의공기사 2016 실기 준비 2. 의료기기 및 계측기기 - 1. 의료기기 원리 및 특성 이해하기

의공기사 2016 실기 준비 2. 의료기기 및 계측기기

시간이 얼마 안 남아서, 순서없이 공부중입니다.
이번에 꼭 합격해야할텐데, 제가 잘 찍은(?) 문제가 나와주기만을 바랍니다.

※ 출제 기준

주요항목	세부항목	세세항목
2. 의료기기 및 계측기기	1. 의료기기 원리 및 특성 이해하기	1. 각종 진단기기의 원리 및 특성을 알 수 있다.
		2. 각종 치료기기의 원리 및 특성을 알 수 있다.
	2. 계측기기의 사용법 이해하기	1. 의공학용 계측장비를 사용할 수 있다.
		2. 누설전류와 접지저항을 측정할 수 있다.

1. 의료기기 원리 및 특성 이해하기 

Chapter 1. 의료기기 원리 및 특성

1절. 진단기기

1. E( )G (ECG, EMG, EEG 등)

(1) 심전도(ECG) : 심근의 흥분은 정맥동에서 발생하여 심방, 심실방향으로 전도된다. SA node(동방결절), AV node(방실결절), Bundle of his(방실다발), Purkinje fiber(푸르키녜 섬유)의 순서

 

표준전극법 : 오른손(-) 왼손(+), 오른손(-) 왼쪽다리(+), 왼손(-) 왼쪽다리 (+) 간의 세 개의 조합으로 측정하여 전위차를 기록함 (머리부터 시작해서 반시계방향)

P wave : 심방의 탈분극 0.06~0.1s

기본 파형 : QRS complex : 심실의 탈분극 0.08~0.1s

T wave : 심실의 재분극 0.2s

U wave : 퍼킨지 섬유의 재분극

 

*표준전극법을 이용하여 심전도 신호를 측정하시오.

*기본 심전도 파형을 그리고 설명하시오.

 

(2) 뇌파도(EEG) : 뇌 신경세포의 활동에 수반되어 생성되는 전기적 변화를 두피로부터 측정하고 기록하는 것이다.

델타파	0.5~4Hz의 낮은 주파수 영역의 신호 정상인의 깊은 수면이나 신생아의 경우 두드러지게 나타난다
세타파	3~8Hz 사이의 주파수 영역의 신호 가벼운 수면과정이나 강한 환경자극에 의해 반응
알파파	8~13Hz 사이의 주파수 영역의 신호 긴장이완과 같은 편안한 상태에서 주로 나타난다. 안정되고 편안할수록 진폭증가 두정부와 후두부에서 가장 크게 기록, 전두부에서 가장 작게 나타난다
베타파	14~30Hz 사이의 주파수 영역의 신호 특정한 항정신성 약제 효과의 결과로 생길 수 있으며 또는 REM수면상태에 나타남
감마파	31~70Hz의 주파수 영역의 신호 강한 집중 시 나타난다

 

(3) 근전도(EMG) : 근세포가 흥분하여 수축작용을 할 때 발생하는 미세 활동전위를 증폭시켜 그래프로 나타내는 것

 

*근전도에는 근육 내에 침 전극을 삽입하여 안정 시, 수의운동 시의 근육 활동전압을 측정 기록하는 ( 일반근전도 ), 피부표면에 전극을 부착하여 무통증, 비침습적인 방법으로 측정된 ( 표면근전도 ), 말초신경에 직접 전기자극을 가하여 신경의 지배하에 있는 근육으로부터 발생되는 활동전위를 측정 기록하는 ( 유발근전도 ) 로 나눌 수 있다.

 

2. 심박출량계

(1) 심박출량 (cardiac output, CO): 심장의 좌심실에서 대동맥으로 밀어내는 1분간의 혈류량, 심박수 (heart rate)× 1회 심박출량(stroke volume)

(2) Fick’s 법 : 단위시간당 폐에서 동맥혈로 유입되는 산소량은 같은 시간동안 폐를 지나는 혈류량에 동/정맥혈의 산소농도차를 곱한 것과 같다. 단위시간당 산소소비량과 동/정맥혈 산소농도 이용

(F: 심박출량)

F = (dM/dt)/(Cv-Ca), M: 1분간 산소소비량, Cv: 폐정맥의 산소농도, Ca: 폐동맥의 산소농도

 

(3) 지시약 희석법 : 지시물질(색소)를 주입하고 혈류방향으로 떨어진 위치에서 지시물질의 시간에 대한 농도변화를 측정하여 유량을 측정

(4) 온도희석법 : 저온/식염수를 지시물질로 주입하여 서미스터 등으로 검출하는 방법

(5) RI희석법 : 색소 대신 방사성 동위원소를 지시물질로 주입

(6) 임피던스희석법 : 혈액과 전기저항률이 다른 액체를 주입하여 전기저항 변화를 측정

 

*심박출량의 정의와 측정법에 대해 설명하시오.

심장의 좌심실에서 대동맥으로 밀어내는 1분간의 혈류량

 

*심박출량 측정법에는 단위시간당 산소소비량과 동, 정맥혈의 산소농도를 이용하여 산소농도를 구하는 ( Fick’s 법 )이 있고, 색소를 주입하여 유량을 측정하는 방식으로 지시물질을 주입하고 주입위치에서 혈류방향으로 떨어진 위치에서 지시물질의 시간에 대한 농도변화를 측정하여 유량을 측정하는 ( 지시약 희석법 )이 있다.

*심박출량 측정법으로 저온이나 고온의 액체 ( 식염수 )를 지시물질로 주입하여 서미스터 등으로 검출하는 방법을 ( 온도희석법 )이라 하며, 색소 대신 방사선 동위원소를 지시물질로 주입하는 ( RI 희석법 ), 혈액과 전기저항률이 다른 액체를 주입하여 전기저항의 변화를 측정하는 ( 임피던스 희석법 )이 있다.

 

3. 초음파진단기기

(1) 초음파의 물리적 특성 : 반사, 굴절, 산란, 흡수, 감쇠

(2) 초음파 트랜스듀서 : 전기에너지를 음파에너지로, 음파에너지를 전기에너지로 변환해주는 소자. 일반적으로 초전체 (piezoelectric - 압전효과) 가 쓰임.

