대한방사선의학호1::\11997;36:955-964

금속 Stent와 Polyurethane을 이용한 혈관내 Stent Graft에 대한 실험적 연구1

도영수 · 박재형2 • 01학종2 • 이상현2 • 검성현2 • 김종원3 • 하종원4 • 이원재 · 한부경

목 적 : 하나로 stent에 polyurethane graft를 피 복시 켜 만든 새 로운 stent graft를 개 발

하고 stent graft의 유용성과 stent graft에 의한 대동맥의 조직변화를 관찰하였다.

대상 및 방법 : 내경 12mm, 길이 45mm, 107H 의 굴절， 굴절간격 8mm의 하나로 stent에

pellethane을 원료로한 polyurethane graft를 피복시걱 stent graft를 제작하였다. 이 stent

graft를 체중 12-16kg의 잡견 6마리의 정상 하흉부 대동맥에 삽입한 후 혈관조영술， 나선

식 CT 혈관조영술로 stent graft에 의한 대동맥의 협착 유무， 협착율， 개통 여부를 추적 검

사하였으며 1개월， 2개월， 6개월째 각각 2마리썩 희생시켜 육안소견과병리조직소견(광학현

미경， 주사전자현미경)으로 대동맥 벽의 내막 증식 (stent 부위， graft 부위) , 혈전 형성 유무

를분석하였다.

결 과 : 혈관조영술 또는 나선식 CT 혈관조영술상 20-100%의 대동맥 협착 또는 폐색

이 관찰되었다.3예 (50%)에서 2， 6개월째 graft 주위 유출(perigraft leak)이 2예 (33.3%) 에

서 2, 6개월째 대동맥의 완전 폐색에 의한 측부혈관의 발달이 혈관조영술에서 관찰되었다.

육안소견상 모든 stent graft의 graft 부위 에 1-5mm 두께의 혈전이 관찰되 었고， 광학현미

경 소견상 1개월에서 6개월까지 stent 부위의 내막 증식이 평균 두께 120띠n에서 227ψn로

증가하였고 graft 부위의 내막 증식은 93야n에서 914여n로 증가하였다. 주사전자현미경으로

1개월째 graft 양끝의 일부가내피세포에 의하여 덮혀 있는것이 관찰되었다.

결 론 : 하나로 stent와 polyurethane graft로 제작한 stent graft에 혈전으로 동맥 협착

또는 폐색이 관찰되었다. 이상적인 혈관 stent graft의 제작을 위해 새로운 조합의 stent

graft의 연구가 필요하다.

혈관협착， 폐색의 치료에 외과적 수술을 대신하여 경피적혈

관성형술이 널리 사용되고 있다. 경피적혈관성형술은 대동맥，

장골동맥， 대퇴동맥 등에서 이용되고 있으며 특히 장골동맥의

협착의 경우 5년 장기 개통율이 80-90%에 이르는 좋은 성척

이 보고되고 있다 (1, 2). 그러나 혈관 벽에 석회화 침착이 심한

경우， 긴 범위의 병변， 비대칭성 병변 등에서는 경피적혈관성형

술만으로는 충분한 내경을 확보할 수 없고 단순 협착보다 성적

이 나쁘며 경피적혈관성형술의 합병증으로 나타나는 급성 내막

박리의 경우 때로 외과적 수술을 병행하고 있다 (2, 3). 이들과

같이 경피적혈관성형술의 제약이 있는 경우를 위해 금속 stent

가고안되었고 임상적용이 활발히 진행되어 왔다 (4-7).

이러한 금속 stent 삽입술은 경피척혈관성형술보다 훨씬 평

l 삼성서울병원 진단방사선과 2서울대학교 의과대학 진단방사선과학교실 3서울대학교 의과대학 의공학교실 4서울대학교 의과대학 외과학교실 본 논문은 94년도 쉐령방사선의학 연구기금의 지원을 받은 것임. 이 논문은 1997년 2월 11일 접수하여 1997년 4월 7일에 채택되었음.

활한혈관내막을이루므로장골동맥협착，폐색 치료의 경우처

음부터 금속 stent를 삽입한 군이 경피적혈관성형술을 시행한

군보다 시술 성공율과 장기 개통율이 높다 (6-9). 최근 이러한

금속 stent의 발전에 험업어 이를 한 단계 더 발전시킨 stent에

graft를 피복시 킨 stent graft가 개 발되고 임상 결과들이 보고

되고 있다 (10-18).

