현장진단검사(point-of-care testing, POCT)는 급성 질병의 신속한 진단[1], 만성 질병 관리[2], 처방 약물의 합리적 사용을 가능하게 하는 잠재적인 이점이 있으며[3], 전통적인 검사에 비해 POCT는 결과가 더 빠르고 신속한 환자 치료를 가능하게 한다. POCT의 사용으로 검사 결과의 도출 시간이 단축되어 신속한 진단과 치료 결정이 가능하게 되었다. POCT 장치는 검사항목의 범위, 공급 업체의 수, 사용 가능한 방법 및 장치의 측면에서 점점 더 널리 보급되고 있으며, 앞으로도 사용이 더욱더 증가할 것으로 예상된다[4]. 그러나 이러한 장치의 사용을 위해서는 부정적인 측면인 분석 정확도의 불안정성, 제조사 간 장비의 변동성, 부적절한 사용의 위험성, 전 세계적인 규제 부족, 중앙 검사실 검사에 비해 높은 비용과 건강관리 측면에서 비효율성을 강조하고 개선해야 할 것이다.

POCT 장치는 면허가 없는 의료 전문가들이 사용할 수 있지만, 적절한 교육과 전문가의 감독이 필요하다. 효과적인 POCT 프로그램은 각 운영자의 교육과 훈련에 기반하지만, 많은 직원의 정기적인 능력을 업데이트하는 관리상의 문제가 필요하다. 비전문가에 의해 운영될 경우, 분석 단계에서 오류가 발생할 수 있으며 특히 원격 지역에서는 접근성이 낮아 POCT가 불필요한 환자 운송비용을 줄일 수 있지만, 응급실에서는 POCT 결과가 항상 신속한 치료로 이어지지 않을 수 있다. POCT 시스템의 성공적인 구현에는 적절한 교육과 훈련이 필요하며, 응급 및 중환자 치료에서 POCT 시스템이 중요한 임상 가치를 제공하지만, 중앙 검사실과의 비교와 결과 해석에 대한 부분도 신중을 기해야 한다.

POCT는 처리 시간을 단축하고 전처리 오류를 줄이거나, 소량의 혈액으로 신속한 결과를 제공하여 환자 관리의 신속한 결정을 가능하게 하며 환자 만족도를 높이는 등의 여러 이점을 제공하지만[5], 그 효과를 평가한 연구는 부족한 실정이다. 서구 선진국에서는 심정지가 주요 사망 원인 중 하나이며, 병원 외 심장정지(out-of-hospital cardiac arrest, OHCA)의 생존율은 10% 미만이다. 따라서 칼륨 및 대사 불균형과 같은 가역적 원인을 조기에 발견하고 치료하는 것이 생존율을 높이는 데 중요하며, 가이드라인은 이러한 문제를 신속히 식별하기 위해 POCT를 추천하고 있다[6].

현재 휴대용 POCT 장치를 통해 전해질, 젖산, 혈당, 혈액가스를 신속하게 평가할 수 있어 병원 도착 전 조기 및 목표 지향적 치료가 가능하다. 최근에는 공중 및 육상 수송을 통해 환자가 이동하고 병원 간 수송이 증가하고 있어 수송 중 빠른 POCT 도입은 병원 외에서도 환자 치료를 개선할 기회를 제공하고 있다. 검사의 질과 진단적 가치를 확보하기 위해서는 구급차에서 POCT 적용 모델을 정의하고, 내부 및 외부 요인을 분석 및 평가하여 궁극적인 목표를 달성하기 위한 계획을 수립해야 할 것이다. 특히 응급실, 중환자실, 수술실 등 병원 내 급성 치료 환경에서는 더욱 중요할 것이다. 장비의 소형화와 기술 발전으로 검사 속도가 빨라지면서 POCT의 정확성과 신뢰성이 중요한 만큼 적절한 관리와 정도관리(quality control, QC)의 감시가 필수적이다[7]. POCT 관련 의료 오류를 방지하기 위해 양방향 연결 기능이 중요한데, POCT에 산출된 결과가 전자의무기록(electronic medical record, EMR)으로 전송되어 의사들은 환자 차트에서 결과를 쉽게 찾을 수 있는 접근성이 용이하여야 할 것이다. POCT는 치료 결정에 영향을 미칠 수 있으며, 비정상 결과의 조기 발견이 중요하다. 그러나 예후가 나쁜 경우, 심폐소생술(cardiopulmonary resuscitation, CPR)이 지연된 경우에는 POCT 결과가 즉각적인 치료보다는 예후 지표로 작용할 수 있다[8].

치료적 완충물질의 효과를 위해서는 대사성 및 호흡성 pH의 정의가 한계가 있어 부정확하고 상반된 결과로 논란이 있으며 산증은 조직으로의 산소 공급을 증가시키지만, 심장 기능과 카테콜라민 효과를 저해할 수 있고, 알칼리증은 치명적인 해로움을 가져올 수 있다[9]. 응급현장에서는 치료 지연을 방지하기 위해 응급팀이 쉽게 사용하고 응급의학과 의사들이 POCT를 사용하여 심각한 산증과 비정상적인 칼륨 수준을 식별하여 치료적 접근에 활용되고 있다[10]. 이러한 병원 전 환경(prehospital setting)에서 POCT의 진단적 가치는 중요하게 평가된다[11]. 따라서 제한적인 사항도 따르지만 생존율을 개선할 수 있는 잠재력을 갖기 때문에 추가적인 전향적, 통제된 통상적인 검사가 필요하게 된다. 특히, 전해질의 불균형과 pH와 염기량의 파라미터를 평가하기 위해서는 정확한 샘플채취가 중요하다.

본 연구에서는 의료현장에서 오류, 내부적인 QC의 관리 운영 항목의 준수 사항, POCT 응용에 대해 조사하여 POCT의 관리를 위한 정보를 체계화하고자 한다.

