MRI 기술동향 및 시장현황 2011.10
Ⅰ.기술 동향 MRI 기술 Road Map 1946년 Bloch & Purcell, 핵 자기공명 현상 발견(1952년 노벨상 수상) 1973년 Lauterbur, 경사자계 시스템(Gradient System) 고안, 최초의 MRI 영상 획득(2003년 노벨상 수상) 1975년 Ernst, MRI에 퓨리에 변환, 신호 위상, 주파수 이용을 제안, MRI 기초 확립(1991년 노벨상 수상) 1977년 Damadian, 최초의 인체 횡단면 MRI 영상 획득 1977년 Mansfield, EPI(Echo Planar Imaging) 기법 고안(2003년 노벨상 수상) 1980년 MRI의 상업적 이용 시작 1992년 EPI 기법을 이용한 뇌기능 영상 획득 2
Ⅰ.기술 동향 MRI 시스템 구성 및 원리 주요 시스템 Magnet(자석) Gradient System (경사자계 시스템) RF System (무선주파 시스템) Scan Controller (Spectrometer) Software 기 능 원자핵을 순자화(Net magnetization) 시키는 역할 경사자계 코일(Gradient Coil)과 경사자계 증폭기(Gradient Amp)로 구성되어 있으며, 공 간 정보를 부호화(Encoding)하는 역할 송신코일(Transmit Coil)과 수신코일(Receive Coil)으로 이루어진 RF Coil들과 RF Amp로 구성되어 있으며, 인체에서 나오는 자기공명 신호를 송 수신하는 역할 다양한 Gradient 파형의 생성, 다양한 RF 파형의 송신과 이에 의해 발생한 신호의 수신을 나노 시간 단위로 제어하여 수신된 신호를 인체 영상으로 재구성하는 역할 MRI 운영자용 소프트웨어 SBC Spectrometer Transmitter (1~8) Receiver (1~16/32) Gradient Control Shim MSU X Y Z Shim coil Gradient coil Body coil Patient Table Host RF Power Amplifier Gradient Amplifier MR signal Excitation Pulse RF SW Unit Patient Table control Cooling System 3
Ⅰ.기술 동향 MRI의 임상 적용 지속적인 MRI 임상 적용 분야의 확대 MRI 영상 획득 과정은 다른 영상 진단 장비와 완전히 다른 자기공명이라는 물리적 원리에 기초를 두고 있고, 비전리성(Non-ionizing), 비침습성(Non-invasive) 특징으로 환자에게 무해한 장점이 있기 때문에 의료기술의 진보와 함께 임상 적용 영역이 끊임없이 확대되고 있으며, 첨단 진단영상의학의 유일한 대안이 되고 있음. T1, T2 강조 영상 혈관 조영술(MR Angiography) 자기공명분광(MRS, MR Spectroscopy) 확산강조영상(Diffusion Imaging) 관류영상(Perfusion Imaging) 뇌기능영상법(fMRI, Functional Imaging): 뇌 처리 과정, 뇌와 인체 기관과의 상호작용 연구 등 심장학(Cardiology) 종양학(Oncology) 불임진단(Diagnosis of Infertility) 암세포 연구 및 인체 내 이온 측정(시카고 일리노이 대학 9.4T MRI) 줄기세포 치료 등 4
Ⅰ.기술 동향 MRI 기술 발전 경향 MRI 기술 발전 경향 MRI의 사용이 증가하고, 질병 진단 및 임상 적용 분야가 확대됨에 따라 MRI 사용자들은 보다 전문적인 기 술과 사용의 효율성, 편의성을 지속적으로 요구하고 있으며, 이러한 기술적 요구를 반영한 Advanced MRI System이 개발되고 있음. MRI의 임상 적용 분야 확대 User s Needs 높은 영상의 질 영상 획득 시간(Scan Time) 단축 관심 영역의 세분화 반복 촬영 예방 사용의 편리성 Market Trend Advanced MRI System SNR(신호대잡음비) 개선 기술 병렬영상(Parallel Imaging) 기술 환자 구경 확장(Wide Bore Aperture) CAD(Computer Aided Detection) 등 저자장 MRI(1T 이하)에서 고자장 MRI(1.5T, 3T)로 전환 MRI-LINAC 복합기 등 진단 치료 융합 MRI System 필요성 증대 5