Stent graft는 금속 stent와 여러 종류의 graft를 피복 또는

연결시켜 만든 것으로 외과적 방법이 아닌 경피척 방법으로 혈

관의 내강을 따라 삽입할 수 있는 새로운 기구를 말한다. 이러

한 혈관내 stent graft를 복부 또는 흉부 대동맥류， 신혈관 동

맥류， 외상성 동정맥루， 대퇴동액의 긴 범위 완전 폐색의 치료

에 이용한 보고가 등장하고 있다 (15-22). 예를 들면 Palmaz

또는 Gianturco stent와 Dacron 또는 polytetr afluoroet­

hylene (PTFE) graft를 연결하여 대동맥류에 사용한 실험 또

는 임상보고들 (13, 14, 18) , Wallstent에 PTFE를 사용하여

대퇴동맥 완전폐색에 사용한 보고(23) ， 흑은 Nitinol stent에

polyurethane graft를 사용한 실험보고등이 있다 (10). 이와

짜 끽

도영수 오1: 금속 Stent외 Polyurethane을 이용한 혈관내 Stent Graft에 대한 실헐적 연구

같은 stent graft의 개발은 외과적으로 graft를 사용하여 시 행

하고 있는 우회로이식술(bypass graft) , 동맥류 치료등을 앞으

로 중재적인 시술로 일부 치료할 수 있음을 시사하므로 임상적

으로중요한의미가있다.

지금까지 대동맥류의 치료를 위 해 여러 금속 stent와 graft

물질의 조합에 의한 stent graft의 개발과 그 임상적용을 위한

연구가 활발히 진행되어 왔으나 (10-18) , 말초혈관계， 또는 동

맥류가 아닌 정상 대동맥에 stent graft를 삽입하였을때 stent

graft에 의한 혈관 조직의 변화， stent graft의 혈전 형성， 협착

정도에 대한 연구는 미미하였으며 (15, 22-24) , 국내에서도 금

속 stent에 관하여 여러 가지 실험적 및 임상적언 보고가 있었

으나 stent graft에 대한 실험적 연구는 전무하다 (25-28).

본 연구의 목적은 하나로 stent에 polyurethane graft를 피

복시켜 개발한 국내 고유 모델의 stent graft를 개의 정상 하흉

부 대동맥에 삽입한 후 혈관조영술과 나선식 CT 혈관조영술로

장기 추적하여 시간 경과에 따라 stent graft에 의한 대동맥의

협착， 개통 여부를 관찰하고 광학현미경과 주사전자현미경으로

stent graft에 의한 정상 대동맥의 병리조직적 변화를 관찰하

여 stent graft의 유용성을 평가하는 데 있다.

대상및방법

체중 12-16kg의 잡견 6마리를 1개월 추적군， 2개월 추적군，

6개월 추적군으로각각 2마리씩 분류하여 실험을시행하였다.

Stent Graft의 제작

내경 12mm, 길이 45rnrn, 107H의 굴절， 굴절간격 8mm의 하

나로 stent를 준비 하고 polyurethane graft를 피 복시 킨 stent

graft를 제작하기 위해서 stent 직경과 동일한 유리봉을 선택

하여 표면을 표면활성제로 깨끗이 세척한 후 증류수와 에탄올

로 두세 차례 다시 세 척 한 후 건조시 킨다. Polyurethane Pellet

(pellethane 2364-AE, Dow Chernical Co., USA)을 DMAC

(dirnethyl acetarnide, Ducksan Phar. Co., Japan) 에 녹여서 14%와 12%의 polyurethane 용액을 만든다. 중량 비로 pellet

과 DMAC를 섞은 후 2일간 rnotor s tirrer (창신과학주식회

사， 서울， 대한민국)를 이용하여 회전봉을 저어서 pellet을 충분

히 용해시킨다. 세척된 유리봉 표면을 14% polyurethane 용액

으로 업힌 후 40.C 오븐(창신과학주식회사， 서울， 대한민국)에

서 8시간 건조시킨다. 이 때 얻어진 막의 두께는 균일하게

O.lrnrn 이하가 되도록 하여 이 과정을 두번 반복하여

polyurethane graft를 완성한다. 유리봉에 입힌 polyurethane

graft를 하나로 stent 길이보다 10rnrn 짧게(양끝에서 5mm씩

여유 있도록) 잘라낸다. graft의 외부에 하나로 stent를 삽입한

후 12 % polyurethane 용액을 이용하여 금속 stent 내면과

polyurethane graft를 접착시키고 이를 40.C 오븐에서 분당 4

회 회전시키며 8시간 건조시킨 후 100% 에탄올에 2시간동안

담근 후 유리봉에서 polyurethane stent graft를 분리시켜

graft의 외부에 stent를 입힌 stent graft를 완성한다 (Fig.1).