1. 오류

의료현장에서 오류를 일반적으로 정의하면 “부적절한 약물 사용이나 환자 피해를 초래하거나 이를 유발할 수 있는 모든 예방 가능한 사건”이다. 오류에 대한 사건은 오진, 치료 지연, 실패로 이어지는 의료 성과 등의 환자 안전에 큰 영향을 미치는 것들이다. 이는 의료 과실이나 인간 행동에 의해 발생하거나 검사실 데이터 처리 과정에서 발생하는 오류로 인해 발생할 수도 있다. 또한 검사실 오류는 특정 검사 관리가 없는 상태에서는 식별하기 어렵기에 검사실 오류 문제가 점점 더 많은 주목을 받고 있는 실정이다.

POCT에서 전처리 오류는 매우 빈번하게 발생하며, POCT의 가장 흔한 전처리 오류로는 환자 준비 오류(샘플링 시간 오류), 모세혈관 채취 시 과도한 압력과 주사기를 이용한 정맥 혈액 채취, 혈액 및 체액 채취 오류(환자 식별 오류, 샘플링 오류, 튜브 부족), 샘플(혈액, 소변 등) 처리 및 운송 오류(부적절한 혼합), 간섭(용혈된 샘플)이 있다[12]. 모세혈관 압력이 과도하면 혈액 농도가 벗어나고, 주사기는 용혈과 혈액 응고의 위험을 증가시킨다. 따라서 모세혈관 채취 시에는 과도한 마사지를 피하고 적절한 크기의 란셋을 사용하며 주사기 사용을 피해야 한다[13].

혈액 샘플 채취 시 환자가 과호흡하거나 불안할 경우에는 pH, pO2, pCO2, 포도당, 젖산, 코르티솔, 백혈구 수에 영향을 줄 수 있어 환자를 안정시키고, 튜브를 완전히 채워야 하며, 부족한 튜브는 분석에 사용하지 않아야 한다. 혈액 응고는 분석 오류를 유발할 수 있기 때문에 채취 후 튜브를 제조사의 지침에 따라 부드럽게 여러 번 뒤집어야 한다. 응고가 발생하면 샘플을 거부하고 다시 채취해야 하며, 용혈은 많은 분석에 영향을 미치기 때문에 혈관에 맞는 바늘과 튜브를 사용하고 혈액을 너무 빠르게 추출하지 않도록 주의해야 한다.

샘플이 부적절할 경우 검사를 거부하고 요청을 취소해야 하며, 절차의 표준화와 적절한 직원 교육으로 예방할 수 있을 것이다. 이뿐만 아니라, 검사실 인증문항에는 POCT를 전담하는 검사실 전문가가 있어야 함에도 불구하고 일반 직원에 의해 수행되거나 다양한 약물과 수액을 투여받은 환자의 반복 샘플링과 비금식 상태에서 이뤄지는 경우가 있어 체계적으로 담당하는 검사실 전담자가 수행해야 할 것이다. 또한, 환자가 의식이 없거나 혈관이 약해 혈액 채취가 어려운 경우가 많으며, 신속한 결과보고 시스템이 필요하다[14]. 이러한 오류를 줄이기 위해서는 검사과정의 표준화와 자동화가 필요하며, 지속적인 교육을 통해 오류를 예방하는 것이 의료 시스템의 개선을 위한 궁극적인 목표이다.

실례로 고칼륨혈증은 혈청 또는 혈장 칼륨 농도가 각각 >5.5 mmol/L 또는 >5.0 mmol/L일 때 정의되며, 6.5∼7.0 mmol/L 이상일 경우 치명적인 심장 부정맥 위험이 있어 응급 치료가 필요하다. 이 질환은 입원 환자의 최대 10%에서 발생하며, 종종 무증상으로 발견된다. 주요 원인으로는 신부전, 당뇨병, 부신 기능 저하증 및 특정 약물 사용 등이 있으며, 혈액 샘플 처리 과정에서 발생하는 용혈로 인한 가성 고칼륨혈증이 나타나 자주 문제가 되고 있다[15]. 용혈은 칼륨 농도 측정에 큰 영향을 미치며, 잘못된 진단과 치료로 이어질 수 있기에 신중해야 할 것이다.

가성 고칼륨혈증을 배제하기 위해서는 칼륨 수치를 확인해야 하지만, 심전도(electrocardiogram) 변화가 긴급 치료를 필요로 하지 않는 한 그 변화는 칼륨 불균형 정도와 맞지 않는 경우가 많다[16]. 혈액가스 분석에서도 부적합한 표본의 비율은 1.2%∼3.7%에 이르며, 용혈로 인해 칼륨 농도 증가, 이온화 칼슘 감소 외에도 다양한 혈액가스 매개변수가 영향을 받을 수 있다. Wilson 등[17]의 연구에 따르면, 응급실에서 채취한 혈액 샘플에서 용혈이 더 자주 발생하고 그 정도가 더 심했으며, 이는 응급실과 중환자실 모두에서 전혈 샘플에서 용혈로 인해 칼륨 결과의 부정확성이 높을 수 있음을 시사하고 있다. 응급실에서 POCT 혈액가스 분석기를 이용해 용혈된 샘플을 신속하게 감지하는 것은 오진과 오류를 피하기 위해 진단 과정의 중요한 부분이 되어야 한다. 샘플 분석에 영향을 미칠 수 있는 사용자 관련 오류 가능성도 고려해야 한다. 응급실에서 동맥 샘플 분석에서 용혈이 얼마나 영향을 미치는지에 대한 분석도 추가로 연구가 더 필요할 것이다.

2. 정도관리

POCT는 빠른 결과와 유연성을 제공하지만, 전통적인 진단검사 분야에서 수행하는 동일한 QC의 엄격성과 표준화를 달성하는 데 어려움이 있다. 검사실은 구조화된 환경과 엄격한 프로토콜의 이점을 누리며 진단 검사에서 더 큰 일관성과 신뢰성을 확보할 수 있다. 이에 POCT와 진단검사의학과의 QC를 비교하였다(Table 1). POCT를 1차 진료 환경에서 효과적으로 구현하고 활용하기 위해서는 의료시스템 체계와 이해관계자 간의 커뮤니케이션을 통해 개선 평가하는 것이 중요하다. 주요 장애물은 이해관계자 간의 소통 부족과 POCT 구현에 대한 임상의사의 높은 업무 부담이 해당되며 개선된 의료 소통체계는 POCT 사용을 촉진하고 환자 진료 환경의 경험을 긍정적으로 변화시킬 수 있을 것이다. 국제 가이드라인은 병원에서의 POCT 관리를 위한 권장 사항을 제공하며, 최신 ISO 15189:2022는 이전 ISO 22870:2016을 대체하였다[18]. 그러나 이러한 기준은 병원 환경을 위한 것이며 병원 전 POCT 체계에는 적용되지 않는다. 병원 전 환경에서도 동일한 품질 기준과 인증 요구 사항을 준수해야 할 것이다.

