Life sciences

TECH TRENDS IN HEALTH

Charles Wallace
23 June 2018

1 min read

기술은 환자와 의사에게 개인화 된 건강관리를 위한 초기 진단 및 혁신적 치료의 가능성을 제공합니다. 5가지 핵심 기술에는 3D 모델링과 3D 프린팅, AI(인공 지능), 병용 요법(combination therapy) 및 혁신 플랫폼이 있습니다.

기술은 환자와 의사에게 조기 진단을 위한 통찰력과 혁신적인 치료 옵션을 제공함으로써 개개인의 건강에 대한 통제력을 높이고 있습니다. 인간 생리학의 3D 모델링에서부터, 연구를 개념화하고 치료하기 위한 혁신 플랫폼에 이르기까지 개인화 된 헬스케어의 추세를 주도하는 Top 5 기술을 살펴보았습니다.

여러 세대 동안 의료시장은 ‘모두를 위한 하나의 사이즈’가 일반적이었습니다. 보철에서 의약품에 이르기까지 치료는 더 많은 인구에게 잘 듣도록 개발되어 왔습니다. 일반적이지 않은 환자들은 어려움을 겪어야 했습니다.

그러나 급속도로 진보하고 있는 기술은 패러다임을 변화시키고 있으며, 환자 자신의 생물학, 라이프 스타일 및 환경을 분석하여 질병을 예측하고, 맞춤화 된 치료법을 제공하여, 부작용을 최소화 하고, 효과가 좋은 최상의 치료법을 선택하는 ‘맞춤형 헬스케어’의 시대를 열고 있습니다.

생명 공학 및 건강 관리 분야의 트렌드를 분석하는 리서치 회사인 Axendia의 대표인 데니얼 R 매틀리스(Daniel R. Matlis)는 "3D 프린팅, 시뮬레이션 및 디지털 트윈(Digital Twin), 인공지능(AI)과 같은 기술들은 정밀 의학 혁명의 최전방에 있다. 통합 플랫폼과 생명 과학 및 헬스케어 회사들은 이러한 기술들을 활용하여 이전보다 더 개인화되고 정확하며 높은 품질의 차세대 제품들의 출시를 가속화함으로써 치료 효과를 향상시킨다"고 말합니다.

맞춤형 헬스케어를 발전시키는 상위 트렌드 중 5 가지는 다음과 같습니다.

3D 모델링

뇌동맥류, 뇌의 동맥류 파열은 생명이 매우 위태로운 상태로, 파열 자체는 혈관 조영술을 통해 볼 수 있지만, 외과의사는 수술이 시작되기 전까지 무슨 일이 일어나고 있는지 정확히 알 수 없습니다. 하지만, 인간 신체의 디지털 모델인 “디지털 트윈(digital twin)”을 통한 혁신 덕분에 이러한 상황이 개선되고 있습니다.

프랑스계 미국 기반 의료기술 기업인 Biomodex는 소프트웨어를 사용하여 CT, MRI 및 에코 스캔과 같은 의료 이미징들을 정확한 디지털 모델로 변환시킵니다. 이 소프트웨어는 환자 혈관의 정확한 꼬임과 회전을 모델링 한 다음 환자의 생체 역학 특성을 디지털 모델에 추가하여 외과의 사가 정확한 수술 계획을 세울 수 있도록 돕습니다.

인체 스캔 이미지 파일을 디지털 모델로 변환하는 것 외에도, Biomodex는 동맥류의 정확한 복제본을 3D 프린팅 할 수 있습니다. Biomodex는 환자의 복잡한 뇌혈관을 파악할 수 있는 맞춤형 가상 모델을 제작하여, 외과 의사가 수술 전에도 수술에서 무엇을 해야 하는지 정확하게 파악하고, 미리 연습해 볼 수 있습니다.

Biomodex의 CEO 인 토마스 마찬드(Thomas Marchand)는 "우리의 비전은 환자의 수술 중에 급하게 내리는 결정보다 수술 전에 안전하고 반복 가능한 환경에서 치료에 관한 더 많은 중요한 결정들을 내리도록 돕는 것이며 이는 매우 큰 차이를 만들어낸다”고 설명합니다.

