21세기 임상병리검사의 변화  

Evolution of Laboratory Test

 

 

한림의대  조현찬

구체적 학습목표
1. 의료환경과 임상병리 분야의 주요 변화들 설명할 수 있어야 한다.
2. 21세기 임상병리 영역의 새로운 기술을 열거할 수 있어야 한다. 

참고문헌
1. Frings CS: How to start & maintain a consulting practice. AACC Press, 1999
2. Wilkinson : Life, the Lab, and Everything. AACC Press, 1999


1. 임상병리검사의 현황

임상화학이나 면역혈청 분야에서는 다양한 기술 개발로 신속성(speed), 자동화(automation), 미량화(miniaturization), 표준화(standardization) 등을 적극 추진해 왔고, 각종 질환에서의 유전자 검사, 분자생물학 검사 등 새로운 검사기법도 상당히 진척되어 있다. 이 검사들은 특이성이 높다는 장점이 있지만 아직까지는 검사비용 문제로 사용에 제약이 따르고 있다.

임상미생물 분야는 새로운 분리용 배지가 소개되고, 단세포군 항체(monoclonal antibody)를 이용한 동정 킷트들이 꾸준히 개발되었으며, 자동 동정법과 유전자 동정법을 응용하여 훨씬 정확하고 신속하게 검사할 수 있게 되었다. 그러나 기후 변동에 따라서 출현하는 세균 양상이 지속적으로 변하고, 상재균에 의한 기회감염도 증가하여 이전보다 훨씬 더 많은 세균들을 대상으로 검사하여야 하며, 병원감염을 관리하고 적절한 검체 상태를 유지하기 위하여 더 많은 업무량을 처리하여야 한다.

진단혈액 분야에서는 기술적으로 자동화, 신속화, 미량화가 상당히 진척되었으며, 최근에는 유세포측정(flow cytometry) 기술을 접목하여 혈구 형태와 DNA 양을 검사하고 있다. 또한 백혈병이나 림프종 등에 대한 유전자 검사와 세포표지자(surface marker) 검사를 실시하여 보다 정확하게 조혈기 종양을 진단하고 있다.

    최근의 검사 동향을 보면 EIA법, 광화학발광법, 핵산증폭검사법 등과 같은 특이도가 높고 비싼 검사들이 점차 많아졌으나, 포괄수가제나 상대수가제 등에 의한 보험지불 방식의 변화로 검사가 제한 받을 가능성도 높다.

3. 질병과 환자의 변화 양상

감염성 질환(예, HIV)들은 점차 만성질환으로 전환되므로 임상병리 검사에도 많은 영향을 줄 것이다. 이는 건강 관리라는 측면에서 보면 엄청난 의미가 있다. 즉, 이들 질환들에 대한 사망률은 개선되었지만, 계속적인 관리와 치료를 필요로 하는 만성 질환자들이 많이 생기게 되었다.

인구의 노령화도 임상병리 검사실에 대하여 새로운 수요를 만드는 요인으로 작용하고 있다. 2020년쯤이면 전 세계 인구의 약 1/3은 65세 이상의 노령 인구들이 될 것이다. 이는 의학의 성공으로 의학적 문제들을 해결하였지만 또 다른 차원의 건강관리라는 새로운 문제를 야기시키게 될 것이다.

4. 의료환경의 변화

    앞으로 임상병리 영역에 영향을 미칠 수 있는 주변 의료환경의 변화들은 아래와 같다.
1) 인구의 노령화와 환자 유형이 변한다.
2) 많은 검사기술 개발되므로 인해 새로운 정보를 갖춘 지식으로 무장되어야 한다.
3) 의료인의 자율권은 점차 감소되고, 표준 처방안과 같은 형태의 지침은 증가된다.
4) 개인에 대한 중요성이 더욱 강조된다.

