[의공기사 필기] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

휘트스톤 브리지 회로에서 각 저항이 10Ω씩 변화(예: R1=R4=210Ω 증가, R2=R3=190Ω 감소 형태)하는 대칭 구성이면 출력전압은 $V_{AB} = V \times \dfrac{\Delta R}{R}$ 형태로 4배 감도를 얻는다. 대입하면 $V_{AB} = 10 \times \dfrac{10}{200} = 0.5\,[V]$이며, A점 전위가 B점보다 낮아지는 방향이므로 부호는 음수가 되어 -0.5[V]가 출력된다.

ECG 측정 장치의 잡음은 외부 전자기 간섭, 전극 접촉 불량, 근전도 신호, 환자 움직임 등이 주요 원인이다. 1번 환자의 움직임은 근전도 잡음을 발생시키고, 2번 전극 접촉 불량은 신호 손실과 잡음을 유발하며, 3번 제세동장치는 강한 전자기파로 ECG 신호에 심각한 간섭을 일으킨다. 반면 4번 스트레스로 인한 EEG 신호(뇌파)의 증가는 ECG 측정과는 다른 신체 계통의 신호이므로 ECG 잡음의 원인이 될 수 없다.

휘트스톤 브리지 형태로, b-a-d 경로는 3Ω+3Ω=6Ω, b-c-d 경로는 6Ω+3Ω=9Ω이다. 전체 전압 9V가 두 경로에 병렬로 걸린다.
b점 기준 a점 전압 강하:
$9 \times \frac{3}{6} = 4.5$V (a는 b보다 4.5V 낮다)
b점 기준 c점 전압 강하:
$9 \times \frac{6}{9} = 6$V (c는 b보다 6V 낮다)
따라서 a와 c의 전위차는 b를 기준으로 한 강하량의 차이인
$6 - 4.5 = 1.5$V
이며, a가 c보다 1.5V 높다.

이 문항은 실제 시험에서 전항정답으로 처리된 문항입니다. 출제 오류로 판단되어 어느 선택지를 골라도 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 것을 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.
회전감각은 반규관(반원형관)에서 담당하며, 반규관은 내이의 막미로에 속한 구조입니다. 귀바퀴(1번)는 외이의 구조로 음파 수집 기능만 하므로 오류이고, 이소골(2번)은 중이의 음향 전달 구조, 달팽이관과 와우(3, 4번)는 청각을 담당합니다. 그러나 생리학적으로 회전감각을 담당하는 정확한 구조는 반규관이며, 만약 선지에 반규관이 없다면 이 문항의 정답 기준이 명확하지 않습니다. 주어진 정답이 1번(귀바퀴)이라면 문항 자체에 오류가 있을 가능성이 높습니다.

심실의 탈분극(depolarization)을 나타내는 파형은 QRS 군이다. 심전도의 각 파형은 심장의 특정 부위 탈분극을 반영하는데, P파는 심방의 탈분극, T파는 심실의 재분극, U파는 푸르킹예 섬유의 재분극을 나타낸다. QRS 군은 심실 고유의 전기적 활동인 심실 탈분극을 반영하는 주요 파형으로, 심실이 흥분하여 수축하는 과정을 전기생리학적으로 표현한 것이다.

입력 A, B의 2비트 조합(00, 01, 10, 11) 각각에 대해 출력 D0~D3 중 하나만 활성화(1)되는 구조이다. 이는 2비트 입력을 받아 2진수를 해독하여 하나의 출력선을 선택·활성화하는 전형적인 디코더의 동작이다.
인코더는 반대로 여러 입력 중 하나가 활성화될 때 이를 2진 코드로 변환하는 소자이므로 해당하지 않는다.
MUX는 여러 입력 중 하나를 선택해 단일 출력으로 내보내는 소자이므로 이 진리표와 맞지 않는다.
전가산기는 덧셈 연산을 수행하는 회로이므로 이 진리표와 맞지 않는다.

반파정류된 전압의 피크값은 입력 실효전압에 $\sqrt{2}$를 곱한 값이므로 $V_{peak} = 10\sqrt{2} \approx 14.14\text{ V}$이다. 캐패시터 입력형 평활회로에서 부하전류가 충분히 작으면 캐패시터는 정류 다이오드의 도통 시간 동안만 충전되고, 나머지 시간에는 방전되지 않으므로 출력전압은 피크값에 수렴한다. 따라서 출력전압은 약 14.1[V]가 된다.

직접측정은 카테터 끝에 압력센서(스트레인게이지)를 부착하여 혈관 내부에 삽입하고 압력파형을 직접 계측하는 방법이다.
커프내압과 수축기 압력이 같아질 때의 소리 발생은 간접측정(청진법)의 코로트코프음 발생 원리로, 커프내압이 수축기압과 같아질 때 혈액이 다시 흐르면서 난류음이 발생하는 것이다.
커프내압이 수축기압보다 높으면 동맥이 완전히 폐쇄되어 혈액 흐름이 중단되는 것이 맞지만, 이는 직접측정의 특징이 아니다.
커프내압을 내리며 청진하는 방법은 간접측정(청진법)의 구체적인 절차로, 커프를 서서히 감압하며 코로트코프음의 시작(수축기압)과 소실점(이완기압)을 청진기로 듣는 방법이다.