(3) 초음파 영상 촬영 방식

Amplitude mode	단일 초음파 펄스를 매질에 인가한 뒤, 음향임피던스가 불연속면에서 반사되어 돌아오는 반향파 신호의 진폭신호(반사의 강도)를 수평축, 시간축으로 하여 도시하는 법.
Motion mode	인체 내 장기 중 움직이는 것을 검사하는데 쓰이는 방식 A-mode의 변형된형태로, 그래프가 아닌 휘도로 나타남.
Brightness mode (대부분의 초음파장비에서 사용)	반향파의 크기(세기)를 휘도로 변조하여 단층상을 얻는 방법. 각 점들의 휘도는 반사신호의 진폭에 비례함. 인체 내부 단면상을 영상으로 보여주는 방식. 주로 장기, 태아 등의 형태와 동태 관측
도플러 영상	도플러 효과를 이용. 초음파 빔이 혈류에 입사될 때 반사파의 주파수는 혈류속도에 따라 달라진다

 

*초음파의 물리적 특징 5가지에 대하여 서술하시오.

반사, 굴절, 산란, 흡수, 감쇠

반사: 서로다른 매질사이의 경계면에서 음파가 반사되어 되돌아오는 현상

굴절: 서로다른 매질사이의 경계면에서 음파가 굴절되어 통과하는 현상

산란: 음파가 여러 방향으로 굴절되거나 반사되는 현상

흡수: 음파에너지가 매질에 흡수되는 현상

감쇠: 반사, 굴절, 산란, 흡수 등의 영향으로 음파에너지가 점차 작아지는 현상

*초음파는 매질 안을 진행하다가 ( 음향 임피던스 )가 바뀌는 불연속면을 만나게 되면 그 면에서 일부가 반사된다(반향파). 뼈를 제외한 인체 연부조직의 ( 음향 임피던스 )는 서로 크게 다르지 않으므로 불연속면에서 반사되는 음파는 극히 일부분이고 대부분 경계면을 통과하여 인체 내부로 더 진행하게 된다.

*초음파의 A mode와 B mode에 영상방식의 차이점에 대해 서술하시오

A mode는 Amplitude mode로 단일 초음파 펄스를 매질에 인가한 뒤, 음향임피던스가 불연속면에서 반사되어 돌아오는 반향파 신호의 진폭신호(반사의 강도)를 수평축, 시간축으로 하여 도시하는 법.

B mode는 Brighteness mode로 반사파의 세기를 휘도로 변조하여 단층 영상을 얻는 방법임. 각 점들의 휘도는 반향파의 세기에 비례함. 대부분의 초음파 장비에서 사용하는 방법임.

*초음파 영상장치의 도플러 천이에 대해 서술하시오

도플러 천이는 초음파가 혈류에 입사될 때, 반사파의 주파수가 혈류의 속도에 따라 달라지는 현상임.

 

4. X-선 촬영기기

(1) X선발생원리 : X선은 전장(electric field)을 이용하여 가속된 전자를 양극(Anode)인 저지극(target, 주로 텅스턴)에 충돌시킬 때, 전자의 운동에너지가 전자파 에너지로 변환되면서 발생된다. 진단 방사선기기에는 20~150keV(Kiloelectron-volts)의 사이값을 가진다. 주요 성능지표 - 관전압(X선관에 인가할 수 있는 최대전압), 관전류(X선관 필라멘트에 인가할 수 있는 최대전류), 초점크기(타겟에 충돌하는 점의 크기, 작을수록 공간해상도 좋아짐)

(2) X선과 물질의 상호작용 : 광전효과 (photo electric effect), 콤프턴산란

(3) X선디텍터 : x선을 감지하는 장치. 증감지(intensifying screen) 에 형광물질이 많을수록 X 선량에 대해 많은 가시광선이 발생된다. 그러나 너무 두꺼워지면 공간해상도가 떨어진다. 영상증배관(Image intensifier) 의 입력창에는 섬광체가 발라져 있어 X선을 가시광선으로 변환하고 바로 뒤의 광도전체 층에서 광전자를 발생시킴. 고체 평판 디텍터(Flat panel detector)

 

*X-선관의 주요지표로 관전압, 관전류가 있다. 이들에 대해 서술하시오.

관전압은 X 선관에 인가할 수 있는 최대 전압으로 인가 전압이 높을수록 방사되는 X선 광자의 평균에너지가 증가되고 투과력이 증가된다. 관전류는 X 선관 필라멘트에 인가할 수 있는 최대 전류로 인가 전류가 크면 필라멘트에서 더 많은 전자를 방출하여 저지극(target)에 충돌하는 전자수도 증가하여 발출되는 X 선량이 증가

 

*X-선관에서의 ( 열용량 )은 관전압, 관전류, 시간의 곱으로 표현되며, ( 열용량 )보다 과도하게 X-선관을 사용하면 X-선관이 파열될 수 있다.

 

*X-선은 물질을 통과하면서 물질을 이루고 있는 원자들과 여러 가지 상호작용을 하게 되는데 그중에서도 진단 방사선기기에서 사용되는 X-선의 에너지 대역에서는 주로 ( 광전효과 )와 ( 콤프턴 산란 )이 일어난다. ( 광전효과 )는 X-선이 진행하면서 원자에 가까워질 때 주로 원자의 최내각 전자와 상호작용하여 최내각 전자를 원밖으로 방출시키는 현상을 말하고, ( 콤프턴 산란 )은 X-선 광자가 주로 원자의 최외각 전자와 상호작용을 할 때 일어나게 되는데 주로 최외각 전자에서 일어나며 산란된 X-선의 에너지는 원래의 X-선 에너지에 비해 줄게 되며 따라서 X-선의 파장은 길어진다.

 

5. 혈압계 – 혈압은 동맥혈압을 의미

(1) 측정방법 : 직접/침습적 측정(카테터 사용), 간접/비침습적 측정

(2) 아날로그 혈압계 장점 : 경제적, 이동이 간편, 디지털보다 정확한 측정,

단점 : 기술을 요구, 자율적인 측정 어려움, 청력이 약한 사람불리

(3) 디지털 혈압계 장점 : 에러 표시기능으로 오측정 예방, 스스로 측정 가능, 개인오차 줄임

단점 : 환자의 움직임이 있으면 부정확, 건전지 이용, 고가의 가격

 

*혈압에 대해 서술하시오

*혈압 측정방법 중 침습적 측정에 대해 설명하시오.