Stent Graft의 설치

실험동물의 앞다리 정맥에 펜토탈소디움(중외제약， thiop­

ental sodiurn) kg당 30 - 50rng을 1.잃 -2.5% 용액을 만들어

정맥 주사하여 마취하였다. 마취후 기관삽관을 하고 튜브를 고

정하였다. 개를 수술대에 고정하여 우측 대퇴부를 절개하여 우

측총장골동맥을 박리한 후 혈관을 절개하고 9F arterial

sheath( Cordis, Miami, USA)를 삽업하였다. 5F 돼지꼬리모

양의 카테타 끝을 흉부대동맥에 위치시키고 Hexabrix

(ioxaglamate sodium and meglumin, Guerbet, Cedex,

France) 1 0rnL를 주입하여 흉부대동맥 혈관조영술을 시행한

후 arterial sheath 내로 stent를 압축시켜 넣은 후 밀대를 사

용하여 하흉부 대동맥에 삽입하였다.‘ stent graft를 삽입한 후

다시 lOmL 조영제로 하흉부 대동맥 혈관조영술을 시행하여

stent graft의 위치와 시술로 인한 부작용을 확인한다. 시술중

헤파런을탄생리식염수를소량사용한것 외에 항응고제나항

혈소판제는 사용하지 않았고 시술 후에도 항응고제나 항혈소판

제를투여하지 않았다.

추적검사

Stent graκ가 위치한 동}흉부 대동맥의 협착， 개통여부， 기타

혈관 변화의 관찰을 위하여 l개월， 2개월， 4개월， 6개월째

Table 1과같이 추적 검사하였다.

추적 혈관조영술은 대퇴동맥 또는 총경동맥을 박리하여 5F

돼지꼬리모양의 카테타를 삽입하고 lOrnL의 조영제를 손으로

주사하면서 실시하였다.

나선식 CT 혈관조영술은 Sornatom-Plus S(Siernens Medi ­

cal Systern, Erlangen, Germany)를 사용하였다. 앞다리 정맥

에 Rayvist 300(Schering AG, Germany) 30rnL를 자동주업

기를 이용하여 1mL / sec의 속도로 주입하였고 테이블 이동속

도 4mm / sec, CT 절편두께 3mm로 1초당 1단면을 스캔하였

Fig. 1. Photograph of the stent graft that is 12rnrn in di­arneter and 45rnrn in length. The stent graft was covered by polyurethane (arrow heads) at Hanaro spiral stent (ar­row).

%

대한밤시선의학회지 1997; 36: 955-964

다. 스캔후 2mm 간격으로 영상을 재구성 하였다. 횡단면으로

얻은 스캔 정보를 소프트웨어 프로그램을 이용하여 최대 강도

투영 (maximum intensity projection) 영상을 얻었다. 혈관조

영술 빛 나선식 CT 혈관조영술로 추적 기간에 따른 대동맥의

협착 유무， 협착율， 폐색 유무， 측부혈관의 발달 유무， graft 주

위 유출(perigraft leak) 유무를 중점적으로 분석하였다.

병리표본제작및분석

실험동물을 희생시키기 전에 혈전을 방지하기 위하여 헤파린

1O，000unit를 정맥주사 한 후 치사량의 펜토탈소디움을 정맥주

사하여 희생시켰다. 사망 즉시 개복 하여 stent graft 삽입부위

를 절제하여 생리식염수로 혈관 내강을 씻어 낸 후 길이 방향으

로 반을 잘라 육안 관찰을 마친 후 반은 광학현미경 관찰을 위

해 10 % 포름알데히드 완충 용액 에 고정하였고 반은 주사전자

현미경관찰을 위해 40C 2% glutaraldehyde에 고정하였다.

광학현미경

고정된 표본을 니퍼와 가위로 정상부위， stent만 있는 부위

(stent 부위 ), stent와 graft가 있는 부위 (graft 부위 )로 3부분

으로 나누어 횡단면으로 stent 철사를 절단하고 조직의 손상이

없도록 주의하연서 철사를 제거한 후 각 부위를 파라핀 포매시

켜 헤마톡실린 -에오신 염색을 하였다.

