나노기술 및 정책 정보

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■ 의료 정보과학은 무엇인가?

인간의 삶이 정보시대의 효과를 피해갈 수 없듯이, 건강 및 의료분야 역시 정보시대의 효과를 피해갈 수 없을 것이고, 아마 더욱 정보가 중요한 분야가 될 것이다. 모든 인간의 행동에 컴퓨터의 이용이 가능해 지고 있기 때문에, 의료 정보과학에 시스템적인 접근(의료분야 정보의 획득, 관리, 활동 등)을 통해 의료 치료의 품질과 효율성을 강화할 수 있고 광범위한 공공 의료와 관련된 응급 상황에 대처할 수 있을 것이라는 공감대가 형성되고 있다.

건강 및 바이오의료 정보과학은 개인환자의 의료기록부터 정부 및 국제적 건강기구 사이의 질병의 발발에 대한 자료를 공유하는 것까지 개인을 비롯한 전 세계 모든 이슈를 포함한다. 21세기에는 건강한 국민을 관리하기 위해서 치료 실습을 새롭게 디자인하고 지역, 국가, 전 세계의 의학 정보과학 네트워크를 통합이 가능한 시스템 기술 접근을 필요로 한다.

개인 수준에서 바이오의료 기술자는 인증받은 개인 의료자료를 수집하고 빠르고 효율적인 치료를 도울 수 있도록 디자인된 네트워크 안에서 이러한 정보가 안전하게 저장되는 널리 확산된 컴퓨팅 시스템을 계획한다.

지금까지 기본적인 의료 정보과학 시스템은 의사의 사무실, 개인병원 등에서 환자 기록을 관리하기 위해 널리 개발되고 있으며, 많은 시스템이 다목적 병원간 정보공유를 위해 개발되고 있다. 그러나 정보시스템은 비밀을 보장하고 보험업자나 고용주에 의해 남용될 가능성을 예방하면서 가장 효과적으로 사용될 수 있는 여지는 아직도 많이 남아있다.

■ 의학 정보시스템을 향상시키기 위해 무엇이 필요한가?

현재 오늘날 의료기록은 구기술과 신기술이 혼재되어 매우 애를 먹고 있는 상황이다. 동일한 병원에서조차 서로 상이한 자료와 서로 상이한 프로그램을 사용함으로써 컴퓨터화된 기록은 종종 잘 맞지 않는다. 지역, 국가, 전 세계 네트워크를 통해 정보를 공유하는 것은 컴퓨터 시스템, 자료 저장 규칙 등의 상이함으로 인해 더욱 복잡하다. 향후 시스템은 반드시 자료의 끊임없는 공유, 정확한 업데이트의 보장, 환자의 신원을 입증할 수 있는 방법 등을 위해 설계되어야 한다.

개인의 기록을 계속 추적하는 것은 변화의 단지 일부분일 뿐이다. 의료 정보시스템의 다른 목적은 임상의 및 환자에게 적절한 의사결정 지원을 제공하는 신뢰적인 시스템을 개발하고 의료 연구 정보를 기록하는 것이다. 정보 과부하로 고생하는 의사는 특별한 환자를 치료할 수 있는 적절한 정보를 찾을 수 있고 치료가 필요한 적절한 시간에 정보를 제공해줄 수 있는 체계화된 시스템이 필요하다.

생물학적 지식을 표현하기 위한 방법을 개발할 필요가 있고 표준화된 방식으로 이러한 정보를 저장하고, 조정하고, 정정하고, 추론을 할 수 있는 컴퓨터가 개발되어야 한다고 스탠포드 대학의 러스 알트만은 주장하였다.

■ 의학 정보과학은 어떻게 헬스케어를 향상시킬 수 있는가?

정보를 수집하고 관리하는 것 이외에 의학 정보과학은 새로운 기술을 통해 치료의 품질을 향상시키는데 사용되어야 한다. 맥박과 온도 등을 모니터링 하는 착용할 수 있는 기기 등과 같은 기술은 의사의 방문 없이 의료정보를 수집하는 것을 포함한다. 모니터링 기기는 심지어 옷과 몸안에 부착된 아주 작은 전기적 센서의 형태로도 나타날 수 있다.

이러한 헬스케어를 위한 모니터링 기기는 마이크로일렉스트릭스 시스템의 진보와 더불어 나타났다(예: 무선 집적 마이크로시스템). 무선의 송수신기를 포함한 소형 센서는 병원에서 또는 심지어 집에서 환자의 지속적인 모니터링을 제공할 수 있다. 만약 전기의료기록이 상호 이용될 수 있도록 표준화된다면, 환자의 주의가 필요할 때 또는 필요할 때 몸안에 약을 자동적으로 주사할 경우에 무선 집적 마이크로시스템이 민첩한 의학 전문가가 될 수 있을 것이다. 이러한 기기는 지속적으로 의학 정보과학 시스템과 통합할 경우에 새로운 수준의 네트워킹 도전거리가 생길 것이다.