Ⅰ.기술 동향 Advanced MRI System Parallel Imaging(병렬 영상) 병렬 영상을 통해 신호 대 잡음비(Signal-to-noise ratio, SNR)를 유지하면서 촬영시간을 단축해 공간적, 시 간적 해상도를 증가시켜 영상 획득시간을 단축하여 MRI 진단 영역을 확대한 기술. Real-time Imaging(실시간 영상) 내시경과 같이 인체 내 장기 및 혈류의 움직임을 실시간 영상으로 볼 수 있게 하여 기존의 정지 영상만으로 는 할 수 없는 범위까지 MRI 진단 영역을 확대한 기술. 침습적(Invasive)인 X-ray를 사용하지 않고, 비 침습적(Non-invasive)인 MRI로 대장,심장,위,쓸개,이자,콩팥 등 장기의 병변을 조직검사를 하지 않고 투과 영상을 통해 2차원, 3차원으로 실시간 진단이 가능한 기술. Fast Imaging 심장, 간, 폐 등의 정밀한 영상을 획득하려면 환자가 숨을 멈춰야 하는데, 중증 환자, 노약자, 유아는 숨을 멈 추기 힘들기 때문에 촬영 속도를 빠르게 하여 환자가 숨을 쉬면서 영상을 획득할 수 있어야 한다. Motion Correction(움직임 보정) 환자가 영상 촬영 중에 몸을 움직이면 촬영된 영상이 진단이 불가능 하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 촬 영된 영상의 원천 Data를 이용하여 Motion을 보정해줌으로써 보다 정확한 영상 진단을 가능하게 해 준다 6
Ⅰ.기술 동향 Advanced MRI System Quiet Gradient System(경사자계 소음 저감) 최신 MRI System은 촬영 속도를 빠르게 하기 위해 성능이 강한 Gradient System를 사용하는데, 이는 강한 소 음(Acoustic Noise)을 내기 때문에 진단시 환자에게 불안감을 유발하게 하며, fmri같은 뇌 기능 연구를 위한 필수적인 기술이다. Unlimited RF Channel(RF채널 확장) 다양한 관심 부위 촬영 및 빠른 영상 획득을 위해서는 많은 수의 RF Channel과 Parallel Imaging이 필요하며, 이를 위해 대량의 RF coil element를 고밀도로 집적하는 기술으로 많은 수의 RF 채널을 요구하는 최신 고자 장 MRI에서는 필수적인 RF System 요소 기술. Wide Bore Aperture(환자 구경 확장) 인구 신체 크기의 증가, 비만 환자의 증가, 폐쇄공포증 환자의 편안함 추구를 위해서는 MRI 촬영시 환자가 들 어가는 구경(Bore)의 확장되어야 하며, 현재 60CM의 구경에서 70CM 이상의 구경을 요구하고 있다. Multi-Nuclei 일반적인 MRI와 같이 인체 내 수소 영상 뿐만 아니라 인체 내 P, C, F, Na 등의 양을 영상화하여 인체 대사 (Metabolism) 등을 볼 수 있는 Advanced 진단 기술으로 고자장 MRI에서 주로 이용된다. 7
Ⅰ.기술 동향 Advanced MRI System CAD(Computer Aided Detection) 현재 MRI 영상의 해석은 대부분 의사가 완료하고 있으나, 컴퓨터가 영상을 해석할 수 있는 기술이 발달되어 사용되고 있는데, 이를 CAD(Computer Aided Detection)라 한다. CAD는 인공 지능, 디지털 영상처리와 함께 영상의학을 이용하여 자동적으로 어떤 특정의 병을 발견하거나 진단의 신뢰성을 높게 해준다. Dedicated MRI(전용 MRI) 유방 전용(Breast Screening MRI): 기존 Mammography에 의존하던 유방 검진을 Sensitivity가 우수한 MRI 로 대체하여 조기 암 발견을 가능하게 해준다. 2007년 미국암학회는 유방암에 걸릴 위험이 높은 여성의 검사 장비로 MRI를 추천하여 시장이 급성장하고 있다. 