*혈압 측정방법 중 비침습적 측정에 대해 설명하시오.

*직접 동맥혈압을 측정하기 위해 카테터를 삽입할 수 있는 동맥을 2개 이상 설명하시오.

상관, 요골, 액와, 족배, 대퇴동맥

*기낭의 압력을 서서히 내릴 때 압력계의 바늘이 진동하기 시작하는 시점을 수축기혈압으로 간주하는 방법을 ( 오실레이션법 ), 청진기로 들리는 Korotkoff음 대신에 초음파감지기를 사용하여 동맥벽의 운동을 탐지하며 혈압을 측정하는 방법을 ( 초음파감지법 ), 청진기로 들리는 Korotkoff 음 대신에 커프 아래부위에서 맥박을 촉지하는 방법으로 수축기 혈압만 측정이 가능하며, 이완기 혈압은 측정할 수 없는 방법을 ( 촉지법 )이라고 한다. 그리고 동맥혈관에 혈액의 흐름이 없어질 때 까지 커프로 공기 압력을 가한다. 이후에 커프의 공기압을 줄이면 압박된 혈관 내로 생긴 공간 속으로 혈액이 흐르기 시작하면서 맥박이 뛰고 진동이 발생한다. 커프의 압력을 더 줄이면 혈관은 더욱 넓어지며 흐르는 혈액양은 더욱 많아지고, 진동도 커지게 된다. 이후 최대 진동 폭을 기록하고, 커프의 압력이 더욱 낮아지며 결국은 진동이 없어지게 된다. 진동폭이 높은 지점을 최고 혈압, 진동폭이 빠르게 낮아지는 지점을 최저 혈압으로 간주한다. 이러한 커프압의 진동을 직접 측정하여 혈압을 측정하는 방법을 ( 오실로메트릭법 )라고 한다.

*아날로그형 혈압계의 장 단점비교 설명하시오.

*디지털 혈압계의 장 단점비교 설명하시오.

 

6. CT(Computed Tomography)

(1) 기본 원리 : 인체에 투사된 X선은 광전효과, 콤프턴산란으로 감쇠된다. X선을 발생하는 X선관 반대편에 X선을 감지하는 디텍터가 있어 인체를 투과하고 나온 X선의 세기를 감지하여 인체의 횡단면 영상을 획득한다. 이것은 X선 감쇠계수에 영향을 받는다. X선 감쇠계수의 상대값을 CT번호라 하고 물은 0, 가장 감쇠계수가 큰 경골을 1000 정도, 감쇠가 거의 없는 공기는 –1000 이다.

(2) 특징 : 영상의 크기는 시야각을 영상의 화소 수로 나눈 값이다 (Matrix size = FOV(field of view) / pixel size), 공간해상도 (얼마나 작은 부위를 영상으로 감지가능한가), 대조해상도 (특정부위와 배경사이의 CT number가 몇 이상이어야 차이를 구별할 수 있는가. ex, 10HU이면 10HU이상 차이나야 구별가능하다는 것임), 균일도 (균일한 감쇠계수를 가진 물체를 촬영했을 때 같은 CT 값을 갖는 정도), 아티팩트(노이즈) (진단에 방해적인 요소, 종류로는 ring, streak띠, shading, motion artifact가 있음.)

(3) Helical(spiral CT) : 3차원 영상을 얻기 위해 고안된 CT

 

*CT 번호는 ( 물 )의 감쇠계수를 기준으로 하여 조직들의 감쇠계수를 확대해서 나타낸 값이다. 즉, ( 물 )의 CT-번호를 0으로 하고, 인체 조직 중 가장 감쇠계수가 큰 경골 부분의 값이 ( 1000 ) 정도, 그리고 X-선 감쇠가 거의 없는 ( 공기 ) 부분의 값이 –1000 정도가 되도록 한 것이다.

 

*CT영상에서 나타날 수 있는 아티펙트에 대해 설명하시오

실제가 없는 형상이 CT영상에 나타난 것으로 X-선관 또는 X-선 디텍터의 불안정함, 주사를 위한 회전의 불안정성 등으로 아티펙트가 발생할 수 있으며, 링 아티펙트, 띠 아티펙트, 음영 아티펙트, 모션 아티펙트 등이 있다.

 

*( Helical ) CT에서는 촬영 대상체를 일정한 속도로 움직이면서 부채꼴 스캔을 하며, 촬영하는 동안 촬영 대상체가 선형적으로 움직이므로 완벽한 원형주사가 일어나지 않고 나선형 주사가 일어난다. 따라서 2차원 영상을 재구성하기 위해서는 적절한 보간 (interpolation)을 한 뒤, CT 알고리즘을 적용해야 하며 ( Helical )CT의 촬영 속도를 높이기 위해 여러 개의 detector 층을 쓰기도 한다.

 

7. MRI - 자장을 발생하는 커다란 자석 통 속에 인체를 들어가게 한 후 고주파를 발생시켜 신체부위에 있는 수소원자핵을 공명시켜 각 조직에서 나오는 신호의 차이를 측정하여 컴퓨터를 통해 재구성하여, 영상화하는 기술이다.

(1) 핵자기공명현상 : H, C, Na, P등, 수소원자가 정자계에 놓이게 되면 정자계 방향으로 정렬, 핵자기공명 주파수를 라모어(Larmor) 주파수라고 한다. 3T에서 수소의 라모어주파수는 127.7MHz (1T에서는 42.58MHz)

(2) 스핀격자완화시간, T1 : 수소원자핵이 핵자기공명현상에 의해 높은 에너지 준위로 천이된 뒤 시간이 지나면 다시 원래의 평형 상태로 돌아오는 현상, 스핀격자완화가 진행되는 시간

(3) 스핀스핀완화시간, T2 : 수소원자핵이 핵자기공명현상에 의해 여기되면 고주파코일에 FID신호를 유도한다. 이 FID 신호의 크기는 지수함수적으로 감소한다. 이 감쇠상수를 스핀스핀완화시간 T2라고 한다.

(4) 초전도자석 : 정자계를 만들어주는 역할(0.5~3T), 공간균일도 좋음, 안정성 뛰어남.