■ 정보과학이 공공의료 비상사태에 대처하는데 어떻게 일조할 수 있는가?

지역 및 세계적인 수준에서 확고한 의학 정보과학 시스템은 의료 전문가가 자연적인 의료상황과 테러리즘 비상사태를 감지하고, 추적하여 이를 완화할 수 있게끔 한다.

적국의 식수에 독을 넣는 등 고대의 전쟁에서부터 생화학적은 인류 역사에 있어 결코 새로운 것이 아니다. 오늘날 이러한 공격의 위험은 비단 진행 중인 전쟁의 교전 중에 발생할 뿐만 아니라 어느 시간 어느 장소에서 발발할 수 있는 테러로부터 발생할 수 있다. 이러한 공격으로부터 방어하는 데에는 즉각적이고 효과적으로 반응하는 정교하고 세련된 시스템이 필요하다.

이러한 문제에 대처하는 것은 문제의 다양성으로 인해 매우 복잡하다. 테러리스트는 선택할 수 있는 막대한 생화학 무기를 가지고 있고, 이중 가장 친숙한 것은 독 화학이다. 예를 들어, 염소, 포스겐 등과 같은 독가스는 사람을 질식시켜 죽음으로까지 몰고간다.

화학 공격이 매우 심각한 것처럼, 대부분의 전문가들은 생물학적 공격도 매우 위험한 것으로 믿고 있다. 이 중 전문가들이 특별히 염려하는 것은 탐저균, 보툴리누스 신경독 등과 같은 잠재적인 생물학적 독물이다.

탄저균은 2001년 미국에서 죽음의 원인이 되었을 뿐만 아니라 대량 살상을 위해 생산할 수 있는 잠재성이 매우 높기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 예를 들어 탄저균을 공중에서 살포하여 수많은 사람을 감염시킬 수 있는 시나리오를 상상하는 것은 어렵지 않을 것이다. 만약 항생물질이 충분히 공급된다면, 항생물질은 탄저균 박테리아에 대해 매우 효과적일 것이다. 그러나 이러한 기회는 매우 적고 균이 독화학물에서 살포된 이후에는 다른 방어수단을 마련하는 것이 필요하다.

■ 생화학 공격에 어떻게 대비할 것인가?

생화학 테러에 대비하는 정보과학 시스템에 필요한 자료를 공급하는 데에는 3가지의 주요 기술적 난제가 존재한다. (1) 감독과 탐지로 공격 초기 단계에서 공기, 수질, 토양, 음식 등을 모니터링 하는 것이고, (2) 빠른 진단으로 유해한 약품을 분석하고 확인하며, 사람들 사이에 확산된 정도와 경로를 추적할 수 있는 시스템을 필요로 하고, (3) 대응수단으로 해독제, 백신 등을 빠르게 개발하고 대량생산할 수 있는 민첩한 작전이 필요하고, 공격의 효과를 가능한 최소화할 수 있고 가장 효율적인 대응방법이 무엇인가를 추적할 수 있는 시스템을 필요로 한다.

이러한 약품/병원체를 찾기 위한 가장 효율적이고 경제적인 모니터링 방법을 찾는 것이 주요한 도전이지만, 민감한 검출기를 개발하는 노력은 현재 진행 중이다. 예를 들어 “인공 코”는 잠재적으로 치명적인 수많은 화학물의 신호를 확인하고 찾는 컴퓨터 칩이다. 독소와 바이러스는 생물학적 검출기를 활용해 인지할 수 있다. 예를 들어 초소형의 생물학적 “나노세공” 기기는 위험한 분자가 세공을 통해 들어올 때 전기적인 신호를 보내는데 이를 감지할 수 있게 된다.

또 다른 기발한 방법은 공격 분자 자체를 추적하는 것이 아니라 침입자에 대한 반응으로 생산된 분자를 추적하는 것이다. 박테리아가 침입했을 때 호중구(neutrophils)로 알려진 면역시스템 세포는 내부의 화학적 성질을 변경한다. 이러한 변화에 대해 프로파일 하는 것은 침입자의 신원에 대한 단서를 제공하고 이에 따라 가장 좋은 반격을 할 수 있는 여지를 제공한다. 다양한 위협에 대해 세포의 반응을 목록화 하는 DB는 가장 단순한 혈액 검사를 통해 빠르게 세균전 인자를 확인하는 것을 가능하게 한다.