기타: 사지 전용(Extremity Only), 두부 전용(Neurology Only) 등 New MRI Platform MRI-LINAC 복합기: MRI와 LINAC(방사선 선형가속기)를 결합하여 진단과 치료를 동시에 가능하게 함으로써 각종 종양 및 암의 위치와 형태를 실시간으로 확인,치료할 수 있는 융합 의료기기. Helium-less MRI: MRI에서 초전도 자석을 운영하려면 온도를 낮추기 위해 액체 헬륨이 필요한데 액체 헬륨 은 사용할수록 공기 중으로 날아가므로 계속적인 헬륨 보충 비용이 발생하기 때문에 액체헬륨 무손실형 MRI 는 생애주기 비용을 절감하는 차세대 제품이다. 8
Ⅱ.시장 현황 MRI 제품 분류 제품 유형에 따른 분류 [사진1] 구 분 특 징 Standard MRI (사진 1) Open MRI (사진 2) 기 타 - 밀폐형 원통 구조 - 주로 고자장의 초전도자석 사용 - 정밀 영상 획득에 용이함 - 개방형 구조, 폐쇄공포증 환자 촬영에 유리 - 주로 중 저자장의 영구자석 사용 - 정밀 영상 획득에 불리함 - 사지(Extremity) 전용: 정형외과에서 사용 - 유방(Breast) 전용 - 두부(Neurology) 전용 등 자장 강도에 따른 분류 [사진2] 구 분 자장(단위:Tesla) Low-Field 0.4T 이하 Mid-Field 0.5~1.0T High-Field 1.5T Ultra High-Field 3T 이상 사진. 사이메딕스 1.5T Standard MRI(사진1), 0.32T Open MRI(사진2) 9
Ⅱ.시장 현황 세계 시장 규모 세계 MRI 시장규모: 34억 달러(2010년, 중고품 제외) 세계 MRI 판매대수: 연간 3,000대(2010년, 중고품 제외) 연평균 판매량 성장률: 4.5% 높은 시장성숙도(신규 의료시설 투자 및 지속적인 장비 교체 수요)로 시장 안정성은 계속 유지될 것이며, 각 국가의 의료보험수가 인하정책, 제조업체간 경쟁 등으로 제품의 평균판매가는 감소할 것으로 예상됨. (단위: 10억 달러) 3.5 3.45 3.447 3.474 3.4 3.35 3.336 3.367 3.388 3.421 3.3 2007 2008 2009 2010 2011 2012 3.25 표. 세계 MRI 시장 규모(출처: In Medica, 2008) 10
Ⅱ.시장 현황 지역별 시장 현황 America(북미): 세계 시장의 40%를 차지하는 최대 규모의 시장으로, 정부의 의료비 인하 정책으로 의료장비 시장이 시장이 위축되었으나 지속적인 교체 수요로 매년 소폭의 성장률을 보이고 있음. EMEA(유럽,중동,아프리카): 서유럽은 주로 교체 수요 시장이고, 동유럽, 중동, 아프리카 지역 국가들의 의료 시설 신규 투자로 인해 지속적인 시장성장률을 보이고 있음. Asia Pacific(아시아,태평양): 중국 및 동남아 개발도상국들의 의료시설 투자로 공급대수 증가율은 제일 높은 반면 평균 판매가격은 중국시장의 저가 공급으로 인해 가장 낮음. 중국 시장의 계속적인 증가. (단위: 10억 달러) 년도 America EMEA Asia Pacific 2008 1.350 1.141 0.876 2009 1.361 1.138 0.888 2010 1.372 1.148 0.901 2011 1.380 1.155 0.912 2012 1.388 1.163 0.923 표. 지역별 시장 규모(출처: In Medica, 2008) 11