(5) Shimming coil : 자계의 균일도를 높이기 위해 추가적으로 쓰이는 코일

(6) 경사자계 코일 : 자기공명영상을 구성하기 위해서 공간적인 정보를 구분

(7) 고주파 코일 : FID신호를 감지하는 장치

 

*MRI에서 스핀격자완화시간(Spin-lattice relaxation time) T1에 대하여 설명하시오.

수소원자핵이 핵자기공명현상에 의해 높은 에너지로 천이 된 뒤, 시간이 지나면 다시 평형상태로 돌아오려는 현상. 스핀격자완화가 진행되는 시간.

*수소원자의 Gyromagnetic ratio는 42.58 MHz/Tesla 이다. 2 Tesla 의 자계에서 수소 원자의 핵자기 공명주파수는 얼마인가? 85.16 MHz

*자기공명영상의 대조비를 결정하는 요인 3가지를 서술하시오.

스핀밀도, 스핀격자완화시간(T1), 스핀스핀완화시간(T2)

*양질의 자기공명영상을 얻기 위해서는 매우 좋은 자계의 균일도가 요구된다. 일반적으로 초전도전자석은 ( 솔레노이드 코일 )로 만들어져 자계의 균일도가 매우 양호하다. 자계의 균일도를 더 높이기 위해 추가적으로 쓰이는 코일을 ( Shimming 코일 )이라 한다.

 

8. 환자감시장치 – 환자의 생명유지를 위한 체온, 심박수, 혈압, 심전도 등의 환자상태를 지속적으로 감시하기 위한 기기. 심전도, 호흡수, 혈중산소포화농도, 맥박수, 심박수, 체온측정

 

*환자감시장치로 측정 가능한 생체신호를 4개 이상 기술하시오.

심전도, 맥박수, 심박수, 호흡수, 체온, 혈중산소포화도(SpO2)

*환자감시장치에서 호흡측정법에 대해 서술하시오.

ECG의 두 전극 사이에 발생되는 임피던스의 변화를 이용하여 측정함. 환자의 흉곽에 2개의 전극을 부착한 다음 전극간 저항 변화 감지, 호흡 시 흉곽 근육의 수축, 팽창의 반복에 따른 저항변화로 임피던스 변화수를 검출하여 호흡수를 검출함.

*혈중산소포화도(SpO2)의 측정원리에 대해 서술하시오.

혈중산소포화도(SpO2)측정기에는 발광부와 수광부가 있으며 발광부의 LED 발광을 통해 적외선과 적색 빛을 동시에 손가락 혈관에 투사한다. 수광부에서는 산소와 헤모글로빈이 결합된 경우(HbO2) 적외선을 흡수하는 성질, 산소와 결합하지 않은 헤모글로빈(Hb)은 적색 빛을 흡수하는 성질을 이용하여 적외선과 적색 빛의 총합을 비교 측정하여 SpO2 수치를 산출한다 .

 

9. 감마카메라

(1) 핵의학 영상 : 인체에 방사성 동위원소를 투입하고 이 동위원소가 발산하는 방사성을 외부에서 감지하여 방사성 동위원소 분포를 영상으로 얻는 기술

- 방사능은 단위시간당 방출된 방사선양이며, 단위는 큐리(Ci)가 쓰인다(초당 3.7×1010붕괴). SI 단위는 Becquerel(Bq) 초당 1번의 붕괴. 방사성 핵종 선택에 있어 반감기가 중요함 (너무 짧으면 촬영 끝나기 전에 사라지고, 너무 길 경우 인체에 방사능이 장기간 노출됨).

(2) 감마카메라 : 감마선 감지 위한 섬광검출기를 2차원적으로 배열한 구조로 구성. 시준기(필터-일정한 방향의 감마선만 섬광체에 전달), 섬광결정체(감마선->가시광선), 광전자증배관(가시광선->전기신호)

(3) 단광자방출형 단층촬영장치(SPECT, Single Photon Emission Computed Tomography): 붕괴하면서 한 개의 감마선 광자를 방출하는 방사성 동위원소의 분포를 단면 영상으로 얻는 기기. 감마카메라와 유사하나 360회전하며 투영데이터를 얻어야 해서 헤드 회전장치가 있음.

 

10. 양전자방출형 단층촬영장치 (PET, Positron Emission Tomograpy) – 양전자를 방출하는 방사성 동위원소를 인체에 주입하고 그 동위원소의 인체 내 분소를 단면 영상으로 촬영하는 기기

 

*동위원소가 붕괴하면서 방출하는 방사선은 알파입자, 중성자, 전자, 감마선 등 여러 가지 있으나 핵의학에서 사용하는 것은 ( 감마선 )이다.

*X-선은 전자가 물질에 충돌하여 발생하는 반면 감마선은 ( 동위원소의 핵 )이 붕괴하면서 발생한다는 점에서 차이가 있으나 그 물리적 특징은 광자라는데 동일하다. 감마선 광자의 에너지도 X-선 광자의 에너지와 keV, MeV 단위로 표시된다.

*핵의학 영상장치 2개 이상 기술하시오.

SPECT: 단광자방출 단층촬영장치, 감마카메라, PET: 양전자 방출 단층촬영장치,

*방사선 동위원소의 양이 절반으로 줄어드는 시간을 ( 반감기 )라고 하고, 방사능은 단위시간당 얼마나 많은 방사선이 방출됬는가를 나타낸다. 방사능의 단위는 ( 큐리 (Ci) )가 쓰인다. ( 큐리 (Ci) )는 초당 ( 3.7×1010 )의 붕괴가 일어나는 양이다. 그리고 방사능의 SI 단위로 ( 베크렐 Becquerel (Bq) )이 있으며 이는 초당 1번의 붕괴가 일어나는 것을 나타낸다.

 

*감마선은 에너지가 매우 높아 감마선을 전기적인 신호로 직접 변환하기가 어렵다. 그래서 일반적으로 감마선을 감지하기 위해 ( 섬광결정체 )를 사용하는데, 이 ( 섬광결정체 )는 높은 에너지의 감마선을 낮은 에너지의 가시광선으로 바꿔주는 역할을 하며, ( 광전자증배관 )는 가시광선을 전기적인 신호로 변환하여 주는 장비이다.

 

*양전자 방출형 단층촬영장비 (PET)의 원리를 서술하시오.