Table 1

Comparison of QC between POCT and traditional laboratory medicine

Aspect	POCT QC	General laboratory medicine QC
Environment	Conducted in diverse settings (e.g., bedside, clinics), often with limited environmental control	Performed in controlled environments with strict temperature, humidity, and lighting control
Frequency of QC	QC is typically less frequent; daily or per-test QC may not always be feasible due to time and resource constraints	QC is regularly scheduled, often multiple times a day, and more rigorous to ensure accuracy
Operator training	Operators are often non-laboratory personnel (e.g., nurses, technicians) with variable QC training	Highly trained lab personnel or medical technologists conduct QC, adhering to specialized protocols
Equipment and calibration	Portable, user-friendly devices with automated calibration; may be more prone to variability	Calibrated, high-precision instruments with frequent calibration and strict adherence to maintenance schedules
Quality standards	Often follows simplified QC guidelines (CLIA-waived standards in some regions), with fewer regulatory demands	Complies with strict international standards (e.g., CLIA, CAP) and regulatory oversight
Error management	Error handling is often managed on-site; fewer systematic root cause analyses are conducted	Systematic error management procedures, with detailed root cause analyses and corrective actions
Data management	Data integration with hospital systems can be challenging; results may be manually recorded	Seamless integration with electronic medical records (EMRs) and LIS, ensuring accuracy in data handling
Result consistency	Results may show greater variability due to limited QC and environmental factors	Consistency is high due to stringent QC, standardized procedures, and controlled environments
Turnaround time	Rapid results, crucial for urgent care, but sometimes at the expense of QC stringency	Longer processing time, but QC is rigorous, ensuring high accuracy and reliability
Cost efficiency	Lower cost for some devices and tests, but QC costs can vary based on operator error frequency	Higher overall QC costs due to frequent testing and high-quality reagents, but greater long-term cost efficiency

Abbreviations: POCT, point-of-care testing; QC, quality control; CLIA, Clinical Laboratory Improvement Amendments; CAP, College of American Pathologists; LIS, laboratory information system.

ISO 15189는 의료기관 검사실의 품질과 역량에 대한 요구 사항을 명시하며, 의료기관 검사실의 정도 관리 시스템(quality management system, QMS)을 개발하고 역량을 평가하는 데 사용할 수 있다. ISO 22870은 POCT에 적용되는 특정 요구 사항을 제공하며, ISO 15189와 함께 사용하도록 설계되었다. ISO 22870은 병원, 클리닉 또는 외래 진료를 제공하는 의료 기관에서 POCT를 수행할 때 적용된다[19].

정기적인 내부정도관리(internal quality control, IQC)는 POCT 장비와 시약이 정확한 결과를 제공하는지 확인하는 데 중요하다. 위기 대응 센터와 같이 응급의료 장비에서는 지속적인 준비상태로 유지하는 것이 중요하다. 주간 IQC 분석은 분석 품질 향상과 관련이 있으며, IQC 빈도는 다양한 기기에 따라 다르다. IQC 빈도를 결정하는 스코어링 시스템은 분석의 중요성, 기기 유형, 사용자 친화성, 주간/월간 샘플 수 등을 고려해야 한다. 또한 QC 물질은 정상 범위와 비정상 범위에 맞게 설정해야 한다. 또한 고도화된 시스템 조성을 위해서는 아래와 같은 다양한 QC 측면을 고려하여 운영되어야 할 것이다.

1) 현장진단검사 프로세스에 대한 문서화

문서화에는 교육 이력, 장비 선택 및 검증 과정, 문제 해결 지침, 안전 절차, 장비 유지보수 로그 등이 포함되어야 한다. 수동 문서화 방법에는 연결이 불가능한 경우이며 결과 보고는 환자 식별자(이름과 생년월일 또는 의료 ID), 검사 결과, 검사 날짜 및 시간, 참조 범위와 측정 단위, 검사자의 이름을 포함해야 한다[20]. QC 주기 및 문서화에서는 POCT의 QC를 자주 수행하고 적절히 문서화함으로써 결과 오류를 예방하고 규제 준수를 보장할 수 있을 것이다.

2) 현장진단검사의 정도관리 및 관리책임

POCT의 QC를 위해서는 정기적인 IQC가 요구되며 장비와 시약의 정확한 결과를 보장하기 위해서 주간 IQC 분석이 품질 향상에 도움이 된다. IQC 빈도는 미국식품의약국(Food and Drug Administration, FDA) 장비 분류에 따라 다를 수 있으며, 정상 및 비정상 범위의 QC 자료를 설정해야 한다. 외부정도관리(external quality assessment, EQA) 또는 숙련도 시험(proficiency testing, PT)에 참여하여 전체검사 과정(전처리, 분석, 후처리)을 평가하여 검사 결과를 검토하고 환자 기반 실시간 QC를 통해 품질 향상을 위한 조치를 취해야 한다[21].

POCT 프로그램의 QMS 감독 책임자는 POCT 관리자/팀이어야 하며, 각 책임자의 역할과 범위를 명확히 정의해야 한다. 예를 들어, 교육 담당자, IQC/EQA 결과 해석 담당자, POCT 결과 검토 및 조치 담당자 등을 명확히 해야 한다. 특히, 위험 관리 측면에서 POCT 프로그램의 위험 평가를 통해 검사과정의 개선을 목표로 해야 할 것이다. 오류유형영향분석(failure mode and effect analysis, FMEA)과 같은 위험 분석 접근법을 사용하여 각 POCT 상황의 위험을 평가하고, 품질 모니터링과 교육을 강화해야 하며 위험 평가는 검사실 전문가의 감독하에 수행하는 것이 이상적이다. 이 외에 시약 만료일, 보관 조건 및 개봉 후 만료 관리를 위해 비 검사실 직원에게는 시약의 만료일, 보관 조건, 개봉 후 만료일의 관리가 철저히 이루어지도록 관리해야 할 것이다[22].