(Table 1) Health care and the laboratory in transition

사라지는(OUT) 분야

 

등장하는(IN) 분야

질병 치료

Curing Disease

건강 유지

Maintaining Health

질병 지향적 관리

Disease-Oriented Care

건강 지향적 관리

Population Health-Oriented Care

효율성 측면에서 제한적인 자료

Limited Data on Effectiveness

결과에 근거한 평가

Outcomes-based Evaluations

서비스 비용

Fee for Service

경영관점의 관리

Managed Care

비용의 산출

Measuring Expenses

비용의 경영

Managing Expenses

질 보증

Quality Assurance

지속적인 질 향상

Continuous Quality Improvement

병원 중심의 관리

Hospital-based Care

지역사회 중심의 관리

Community-based Care

개별 자동분석기

Discrete Autoanalyzer

로봇화

Robotics

임상병리검사실 단위의 검사

Lab-based Testing

개별 검사/자가 검사

Point-of-care / Home Testing

여러 종류의 검사 분야들

Many kingdoms of -ologies

통합 임상병리 서비스

Integrated Lab Services

표현형 검사

Phenotypic Testing

유전형 검사

Genotypic Testing

소규모 산업

Cottage Industry

지역적/국가적/국제적 공급자 집단

Regional/National/International Provider Groups

개별적,자율적 기구들

Discrete, Autonomous Organizations

실질상의 다중적 산발 임상병리검사실

Virtual Multi-site Laboratory

단과적 중심

Departmental Focus

부문간 중심/복합부문별 팀

Interdisciplinary Focus/Multi-Disciplinary Teams

 

5. 2000년대를 대비한 새로운 기술

분자진단(molecular diagnosis), 환자근접 검사(near patient testing), 영상분석(image analysis), 검사실 자동화 및 로봇화(laboratory automation and robotics), 검사정보(informatics) 분야 등 5개 분야에 제품 개발이 집중될 것으로 예상된다.

엄청나게 자주 그리고 빠른 속도로 새로운 표지자들을 소개될 것이며, 유전자 표지자, 컴퓨터를 이용한 위험도 예측 프로그램, 정보취급 및 검사정보 관련 생산품, 진단과 치료법을 연결한 위기관리 프로그램들이 더 많이 제공될 것이다. 또한 약물유전학(pharmacogenetics) 분야도 앞으로 임상병리검사실에서 모니터 해야 하는 관심분야가 될 것이다.

임상병리검사실의 자동화와 로봇화 분야의 지속적인 개량으로 가까운 미래에는 100-150개의 검사들이 통합될 것이다. DNA probe법은 이제 청년기에 접어들었으며, Gene chips, Miniaturization and fluidics, Biosensors 기술들은 이제 수평선 너머로 모습을 드러내는 태동기 단계에 있다. 2005년이면 임상병리 검사에 Chip들을 사용할 수 있을 것이다.

6. 임상병리검사 분석기들의 극소형화(microminiaturization)

테이블형 대형 장치들을 물리치고 소형 분석장치들로 대체될 것이다. 이러한 장치들은 검체량이 매우 극소량이며, 시약소모가 매우 적고, 한 개의 장비가 여러가지 기능을 갖춘 통합장비로서의 기능을 갖추게 된다. 이들 분석장치들은 여러 가지 명칭(microchips, microchip analyzer, labs-on-a-chip, genosensors, micrototal analyzer systems(μ-TAS))들로 불리고 있으며, microchips를 이용하여 아래의 검사분야들에 응용하고 있다.

 

      Agglutination immunoassay              Amino acid analysis
      Capillary electrophoresis              Cell adhesion
      Cell deformabillity                    Cell isolation
      Cell selection                         DNA hybridization
      DNA sequencing                         Enzymatic assay
      Electrochemiluminescent assay          Electrospray ionization mass spectrometry
      In vitro fertilization                 Ligase chain reaction(LCR)
      Multiplex PCR                          Mutation detection                      
      Polymerase chain reaction(PCR)
      Restriction fragment length polymorphism(RFLP) analysis
      Reverse transcriptase polymerase chain reaction(RT-PCR)
      Sperm motility                         Surface plasmon resonance immunoassay

       

7. 21세기에 예측되는 분야별 주요 동향

일반적 변화 : 기술적으로 자동화와 미량화가 더욱 진행될 것이다. 미량화 과정에서 궁극적으로는 검체를 채취하지 않고 검사하는 무침습 검사의 개발을 촉진하게 될 것이다. 예를 들면 소변으로 혈액검사를 대체하는 기술이 개발되거나 근적외선 검사법에 의한 혈당 측정이 가능해진다. 이로 인하여 특히 POCT (point-of-care test)나 재택 검사들이 성행할 것이며, 무침습검사가 더욱 개발될 것이다.