양전자는 방사선 동위원소에서 방출되자마자 주위의 원자와 결합하여 질량소실이 일어난다. 양전자와 전자가 결합하여 두 입자의 질량이 없어지며 두 개의 감마선이 방출되며 이 때 방출되는 감마선은 511KeV의 에너지를 가지며 서로 반대되는 방향(180도)으로 나간다. 양전자 검출기 중 두 개가 동시에 감마선을 감지하면, 그 두 검출기를 잇는 직선 위에서 쌍소멸이 일어났다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 정보를 모아 컴퓨터로 입체 영상을 재구성한다.

 

*양전자 방출형 단층촬영장비 (PET)에서 감마선 센서 배열 중 어느 두 개가 동시에 감마선을 감지하는가를 알아내는 것을 ( 동시발생감지 ) 라 한다.

 

* PET에서 사용되는 방사성 동위원소는 반감기가 짧기 때문에 PET 촬영실 주위에 방사선 동위원소를 만들 수 있는 입자 가속기가 있어야 하는데 이를 무엇이라고 하는가?

싸이클로트론 Cyclotron

 

*핵의학 영상장치의 방사선 핵종 선택에 있어 핵종의 반감기가 중요한 이유에 대해 설명하시오.

반감기가 너무 짧으면 촬영이 종료되기 전에 핵종이 거의 사라져 촬영이 불가하고, 반감기가 너무 길면, 인체에 방사능이 장시간 노출되는 문제가 있음.

 

11. 체열진단기

(1) 적외선 센서 : 광필터, 흑체/흑화막, 초전체/센서. 증폭기/FET로 구성

광필터를 통해 측정 대상 파장대역의 적외선 통과 -> 흑체, 흑화막에서 방사에너지를 흡수하여 발열 -> 초전체에서 자발분극에 의한 전하의 변화 (초전효과)로 열이 전기에너지로 변환됨-> 센서의 출력을 증폭함(FET)

적외선은 가시광선보다 파장이 길고 전파보다 짧은 전자파의 일종으로 자연계의 모든 물체가 방사함. 파장은 온도에 따라 다르며 인체에서는 9-10 ㎛ 부근에서 원적외선 방사함.

(2) 체열진단기

 

*적외선 체열진단기의 원리를 설명하시오.

적외선 카메라를 이용하여 인체에서 방사되는 적외선 (9-10 ㎛ 파장대역)을 측정하여 인체의 온도 분포를 영상화 하는 장비

*인체에서 방사되는 적외선의 파장대역은?

9-10 ㎛

*적외선 센서의 종류 2가지 쓰시오.

열형, 양자형 센서

*적외선 센서 중에 반도체 사이에서 광 에너지 흡수차이에 의한 광기전력 효과로 감도가 높으며 응답속도가 빠르지만 파장에 따라 감도가 변하며 작동 중에는 열이 발생하기 때문에 냉각이 필요한 센서는? 양자형 센서

*적외선 카메라에서 측정하는 피사체의 온도범위의 파장대역 적외선만을 통과시키는 것은?

광필터

*적외선의 변화량에 의해 출력전압이 미분형태로 얻어지므로, 온도변화가 없으면 출력 전압의 변화도 없다. 이에 따라 온도변화가 발생하도록 하는 회로나 장치는?

초퍼 회로나 셔터 장치

*초전세라믹이 역방향 직렬연결로 진동에 의한 잡음제거가 필요한 이유는 무슨 효과 때문인가?

Piezo효과(=압전효과)

*온도가 같은 값으로 화면을 구성하는 것을 뭐라고 하는가?

등온선화면

*적외선 센서의 열형의 원리에 대해 설명하시오.

적외선을 열로 변환하고 변환된 열로 저항변화에 의한 전류변화를 측정함.

*열형 적외선 센서의 동작특성에 대해 설명하시오.

상온동작, 감도 낮고 둔함. 응답속도 수십 ms로 늦다.

*초전효과란 무엇인지 설명하시오.

소자의 표면온도 변화시 극성의 크기가 온도변화량만큼 변화하여 안정상태의 전하가 중성상태가 무너져 전기적 평형상태가 깨져 전위차가 발생하는 것.

*초전계수(λ)란 무엇인가?

λ는 발생전하 (△Q) / 온도변화 (△T)로 온도변화에 의한 발생전하의 비율

*적외선 카메라에서 흑체 또는 흑화막에 대해 간단히 설명하시오.

적외선의 방사에너지를 흡수하여 발열한다.

*초전계수(λ)란 무엇인가?

λ는 발생전하 (△Q) / 온도변화 (△T)로 온도변화에 의한 발생전하의 비율

*초전체의 동작원리를 간단히 쓰시오.

열에 의해 자발 분극이 발생하고, 자발 분극에 의한 전하의 변화를 초전효과라 하며 열을 전기에너지로 변환한다.

*한 개의 적외선 센서를 사용한 카메라는 종축과 획축으로 분할한 pixel에 대하여 각각 적외선 정보를 얻은 후, 1장의 화면을 재구성하는 방식이다. 어떤 장치가 필요한가?

회전하는 프리즘이나 거울로 주사하고, 셔터나 초퍼가 필요하다.

 

12. 재택진단기(원격진단기)

(1) 구성 : 화면/대화용 카메라/스피커/마이크, 진단용 확대 카메라, 전자청진기, 심전도

 

*재택진단시스템에 대해 설명하시오.

원격지 또는 재택환자와 병의원의 의료진 사이에 실시간으로 화상대화 같은 시진과 청진을 하거나 일정기간동안 수집된 생체신호의 자료를 일괄 송신하여 환자의 임상자료를 토대로 진단과 진료의 기초행위를 할 수 있는 시스템.

*재택진단기는 화상카메라에 의한 ( 시진 )과 전자청진기에 의한 ( 청진 )을 기본으로 한다.

*재택진단기에서 진단용 카메라는 특정 부위를 확대해서 시진할 수 있는 ( Zooming )이 있어야 한다.

*재택진단기에는 최소 2가지 영상이 필요하다. 무엇인지 쓰시오. 대화용, 진단용 영상

*재택진단기에서 통신수단으로 사용할 수 있는 매체 중에서 2가지만 쓰시오.

RS232 계열의 직렬 통실, LAN, 유무선 인터넷

*환자의 이동성을 확보하여 심전도를 장시간동안 관찰하려고 할 때 필요로 하는 것은?