생체계측에서 생체현상의 특수성을 묻는 문항이다. 'S/B가 크다'는 설명이 틀린 이유는 생체신호는 미약하고, 일반적으로 S/N비(신호 대 잡음비)가 작다는 것이 정확하기 때문이다.
생체신호는 신호 크기가 작은 반면 노이즈(근전도, 60Hz 전원 잡음 등)가 크기 쉬워 S/N비가 작은(낮은) 특징을 가진다.
재현성이 빈약한 것은 생체의 시간적 변화성 때문에 맞다.
개체 간 차이가 크면서 개체 내 항상성이 유지되는 것도 생체의 특수성이다.
특정 부위 측정 신호의 순수성이 어려운 것(신호 간섭, 잡음 혼입)도 생체계측의 특수성이다.

SNOMED는 의료용어의 체계적 분류 체계로, 진단·질환·증상·의료절차 등 의료 정보의 다양한 측면을 코드화하기 위해 개발되었다. "약제의 체계적이고 계층 구조적인 분류"에 한정한 설명은 틀렸다.
진단 코드 설명은 정확하니, SNOMED의 진단 코드는 T(topography/부위), M(morphology/형태), L(location/위치), F(function/기능)의 4가지 축을 포함한다.
축 개수 설명도 맞으며, SNOMED Ⅱ는 7개 축, SNOMED International은 11개 축으로 확장되었다.
병의 여러 특성(부위, 형태, 성질 등)을 다축 코드화할 수 있다는 내용도 정확하며, 이는 SNOMED의 핵심 특징이다.

HL7(Health Level 7)은 미국국립표준연구소(ANSI)가 인증한 의료정보시스템 간 정보 교환의 표준 규약으로, 서로 다른 의료 정보 시스템이 임상·행정 데이터를 상호 운용 가능하도록 설계된 메시지 표준이다. DICOM은 의료 영상 데이터 전송 표준, SNOMED는 의료 용어 분류 체계, PACS는 영상 저장·전송 시스템으로, 모두 특정 목적의 표준이거나 인증 기관이 다르다.

매크로 쇼크의 최소 감지 전류는 약 1mA다. 10mA는 근육이 수축해 손을 뗄 수 없게 되는 이탈 전류 수준이다. 감지 전류는 체중이 무거울수록, 주파수가 높을수록, 접촉 면적이 넓을수록 커지므로 나머지 보기는 옳다.

원격 재활 치료는 환자의 신체적 운동능력 회복을 위해 치료사의 직접적인 신체 접촉, 촉진, 저항 운동 등 대면 치료가 필수적이므로 원격의료의 활용 분야가 아니다.
원격의료는 의사와 환자 간의 직접 상호작용이 제한적이거나 불가능한 비동기식 서비스, 또는 실시간 화상 진료 등을 포함한다. 인터넷 가상병원(비대면 진료), 원격 수술 및 처치(실시간 원격 시술), 원격 의료교육(영상·화상 기반 의료 전문가 교육)은 모두 정보통신기술을 활용한 원격의료의 대표적 분야다.

Goldmann 안압계는 각막에 형광액(플루오레세인)을 점안한 뒤, 각막이 직경 3.06 mm만큼 평평해질 때까지 누르는 데 필요한 힘을 측정하는 압평 안압계이다. 안압 측정의 표준으로 쓰인다. 함입 안압계는 각막을 눌러 들어간 깊이로 안압을 재고, 비접촉 안압계는 공기를 분사해 측정한다.

체성분 분석 장치는 생체임피던스 분석(BIA) 등의 원리를 이용하여 인체의 구성 성분을 측정하는데, 주로 수분, 단백질, 지방, 무기질 등 신체 조성을 파악한다. 혈당은 체성분이 아니라 혈액 내 포도당 농도를 나타내는 대사 지표로서, 혈당계나 당화혈색소 검사 등 별도의 검사 방법으로만 측정되므로 체성분 분석 장치의 측정 대상이 아니다.

의사표시 곤란 대상자의 청력검사는 행동반응에 의존할 수 없으므로 객관적 생체전기신호가 필수다. EEG는 청각자극에 대한 뇌파 변화(청각유발전위, AEP)를 기록하여 자극 인지 여부를 객관적으로 판별할 수 있다. EOG는 안구운동 신호로 청각검사와 무관하고, ECG는 심전도, EMG는 근전도로 청각자극 인지 판별에 부적합하다.

혈관의 탄성이 떨어지면 혈관이 경직되어 혈압이 높아진다. 혈관의 탄성 감소는 동맥경화 등으로 인한 혈관 경직화를 의미하며, 이는 혈액을 방출하는 능력을 감소시켜 확장기압을 높이고 맥압을 증가시킨다. 2번은 혈압측정 방법의 정확한 분류이고, 3번은 정수압(hydrostatic pressure) 보정으로 혈압측정의 기본 원칙이며, 4번은 코로트코프음(Korotkoff sound)이 발생하는 원리를 올바르게 설명하고 있다.