Biomodex 가 하고 있는 일은 매우 중요한 돌파구입니다. 토마스는 “실제 세계의 증거들을 디지털 트윈에 입력하면 양자역학에서 인체 장기에 대한 시뮬레이션까지 헬스케어와 관련한 모든 시나리오들을 분석해 볼 수 있으며, 현실에서는 테스트가 불가능한 헬스 모델링을 만들어 낼 수 있게 된다”고 말합니다.

Axendia의 시장 분석가인 산드라 K 로드리게즈 (Sandra K. Rodriguez)는 결과는 매우 혁명적이라고 말합니다.
그는 “가치 있는 의료 서비스를 지원하기 위해 디지털 트윈과 가상 인간 모델을 사용한다는 것이 과학 소설처럼 들릴 수 있다”며, “하지만, Biomodex와 같은 기업은 대세를 바꾸는 진보한 과학기술을 적극 활용하여 현실과학으로 만들어 놓고 있다”고 말합니다.

3D 프린팅

3D 프린팅은 또 다른 획기적인 기술로서 각 환자의 필요에 따라 맞춤화 된 경량의 저렴한 보철물을 생산할 수 있게 합니다.

Unlimited Tomorrow의 창립자 겸 CEO인 이스턴 라채펠레(Easton LaChappelle)는 “의수로 사용할 수 있는 매우 사실적인 3D 프린팅 로봇 손” 전문입니다. 이 기업은 의수가 필요한 환자의 가족들에게 휴대용 3D 스캐너를 제공하여, 아직 남아있는 팔의 디지털 모델을 스캔해 보내도록 합니다. Unlimited Tomorrow는 이 데이터를 사용하여, 매우 정확한 마치 거울에 비친 듯 똑같은 의수를 들어 냅니다. 이 의수에는 피부의 반점들도 표현되어 있고, 페인트 칠이 가능한 손톱도 가지고 있습니다.

전산화 된 센서와 제어 장치와 함께 의수는 몸짓을 할 수도 있습니다. 보통 기존의 의수들은 미화 10만 달러 이상의 가격을 가지고 있어, 많은 사람들이 쉽게 접하지 못하였으며, 특히 빠르게 성장하는 어린이들에게는 비실용적이었습니다. 하지만, Unlimited Tomorrow의 의수들은 약 5천달러 정도의 가격으로 판매될 예정입니다. 맞춤형 3D 모델 생성을 자동화 하고, 개인화 된 의수를 3D 프린팅할 수 있게 한 소프트웨어 덕분입니다.

Byung Wook Kim won the bronze medal in the power exoskeleton event at Cymbathalon 2016, wearing the WalkOn Suit developed by SG Robotics and Sogang University. (Image © SG Robotics)

한국의 SG 로보틱스는 하반신 완전 마비 환자가 다시 걸어 다닐 수 게 해주는 웨어러블 로봇을 맞춤형 설계하는데 유사한 기술을 적용하고 있습니다. SG 로보틱스의 설계 디자이너 나병현 씨는 "실제 모형을 만드는 데는 시간이 많이 걸린다”며, “우리는 물리적으로 조립하기 전에 소프트웨어를 사용하여 부품을 시각적으로 프로토타입 한다"고 말했습니다.

인공 지능

인공 지능(AI)은 맞춤형 헬스케어의 또 다른 트렌드입니다. Frost & Sullivan은 2014 년 세계 AI 시장 규모는 6억 3천 3백만 달러로 추산했지만, 2021년에는 66억 달러 시장으로 성장할 것으로 예상하여 복합 연평균 성장률 40%를 달성할 것으로 전망했습니다.

캐나다 기업 Meta는 AI를 사용하여 매주 발행되는 수천 개의 과학 논문을 읽고 분석한 후 연구원들에게 통찰력을 제공하기 위해 제공됩니다.

한편 영국의 제약 회사 글락소 스미스 클라인(GSK)은 AI의 전문화 된 형태인 머신러닝 기술을 이용해 보다 신속한 개발을 실현하고 있습니다. 영국 바이오 뱅크에 DNA를 기증한 50만 명의 지원자들의 유전 정보를 이용해 GSK는 모든 유전자의 질병에 대한 영향을 모델링하고 예측하기 위해 인공 지능을 사용하고 있습니다. 특정 조건을 가진 사람의 유전자 패턴을 확인하면 GSK가 신약을 보다 빨리 개발할 수 있도록 어떤 유전자를 조정할지에 대한 로드맵을 제공받을 수 있습니다.