Mobile ECG

*재택진단기의 전자청진기의 주파수 대역 특성에 대해 설명하시오

사용중에 혼입되는 음성, 생활 잡음 등을 제거하고 심음, 혈류음, 호흡 기류음과 같은 대역만 통과시키는 Notch 필터 필요함.

*재택진단기에서 통신매체의 성능이 중요한 요소인 이유에 대해 설명하시오.

양방향성 화상대화와 진단을 위한 다양한 기기들이 이용되므로 전송속도, 안정성, 신뢰성 확보가 필요함.

 

13. 임상검사기 (Clinical laboratory Instrumentation)

환자로부터 얻은 시료로부터 특정 물질이 포함된 양/비율을 검사하는 질병진단의 중요한 요소임.

(1) 분광광도법 (광량측정, 광량계) : 임상물질들이 서로 다른 파장의 전자기적인 에너지를 선택적으로 흡수 또는 방출한다는 것임. 파장선택기로 특정한 파장대만을 통과시킨 광선을 시약을 첨가하여 좋은 흡수특성을 갖게 한 시료를 담은 큐벳에 통과시키면 특정 파장의 광선이 시료에 흡수되거나 방출

(2) 염광광도계 (색깔검사, 비색계) : 칼륨, 나트륨, 리튬 등의 검사로 화염이나 불꽃은 원자가 여기상태에서 기저상태로 돌아갈 때 특정 파장의 빛을 방출하는 원자 에너지 방출 원리를 이용

 

*임상검사기기에서 사용되는 분석법 2가지를 쓰시오. 광량계, 비색계 / 분광광도법, 염광광도계

*분광광도법에서 사용하는 가시광선의 파장대는? 400~700 nm

*서로 다른 파장대역의 광선은 전자기적인 에너지를 선택적으로 흡수하거나 방출한다는 원리를 이용한 검사기기는? 분광광도법,

*혈청, 소변, 척수 등에 함유된 물질들은 에너지 흡수율이 매우 낮다. 이들의 흡수성을 높게 하기 위하여 첨가하는 물질의 총칭을 무엇이라 하는가? 시약

*분광광도계에서 광원의 밝기를 일정하게 하기 위한 전원장치는? 정전류계 또는 정전류전원장치

*분광광도계에서 광센서로 사용가능한 것 2가지만 쓰시오.

광전관, 포토 트렌지스터, 포토 다이오드, CdS, CdSe

*파장을 표기하는 단위 nm (나노미터)

*단색광기에서 특정 파장대역의 광선을 얻기 위해 이용하는 방법 2가지를 쓰시오.

프리즘, 회절격자

*분광광도계에서 시료를 담아 검사하는 용기를 뭐라고 하는가?

큐벳

*염광광도계에서 원자에너지를 방출하는 물질 2가지 쓰시오.

칼륨, 나트륨, 리튬 ( K, Na, Li )

*염광광도계에서 원자에너지를 흡수하는 물질 2가지 쓰시오.

칼슘, 납, 구리, 아연, 철, 마그네슘

*염광광도계의 원리를 간단히 쓰시오.

화염이나 불꽃은 원자가 여기상태에서 기저상태로 돌아갈 때 특정 파장의 빛을 방출하는 원자 에너지 방출이 원리이다.

 

*의공기사 의료기기파트의 필기출제 범위를 보면 14. 임상검사기기, 15. 기타진단기기 까지는 항목이 정해져 있으나, 책이나 기존 출제범위 안의 전정기능긴단기, 청력 진단기 등이 언급되지 않아 중요도 비중이 낮을 것으로 보고, 기타 진단기기 파트는 제외.  

2절. 치료기기

1. 제세동기

(1) 심정지 : 심정지는 심장이 갑자기 정지하는 현상. 외상이 없을 때 심정지의 원인은 심실세동과 무맥박 심실성 빈맥

(2) 심실세동 : 심실의 빠르고 불규칙한 수축에 의해 심근이 가볍게 떨리면서 분당 300~600회 수축하는 상태

(3) 심실성 빈맥 : 심실의 비정상적 신호 때문에 분당 100회 이상 수축하는 상태

(4) 제세동 : 세동을 종료시키는 것, 심정지 시 사용하는 응급처지법

(5) 제세동기 원리 : 강한 전기 에너지를 이용해 불규칙적인 심근세포들을 동시에 탈분극 시켜 절대적 불응기로 만든 후 동발결절이 회복되어 정상적인 리듬으로 돌아오게 유도. 심실세동의 경우 100~400J, 심장에 직접 시술 시 100J, 심방세동일때는 150J정도, 심실성빈맥은 100J, 심실성빈맥이 보다 불규칙해지면 200J

(6) 자동 제세동기 (automated external defibrillators, AED): 자동으로 심전도 분석, 상태를 진단, 정확도 90%이상, 일반인들도 응급처치를 할 수 있도록 안내해준다.

(7) 이식형 제세동기 (implantable cardioverter defibrillators, ICD): 악성 부정맥 병력이 있는 환자의 체내에 직접 삽입하는 제세동기. 한정 횟수, 낮은 에너지로 전기충격을 심근에 직접 가한다.

 

*제세동기의 에너지는 ( 단상파형 )과 ( 이중파형 ) 두 가지가 있다. 전류가 한방향으로 흐르면 MDS, MTE 등의 형태로 에너지가 전달되는 ( 단상파형 )은 (200 J -> 200-300 J -> 360 J)의 에너지 순서로 충격을 가하는 것이 일반적이다. 하지만 최근에는 처음부터 360 J로 강하게 시행하기도 한다. 전류가 한극에서만 흐르지 않고, 한극에서 흐른 전류가 다른 극으로 이동하여 BTE, RLB 등의 형태로 에너지가 전달되는 ( 이중파형 )은 ( 150J ~ 175J ) 사이의 에너지를 연속적으로 사용한다.

*경흉저항은 전류의 전달에 관여하기 때문에 제세동기의 치료효과에 영향을 줄 수 있다. 경흉저항을 결정하는 주요한 인자 5가지를 쓰시오.

전극 크기, 접촉면의 성질, 호흡주기, 전극사이의 거리, 전극압력

*다음의 경우, 제세동기에 사용하는 에너지 크기를 결정하시오.

