산업시장분석실 책임연구원 김유일 (Tel: 02-3299-6026  e-mail: yekim@kisti.re.kr)

● 제품개요 
광음향 단층촬영(PAT, PhotoAcoustic Tomography)기기는 광음향효과(photoacoustic effect)를  활용하는 비침습 영상의료기기로서, 광학적 특성과 초음파적 특성을 이용하여 생체내(인체내) 조직의 구조적(structural) 영상 뿐 아니라 기능(functional) 영상, 신진대사(metabolic) 영상 및 유전자나 생체분자(molecular and genetic) 영상을 구현할 수 있는 의료기기이다.

<표 1> 주요 영상기기들의 해상도 및 침투정도 비교

 자료: http://pharmaceuticalintelligence.com/2013/7/27/photoacoustic-tomography/ 인용자료 재인용
※ 주: PAM과 PACT(표에서 PAT)는 생체투과정도와 해상도에 차이가 있으며, 현재 PACT의 경우 생체투과 깊이는 7cm까지 영상을 획득할 수 있는 것으로 알려지고 있음.

● 시장동향 및 예측 
광음향 단층촬영(PAT)기기의 시장은 용도에 따라 생명과학연구용, 치료제 개발이나 전임상 실험 등에 사용하는 임상연구용 및 진단이나 치료도구의 위치추적 등과 같은 의료 영상기기용으로 구분할 수 있다. 제품의 형태에 따라 앞서 말한대로 PAM, PACT, PAE 등으로 제품을 구분할 수 있다.

PAT기기는 생체에 적용하여 영상을 획득하는 기술이 소개된 후인 1996년에 처음 특허가 출원되었으며, 3D 제품이 시장에 출시되기 시작한 것은 2010년이다. 현재까지 임상을 통과한 의료용 제품은 없으며 현재까지 출시된 제품은 연구용이나 실험동물의 3차원 단층영상을 제공하는 전임상 실험용 제품들이다.

PAT 시장의 규모는 2012년 약 6천 4백만 달러 정도이며, 2016년에는 1.2억 달러까지 비교적 빠르게 성장할 것으로 전망되고 있다. 높은 성장이 기대되는 이유는 시장이 초기단계로서 시장규모 자체가 작은 것도 있지만, 임상통과가 임박해지면서 의료용 시장이 열리면 빠른 성장이 기대되기 때문이다.

<표 2> PAT 시장규모 전망

(단위:백만 달러)

자료 : Markets and Markets, "Optical imaging market (2013-2018)", 2013
※ 근거 : 상기 보고서에서 PAT시장은 NIRS시장과 통합하여 제시되어 있음. 현재 두 제품 모두 시장이 주로 연구용으로 판매되고 있으며 단가측면에서 PAT기기들이 NIRS기기보다 고가로 판매되고 있어, 여기서는 상기 보고서에서 제시한 PAT와 NIRS의 통합시장을 PAT기기 시장으로 대체하였음.

2008년부터 업체들이 PAT 제품들의 의료용 시장출시를 위한 임상시험을 진행시키기 시작하였으며, 빠르면 2014년 정도에는 임상을 통과하는 제품이 나와 의료용 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다. 임상은 유방암 관련이 4건으로 가장 많으며, 전립선암, 방광 및 신장암, 흑색종 등 암관련 진단 및 관절염 등을 진단하는 용도로 진행되고 있다.

● 시장경쟁상황   
현재 PAT 시장에 전임상 실험용으로 제품을 출시하고 있는 회사는 Endra와 Visualsonics 등이 있다. Endra는 워싱턴 대학의 Lihong Wang 교수가 자문위원으로 활동하면서 Nexus 128이라는 제품을 출시하였다. 이 제품은 3차원 영상을 제공하는 최초의 제품으로 알려져 있다. 기본적으로 전임상용 실험기기로 쥐와 같은 작은 실험동물의 3차원 영상을 제공하며, 3차원 영상을 시간에 따라 제공한다는 의미의 4차원 영상을 제공한다고 제품의 특징을 설명하고 있다. 국내 판매가격은 5억 5천만원으로 공개되어 있다.