주사전자현미경

고정된 표본을 정상부위， stent만 있는 부위 (stent 부위)，

stent와 graft가 있는 부위 (graft 부위)로 3부분으로 나누고

pH 7.4의 O.lM 포스페이트 완충용액에 15분씩 2번 세척한 후 1% 오스미움 테트라옥사이드에 1시간 동안 후고정하고 30%,

50%, 60%, 70 %, 80%, 90%, 95% 에단올 및 무수 알코올로

탈수시키고 아이소 아밀 아세테이트에 30분씩 알코올로 2번 거

친 후 임계점 건조기 (critical point dryer , Hitachi, HCP-2)

로 건조시켜 금-백금 피막을 250-300 Â의 두께로 입혀 주사 현미경용 표본을 제작하였다.

병리조직관잘및분석

육안 관찰로 stent 부위， graft 부위 안쪽의 혈전형성 유무를

Table 1. Schedule of the Follow-up Study after Insertion of the Stent Gra단 in the Aorta in Six Dogs

\\\ F/U 1M 2 4 6 (months) Dog No. \\~、、

AG AG 2 AG AG 3 AG CTA AG 4 AG CTA AG 5

6

AG AG CTA CTA AG AG CTA CTA

AG AG

(F띠 : follow-up , 1M: immediate, AG: angiography CTA: spiral CT angiography)

一 957 -

관찰하였고 혈전이 있는 경우 가장 두꺼운 혈전의 두께를 측정

하였다.

광학현미경으로 추적 기간에 따른 대동맥 내막 증식의 정도，

염증세포 침착 여부 및 기타 병리조직적 변화를 관찰하였다. 대

동맥 내막 증식의 정도는 각 부위마다 5군데에서 미량측정계

(Olympus, Japan)를 사용하여 micrometer 단위까지 두께로

측정하여 평균을 구하였는데 stent 부위에서는 stent 철사 바

로 위에서 내캉까지 위로 덮인 내막 증식층을 graft 부위에서는

graft의 바깥쪽(정상 대동맥 내강에서 polyurethane graft 사

이 )과 graft 안쪽의 내막 증식층을 측정하였다.

주사전자현미경은 Hi tachi 8-520 주사전자현미경 (Hitachi

Ltd., Tokyo, Japan)을 사용하여 stent graft 삽입 후 1, 2, 6

개월째 정상 부위， stent 부위， graft 부위로 나누어 내면을 관

찰하였고 특히 stent graft의 내피세포화 정도를 중점적으로

분석하였다.

결 과

혈관조엉술과 나선식 CT 혈관조영술 소견

직경 10-12rnm의 대동맥에 내경 12rnm의 stent graft를 삽

업한 후 바로 시 행한 혈관조영술에서 복강동맥 (celiac artery)

상부의 하흉부 대동맥에 stent graft가 정확히 위치하였고 부

작용없이 혈관의 개통성이 잘유지되었다.

추적 검사상 l개월째 혈관조영술 또는 나선식 CT 혈관조영

술을 시행한 6예중 1예 0/6， 16 .7%)에서 30%의 대동맥 협착

이 관찰되었다.2개월째 추적 혈관조영술또는나선식 CT 혈관

조영술을 시행한 4예중 3예 (3/4， 75%) 에서 20%, 37%, 50%

의 대동맥 협착이 있었고 1예 0 / 4， 25%)에서는 스벤트 그라

프트의 완전 폐색이 관찰되었다. stent graft의 완전 폐색이 있

었던 개에서 폐색된 대통맥 주위로 측부순환이 발달되어 있었

고 stent graft와 대동맥사이의 틈으로 graft 주위 유출이 관찰

되었다.4개월째 나선식 CT 혈관조영술을 시행한 2마리 모두

에서 50%의 대동맥 협착이 관찰되었다.6개월째 혈관조영술을

시행한 2예 모두에서 graft 주위 유출이 관찰되었고 이중 1예

에서 80%의 대동맥 협착이 1예에서는 stent graft의 완전 폐

색과 이로 인한 측부순환이 관찰되었다 (Fig. 2) (Table 2) .