POCT의 품질 요구가 증가하는 주된 이유는 검사 수행자가 검사실 전문 지식과 기술이 부족할 수 있는 임상(간호사, 의사)이라는 점과 분석 전, 분석 과정, 분석 후의 요소들을 총괄적으로 관리하는 검사실 책임자(임상병리사 등)가 주도적으로 수행되어야 할 것이다. 다양한 환자 상태에서 반복적으로 검사를 수행하고 신속한 결과를 요구하며, 실무자는 업무적 스트레스 아래에서 수행한다. 이러한 문제를 최소화하기 위해서는 총체적인 QMS를 구축하고, 프로세스를 표준화 및 자동화하며, 지속적인 교육과 최신 표준 운영 절차를 유지, 정기적인 IQC를 수행하는 것이 필요하다(Table 2) [23].

Table 2

Individual adjustment of general IQC frequency recommendations

Analyte	IQC frequency
Cholesterol	Monthly
CRP	Weekly
D-dimer	Weekly
Glucose	Weekly
Group A streptococcus antigen	Monthly
HbA1c	Weekly
Helicobacter pylori antibody	Occasionally
Hematology	Daily
Hemoglobin	Weekly
INR	Weekly
Mononucleosis antibody	Occasionally
Occult blood in feces	Weekly
Pregnancy test	Occasionally
SARS-CoV-2 antigen	Weekly
Troponin T	Weekly
Urine albumin/ACR	Weekly
Urine test strip	Monthly

Abbreviations: CRP, C-reactive protein; HbA1c, glycosylated hemoglobin; ACR, albumin-creatinine ratio; INR, international normalized ratio; IQC, internal quality control.

Adapted from the article of Gidske et al (Clin Chem Lab Med 2022;60:740-747) [23].

3) 현장진단검사의 정기적인 감사

정기적인 감사는 지속적인 오류를 개선하기 위해 필수적이다. POCT 사용자들의 교육 문서, EQA 통과율, IQC 성능 준수, 결과 복제 및 샘플 라벨링 오류를 문서화하고 조사해야 한다. 환자 관련 부작용 보고와 조사는 내부 및 외부 QC 개선을 위해 절대적으로 필요하다[24].

4) 현장진단검사 핵심 성과 지표 추세분석

핵심 성과 지표(key performance indicator, KPI)는 POCT 서비스를 평가할 수 있는 성과 지표이다 이를 위해 정기적인 분석평가가 이루어져야 할 것이다. 즉, 샘플 라벨링 오류, 처리 오류, 장비 활용도, 샘플 분석량 등으로 KPI 추세를 분석하여 서비스 성과를 주기적으로 평가해야 한다. POCT의 품질 향상을 위해 의미 있는 KPI를 활용한 개발, 구현 및 성능 검증이 권장된다. POCT의 복잡한 네트워크에서는 ISO 22870에 따라 지표를 관리하는 것이 중요하다. KPI는 정기적으로 선택 및 검토되어 개선 기회를 식별하고 검사실이 환자 치료에 미치는 영향을 평가한다[25]. 모든 임상 설정에 걸친 평균 KPI 결과는 매월 기록되며, 특정 현장에서 목표 미만의 편차 발생을 검토하고 필요에 따라 추가 직원 교육이나 오류 방지를 위한 새로운 절차와 같은 시정 조치를 위해 POCT 수행과정 중 상황에 따른 검토해야 할 조치가 요구된다(Table 3) [18].

Table 3

Summary of the main points to be implemented for each status in POCT

Status	Key performance indicators
Global POCT process	1. Percentage of the tests reported in LIS over the tests performed in POCT analysers
	2. Percentage of the tests reported in LIS by laboratory over the tests reported in LIS by POCT from the same clinical setting
	3. Difference between the number of tests considering the consumables used and the tests performed in POCT analysers
Extra-examination phase	1. Percentage of the tests with pre-examination errors (blood gases) or instrument alerts (glucometers) over the total tests performed in POCT analysers
	2. Percentage of the tests with patient identification errors (electronic medical record ≤3 digits) over all the tests reported in LIS by POCT
Examination phase	1. Percentage or number of results of variation coefficients within analytical performance specifications over the total results
	2. Percentage or number of results of total errors within the analytical performance specifications over the total results
Staff training and competency	1. Percentage of the tests performed by the POCT operator with the highest activity over all the tests performed inevery clinical setting

Abbreviations: POCT, point-of-care testing; LIS, laboratory information system.

Adapted from the article of Oliver et al (EJIFCC 2021;32:131-139) [18].

5) 현장진단검사 운영자 교육 및 능력 평가

POCT를 수행하는 의료 전문가는 정기적인 교육을 받고 능력을 평가받아야 한다. 교육 프로그램은 이론과 실습을 포함하고, POCT 장비와 관련된 사항 등을 포함해야 한다. 교육 완료 후 신임 인증을 받고 정기적으로 POCT 검사실 인증과 관련하여 재인증을 받아야 하며, 교육 내용은 문서화되어 전문가의 구축이 이루어져야 할 것이다[26].

6) 현장진단검사와 전자 의료 기록의 상호연계성

EMR에서 POCT 데이터를 연결 통합하여 질병 관리와 치료 연속성을 지원해야 한다. 장치 연결을 통해 데이터를 검사실 정보 시스템, 병원 정보 시스템 등에 전송하여 임상의사들의 신속한 판독 등 신뢰할 수 있는 검사 결과들의 품질 보증을 도와줄 수 있도록 실행되어야 할 것이다[27].

7) 현장진단검사 사용의 정당화

POCT는 중앙 검사실 검사에 비해 사용의 용이성, 빠른 결과 제공, 휴대성 등의 장점이 있다. 시스템의 구현 시에는 이점과 위험을 철저히 평가하고, 임상 경로에 통합하여 지속적인 감독과 성능 모니터링이 필요하다. 또한 POCT의 한계에 대한 이해 및 부적절한 사용 방지를 통해 결과의 신뢰성을 높일 수 있도록 조치해야 한다[22].