인공심폐기는 체외순환 장치로서 혈액펌프, 산화기(oxygenator), 여과기(filter) 등을 핵심 구성요소로 갖습니다. 혈액펌프는 혈액을 순환시키고, 산화기는 가스교환을 담당하며, 여과기는 혈액 내 미세한 입자나 공기를 제거합니다. 반면 동정맥루(arteriovenous fistula)는 신부전 환자의 혈액투석을 위해 동맥과 정맥을 수술적으로 연결한 통로로, 인공심폐기의 구성요소가 아니라 투석 접근로입니다.

음향임피던스 $Z_1 = 1 \text{ RayⅠ}$, $Z_2 = 2 \text{ RayⅠ}$일 때 수직 입사한 초음파의 투과 강도는 투과계수로 구한다. 음향에너지의 투과계수는 $T = \frac{4Z_1Z_2}{(Z_1+Z_2)^2}$이므로, $T = \frac{4 \times 1 \times 2}{(1+2)^2} = \frac{8}{9} \approx 0.889 = 약 89\%$이다. 따라서 경계면을 투과하는 음파 강도는 입사 강도의 약 89%이다.

뇌전도(EEG) 검사의 전극에 관한 문항에서 정답은 2번이다. 뇌전도 전극의 파형 유도는 시간에 따라 일정하게 유지되어야 신뢰성 있는 검사가 가능한데, 보기 2는 "시간에 따라 변해야 한다"고 잘못 서술했다. 1번은 정확하다(두피 전극은 평판·침전극으로 구분), 3번도 정확하다(Ag-AgCl 전극이 표준), 4번도 정확하다(단극·쌍극 유도법이 기본 방식).

트리칼슘포스페이트(TCP)는 체내에서 서서히 녹아 흡수되면서 새 뼈로 대체되는 대표적인 생체 재흡수성 세라믹이다. 알루미나와 지르코니아는 체내에서 거의 반응하지 않는 생체불활성 세라믹이다. 수산화아파타이트는 뼈와 직접 결합하는 생체활성 세라믹으로, 재흡수가 거의 일어나지 않는다.

생체조직의 저항률(resistivity)은 조직의 수분 함유량과 이온 농도에 반비례한다. 지방은 수분 함유량이 가장 낮고 이온 농도가 극히 낮아 전기전도도가 매우 낮으므로 저항률이 가장 높다. 혈액, 간장, 골격근은 모두 수분과 전해질을 풍부하게 함유하고 있어 상대적으로 저항률이 낮으며, 특히 혈액은 이온 농도가 높아 저항률이 가장 낮은 조직이다. 따라서 지방 조직이 100Hz를 포함한 저주파 대역에서 저항률이 가장 높다.

근거리 음장(near field distance)은 $N = \frac{a^2 f}{c}$ 공식으로 구한다. 여기서 a는 탐촉자 반경, f는 주파수, c는 음속이다.
주어진 값을 대입하면
$N = \frac{(2)^2 \times 3 \times 10^6}{6 \times 10^6} = \frac{4 \times 3 \times 10^6}{6 \times 10^6} = \frac{12}{6} = 2 \text{[mm]}$
이므로 근거리 음장은 2[mm]이다.

초음파 탐촉자의 발생소자는 압전 물질(예: PZT)에 교류 전압을 인가했을 때 물질이 기계적으로 진동하는 압전효과를 이용하여 음파를 발생시킨다. 음향 전기적 효과는 음파가 물질을 통과할 때 전기신호로 변환되는 역 과정이고, 음향 광학적 효과는 음파와 광선의 상호작용이며, 도플러 효과는 음원의 상대속도에 따른 주파수 변화이므로 모두 초음파 발생의 원인과 무관하다.

세포막은 인지질 이중층으로 주로 구성되어 있으며, 이것이 전기적 절연체 역할을 하므로 1번은 오답이다. 세포막의 두께는 약 10[nm]이며, 세포 내외의 이온 농도 차이(특히 K⁺와 Na⁺)로 인해 약 70[mV]의 정지 막전위가 생성된다. 3번과 4번은 두께를 mm(밀리미터) 단위로 잘못 표기했고(실제는 나노미터), 4번은 추가로 전위값을 V(볼트) 단위로 오기했으므로 모두 오답이다.

인공혈관 제조에 주로 사용되는 합성고분자는 PTFE(Polytetrafluoroethylene, 테플론)이다. PTFE는 생체적합성이 우수하고 혈전 생성이 적어 인공혈관, 인공장기, 의료용 코팅 등에 널리 사용된다.
PTFE는 불소화된 에틸렌 단위를 반복단위로 하며, 화학식 구조상 폴리에틸렌(PE, -CH₂-CH₂-)과 유사하게 탄소 주쇄로 이루어져 있다. 다만 PE의 수소 원자가 모두 불소 원자로 치환된 형태(-CF₂-CF₂-)이다.
PP는 경질 플라스틱으로 인공혈관 용도가 아니다.
Polyester와 PVC는 다른 용도에 주로 사용되며 인공혈관 재료로는 적합하지 않다.