Table 2. Angiographic Findings of the Lower Thoacic Aorta after Insertion of the Stent Graft in Six Dogs

Findings "- - Sten

F띠(mo)、

1 (n=6) 2 (n=4) 3

4 (n=2) 2 6 (n=2)

(F /u: follow-up, mo: month)

Peripraft Occlusion ‘ ó' _.. Collaterals Leak

nu

--nU

7ι

nu

--nU

nu

--

nU

도영수 오1: 금속 Stent외 Polyurethane올 이용한 휠관내 Stent Graft에 대한 실헐적 연구

조직소견

육안소견

1개월 후 희생시킨 2예에서 stent 부위는 두꺼운 내막 증식

에 의하여 stent의 40%， 50%가 덮여있었고 2개월군 2예에서

는 stent 부위의 60%， 80%가 내막 증식에 의하여 덮여있었다.

6개월군의 2예에서는 90% 이상이 내막 증식에 의하여 덮여있

었다. 1개월된 1예에서만 원위부 stent 부위에 graft 부위의 혈

전이 확장하여 덮고 있었고 나머지 5예에서는 stent 부위에서

는 혈전이 관찰되지 않았다.

모든 예에서 stent와 graft가 이행되는 부위에서 stent와

stent 사이의 graft가 혈관 벽에 완전히 밀착하지 못하여 틈이

관찰되었다.

모든 예에서 graft 부위의 안쪽 전장에 걸쳐 혈전이 관찰되

었고 시간 경과에 따른 혈전의 두께는 2.0mm, 1.이nm

(lmonth) , 5.이nm， 3.5mm(2months) , 5.이nm， 4.2mm

(6months)이었다 (Fig. 3). 2달째 완전 폐색이 있었던 1예를

제외하고추적 기간이 길수록혈전의 두께는두꺼웠다.

광학현미경소견

-,) Stent 부위

1개월째 stent graft의 stent 부위는 내막 증식이 잘 발달되

어 있었고， 내막 증식에는 섬유아세포， 평활근세￡가 분포해 있

었으며 각 세포간의 간극은 비교적 소원하였다. 또한 염증세포

의 침윤이 관찰되었으며 내막 증식의 평균 두께는 120야n였다

(Fig. 4A). 2개월째 평균 두께 145띠n의 내막 증식에 의하여 덮

여있였고 평활근세포의 밀도가 증가되었으나 염증세포는 관찰

되지 않았다 (Fig. 5A). 6개월의 경우 내막 증식내 세포성분이

더욱 치밀하여졌으며 평활근세포가 지배적으로 많았으며

stent 부위의 내막 증식 두께의 평균은 190띠n였다 (Fig. 6A)

(Table 4).

L) Graft 부위

1개월째 graft 부위의 바깥쪽(폴리우레탄 그라프트와 대동맥

사이)에 내막의 증식이 관찰되었는데 세포구성은 stent 부위와

같았으며 내막 증식의 두께는 평균 93，um였고 graft 부위의 안

쪽에는 기질화된 혈전 (organized thrombus)이 관찰되었고 이

로 인해 내막증식 정도는 알 수 없었다 (Fig. 4B). 2개월째

graft 부위의 바깜쪽 stent 주위로 평균 두께 660m의 내막 증

식이 stent와 stent 사이에 교각을 형성하였고 내막 증식안으

로 새로운 혈류공간(vascular space)이 발달되었고 혈관조영

술상 이 곳으로의 혈류 흐름이 graft 주위 유출로 관찰되었다.

graft 안쪽으로는 기질화된 혈전이 관찰되었고 이로 인해 내막

A B c Fig. 2. Dog 5. Follow-up angiographic and spiral CT angiographic findings of lower thoracic aorta. A. Lateral maximum intensity projection of spiral CT angiography after 2months follow-up shows 20 % stenosis of the aorta by thrombus (arrows) in the stent graft. B. Maximum intensity projection of spiral CT angiography after 4months follow-up shows 50% stenosis of the aorta by thrombus (arrows) in the stent graft c. Angiography after 6months follow-up shows total occluded stent graft (arrow) and multiple collateral vessels. Note blood f10w between the aorta wall and the stent graft (perigraft leak) (arrow heads).

뼈 까

대한밤시선의학회지 1997; 36: 955- 964

증식 정도는 알 수 없었다 (Fig. 5B). 6개월의 경우 graft 부위

의 바깥쪽 광학현미경 소견은 2개월째와 같았고 내막증식의 평

균 두께는 914여n로 증가하였다. Graft 안쪽으로는 기질화된

혈전이 관찰되었고 이로 인해 내막증식 정도는 알 수 없었다

(Fig. 6B) (Table 4).