Ⅱ.시장 현황 제품별 시장 현황 Standard MRI가 90%, Open MRI가 10%의 시장을 형성하고 있음. Standard MRI 사용률은 1.5T MRI 62%, 3T MRI 26%로 1.5T MRI가 세계시장 표준형으로 자리잡고 있으나 3T MRI의 사용이 점차 증가하면서 2015년 이후엔 3T MRI 사용률이 50%를 넘어설 것으로 전망됨. 영구자석식 Low-Field Open MRI 시장은 선진국에선 급격히 감소하고 있으며, 개발도상국에서는 시장이 유지되고 있음. 저가의 중고 제품은 개발 도상국 뿐만 아니라 선진국에서도 반응이 좋아 시장이 빠르게 성장하고 있음. 표. 미국시장 제품별 MRI 판매량(출처: Frost & Sullivan, 2010) 12
Ⅱ.시장 현황 제품별 판매가격 현황 2009년 미국시장 제품별 평균판매가격(단위: US$): Open MRI(122만), 1.5T MRI(127만), 3T MRI(191만) 3T MRI 사용이 점차 증가하여 시장과 정부의 가격 인하 압박이 높아짐에 따라 판매가격도 하락할 전망임. 즉, 3T MRI 시장의 가장 큰 성장 요인은 판매가격 인하임. 1.5T MRI 판매가격은 큰 변동 없이 유지될 것이며, 3T 시장의 성장에 따라 소폭 하락할 것으로 예상됨. Open MRI는 사용률이 감소하고, 영구자석의 주원료인 희토류 가격의 급등으로 판매가격 상승 추세임. 표. 미국시장 제품별 MRI 평균판매가격 추이(출처:Frost & Sullivan, 2010) 13
Ⅱ.시장 현황 MRI 제조업체 현황 Siemens, GE, Philips 3사가 광범위한 제품군으로 세계시장의 87%, 미국시장의 85%를 점유하고 있음. 제품의 핵심 경쟁요소는 영상 기법/영상 질, 작업 흐름과 생산성을 향상시키는 기능(검사시간 단축, 반복촬영 방지, 화질 보장 등) 이며, 각 사별로 요소 기능을 탑재한 제품을 개발, 판매하고 있음. 제조사 시장점유율(2009) 품목 수(2010) 세계시장 미국시장 Open 1.5T 3T Siemens 36% 38% 2 5 2 GE 28% 26% 2 8 3 Philips 23% 20% 1 4 2 Toshiba 5% 9% - 3 - Hitachi 4% 4% 1 3 - 표. MRI 제조업체 현황(출처: 2008 In Medica, 2010 Frost & Sullivan) 14
Ⅱ.시장 현황 국내 시장 현황 국내 시장 현황 국내 MRI 설치 대수 추이 시장 규모: 연간 약 80대(교체수요: 70%, 신규수요: 30%) 설치 대수: 약 1,000대 GE, Siemens, Philips 등 외국산이 시장점유율 87%를 차지하는 독과점 시장을 형성하고 있음. MRI 검진건수가 매년 증가, 그에 따른 건강보험 청구 MRI 급여 비용도 매년 20%대로 증가하고 있음(2011,건강보험심사평가원). 설치 MRI 중 선진국 기준 사용연한(약 8년)을 지난 노후장비가 30% 이상으로 진단 오류가 잦고, 반복 촬영으로 인한 건강보험 재 정 손실을 방지하지 위해 정부의 관리/감독 대상 장비로 선정됨에 따라 교체 수요가 더욱 증가할 전망임(2011, 보건복지부). 최근 자금력이 약한 중소형 병원에서는 주요 부품을 교체하여 성 능을 신제품 수준으로 Up-grade한 중고 Re-manufacturing 제품 (신제품 구입 가격의 70~80%) 도입이 증가하고 있으며, 이에 대한 신시장이 형성되고 있음. (출처: 보건복지부, 2009) 년도 수입산 국산 소계 1995 27 0 27 1996 26 0 26 1997 28 4 32 1998 12 3 15 1999 20 2 22 2000 60 9 69 2001 39 10 49 2002 57 14 71 2003 63 15 78 2004 67 9 76 2005 66 7 73 2006 110 11 121 2007 92 12 104 2008 36 7 43 15
Ⅱ.시장 현황 시장 현황 요약 (출처: 2008 In Medica, 2010 Frost & Sullivan) 주요 요소 현 황 시장 성장률 (2010, 공급대수) 4.5% 시장 성장률 시장 성장률 (2010, 매출액) 0.8% 표준 제품 1.5T Standard MRI 평균 판매가격 교체 주기(기준: 미국) 5~8년 경쟁 강도(기준: 10단계) 시장 성숙도 8 (높음) 성숙 고객 기술인식도 높음 16