    [POCT 예 : Cardiac marker, CHF 진단검사]

현재 대부분의 바이오센서 시스템은 혈액의 응고 및 가스 분석용 제품이다.  이 분야에서는 iSTAT와 다이어메트릭스메디컬이 휴대형 혈액 분석시스템을 출시했고 어백시스(Abaxis Inc.)가 탁상용 분석장치를 발표했다. 한편 μ(미크론)-바이오닉스(Bionics)는 혈중 이산화탄소, 산소, pH 등을 지속적으로 측정할 수 있는 전기화학 다기능 센서를 개발하고 있다. 이 센서는 인체내에 적용할 수 있고 도뇨관에 들어갈 정도로 작게 하는 것을 목표로 하고 있다.

바이오센서가 급속히 상용화 되면서 환자의 세포 단위의 정보들을 24시간 제공받아 원격 통제할 것이다. 큰 병원에서 상용되던 벨트 콘베이어 시스템들은 소형화되고, 여러 장비들의 기능들이 1대의 장비에 통합되어 검사되는 통합검사 장비가 등장하여 벨트 콘베이어 시스템의 유용성은 점차 감소되거나 사라질 것이다.

 

(표2) 앞으로 기대되는 무침습검사

  • 체표 : 혈당, 전해질, 혈액가스, 바이오센서에 의한 간이 심전도
  • 모발 : 미량금속, 중독물질
  • 호기 : 암모니아, 탄소가스, Helicobacter pylori 호기검사(UTB, urea breath test)
  • 소변 : 각종 대사산물, 각종 항체검사(Anti-HIV 등), 종양 표지자
  • 대변 : 고감도 종양 표지자(대장암 및 소화기암)

Helicobacter pylori 감염의 침습적인 방법으로는 내시경 시행시 조직을 채취하여 시행하는 배양검사, 조직학적 검사, 요소분해효소 활성도 검사가 있다. 내시경 검사 없이 H. pylori의 감염 여부를 진단할 수 있는 비침습적 방법으로 효소면역법, Western blot을 이용하여 혈청이나 타액등에서 검사할수 있으며, 혈청 특이항체검사는 선별검사로 적당하다.

요소호흡검사(urea breath test)는 6시간 금식후 요소를 투여하고 호기중에 배출되는 CO2중 표식탄소를 측정하여 감염을 진단하는 간편하고 정확한 검사법이다. 최근에는 대변에서 효소면역법으로 H. pylori항원을 검사할수 있는 방법이 성인에서 도입이 되어, 소아에서 연구중에 있다.

현재 아직도 종양표지자를 포함한 주요 검사들의 검출률이 낮고 종양에서는 30% 미만의 검출률을 보이기도 하므로, 병의 본질에 보다 더 접근하고 검출률을 높이는 검사법들이 많이 개발될 것이다. 예를 들면, 당뇨병은 합병증 유무만을 검사할 것이 아니라 합병증은 어디까지 진행하였으며, 동맥경화증은 전신적으로 어디까지 진행되었는가를 알 수 있는 검사법들이 개발될 것이다.

그러나 이러한 검사들이 적용되더라도 필요한 검사들로만 구성된 조합으로 목적에 맞는 가이드라인과 판단 기준이 적절하게 설정되어야 한다. 예를 들면 진단에 필요한 검사, 원인 파악에 필요한 검사, 병의 진행도에 필요한 검사, 치료효과 판정에 필요한 검사들로 분류할 수 있다.

(표 3) 당뇨병을 예로 하여 구성한 목적별 검사

  * 진단 : 혈당, 당부하, 인슐린, 당화헤모글로빈, 뇨당, 혈액 지질

  * 원인 : 유전자, 췌장기능, 췌장생검, 갑상선 기능

  * 진행도 :  당화헤모글로빈, 뇨중미량알부민, 뇨단백, 안저, 심전도, 신경전도도 속도

  * 치료효과 판정 : 당화헤모글로빈, 당화알부민, 인슐린, 혈액지질, 간기능, 복부초음파

미생물검사 영역 : 지금까지는 미생물검사 결과가 나오면 환자는 치료되어 퇴원하고 없는 환자부재의 검사로 운용되는 경우가 많았다. 신속한 검사를 위하여 항세포군 항체법이나 PCR법이 더욱 도입될 것으로 예상된다. 초기에는 결핵균들을 중심으로 진행하다가 추후 바이러스 감염증으로 검사 영역을 확대할 것이다. 이들은 비록 검사비용 자체는 높지만, 환자 관리 측면에서 진료 총비용을 고려한다면 훨씬 절약되므로 보편화될 것으로 예상된다.