Visualsonics 사는 1999년에 세워진 회사로 초음파 진단기기를 만들던 캐나다 회사이다. 2010년 SonoSite사에 7천 1백만 달러에 인수되었으며, 2011년 12월에는 SonoSite사가 Fujifilm에 9억 9천 5백만 달러에 인수됨에 따라 현재는 Fujifilm사에 속해 있다. PAT 제품으로는 “Vevo Lazr platform”이라는 형태로 판매되고 있으며, 2차원 및 3차원의 생체 영상을 제공하는 전임상용 실험기기이다.

국내에는 삼성전자가 관련 특허를 국내에 출원하고 있으며, 연구기관으로는 한국전자통신연구원가 관련 특허를 국내외에 출원하고 있다. 이외에도 연세대학교, 이화여자대학교, 전북대학교 등 몇몇 대학 및 연구기관이 PAT의 프로브나 소프트웨어 개발에 관련한 국가 연구개발 프로젝트에 참여하고 있다.

● 이슈주제: 시장에 제품 출시가 임박한 영상의료기기
 광기반 의료기기에 대한 트렌드 자료가 소개되면서 상용화 가능성에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 하지만, 내시경을 제외하면 의미있는 규모의 시장으로 성장한 광기반 의료기기는 개인용 기기인 온열치료기 외에는 없는 것이 사실이다. 최근 OCT가 안과용 진단기기로 일반화되고 있으나, 단일 응용분야라는 한계로 시장 규모가 그리 큰 편에 속하지는 않는다. 하지만, 지속적으로 응용분야가 확대됨에 따라 시장규모도 확대될 것인지에 대해 주목할 필요가 있다.

광(optics)은 생체를 투과할 수 있는 정도가 작아 진단기기나 치료기기로서 개발하는데 한계가 있다. 그런데 PAT기기는 광을 이용하면서도 생체내 영상을 얻을 수 있는 깊이를 초음파 수준까지 확대시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 생체내의 평면구조가 아닌 3D구조의 이미지를 제공할  뿐 아니라 기능적인 이미지도 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이런 기술적인 장점에도 불구하고 새로운 방식의 진단기기가 시장에서 성공하기 위해서는 극복해야 할 장애들이 있다. 기존 진단방식에 익숙한 의사들이 새로운 진단기기를 채택해야만 하는 이유를 제공해야하는 것도 그 중 하나이다. 유방암 진단기기로서의 PAT는 기존 진단방법의 문제점을 해결할 수 있는 장점들을 가지고 있어 의사들이 PAT를 새로운 진단기기로 채택해야 할 이유를 제공하고 있다. 이런 측면에서 PAT가 시장에 출시되면 빠르게 성공할 가능성이 크다.

유방암의 진단에 주로 사용되는 기존 진단방법은 X-ray인데 재발가능성이 높은 유방암의 경우 방사선 피폭량 때문에 사용이 제한된다는 점과 치밀유방의 경우 X-ray로서 진단이 잘 안된다는 점 등이 기존 방법의 주요한 문제점들이다. 이에 반해 PAT의 경우 혈관생성을 보다 조기에 발견할 수 있다는 점과 광(optics)을 이용하기 때문에 무해하다는 점, 장비도 고가가 아니라는 점 등 기존 진단방법이 가지는 문제를 해결할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 현재, PAT는 유방암 진단을 목적으로 다수의 임상이 진행되고 있는 상태이다.조만간 임상결과가 나올 것으로 기대되고 있다.

우리나라의 경우 의료용 레이저 광원을 개발하는 회사가 많이 있으며, 초음파 진단기술 또한 비교적 높은 수준으로 알려져 있다. PAT는 이들 기업들에게 기술의 새로운 응용분야로서 의미를 가질 수 있다. 또한 시장에 진입하는 도입기 제품으로서 향후 시장 확대와 다양한 응용분야 개발이 기대되고 있다. 국내에서도 한국전자통신연구원이 침투깊이 60mm, 해상도 60㎛의 융합형 PAT프로브를 국가 프로젝트로 개발하고 있다. 광학 의료기기 개발과 관련한 기업들은 향후 기술개발과 시장에서의 변화를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있는 것으로 판단된다.