대한민국 출원: 10-20210093795 (2021년 7월 16일) / 등록: 10-26219240000 (2024년 1월 2일)
국내 뇌동맥류 중재시술 치료와 Clip 수술의 년도별 환자수는 점차 증가하는 추세이다. 이러한 경향은 2012년도부터 수술과 혈관내 중재시술의 치료 명수가 크로스 되기 시작하여 그 격차는 점점 벌어지고 있는 것을 의미한다. 또한, 2010년부터 코일로만 치료가 어려웠던 뇌동맥류의 치료 범위를 넓혀주는 스텐트가 개발 및 사용화된 것이 큰 기여가 되었으며, 앞으로도 뇌동맥류로 가는 혈류를 스텐트 하나로 막아주는 Pipeline 및 web 스텐트의 국내 사용화로 중재 시술의 증가는 지속적으로 증가할 것으로 추정된다 (그림1).
▲그림 1. 국내 뇌 동맥류 중재 시술 과 Clip 수술(심평원 통계)
일반적으로 뇌동맥류(Cerebral Aneurysm)는 뇌혈관 벽에 미세한 균열이 생기고 비정상적으로 부풀어 오르는 혈관 질환이다. 뇌동맥류는 뇌막을 자극하여 구토나 오심 또는 심각한 두통, 목이 뻣뻣한 증상 등을 야기할 수 있고, 뇌동맥류가 심할 경우, 두개골 내의 압력이 높아져 의식이 저하되어 혼수 상태에 빠지게 하거나, 사망에 이르거나, 매우 심각한 후유증을 남기기도 한다. 이러한 뇌동맥류를 치료하기 위해, 뇌동맥류 결찰술과 뇌동맥류 코일 색전술의 치료 방법이 적용될 수 있다. 그 중에서 뇌동맥류 코일 색전술은 미세 도관을 뇌동맥류 속에 삽입하고, 색전 물질(일 예로, 백금 등)의 코일을 뇌동맥류에 채워 넣어, 혈류가 뇌동맥류로 들어가지 못하도록 한다. 그런데, 종래 뇌동맥류 코일 색전술의 경우, 뇌동맥류의 직경이 크거나 뇌동맥류의 형상에 따라 색전 물질의 코일이 뇌동맥류로부터 이탈될 수 있다.
▲그림 2. 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트 구성도
본 발명은 하이드로겔 폴리머 및 하이드로겔 폴리머의 일부를 감싸고, 혈관의 뇌동맥류에서 펼쳐짐이 가능한 스텐트를 포함하는 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트가 제공된다. 이때, 스텐트는 하이드로겔 폴리머의 일부를 감싸는 그물망 타입으로, 하이드로겔 폴리머는 전체가 스텐트의 내측공간에 수용되거나, 일부가 스텐트에서 노출되도록 스텐트에 수용될 수 있다. 또한, 스텐트는 소정의 온도 이상이 되거나 물에 접하면 원래 형태로 복원 가능한 니티놀 소재이다. 더불어서 스텐트는 하이드로겔 폴리머가 수용 가능한 내측 공간이 제공되도록 복수개의 스텐트 와이어가 외측으로 볼록해지게 서로 엮이게 연결되는 웹부의 원위부 측이 수렴되도록 상기 웹부의 일단부에 마련되는 수렴부 및 웹부의 근위부 측이 수렴되도록 웹부의 타단부에 마련되고, 푸셔 와이어와 연결되며, 스텐트가 뇌동맥류에 삽입될 때 분리 가능한 분리부를 포함할 수 있다 (그림2).