1) 제세동기를 심근에 직접 접촉시켜 제세동을 할 경우, 100 J 이하

2) 심전도 분석 결과, 심실성 빈맥 결과 나왔으나 형태가 일반 빈맥보다 빠르고 불규칙하여 심실세동과 비슷한 증상을 나타낼 경우, 200 J정도

3) 체외에서 심방세동을 제거하고자 할 때 150 J 정도

*제세동기는 강한 전기 에너지를 이용해 ( 불규칙적으로 움직이는 심근세포를 동시에 탈분극시켜 ) 절대적 불응기로 만든다. 이후에 ( 동방결절이 회복되어 ) 정상적인 리듬으로 되돌아오게 유도한다.

*이식형 제세동기의 3가지요소. 본체, 전극선, 프로그래머

*이식형 제세동기에서 프로그래머의 역할은? 프로그래머는 ICD이식환자를 점검하고 치료정보를 관리한다.

*자동제세동기 사용에서 고려해야할 위험상황은?

전극 부착부위에서 일어날 수 있는 화상

전극의 접촉이 좋지 못했을 때 발생할 수 있는 폭발

환자의 몸에 접촉한 채로 제세동을 시행했을 때 발생할 수 있는 감전 등의 위험.

*제세동 역치에 대한 물음에 답하시오.

제세동 역치란? 제세동을 성공시키기 위한 최소 에너지

제세동 역치를 결정하는 두 가지 인자는?

해부학적 인자(심장의 크기, 폐용적), 전기적 인자 (심전도, 신소분압, 체온)

 

2. 인공심폐기 – 의공기사 실무 (2008) 책에는 내용 없음, 추가적으로 내용 찾음.

심장수술을 할 때 심장과 폐의 기능을 대신해주는 기계

구조는 심장의 역할을 하는 펌프와 폐의 역할을 대신하는 산화기로 이뤄져 있음. 정맥에서 빨려 나온 혈액은 산화기로 가서 산소가 풍부한 동맥혈이 되어 나오고, 이 혈액은 펌프를 통해 다시 동맥으로 뿜어진다. 이 과정에서 심근에는 피가 가지 않아 허혈상태이기 때문에 심근을 보호하기 위해 혈류에 심근보호액을 섞는다.

*인공심폐기는 우심방 - ( 혈액펌프 ) - ( 산화기 ) - ( 공기감지기 ) - 대동맥 순으로 회로가 구성된다.

*( 인공심폐기 )는 폐의 질환 호흡군이나 호흡중추의 이상, 마취수술 등 인공적으로 호흡을 조절하여 폐포에 산소를 불어 넣어주는 장치이다.

 

3. 수액펌프

약물의 주입을 안전하고 정확하기 해가 위한 용도의 기기. 간헐적 주입과 연속주입방식이 있다.

*( 수액펌프 )는 수액의 흐름을 이론적으로 ( 베르누이 ) 방정식에 의해 정의된다.

 

4. 전기수술기

(1) 외과적 수술과 출혈 : 전기수술기는 수술 시 출혈량을 줄여서 혈액 손실 감소, 효과적인 시야확보가 가능하고 흉터도 많이 남지 않는다.

(2) 인체와 전류

전류의 세기(A)	인체의 반응
0.0001 이상	전류를 감지할 수 있음
0.01~0.1	전류가 느껴지는 곳에서 손을 뗄 수 있음
0.1 이상	통증, 호흡곤란, 어지럼증을 느낌
0.5~1	심실세동 발생
5 이상	화상 발생

(3) 전기수술기의 원리 : 본체, 전극, 대극판으로 구성. 본체에서 전류가 발생해 전극으로 전해지고 전극을 통해 몸으로 전류가 전해지며 전류느 다시 대극판을 통해 본체로 돌아온다.

(4) 전기수술기의 작용 : 절개, 응고, 지혈

전력의 크기	사용분야
낮은 전력 절개 및 응고 시 30W 미만	신경외과, 피부과, 성형외과, 구강외과, 복강경 수술, 정관수술 등
중간 전력 절개 시 30~150W 응고 시 30~70W	일반외과, 정형외과, 흉부외과, 폴립절제술
높은 전력 절개 시 150W 이상 응고 시 70W 이상	요도 경우 절제술(요도를 통한 수술) 종양제거, 유방 절제술, 개흉술

(5) 전기수술기 사용 시 주의사항 : 대극판 사용 시 주의사항(면적을 넓게), 연기, 접지, 전파장해, 화상, 폭발

 

*전기수술기에서 전류를 본체로 돌려보내는 역할은 ( 대극판 )이 한다.

*아르곤 빔 전기수술기는 전극 끝에서 아르곤 기체를 분사하는 전기수술기이다. 이때 아르곤 기체의 역할은 무엇인지 설명하고 일반적인 전기수술기와 비교했을 때 장점을 서술하시오.

아르곤 기체는 주변공기를 차단하는 역할을 하여 조직을 태우지 않고 응고시켜 조직의 저항력을 높일 수 있고 손상을 줄일 수 있다. 또 전기수술기에서 발생하는 유독한 연기의 발생량을 줄일 수 있기 때문에 시야가 확보되어 안전한 수술이 가능하다.

*단극방식 전기수술기는 본체, 전극, ( 대극판 )으로 구성된다. 본체에서 전류를 발생시키고 전극을 통해 몸으로 전해진 전류는 다시 ( 대극판 )을 통해 본체로 돌아온다. 양극방식 전기 수술기는 핀셋 모양의 전극을 사용한다. 양극 방식의 전기수술기는 단극 방식보다 정확도가 높다. 양극 방식에서는 전류를 ( 가하는 곳과 돌려보내는 곳 )이 같아 단극 방식에 비해 출력이 ( 낮다 ).

*전기수술기의 본체를 구성하는 기본적인 회로 6가지는?

전원, 발진, 증폭, 조정, 출력, 안전회로

*전기수술기의 본체를 구성하는 기본적인 회로 6가지는?

전원, 발진, 증폭, 조정, 출력, 안전회로

*안전회로의 역할과 수행방법에 대해 설명하시오

안전회로는 전기수술기의 출력을 제한하는 회로로 전류가 단선됐을 때 환자와 의료진의 부상을 방지한다. 대극판에 흐르는 전류가 끊어지면 출력을 제한하는 전류감시법이나 전극이 환자에게 접촉했을 때만 출력시키는 환자감시법을 통해 이러한 기능 수행하함.