8) 현장진단검사의 감독 및 준수

POCT는 훈련되고 인증된 인원이 감독해야 하며, 병원 외부에서는 POCT 팀이나 해당 위원회가 계획, 구현 및 유지 관리를 총괄적으로 담당해야 한다. 국가 및 국제 기준을 준수하고, 자격을 갖춘 검사실 전문가의 의견을 반영하여 운용하는 것이 중요하다[22].

9) 현장진단검사의 성능평가

POCT 팀은 장비를 선택하고 검증할 때 규제 승인, 임상 유용성, 성능을 기준으로 수행해야 하며, 이 과정에서 정확성, 민감도, 특이성, 다른 기기와의 비교 가능성이 포함되며, 장비의 내구성과 사용자 요구사항도 고려해야 할 것이다. 장비의 정확성에 대한 검증을 위해서는 시료 처리에 사용되는 물질과 오염 물질을 식별하고, 시료에 대한 결과를 비교하여 추세를 기록해야 한다. 그리고 반복 측정을 통해 정확성, 재현성, 상관성을 평가해야 한다. 특히, 사용자의 성능 평가를 위해서는 100명 이상의 일반 사용자와 표준 측정 절차과정에서 측정 결과를 비교하고 데이터 산포도와 편향 검증을 통해 비전문가집단과 전문가집단 사이의 장비 성능 평가를 비교 분석해야 할 것이다[28]. 그리고 임상검사에서 특정 질병의 다양한 농도를 포함하는 양성 샘플을 선택하여 양성 비율을 평가하고 제시하여 민감도를 평가해야 한다. 또한 특이성을 평가하기 위해 특정 질병, 특정 대상(소아, 성인), 참고치의 한계(최고치, 최저치)에 대해 예상되는 음성 결과 샘플을 설정하고 음성 비율을 평가하여 제시해야 한다.

10) 현장진단검사의 상관성 비교분석

이미 인증된 제품과 비교하여 일치율을 제공하며, QMS를 통해 문서화된 프로세스로 POCT의 분석적 성능을 평가해야 한다[29]. 이는 POCT와 중앙 검사실 결과와의 불일치를 예방하고 임상에서의 혼란을 막기 위해 중요하며 직원 교육 시 강조해야 할 주요 사항이다. 또한, POCT 장비 간 비교 측면에서 POCT 운영자와 임상의사는 여러 POCT 장비 간 또는 POCT와 검사실 방법 간의 결과분석 비교가 이루어져야 하고 잠재적 불일치를 이해해야 한다. 동일한 분석물질을 측정할 때 결과가 상호 교환 가능한지 확인하기 위해 정기적인 비교 분석을 수행하고 문서화해야 할 것이다[30]. 장비의 분석능은 Clinical and Laboratory Standard Institute (CLSI) 지침서 EP10-A3와 EP6-A, EP9-A2에 따라 정밀도와 상호오염도, 직선성, 검사법 간 상관성을 평가해야 한다.

11) 생물학적 위험 표본 및 감염병 예방

체액을 다룰 때는 모든 시료를 감염성으로 간주하고 적절한 개인 보호 장구를 사용해야 한다. 필요에 따라 안면 보호구와 덮개도 착용해야 하며, 다중 사용되는 의료 장비와 자주 접촉하는 장비에 있어서는 고위험 장비의 청소 및 소독을 관리하여 감염병 전파를 방지하는 주의해야 하도록 조치를 취해야 한다. 또한, POCT 절차 중 용혈을 최소화하고 환자 관리에 미치는 부정적인 영향을 줄이기 위한 기술적 개선이 필요하다.

3. 응용

1) 미세유체공학

기존의 측면 유동 면역측정법(lateral flow immunoassay, LFIA)을 보완할 수 있는 소형화된 자동화 진단장치의 개발이 이루어져 미세유체공학(microfluidics) 기술(paper-based microfluidic, centrifugal microfluidic, optical fluid, and digital microfluidic platforms)은 여러 진단 응용 분야에서 유망한 결과를 보이고 있다[31-33]. 미세유체 기반 PCR 장치는 더 작은 크기, 더 빠른 작동, 교차 오염 감소, 통합 검출기를 통한 1단계 검출 등 기존의 고속 PCR 장치에 비해 여러 가지 장점을 제공하므로 1시간 이내에 핵산 검출이 가능하다. 측면 유동 면역크로마토그래피 스트립과 비교하여 미세유체 면역크로마토그래피 기술은 멤브레인의 가변성을 제거하여 바이오칩을 반응 채널로 사용하여 정밀한 제어를 가능하게 한다. 이로 인해 중앙 검사실 기능을 단일 칩에 통합하여 정확도가 높아졌다. 미세유체 진단 기술은 검출 성능을 향상시키지만 높은 개발 및 운영비용으로 인해 어려움에 직면해 있으며 비용 관리가 이루어지지 않을 경우 시장 성공이 제한될 가능성이 있다.

미세유체 유동 세포측정(microfluidic flow cytometry, MFCM)은 혈액 기반 바이오마커 분석을 위한 강력한 도구로, 최신 기술을 통해 보다 정확한 결과를 제공하고 있으며 Abbott i-STAT CHEM8+ (Abbott) 및 혈액가스장비[The Enterprise Point-of-Care (Epoc^TM; Epocal Inc.)]와 같은 POCT 시스템은 주요 매개변수에 대해 중앙 검사실과의 데이터 분석을 통해 일관된 성능을 수행하며 응용되고 있다. 미세유체공학 및 나노기술(nanotechnology)의 발전은 자원이 제한된 지역에서 질병 영향을 줄이는 이상적인 POCT 도구로 이어질 수 있으나 용혈은 칼륨 수준과 같은 결과에 영향을 미치는 심각한 오류로 남아 있으므로 적절한 교육과 관리가 필요하다[34].