▲그림 3. 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트가 뇌동맥류에 삽입된 상태를 도시한 정면도
본 발명은 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트를 혈관의 뇌동맥류로 안내하기 위한 이동 경로를 제공하는 미세도관 및 이동 경로에서 이동 가능하도록 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트에 연결되는 푸셔 와이어를 포함하고, 상동맥류 하이드로겔 스텐트는 하이드로겔폴리머 및 하이드로겔 폴리머를 감싸고, 혈관의 뇌동맥류에서 펼쳐짐이 가능한 스텐트를 포함하는 뇌동맥류 색전장치이다. 이때, 뇌동맥류 색전장치는 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트에 구비되고, 혈관 내 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트의 위치를 확인을 위해, 방사선을 통과시키지 않는 재질로 이루어지는 방사선비투과성 마커를 더 포함한다. 또한, 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트는 미세도관의 끝단이 뇌동맥류에 삽입될 때, 푸셔 와이어의 푸시에 의해 미세도관의 끝단에서 배출되면서 뇌동맥류에서 펼쳐질 수 있다 (그림 3). 또한, 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트는 뇌동맥류에 대한 시술 전, 미세도관에 삽입된 상태로 제공되고, 스텐트는 외경면이 미세도관의 내경면에 의해 압축된 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명을 통해 혈액을 흡수하여 부풀어지는 하이드로겔 폴리머를 뇌동맥류에 삽입함으로써, 뇌동맥류에서 하이드로겔 폴리머의 이탈없이 색전할 수 있다는 이점이 있다 (그림4).
▲그림 4. 뇌동맥류에서 하이드로겔 폴리머의 이탈 방지 기능
뇌동맥류 색전장치는, 뇌동맥류에서 하이드로겔 폴리머의 이탈이 방지되도록 하이드로겔 폴리머를 뇌동맥류에 삽입할 수 있다. 이러한 뇌동맥류 색전장치는 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트, 미세도관, 푸셔 와이어 및 방사선비투과성 마커를 포함한다. 하이드로겔 폴리머(Hydrogel Polymer)는 물을 분산매로 하는 고흡수성 전해질 고분자로, 친수성 고분자가 혈액과 만나게 되면 혈액을 흡수하여 팽창된다. 하이드로겔 폴리머는 온도, pH 등으로 상전이를 하여 팽창비가 불연속적으로 변화될 수 있으며, 생분해성 하이드로겔 또는 비생분해성 하이드로겔이다. 하이드로겔 폴리머는 스텐트에 수용 가능하며, 직경 및 길이 정도는 스텐트의 셀 크기 및 형태 등에 따라 조절된다 (그림5).
▲그림 5. 혈액의 유량에 따라 조절되는 하이드로겔 폴리머의 길이 및 직경
하이드로겔 폴리머가 수용된 스텐트는, 뇌동맥류에 삽입전까지 미세도관에 삽입된 상태가 유지된다. 이는 미세도관 내에서 혈액과 분리된 상태가 유지되기 떄문에 팽창 전 상태를 유지할 수 있는 것이다. 이때, 하이드로겔 폴리머의 팽창 볼륨은 스텐트 팽창 정도에 따라 조절될 수도 있는데, 하이드로겔 폴리머가 뇌동맥류에 삽입될 때 뇌동맥류 내에서 혈액을 흡수하여 팽창된다. 특히, 하이드로겔 폴리머가 뇌동맥류에서 팽창될 때, 뇌동맥류의 내경면 형상에 대응되도록 뇌동맥류 내에서 팽창된다. 결국, 뇌동맥류 내에서 부풀어진 하이드로겔 폴리머는, 뇌동맥류의 내부형상과 매칭되므로, 뇌동맥류에서 이탈되지 않을 수 있는 것이다.