*전기 수술기의 작동방식 3가지는? 절개, 응고, 지혈

*절개와 응고의 차이는? 절개는 조직이 파열되어 일어나는 것이고, 응고는 조직이 팔열되지 않고 태워서 지열하는 것이다. 전력은 절개모드에서 더 높고, 이때 전압이 낮아지면 지열되지 않으므로 주파수를 더 높게 한 것임.

 

5. 페이스메이커

(1) 심장의 페이스메이커 : 동방결절에 의해 심박이 조절, 서맥 발생시 인공페이스메이커 사용

(2) 인공 페이스메이커 : 전기 자극 발생장치인 본체(건전지, 전기회로)와 전극선(심근에 고정)으로 구분

(3) 임시형 페이스메이커 : 체외에서 임시로 장착, 단기적인 심박조율, 서맥이 심한 응급환자

(4) 영구형 페이스메이커 : 영구적으로 이식, 지속적인 심박조율, 전극과 본제 모두 이식

 

*( 페이스메이커 )는 부정맥 중 서맥일 경우 주로 사용한다.

*부정맥이 심해 지속적인 심박조율이 필요한 환자에게 사용하는 페이스 메이커는 ( 영구형 )이다.

*심장 조율에 필요한 최소에너지를 ( 조율 역치 )라고 한다.

*인공 페이스 메이커의 구성요소 두 가지를 쓰시오. ( 본체 ), ( 전극선 )

*위의 두 가지를 세분화하시오.

본체는 건전지와 전기회로로 다시 나뉘어지고,

전극선은 접속핀, 몸체, 고정부위, 전극으로 다시 나뉘어진다.

 

6. 인공신장

신장의 역할을 대신해 혈액 투석을 해주는 기기, 혈액투석기 / 원리: 확산, 대류, 초여과

혈액투석의 독소제거의 주된 원리: 확산

혈액여과의 독소제거의 주된 원리: 초여과

 

*( 혈액투석기 )는 혈액으로부터 노폐물을 걸러주고 신체내의 전해질 균형을 유지하며 과일 수분을 제거해 주는 기기이다.

 

7. 인공호흡기

계속적 인공호흡기 (CMV): 대상자 스스로 호흡을 할 수 없을 때

간헐적 강제 환기 (IMV): 자발적인 호흡 사이에 치료자가 강제적 환기 삽입

동시성 간헐적 강제 환기 (SIMV): 자발적으로 호흡할 수 있으나, 1회 호흡량과 호흡횟수가 적을 때

호기발 양압호흡 (PEEP): 기계적 환기를 받는 대상자의 기도를 양압상태로 유지시켜주는 방식

지속적 기도 양압 (CPAP): 자발적 호흡하는 대상자의 기도에 호기말 양압이 가해지는 방식

환자가 강제적 호흡에서 자발적 호흡으로 완전히 바뀌었을 때 사용하는 인공호흡: SPONT

 

*자발적 호흡을 하는 대상자의 기도에 호기말 양압을 가하는 인공방식을 ( 호기말 양압호흡, CPAP )라고 한다.

 

8. 방사선 치료기기 – 전리방사선이 생물체에 조사되면 정상 조직은 어느 정도 시간이 지나면 회복하지만 종양 조직은 회복이 불충분하는 것을 이용

(1) 방사선 치료 원리 : 방사선을 받은 세포는 대부분 그 이후의 세포 분열 시 기능장해, 증식 저지가 일어나며 일부는 apoptosis(괴사)라는 과정을 거쳐 죽게 된다.

(2) 저에너지 X선 치료장치 : 관전압 50~120kV정도의 X선을 이용하여 주로 피부질환, 일부 심부 치료에 이용

(3) 코발트-60 원격치료장치 : Co-60에서 발생하는 감마선을 이용하는 장치, 평균 1.25MeV의 에너지

(4) 선형가속장치 : 전자총에서 발생된 전자를 고주전자파에 실어 가속하는 장치, 균등조사에 효과, 투과력이 높고 표면선량이 적어 부작용도 적다.

(5) 베타트론 : 원형궤도상에서 전자를 같은 궤도반경을 회전시키면서 고속으로 가속시키는 장치

(6) 감마 나이프

*방사선 치료에 사용되는 방사선의 종류 3 가지를 설명하시오. ( X-선 ), ( 감마선 ), ( 전자선 )

*방사선 치료기기 종류를 방사선 이용방법에 따라 3 가지로 분류하시오.

( 외조사 치료장치 ), ( 근접조사치료장치 ), ( 정위적치료장치 )

*방사선 동위원소인 Co-60에서 발생하는 감마선을 이용하는 장치는? ( 코발트 – 60 원격치료장치 )

 

9. 신생아보육기, 인큐베이터

*인큐베이터의 4가지 대표적인 기능은 ( 대류 ), ( 전도 ), ( 복사 ), ( 증발 ) 이다.

 

10. 전기자극치료기기 – 인체에 직접 전류를 통하게 함으로써 유용한 생리적 반응을 유발시켜 질병을 치료하는 모든 방법

(1) 간섭전류치료기(ICT) : 두 개 이상의 서로 다른 중주파 전류를 인체 동일 지점에서 교차통전 시켰을 때 간섭현상으로 새로운 저주파전류가 발생한다.

(2) 극초단파 치료기 : 극초단파는 고주파에 속하며 인체의 각 조직을 거의 균등하게 가열하여 효과가 크고 지속성이 좋은 치료기기.

 

*전기치료에 사용되는 의료용 전기 종류를 3가지 쓰시오.

평류전기, 감응전기, 교류전기

*주파수가 1-1000 Hz 까지 전류인 저주파 전류를 사용하는 전기치료기기 종류를 2가지 이상 쓰시오.

전기자극치료(EST), 기능적 전기자극치료(FES), 경피신경전기자극치료(TENS)

 

11. 체외충격파쇄석기

12. 인공심장

13. 마취기

14. 카테터

15. 인공관절

*인공관절의 장시간 사용으로 마모에 의해 떨어져 나온 미립자에 대한 생체 반응으로 뼈에 생기는 현상을 ( 골용해 ) 라고 한다.

 

16. 재택치료기기

일단 여기까지만 정리

By. SkyfishBAE