2) 현장진단검사 international normalized ratio

POCT international normalized ratio (INR)는 항-비타민 K (anti-vitamin K, AVK)로 경구 항응고제를 모니터링하는 데 안전하게 사용할 수 있는 신뢰할 수 있는 장치이다[35]. 사용하기 쉽고 INR을 확인하기 위해 다른 의료 기관에 가야 하는 환자의 불편함을 줄일 수 있다. 부인할 수 없는 장점은 인터넷 연결이 가능한 집이나 다른 곳에서 POCT INR을 사용할 수 있다는 것이다. 치료 범위는 AVK 치료에 대한 대부분의 지표에서 INR 값이 2.0∼3.0 범위에 속하면 최적인 것으로 간주한다[31]. 따라서 치료 기간 동안 환자는 이상적으로는 3∼4주 또는 그보다 짧은 간격으로 이러한 주기적 검사를 받아야 한다. INR용 POCT는 항응고제 관리를 위한 신뢰할 수 있고 신속한 대안으로 대기 시간을 개선한다. 그러나 높은 INR 수준에는 여전히 검사실 수준의 검사가 요구되며 항인지질증후군 환자와 초기 출혈 진단에 유용하게 활용된다. 임상에서 사용되는 주요 장비는 CoaguChek XS (Electrochemical detection of thrombin activity, Roche Diagnostics), INRatio 2 (Electrochemical detection of changes in impedance, Alere Inc.), ProTime Microcoagulation system (stops blood flow through a capillary channel, International Technidyne Corporation, Nexus Dx), SmartCheck INR (electromechanically clot detection by a metal disk which oscillates within a magnetic field, Unipath)이다.

3) 다중분석 현장진단검사

다중분석 현장진단검사(multiplexed point-of-care testing, xPOCT)는 단일 샘플에서 여러 분석 물질을 동시에 탐지하는 방식으로, 최근 임상 진단에서 중요성이 증가하고 있으며 자원이 제한된 환경(예: 개발도상국, 병원 외래 진료소, 가정 등)에서도 응용되고 있다. 그럼에도 불구하고 주로 단일 분석 접근 방식만을 주요 패러다임으로 다루고 있다. xPOCT 응용을 위한 현재의 진단 시스템 및 기술이 포괄적으로 검토되고 있으며 bead 또는 array 기반 시스템 등 다양한 다중화 기술과 전기화학적 또는 광학적 탐지 방법을 고려하며, xPOCT의 개선 방향 등이 미래의 접근 방식으로 대두되고 있다[36, 37]. 최근 100개 이상의 매개변수를 높은 처리량으로 분석할 수 있는 다중화 진단 시스템(예: CustomArray, xMAP, Gyrolab의 assay 또는 bead 방식)이 최근 검사실에 자리 잡고 있으며 향후에는 보완되어 바이오마커 발견 및 검증에 활용될 것으로 판단된다.

임상 xPOCT 응용 분야의 경우는 혈액가스, 전해질 또는 급성 대사산물(예: Abbott i-STAT 시스템, Abaxis Piccolo Xpress 또는 Nova Biomedical StatSensor) 또는 면역분석(예: Radiometer AQT90 Radiometer 및 Mitsubishi PATHFAST 분석기)을 포함한 임상 화학 매개변수를 동시에 검출하기 위한 다양한 상용 장치가 이미 존재한다. 그러나 이러한 시스템은 크고 비싸고 제한된 양, 유형의 분석물만 검출할 수 있다. 향후 개인 맞춤형 의료와 자원이 제한된 환경에서의 현장 진단 등에서 xPOCT 시스템에 대한 큰 필요성이 있다. 이상적인 xPOCT 장치는 고센서 성능, 짧은 처리 시간, 낮은 시스템 복잡성, 저렴한 제조비용 및 최소한의 사용자 개입을 제공해야 하는 등의 개선점이 있다. 현재 많은 시스템이 초기 개발 단계에 있으며, 다중화 능력이나 시스템 복잡성은 제한적이다.

4) 다공성 실리콘 탐 플라즈몬 폴라리톤(porous silicon-tamm plasmon polariton)

바이오센서는 병원체의 신속한 현장 검출 상황에서 강력한 도구로 활용된다. 최근 H. pylori의 CagA 항원을 검출하기 위한 고성능 다공성 실리콘 tamm plasmon polariton (TPP) 광학 바이오센서를 개발 시연하였다[38]. PSi TPP 바이오센서의 감도는 최대 100 pm/(ng/mL)에 도달할 수 있으며 검출 한계는 최대 0.05 ng/mL이 되어 H. pylori 감염 진단에 적합함을 보여준다. PSi TPP에 기반한 광학 바이오센서는 병원균과 관련 항원을 감지하는 매력적인 바이오센싱 기술로 감염병 감시 및 개인 건강관리와 같은 환경에서 필요한 신속한 현장 감지에 대한 잠재력이 있다[36]. 이는 PCR 및 시퀀싱과 같은 중앙 검사실 기반 감지 기술에 없어서는 안 될 보완책이 될 수 있을 것이다. 이를 통해 PSi TPP 바이오센서는 병원균 확산을 억제하고 건강관리 결과를 개선하는 데 도움이 되는 효율적인 플랫폼이 될 수 있을 것이다.

5) Three-electrode dry chemistry-based electrochemiluminescence of glycosylated hemoglobin

POCT의 장점을 활용하여 glycosylated hemoglobin (HbA1c)의 POCT를 위한 3전극 건식 화학 기반 electrochemiluminescence (ECL) 바이오센서와 자동 ECL 분석기를 통해 분석하는 것으로 ECL 방법에서 바이오센서는 구동 전극으로 천 기반 탄소 전극을 사용하고, 환경친화적이며, 적층 구조를 사용하여 전극의 변형을 피하였으며 전극 간의 반응 영역이 작고 확산 거리가 짧아 응답 시간이 단축된다. 반응 속도가 빠르고, 특이성이 강하고, 동적 범위가 넓고(0.05∼2 mM) 검출 한계가 낮아(2 mM), 생성된 광 신호는 검출 환경의 영향을 덜 받아 장기 운송 및 다중 환경의 일상 보관에 적합하다. 제작한 ECL 분석기는 휴대가 가능하여 분석할 수 있다. 또한 최근에는 boronate-affinity based POCT 분석기(GreenCare A1c, Cera-Stat HbA1c; GC Medical Science)의 평가에서도 유용성을 확인하였다[39].

