의공학

관련 직업 = **의공학**(醫工學, 의용생체공학/생체의공학, biomedical engineering)은 보건진료의 용도를 위해 의료와 생물학의 설계 개념 및 공학원리가 융합된 응용분야이다. 이 분야는 공학과 의료 사이의 간극을 줄이도록 노력하고 있다. 진단, 관찰 및 치료를 포함하는 보건 치료를 개선하기 위해 의학과 생물학과 함께 공학의 기법으로 설계하고 문제를 푼다. 최근에 떠오르는 정밀의료를 의공학 및 빅데이터로 구현하여, 저렴한 비용으로 100세까지 건강한 삶을 누릴 수 있도록 목표를 확대하고 있다. 의공학은 다른 많은 공학 분야에 비해, 비교적 최근에 독자적인 학문으로 떠오르고 있다. 이러한 진화는 그 자체가 한 분야로 간주되기에, 이미 확립된 분야 간의 학제적 전문이 되는 새로운 분야로 전환이 되는게 일반적이다. 의공학에서의 작업의 대부분은 서브필드의 광범위한 분야에 걸친 연구개발로 이루어져 있다. 의공학 응용 프로그램은 임상 장비로부터 재생조직의 성장, 제약 및 치료 생물학적 제제, MRI와 EEG 같은 일반적인 영상기기, 작은 이식장비까지의 범위인 생체적합, 보철물, 다양한 진단과 치료 의료기기의 개발을 포함하고 있다. 의용 생체 공학의 주목할만한 하위 학문분야는 의료 응용 프로그램 측에서과 엔지니어링 측면에서, 두 개의 각도에서 볼 수 있다. 의공학 엔지니어는 양쪽의 시각(능력)을 가지고 있어야 한다. 많은 의료 전문분야 (예 : 심장과, 신경과)와 같은 일부 BME 하위 분야는 다음과 같은 인체의 특정 시스템과의 관계에 의해 구별된다 : * 심장 혈관 기술 - 심장 혈관 시스템의 진단 및 치료에 관련된 모든 약물, 생물학적 제제 및 장치를 포함한다. * 신경 기술 - 뇌와 신경 시스템의 진단 및 치료에 관련된 모든 의약품, 생물학적 제제 및 장치를 포함한다. * 정형 외과 기술 - 골격 시스템의 진단 및 치료에 관련된 모든 약물, 생물학적 제제 및 장치를 포함한다. 그 예는 해부학이나 생리학의 특정 측면에 초점을 맞춘다. 약간의 변형된 접근법은 신체의 특정 부위(시스템)와는 달리 해결하고자 병리생리학(기전)의 종류에 기초하여 기술의 종류를 식별할 수 있다 : 예를 들면 * 암 기술 - 암의 진단과 치료와 관련된 모든 의약품, 생물학적 제제 및 장치를 포함한다. 추가로, BME 내 하위 분야는 (넓은 수준)를 포함 할 수 있는 또다른 기본 공학 분야의 협회에 의해 분류된다 : * 화학 공학에 기초 생화학-BME : 생화학 세포, 분자 및 조직 공학, 생체 재료 및 biotransport(생체내 변화)와 관련됨. * 전기공학 및 컴퓨터 과학을 기반으로 생체 전기-BME : 생체 전기 및 신경 공학, 생체 계측, 바이오 메디컬 이미징 및 의료 기기와 관련됨. 이것은 또한 광학 및 광학 기술을 포함하기도 한다. - 생물 의학 광학, 생물 정보학, 이미징 및 관련 의료 기기. * 기계 공학을 기반으로 생체 역학 - BME : 생체 역학, biotransport(생체내 변화), 의료 기기 및 연부 조직 역학과 같은 생물학적 시스템의 모델링과 관련됨. 분야를 하위 분류로 세분하는 또 하나의 방법은 만든 제품의 기준이다. 의료에 사용되는 치료 및 진단 제품은 일반적으로 다음과 같은 범주에 속한다. : * 생물제재(Biologics) 및 바이오 의약품(Biopharmaceuticals)은 종종 합성 생물학의 원리를 사용하여 설계 (합성 생물학은 유전 공학의 연장이다). 생물학 및 바이오 제약 제품의 개발은 BME와 관련되거나 중복하는, 바이오 기술(biotechnology) 및 생명 공학(bioengineering)의 분야를 폭넓게 활용한다. * 의약품 (작은 분자 또는 비생물학적) * 전자및기계 장치 * 복합제품 의공학은 보건의료 전반의 기술에 포함되는데, 이 보건의료기술(HT; Health Technology)은 건강 증진과 질병의 방지를 위한 진단과 치료, 재활에 쓰이는 모든 기술 및 산업을 통칭하는 말이다. 의료에 사용되는 의약품, 의료기기, 치료법과 병원 조직 체계 등을 모두 포함한다.
