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나노기술 및 정책 정보

미국 미국, 21세기 보건의료를 위한 의료장치 사이버물리 시스템(CPS) - High-Confidence Medical Device…

페이지 정보

발행기관
네트워킹과정보기술연구개발프로그램
저자
나노R&D
종류
 
나노기술분류
 
발행일
2009-03-27
조회
4,172

본문

미국, 21세기 보건의료를 위한 의료장치 사이버물리 시스템(CPS)
 
미국의 의료장치 시장은 세계에서 가장 크며, 2006년 약 830억 달러의 규모로 글로벌 총액의 거의 절반을 차지하면서 매년 6%씩 성장하고 있다. 마이크로프로세서, 전기회로의 소형화, 유무선 디지털 네트워크, 신소재 및 신제조 프로세스 등의 등장으로, 환자 진단과 모니터링 및 치료에 사용된 기존의 아날로그형 전기기계 장치는 정보기술(IT)에 기초한 장치와 시스템으로 대부분 대체되고 있다. 이 장치들은 소형(예: 실시간 비디오 장착의 캡슐내시경)부터 초대형(예: 스캔 및 조사장치, 위치 분산 전자 기록 시스템) 시스템 확장이 가능한 복합 구성으로 다른 장치에 연결되기도 한다.      
 
IT 기반 의료장치의 등장으로 의료장치의 원형에 큰 변화가 초래되었다. 기존에 인간에 의해 작동되던 수동장치가 현재는 모니터링과 제어가 가능한 센서 및 구동장치(actuator), 생리학적 프로세스와 기능을 탑재한 복합 컴퓨팅 시스템으로 대체되었다. 이와 같은 임베디드 컴퓨팅(embedded computing), 센서, 모델링, 통신, 물리적 성분과 프로세스와의 통합 등을 통해 가능한 새로운 사이버물리 시스템(cyber-physical systems)을 사용해 단순한 수동 시스템으로는 불가능한 수준의 기능성, 적응성 및 효과를 얻을 수 있다. 
 
정부 견해
이 보고서의 작성자인 NITRD(네트위킹 및 정보기술 R&D) 프로그램하의 고신뢰성 소프트웨어 및 시스템(HCSS: High Confidence Software and Systems) 조정그룹의 수석 과학자들은 보건의료 분야에서 빠르게 확산되고 있는 디지털 환경에 의해 제기되는 근본적인 과학기술 문제를 지적한다. 이들은 현재의 의료장치보다 훨씬 안전하고 신뢰할 수 있는 혁신적인 능력과 기능을 제공할 의료장치 사이버물리 시스템(복합적, 상호연결, 상호운용성 실현)의 설계와 제조를 위해 필요한 핵심적인 연구 발전을 제시한다.   

ㅇ주요 조사결과
• 현재의 의료장치 구조는 상호운용성이 부족하며 자료 입력과 결과 평가를 위해 전문가가 필요하다.  
• 수술실 환자에게 여러 장치가 한꺼번에 연결되어 있는 대부분의 경우 의사가 모든 장치를 각각 감시하고 자료 
   를 종합, 행동 결정을 해야 하는 어려움이 있다.   
• 의료장치 구조는 환자 자료의 네트워크 통신을 용이하게 하는 유무선 인터페이스를 포함하기 시작하고 있다. 그
   러나 독립적인 장치들의 자료를 종합하는 과정에 의도치 않은 결과가 발생할 수 있다. 
• 가정 보건의료 서비스에 대한 관심이 증가하면서, 원격 의료 서비스 전달과 온라인 임상시험 분석의 필요에 따
   라 미래의 보건 시스템을 위한 첨단 네트워킹과 의료 정보 통신의 중심적 역할이 강조되고 있다. 따라서 네트워
   크 의료장치 시스템의 특수 공학에 초점을 맞춘 R&D의 필요성이 증가하고 있다. 
• 현재까지의 개발 방법은 고도의 복합적인 상호운용성 의료장치 소프트웨어 및 시스템의 고신뢰성 설계 및 제조
   에 적합하지 않으나 수년 내에 나노/바이오 장치, 생체공학 또는 프로그램 가능한 생체시스템을 포함할 것으로 
   보인다.     
• 현재의 사후검증 방식은 미래의 다양하고 복잡한 의료장치 및 시스템에 부적합하다. 
• 현재의 과학 원리와 공학 기초는 고신뢰성 의료장치 사이버물리 시스템의 설계와 검증에 부족하다.
 
ㅇ결론
• 합리적으로 설계된 고신뢰성 의료장치 사이버물리 구조가 필요함: 복잡한 사이버물리 시스템과 기술 혁신에 요
   구되는 모델링 및 설계에 초점을 맞춘 전략적 R&D 필요
• 공학 기반의 설계와 개발 도구의 전략적 개발을 위해 학계와 의료장치 제조업체로 구성된 개방적 연구 공동체
   가 필요함 
• 의료장치 제조업체는 충분한 증거 확립을 위해 사이버물리 통합 시스템의 컴퓨터 모델에 기초한 검증 기술이 필
   요함 
• 개방형 의료 기술의 설계, 실행, 검증을 위한 고신뢰성 네트워킹과 IT에 초점을 맞춘 전략적 R&D를 통해 비용효
   율성과 개선된 보건의료 서비스를 달성하고 생명의학 기술 분야에서 혁신을 촉진하여 미국의 선도적 입지를 확
   보함 
• 사이버물리 시스템의 이해 수준을 제고하기 위해 관련 학문 간의 장벽을 제거함
• 개방적 상호운용의 의료 사이버물리 시스템의 개발에 필요한 기준, 네트워크, IT 구조를 구축하려면 정부, 산업
   계, 학계 간의 효과적인 협력을 위한 장려책이 필요함 
 
 
목차
- 의료장치의 과거, 현재, 미래 전개
- 의료장치 사이버물리 시스템의 검증
- 의료장치 사이버물리 시스템의 설계에 필요한 과학기술 R&D
- 의료장치 R&D를 위한 협력 및 전략