6) Diazo-method strip of total bilirubin

스트립은 확산(mesh) 층, 세포와 혈장을 분리하는 RBC 필터(membrane) 층, 변형된 Malloy-Evelyn 방법에 기반한 시약이 포함된 반응(membrane) 층을 포함한 여러 층으로 구성되어 있다. 그리고 변형된 Malloy-Evelyn 반응에 의해 생성된 아조빌리루빈은 525 nm 광원의 반사율로 측정된다. 총 빌리루빈 수치는 Roche Cobas c702 분석기(Roche Diagnostics)에서 Roche Bilirubin Total Gen.3 분석법을 사용하여 표준화된 실험실 디아조 방법으로 측정되어 정밀도, 직선성이 강한 상관성을 보이는 평가를 통해 활용개발 되었다. 최근에는 CareSTART S1 Total Bilirubin Strip (WELLS BIO, INC.)이 신생아 스크리닝 등 진단 능력을 향상시킬 수 있는 도구로 사용하고 있다[40].

7) 광섬유를 이용한 바이오센서

바이오센서는 생물학적 수용체가 광학적 변환기와 결합하여 상호작용을 전기적 또는 광학적 신호로 변환함으로 분석하고자 하는 물질을 선택적으로 감지할 수 있는 소자이다. 광섬유는 빛의 전달을 목적으로 유리 또는 다른 투명한 물질로 만든 섬유로서 빛을 사용하면 전파를 사용하는 것보다 같은 시간에 더 많은 정보를 보낼 수 있어 압력, 온도 등에 민감하게 반응하는 것을 이용해 각종 검출기 제작에도 사용된다. 광섬유를 이용한 바이오센서를 개발하여 정량적으로 분석표면 굴절률 조절과 플라즈몬 증강을 통해 높은 민감도를 달성하고 30분 만에 감지하며 기존 방법보다 검출 한계가 3배까지 낮은 것을 감지하는 안정성이 뛰어나다. 이 센서는 동물 모델에서 혈액이나 다른 조직 표본에서 특정 병원균(침습성 곰팡이, COVID-19 등)의 바이오마커를 성공적으로 식별할 수 있고 기존 감지 방법의 한계를 극복하였다[41-43].

POCT는 전 세계 체외진단 시장에서 급속히 성장할 것으로 예상된다. 이는 중앙 집중형 검사실에서 환자 환경에 따라 분산된 구조로 전환될 것으로 판단된다. 현대 의료 시설에서는 다양한 POCT 서비스를 제공하지만, 검사실 책임하에 제조업체의 지침에 따라 POCT의 QC가 요구된다. POCT는 신속한 검사 결과를 제공하여 응급상황, 소아진단, 건강관리 측면에서 점점 더 중요해지고 있다. 이 POCT 플랫폼은 중앙 검사실의 검사에 비해 임상 결과의 품질 향상, 진단검사 시간 단축, 병원 체류 기간 단축 등 많은 이점을 제공한다. 특히 수송 및 응급실, 중환자실 등에서 그 효과가 두드러지며, 병원체 감염 진단, 혈당 및 전해질 불균형의 식별, 신속한 치료 도입 등을 위해 유용하게 사용된다. 그러나 소아에 있어서 참조 범위에 대한 증거 부족, 전문가 집단들의 운용 미흡, 정기적인 QC 체계 미흡, 실무자들의 교육 부족, 오류결과에 대한 신속한 대처 미흡, 주기적인 내부 및 외부 QC 등이 문제로 대두되고, 임상현장에서는 표준화된 정기적인 관리와 감독이 요구된다[44].

현재 POCT 시스템은 급성 및 원격 환경에서 많은 이점을 제공할 수 있고 질병진행상태 관리 향상 등 다양한 장점을 환자 치료에 제공하며, 검사자의 만족도와 작업 효율성 개선 등의 추가적 장점도 있다. 그러나 POCT 시스템 간의 차이와 새로운 분석법에 따라 소아 참조 범위 및 중요한 검출 한계치가 다양하게 나타나 표준화된 관리의 설정이 추가로 제공되어야 한다. POCT 시스템의 임상적 가치가 크지만, 임상 적용 분석 전, 분석 단계, 분석 후 단계별 요구 사항을 신중히 고려해야 한다[45]. 이상적인 현장진단기기는 사용자 개입을 최소화하여 오류를 줄이고, 즉각적인 임상 평가를 위해 제공되며, 저렴한 제조와 유지비용으로 사용자에게 부담이 적어야 한다. 이를 위해서는 미세유체 기반 기기가 샘플 전처리, 반응, 신호 증폭, 검출, 데이터 분석 및 판독을 자동화할 수 있어야 한다. 그러나 대부분의 미세유체 칩은 아직 개념 증명 또는 대량화 사용 전 단계에 머물러 있다. 이는 고급 샘플 전처리 요구, 분석 속도와 민감도의 문제, 그리고 높은 비용 때문일 것이다. 따라서 POCT 관리를 위한 체계와 QMS를 갖춘 관리요소에 대한 전략을 제시하였다(Figure 1).

Fig. 1. Management elements for point-of-care testing with quality management system strategies.

많은 미세유체 기기는 복잡한 샘플 준비 과정을 필요로 하여 정제 단계를 칩에 통합하거나 임상 샘플을 직접 분석하면서도 민감도를 개선하는 것이 요구된다. 이러한 고난도의 검사수행과정에서는 검사실 책임자(임상병리사)가 수행하여 검사의 신뢰성과 정확성을 높이는 실질적인 체계가 이루어져야 할 것이다. 또한, 분석 속도와 민감도는 사용 방법에 따라 결정되며, 이를 해결하려면 분석 목적과 가용 자원을 고려해 정확성, 분석 속도 간 균형이 맞아야 할 것이다[46]. 그리고, 비용 문제로써 재사용 가능한 칩의 개발 또는 3D 프린팅 기술로 칩 제작 과정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 대안이 제시되어야 할 것이다. 또한 향후 지능형 현장 진단(intelligent point-of-care testing, iPOCT) 기술은 분자 감지 및 바이오 감지 기술을 결합하여 고급 센서와 지능형 알고리즘을 통해 즉각적이고 정확한 분석 결과를 도출하는 빠르게 발전하는 기술이다. 이는 속도, 정확성, 데이터 처리 능력에 힘입어 빠르게 발전하고 있다. 핵심 기술로는 화학 성분을 식별하는 분자 검출과 특정 생체 분자를 감지하는 생체 인식이 포함된다. 인공지능과 머신러닝의 통합으로 진단의 정확성과 효율성이 향상되어 빠르고 원격, 개인 맞춤형 의료가 가능해졌다. 웨어러블(wearable) 기기의 발전과 함께 iPOCT는 실시간 건강 모니터링을 지원하고 원격 의료의 발전을 촉진하는 미래의 기술로 기대된다.