# 역사
인간의 역사는 선사시대부터 시작하여 현대 문명에 이르기까지 실로 기술의 발전이라고 불러도 손색이 없을 만큼 기술의 발전과 함께해 왔다. 또한, 사람들의 질병의 시달림으로부터 벗어나기위한 수단으로서 의학의 발달이 이루어졌다. 기술의 발전은 공학(Engineering)으로 구체화되었고, 질병치료와 생명 구제는 의학(Medicine)으로 구체화되었다. 그리고 이 두 학문을 합하여 상호간의 발전을 도모하는 학문이 바로 의공학(Biomedical engineering)이다.
## 현대 의학과 기기
이탈리아의 과학자 갈릴레오 갈릴레이는 유리관에 눈금을 그은 온도계를 1593년에 발명하였다. 1592년 갈릴레이가 만든 온도계는 온도가 오르면 공기가 부풀어올라 수위가 내려갔다. 1714년, 독일의 파렌하이트는 정확한 온도 눈금이 붙은 (화씨) 온도계를 만들었다. 이것은 얼음이 녹는 온도를 32도, 체온을 96도, 물이 끓는 온도를 212도로 하고 있다. 1742년 스웨덴의 셀시우스가 만든 수은 온도계의 눈금은 현재에도 그대로 섭씨 온도 눈금으로 쓰여지고 있다. 의공학의 태동은 1750년대 취리히 대학의 생리학교수였던 요한 술저(Johann Sulzer)의 업적으로 평가된다. 그는 전기 자극이 근육 자극제로 작용할 수 있는지 관심을 가지고 실험을 해 금속 사이에 혀를 놓으면 짜릿한 신맛이 발생함을 알아냈다. 그리고 이탈리아 볼로고나(Bologona)대학의 해부학 교수 루이지 갈바니(Luigi Galvani)는 해부된 개구리의 근육에 전극의 가했을 때 근육의 수축을 관찰하여 생체전기(bioelectricity)를 발견한다. 이후 네덜란드의 빌럼 아인트호벤(Willem Einthoven)은 1903년 심전도(electrocardiogram,ECG)를 반조형 검류계(mirror type string galvanometer)를 이용하여 기록함으로써 최초로 생체전기를 기록하는데 성공한다. 또한, 1924년 드 포레스트(De Forest)의 3극 진공관을 이용하여, 독일의 한스 베르거(Hans Berger)가 뇌전도(electoencephalogram, EEG) 장치를 계발한다. 생체전기와는 다른 분야에서는 1927년 미국의 Dinker에 의해 최초의 인공호흡기(respirator)발명하였고, 1936년 J.Laurence는 감마선 등의 방사선을 이용하여 인체의 연조직 내부에 발생하는 암(cancer)을 효과적으로 진단, 치료하는 핵의학(Nuclear Medicine)의 기초를 마련하였다. 이후 1960년대 후반 의사이자 엔지니어인 Raymond Damadian은 NMR 스펙트로스코피가 정상조직과 악성 조식의 스펙트럼이 다르다는 것을 알아내고, 1974년 지에 쥐 종양 MRI 사진을 실었다. 체내에 넣어 질병을 치료하는 이식형 의료기기에 대한 기술도 상당히 빠르게 발전되어왔다. 1969년 D.A.Cooley 최초의 인공심장 이식실험이 실시되었으며 현재까지 수많은 인공장기가 만들어지고 있다. (출처: 의용생체전자공학개론, 조진호 외 3인)
# 의공학 분야의 정립과 학술단체
제2차 세계대전을 거치며 눈부신 발전을 계속하고 있던 전자공학 기술은 이러한 여러 가지 측면에서의 요구를 모두 충족시키면서 급속도로 의학 분야에 응용되기 시작하였다. 이에 따라 새로운 학문 분야의 정립과 그 개념 설정이 이루어지기에 이르렀는데, 1958년 파리에서 열린 국제회의에서 처음으로 의학에 전자공학 기술을 도입한 연구 분야를 ME(Medical Electronics, 의용전자공학)로 명명하기로 제창하였다. 이 학회가 **IFMBE**(*International Federation for Medical and Biological Engineering*)로 세계 최**대 규모의 의공학 학술 집단이다. 본부는 파리에 있고 현재 30개국이 가입하고 있으며, 3년 마다 학회가 열린다. 세계 최**초로 **의용생체공학(Biomedical engineering)**이라는 정식 명칭을 사용한 국제적 모임이다. 그 다음 미국에 본부를 둔 국제전자전기학회(International Electrical Engineering Engineers, IEEE)의 산하 학술단 IEEE 의생물학공학협회(Engineering in Medicine and Biology Society,EMBS) 등이 있으며 의료기기의 전기기계적 안전에 관한 공통 기준 및 시험방법 * IEC 60601-1-3 [별표2] (의료기기의 방사선 안전에 관한 일반요구사항) * IEC 60601-1-6 [별표3] (Usability; 의료기기의 사용적합성에 관한 보조기준규격) * IEC 60601-1-8 [별표4] (Alarm; 의료기기의 경보시스템에 관한 보조기준규격) * IEC 60601-1-11 (Home Healthcare; 의료기기의 홈헬스케어 환경에 관한 보조기준규격) * 대한민국의 IEC 60601-1 3판 Guideline = (2013.7) * IEC 60601-1-2 (의료기기의 전자파안전에 관한 공통기준규격))