검사의 질적인 면에서는 도말검경 검사를 판정할 수 있는 임상의가 극히 드물므로, 보험수가의 개선이 있으면 외래나 병실로 직접 나가서 도말검경 서비스를 할 것으로 예상된다. 또한 원내감염의 빈도가 증가할 것이므로 이에 대한 적절한 예방대책에 대하여 자문에 응해야 한다.

진단혈액검사 영역 : 혈액검사 영역은 자동화가 빠르게 진행되어 왔으므로 더 이상의 혁신적인 자동화는 기대할 수 없지만, 혈구성분에 대한 특이항체를 이용한 검사법의 개발로 검사 데이터의 정확도가 훨씬 향상될 것이다. 또한 말초혈액에서 조혈간세포들을 정확하고 간단하게 분석할 수 있게 되며, 골수이식의 혁신적인 진전이 예상된다. 분석기술의 진보에 따라 현재 이용되고 있는 무의미한 혈구 파라메타들이 사라지고 임상의들이 해석하기 쉬운 파라메타들이 등장한다.

또한 컴퓨터와 로봇의 발달로 사람이 하는 역할이 점차 축소되어 인원 감축이 예상되며 관련 의료비용이 점차 내려갈 것이다. 말초혈액이나 골수 형태를 화상처리하여 여러 의사와 원격조정하여 자료를 공유하고 토의할 수 있게 된다. 분자유전학과 종양치료 분야의 급격한 발전으로 암유전자, 암억제유전자의 동정을 시행하며, 유전자 수준에서의 백혈병 약제내성검사도 실시될 것이다.

혈액응고검사는 커다란 진전이 예상되지 않지만, 혈전증이나 동맥경화증을 조기 발견하고 위험도를 관리하기 위하여 혈관벽 이상을 조기 발견하기 위한 표지자들이 개발될 것이다. 유전자 진단 분야 : 백혈병과 같은 질환들의 종양유전자를 특수염색하거나 surface marker를 이용하여 관찰하거나, 염색체검사와 probe법을 통하여 진단에 이용할 것이며, 미생물 분야에서는 병원성 유전자와 약제내성 유전자를 검사할 것이다. 세포 안에서의 노화현상을 조사하거나, 알쯔하미머병, 고혈압, 뇌혈전, 심근경색, 폐경색, 말초혈관 장해 등과 같은 질환들에 대한 다형성(polymorphism)을 관찰하게 된다.

검사정보의 종합적 활용 : 전산기술의 발달로 검사종류별로 관리되던 검사 결과들이 환자별로 통합 관리될 것이다. 미생물 영역에서 보면, 병원균 동정과 약제감수성 결과가 나오면 즉시 이에 근거한 의사의 처방이 있고, 약제실에서는 적정 약제가 조제되며, 병원감염을 관리하기 위하여 검사결과와 관련된 모든 미생물 정보와 치료와 관련된 모든 정보들을 통합 관리하고 통제할 수 있게 된다. 이 때 미생물검사 성적 외의 모든 감염증 정보들을 종합적으로 모아 분석할 수 있는 소프트웨어와 정보망을 네트워크로 공유하면 일상 검사와 역학 정보를 특별한 노동력의 추가 없이도 빨리 임상 사이트로 전달할 수 있게 된다.

진단효율과 경제성 평가 : 보험재정의 확보 차원에서 의료보험료를 인상하고 있지만 한계가 있다. 이에 따라 보험재정을 절약하기 위하여 현재의 행위별 수가제에서 포괄수가제, 상대수가제 등으로 연구 검토되고 있으며, 현재 포괄수가제를 시범실시하고 있다. 포괄수가제가 통용되면 재원일수를 줄이고 입원환자들을 빨리 치료하여 퇴원시키므로 병원 회전률과 이용률이 좋아지지만, 임상병리검사 건수는 감소되고 임상병리 종사자들이 감축되는 결과를 낳게 된다. 이 경우 일상검사의 적정사용위원회를 설치하여 임상적으로 진단과 치료에 도움이 되는 검사들을 중요시하고, 진단에 필요한 최소한의 검사들을 설정할 필요가 있다. 또한 노인인구의 증가로 인한 만성질환자들을 관리하기 위한 프로그램들이 개발될 것이며, 이에 따른 검사 패턴도 달라질 것으로 예상된다.

 [참고] 울산의대 김성률 교수께서 제공해 주신 교육자료를 참고하였습니다.