POCT 수행을 위한 전 세계적으로 합의된 QC 기준이 마련되어, 1차 진료 환경에서 적응 가능하고 실용적이며 비용 효율적인 방법으로 환자 안전을 확보하고 피해 위험이 최소화되어야 할 것이다. POCT는 병원 안팎에서 질병 관리를 위해 역할을 하고 있음에도 다양한 교육 배경을 가진 사람들이 선별 검사를 위해 운용하지 않으며 POCT의 QC 결과의 중요성을 간과하기에 이 점을 강조해야 할 것이다. 따라서 효과적이고 실용적인 QMS와 검사실 전문가의 감독이 필요하며 규정화된 문서의 지침에 따라 POCT를 사용하는 환경에서 의료 제공자는 신뢰할 수 있는 결과를 얻고 효과적인 환자 치료를 제공할 수 있다. POCT는 신속한 검사 결과를 제공하여 집에서 질병을 쉽게 진단할 수 있게 한다[47]. 병원에서는 빠른 검사와 자세한 진단 및 치료를 한 번의 방문으로 가능하게 하여 환자의 신체적, 정신적 부담을 줄이고 전문 인력의 비용을 줄이고 있다.

최근 POCT는 약국과 병원에서 만성 질환, 독감, 성병, 감염병의 조기 발견을 위해 사용되나 POCT의 품질 보증은 어려워 최신 장비와 시약을 사용하고 정기적인 외부 및 내부 QC의 절차를 통해 성능을 개선할 수 있도록 조치가 필요하다[43, 48]. 이는 현장에서 비전문가들이 검사를 수행하면서 발생할 수 있는 다양한 오류가 있어 이러한 오류를 방지하여 의료 및 경제적 결과를 개선하려면, 검사실이 주도하는 용혈 감지 등 POCT 프로그램의 개발, KPI 개발 및 평가 조치를 시행하는 것이 중요하다. 장비 측면에서는 제품 성능을 판단하기 위해 필요한 데이터는 사용 설명서에 명시된 수치 성능을 기준으로 제공되어야 하며, 모호한 성능은 제외하고 구체적인 데이터를 제시해야 한다. 성능 항목은 제품의 특성에 따라 추가되거나 제거될 수 있으나 분석 민감도, 최소 검출 한계, 최소 정량 한계, 임상적 민감도와 특이도, 측정 범위 등이 국제 표준(예: ISO15197:2013)에 따라 평가되고 결과가 제시되어야 할 것이다[49, 50].

결론적으로 POCT의 활용에 있어서 오류를 예방하기 위해서는 다음과 같다. 첫째, 운영자(검사 실무자) 인증 및 검증을 채택하여 신뢰성을 높여야 한다. 둘째, 기존 및 신규장비에 대해 보안 및 성능 검증, 비상 시스템을 구현하여 신뢰성을 확보하여야 한다. 셋째, 유연한 장비의 고장 방지 시스템을 위해 검사실 인증관리 항목에서 POCT 관리체계를 평가하는 체계도가 개발되어야 할 것이다. 넷째, 다양한 환경에서 정보 교환을 위한 통합된 데이터 전송 및 관리가 이루어져야 할 것이다. 다섯째, 신속한 POCT 결과로 신속한 응답 시간을 유지하여 빠른 의사결정을 지원해야 할 것이다. 여섯째, 환자의 결과를 제공하기 위해 오류 지표 개발, 운영자 역량 파악, QC 준수 및 성능 개선 조치 등을 모니터링하는 시스템이 요구된다. POCT에서 전처리 오류는 자주 발생하게 되는데, 검사실 전문가에 의해 운영되고 신속하며 QC에 의한 정확한 데이터 제공, 표준화 및 자동화 업무 프로세스, 정기적인 교육을 반영하여 오류를 최소화하는 대안의 마련이 지속되어야 할 것이다.

현장진단검사(point-of-care testing, POCT)는 응급, 소아 및 의료 환경에서 점점 더 중요해지고 있으며 중앙 검사실의 검사에 비해 빠른 결과와 여러 가지 이점을 제공한다. 여기에는 진단 품질 향상, 진단 시간 단축, 입원 기간 단축 등이 포함된다. POCT의 효과는 응급실과 중환자실에서 특히 두드러지며, 감염, 혈당, 전해질 불균형을 진단하고 신속한 치료 시작을 촉진하는 데 도움이 된다. 그러나 소아 진료에서는 확립된 참조 범위 부족, 전문가 감독, 강력한 정도 관리 시스템 등의 과제가 남아 있다. 실무자 교육, 신속한 오류 처리, 정기적인 정도 관리(내부 및 외부 모두)와 같은 문제는 일관된 정확성을 보장하기 위해 개선이 필요하다. 이러한 과제에도 불구하고 POCT는 진단을 가속화하고 질병 관리를 강화하며 환자 만족도를 높여 특히 급성 및 원격 환경에서 상당한 이점을 제공한다. 소아 치료에서 잠재력을 극대화하려면 소아별 참조 범위와 검출 임곗값을 설정하기 위한 추가 연구가 필요하다. POCT는 현재 미세유체학, 다중 분석, 다공성 실리콘 플라즈몬, 전기화학발광, 디아조 반응 및 광섬유 시스템을 포함한 여러 고급 기술을 사용하여 개발되고 있다. 이러한 기술은 진단 검사의 감도, 정확성을 향상시켜 신속한 현장 결과를 제공하는 것을 목표로 한다. POCT는 엄청난 임상적 가치를 갖고 있지만 실제로 안전하고 효과적으로 적용하려면 분석 전, 분석, 분석 후 단계를 적절히 고려하는 것이 중요하다.

None

Funding for this paper was provided by Namseoul University year 2023.

None

Park CE, Professor.

The article is prepared by a single author.

This article does not require IRB approval because there are no human and animal participants.