■ 유행병에 대해서는 어떻게 준비해야 하는가?

어떠한 것도 자연 생물학처럼 잠재력이 큰 파멸을 이끌지는 못한다. 14세기 유럽 시민의 반을 죽인 박테리아에서부터 2천만 명을 죽인 1918년 스페인의 유행병까지, 역사는 많은 사람을 죽인 질병의 파워를 목격해왔다.

21세기에, 이러한 유행병 위협의 가능성은 여전히 상존해 있고, 이에 대처하기 위한 의료과학에 많은 힘을 부과하고 있다. H5N1으로 알려진 바이러스에 의해 변형된 조류독감이 특별히 가장 위험한 것으로 인식되고 있다.

유행병에 대한 대처의 주요 목적은 감염질병의 확산을 탐지하는 세계적 관리에 의존하는 훌륭한 조기 경보시스템이다. 이러한 시스템 중 일부는 이미 작동하고 있고, 병원 방문과 약품 주문에 대한 자료와 연구실 시험을 모니터링 하고 있다. 갑작스러운 특별한 사건의 증가는 질병 창궐의 초기 단계의 신호로 인식될 수 있다.

그러나 어떤 사건은 통계에서 찾을 수 없고, 좀 더 정교한 모니터링 전략을 필요로 함을 주의해야 한다. 이러한 전략에 있어 통합적인 국가정보 기술 기반시설을 보유하고 있는 것이 매우 도움이 된다. 어떠한 경우에 병원 및 기업 폐쇄와 격리는 병원 활용의 수를 실제적으로 감소시키고, 사람들은 감염되는 것에 대한 두려움으로 병원으로부터 멀리 떨어지게 하기도 하지만, 이와는 반대로 질병에 대한 소문으로 예방 차원에서 많은 건강한 사람까지도 병원을 방문하게 할 수도 있다. 이러한 것으로 인해 유행병 추세를 분석하는 숫자가 왜곡될 수도 있음을 주의해야 한다.

수학이 헬스케어 사용 측정간 네트워크를 설명할 경우에 수학으로 분석하는 새로운 방식이 도움이 될 수 있다. 다른 말로, 모니터링은 자료의 개인 흐름이 아니라, 무엇이 발생하고 있는가를 좀 더 민감하게 측정할 수 있는 다른 한 측정과 다른 측정간 비율과 같은 비율이다. 일시적인 인구 유입을 유행병의 시초라고 실수할 수 있기 때문에 이러한 종류의 분석은 한 도시에서 헬스케어 사용에 대한 격동을 확인하는데 도움이 될 수 있다.

또한 수학적인 방법은 잠재적인 유행병이 시작되었을 때 가장 효과적인 의료대응 계획을 개발하는데 도움이 될 수 있다. 여행을 제한하고 학교를 폐쇄하고 격리하는 등의 유행병과 싸우는 전략들은 항바이러스 약품의 처방 및 예방접종과 동일한 전략적 중요도를 가진다.

이러한 접근방식의 유용성은 얼마나 감염되었는가, 바이러스가 얼마나 치명적인가, 항바이러스 약품과 백신의 이용가능성, 격리 및 여행제한 등에 순응하는 공공 범위 등 많은 변수에 달려 있다. 네트워크 수학을 이해하는데 있어 사람들이 어떻게 상호작용하는가를 고려한 대응 시스템을 구축해야 한다.

지금은 초기 연구 단계이지만, 백신과 약품의 빠른 개발이 유행병의 효과를 억제하는데 중요하다. 수정된 알에서 바이러스가 성장되는 것보다 더 빠른 세포 배양 방법을 활용하는 백신을 공급할 수 있는 새로운 전략이 반드시 개발되어야 한다. 시스템은 빠르게 바이러스 샘플을 확보하고, 연속적이고 신속하게 약물치료와 백신을 개발하는 것을 필요로 한다. 시스템은 관리 절차가 단기에 끝나고 빠른 테스팅이 가능한 기술을 보유하는 것이 필요하다. 만약 치명적인 바이러스가 창궐한 비상사태인 경우 관리 승인 절차가 오랜 시간을 소비한다면 자멸을 가져올 것이다.

정보 시스템의 가치는 공공안전을 보호하는 것을 돕고 개인 헬스케어의 진보를 돕는 것이다. 그러나 모든 자료와 기술은 정보의 손상 또는 악용의 위험에 대한 보호라는 추가적인 문제에 직면한다는 것을 인지해야 한다. 이러한 기술을 개발하는 데 있어 수집된 정보 자체가 위험하지 않음을 확실히 하고, 개인정보도 부적절하게 노출되지 않을 것이라는 것을 확실히 해야 한다.