하이드로겔 폴리머의 시작점(하단부)과 스텐트의 시작점(하단부)은 서로 결합되어 있는데, 하이드로겔 폴리머는 스텐트의 스텐트 와이어와 서로 꼬여 결합되거나, 스텐트의 스텐트 와이어가 하이드로겔 폴리머에 관통하여 결합된다. 스텐트가 하이드로겔 폴리머를 전체적으로 감싸는 경우에는, 스텐트의 스텐트 와이어 간의 셀 크기나 형태에 따라 뇌동맥류 안으로 유입되는 혈액의 유량이 차이가 있으므로, 하이드로겔 폴리머의 직경 및 길이는 혈액의 유량을 고려하여 조절될 수 있다. 이는 셀 크기가 큰 스텐트에 결합된 하이드로겔 폴리머의 직경 및 길이가 셀 크기가 작은 스텐트에 결합된 하이드로겔 폴리머의 직경 및 길이보다 더 커질 수 있다는 것이다. 스텐트는 하이드로겔 폴리머의 적어도 일부를 감싸는 주머니 형태의 바스켓(basket) 형태 또는 그물망(fishnet) 형태로 제공된다. 니티놀 소재의 스텐트는 소정의 온도 이상이 되거나 물(혈액)에 접하면 원래 형태로 복원되는 성질을 가지며 뇌동맥류에 삽입전까지 미세도관에 삽입된 상태로 유지될 수 있다.
스텐트는 미세도관의 단부가 뇌동맥류에 삽입될 때, 푸셔 와이어의 푸시에 의해 뇌동맥류를 향해 배출되면서 펼쳐진다. 예컨대, 스텐트가 푸셔 와이어의 푸시에 의해 미세도관에서 배출될 때, 스텐트는 원래 형상으로 복원되면서 팽창된다. 미세도관의 끝단이 뇌동맥류에 삽입될 때, 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트는 미세도관의 끝단부에서 배출되어 펼쳐진다. 푸셔 와이어는 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트를 뇌동맥류로 안내하기 위한 와이어 형태로 제공되며, 방사선비투과성 마커는 방사선을 통과시키지 않으므로, 방사선검사시, 방사선비투과성 마커를 통해 혈관 내 뇌동맥류 하이드로겔 스텐트의 위치를 확인할 수 있다.
▲그림 6. 스텐트 그물망 형태 형상
또한, 스텐트는 상측부의 용적이 하측부의 용적보다 더 큰 형태의 그물망 형태로 웹부, 수렴부 및 분리부를 포함한다 (그림 6). 웹부는 복수개의 스텐트 와이어가 외측으로 볼록해지게 서로 엮이도록 연결되며, 수렴부는 웹부의 원위부 측이 수렴되도록 웹부의 일단부에 마련되는 형태이다. 분리부는 웹부의 근위부 측이 수렴되도록 웹부의 타단부에 마련되고, 분리부는 푸셔 와이어와 연결된다. 분리부는 스텐트가 뇌동맥류에 삽입될 때, 스텐트에서 분리된 후 혈관에서 제거된다. 이와 같이, 본 발명은 혈액을 흡수하여 부풀어지는 하이드로겔 폴리머를 뇌동맥류에 삽입함으로써, 뇌동맥류에서 하이드로겔 폴리머의 이탈없이 색전할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다. 결론적으로, 본 발명은 느슨한 스텐트에 색전 효과를 높일 수 있는 마이크로 하이드로겔과 접목함으로서 미세도관의 내경과 외경이 작은 것을 사용하여 병변 선택과 설치 난이도를 줄일 수 있고 이와 더불어 시술 시간도 줄일 수 있는 등 의료 상황에서 큰 도움을 줄 수 있는 혁신적인 기술을 제공한다.
본 발명은 중소기업기술정보진흥원 기술혁신개발사업 수출지향형 사업 “뇌혈관질환 혈관 중재시술용 혈류제한장치 및 이의 전달 시스템 제조 기술 개발”의 지원으로 진행되었다.
※ 이덕희 교수는 2007년부터 서울아산병원 영상의학과, 뇌졸중센터, 신경중재클리닉, 암병원, 뇌조양센터 및 의공학연구소 중재의학연구개발센터의 책임교수로 재직 중이다.
현재 이덕희 교수의 신경중재기구개발 연구실에서 신경혈관 질환과 관련된 각종 중재의학기술 연구에 매진하고 있으며, 국책과제 수행을 통해 임상에서 도출된 아이디어에 기반한 창의적인 중재시술 기구의 실현과 전임상 평가를 효율적으로 수행할 수 있는 플랫폼 개발로 우리 병원과 연구소의 기술 선도를 위해 노력하고 있다.