 전락하고 말것이다.  반대로 공학측에서 접근하는 경우에도 인체의 특성등 의학적인 상황에 대하여 충분한 지식을 갖고 있어야한다. 철판의 결함의 검사에 이용되는 초음파 시스템을 마찬가지 원리로 인체에 적용하여서, 신체내의 이상을 찾아낼수 있다는 생각을 할수 있다.  일견 타당성이 있는 생각으로 간주 될수 있으나,인체내의 특성은 고려하지 않은 상황이라고 할수 있다. 철판의 경우에는 균일한 물질로 구성되어서 그 결함의 부위를 쉽게 찾을수 있다고 할수 있으나, 인체의 경우에는 불균일한 물질로 구성되어 있기 때문에 어느 부위에 이상이 있어도 이것이 측정되는 신호에서 쉽게 눈에 띄지는 않을것이다.  즉 별도의 신호처리등의 복잡한 후속 과정 없이는 그 결과를 분석하기 어렵다. 즉 의학적 환경에 적합한 시스템을 개발하기 위하여서는 공학적인 기술을 의학적 상황에 적용하여서 효과를 발휘할수 있게 할수 있는정도의 충분한 의학적 지식을 습득하고 있는것이 바람직하다.  즉 의공학의 발전을 위하여서는 의학과 공학간의 긴밀한 협동관계가 이루어져야하며, 이것은 상대방의 상황과 필요한지식을 습득하는데에서 부터 출발한다고 할수있다.

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