GSK의 디지털, 데이터 및 분석 전략 담당 매니저인 카렌만 테렐(Karenann Terrell)은 머신 러닝을 통해 신약 개발 시간을 약 5년에서 1년으로 단축 가능하다고 예측했습니다.

매틀리스는 "Axendia의 연구는 생명과학 기업들이 의미 없는 데이터들에 시달리고 있음을 보여준다"고 말합니다. "업계는 법적 및 규제 요구 사항을 충족시키기 위해 데이터를 수집, 보관하는 데 집착하고 있다. 하지만 안타깝게도 대부분의 회사들은 이를 이용하지 않는다”며, 하지만 GSK가 추구하는 것과 같이 “AI는 신약의 품질과 효과를 개선함과 동시에 시장 출시 시간을 단축시키기 위해 이러한 데이터의 가치를 높이는 데 기여할 수 있다”고 말합니다.

병용 요법

때로는 약물이 다른 물질과 결합하여 더 잘 듣거나, 독창적인 장치 또는 포장으로 전달될 때 복용하기가 더 쉽습니다. 예를 들어, 아스피린, 혈압 강하제 및 스타틴을 하나의 알약으로 병용하는 치료법은 환자의 복용 일정을 준수하면서 심장 질환의 위험 요소를 줄이는 것으로 나타났습니다. 병용 요법은 두 가지 이상의 약물, 생물학적 제제 또는 의료 기기를 결합하는 등 다양한 형태로 제공될 수 있습니다.

The Biomodex EVIAS (endovascular intracranial aneurysm solution) models a specific patient’s aneurysm, allowing detailed advance planning of surgery. (Image © Biomodex)

미국 메사추세츠 주 캠브리지에 본사를 둔 의료기기 회사인 Portal Instruments는 대형 분자 치료를 위한 신기술을 개발했습니다. 정밀 고압 기술을 이용하여 바늘 없이도 피부를 직접 관통하여 머리카락보다 가는 주사액을 주입하는 주사기입니다. 일본의 Takeda Pharmaceutical Company는 Portal과 제휴하여 궤양성 대장염을 앓고 있는 성인을 위한 단일 클론 항체인 Entyvio를 투여하기 위해 해당 주사기를 사용했습니다.

혁신 플랫폼

자동차 공유 예약 서비스나 음원 다운로드를 위한 수단으로는 잘 알려져 있는 플랫폼 방식은 이제 여러 맞춤형 헬스 혁신 솔루션 개발을 촉진하는 수단으로도 사용됩니다. 예를 들어, 클라우드 기반 플랫폼은 개별 시스템 간을 연결하여 작동될 수 있기 때문에 정보 교류를 가로막았던 장벽을 제거하여 문제해결을 촉진합니다.

클라우드 기반 혁신 플랫폼은 인증된 사용자들이 인터넷에 연결된 웹 브라우저를 통해 간단히 접속할 수 있기 때문에 조직 내에서뿐만 아니라 여러 외부 파트너와의 공동작업도 가능하게 합니다.

예를 들어, 뇌동맥류 수술을 계획할 때, 환자의 손상된 뇌동맥을 모델링하는 것은 Biomodex만으로는 충분하지 않습니다. 파열된 동맥을 치료하기 가이드 하기 위해 Biomodex는 동맥이 실제로 어떻게 움직이는지를 알 수 있는 방법을 개발해야 했습니다.

Biomodex는 환자의 정보와 진단 데이터 및 의사 입력을 결합하여 Invivotech라는 알고리즘을 개발했으며, 모든 필요 정보는 회사의 협업 플랫폼에서 자동으로 수집되고 구성, 분석 및 모델링 됩니다. 그 결과, 몇 주 또는 몇 달이 아니라 몇 시간 만에 유기 조직의 생체 내 역학을 모방한 3D 프린팅 모델을 만들어 낼 수 있습니다.

마틀리스는 “이것은 헬스케어 분야의 긍정적 의미의 파괴적 혁신이다. 혁신 기술이 정밀의학 분야의 혁명을 가능하게 하여, 결과적으로 우리 모두의 건강을 증진한다”고 강조했습니다.

For information on Personalized Health, please visit:
http://go.3ds.com/lfXk

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