내막 증식의 두께는 표본에 따라 동일 부위에서 심한 편차를

보였으나 시간이 경과함에 따라 stent 부위， graft 부위의 바깥

쪽 모두 증가하였고， 특히 graft 부위 바깥쪽의 내막 증식이

stent 부위보다 심하게 관찰되었다.

디주사전자현미경소견

1개월 표본에서 stent와 graft가 이행되는 부위에서는 stent

와 stent 사이의 graft는 혈관 벽에 완전히 밀착하지 못하고

stent에 의하여 graκ가 완전히 밀착된 곳은 내피세포화된 신

생내막에 의하여 덮여 있었고 방추형의 신생내피세포가 일부분

A

B

Fig. 3. Gross findings of the stent graft A. Dog 1. The gross specimen after 1month follow-up shows 2mm thickness thrombus in the middle portion of the stent graft (arrows). B. Dog 5. Longitudinal projection of the specimen after 6 months follow-up shows 5mm thickness thrombus in the middle portion of the stent graft (arrows).

Q J

%

에서 graft의 양끝으로 자라들어가 혈류방향으로 규칙적 인 배

열을 보였다 (Fig. 7). 2개월， 6개월 표본에서도 stent와 graft

가 이행되는 부위에서는 stent와 stent 사이의 graft는 혈관 벽

에 완전히 밀착하지 못하였고 혈전으로 인하여 graft의 내피세

포화 정도를 평가할 수 없었다.

고 찰

Stent graft는 여러 종류의 금속 stent와 graft를 피복 또는

연결시켜 만든 것으로 외과적 방법이 아닌 경피적 방법으로 혈

관의 내강을 따라 삽입할 수 있는 새로운 기구를 말한다. 이러

한 혈관내 stent graft를 복부 또는 흉부 대동맥류， 신혈관 동

맥류， 외상성 동정맥루， 대퇴동맥의 긴 범위 완전 폐색의 치료

에 이용한 보고가 등장하여 외과적으로 graft를 사용하여 시행

하고 있는 우회로이식술， 동맥류 치료등을 앞으로 중재적 인 시

술로 일부 치료할 수 있음을 시사하므호 임상적으로 중요한 의

미가 있다 (10, 12, 13, 15-23). 대동맥류의 중재적 치료를 목

적으로 Dacron 또는 약물로 실험 동물의 대동맥에 인공동맥류

A

B Fig. 4. Dog 1. Light microscopic findings of the lower thoracic aorta 1month after placement of the stent graft. A. The Stent at the only stent portion is covered by intimal hyperplasia . Intimal hyperplasia is mostly composed of loose smooth muscle cells. Some in f1amma tory cell infiltration is noted. (X 10) (H&E staining) B. The stent at the graft portion was covered by intimal hyperplasia. Some in f1ammatory cell infiltration is noted. The graft is lost during pathologic manipulation. There is organized thrombus in the lumen (arrows) . (X 16) (H&E staining)

도영수 오1: 금속 Stent외 Polyurethane을 이용한 혈관내 Stent Graft에 대한 실헐적 연구

를 만들고 stent graft를 삽입하여 관찰한 실험 (12, 13) 또는

임상 경험들이 축척되어 그 결과가 발표되고 있으나 정상 대동

맥 또는 말초 혈관에 stent graft를 삽입한 후 병 리조직을 관찰

한실험은드물다 (29) .

본 실험 에서는 하나로 stent에 polyurethane graft 그라프트

를 업혀 새로 개발한 stent graft 자체의 혈전 형성율， 스텐트

삽업 후 정상 동맥의 병리소견을 보기 위하여 정상 대동맥에

stent graft를 삽입하였다.

Stent는 크게 자기팽창성， 풍선확장형 두종류가 있는데 본

연구에서 사용된 금속스텐트는 국내 기술로 만든 하나로 스텐

트(Hanaro spiral stent, Sooho-Medi Tech Co., Seoul,

Korea)로서 악성 담도 폐색에 널리 쓰이고 있고 혈관용으로

사용하기 위한 기초 연구가 이루어져 그 임상적 효과가 기대되

Palmaz stent , Wallstent보다 경제적인 장점이 있다.

Graft 물질로 PTFE, polyethylene, polyurethane, silicone

등이 있으며 현재까지 stent graft에 Dacron과 PTFE 두 종류

Table 3. Mean Value of the Thickness of Intimal Hyper­plasia of the Lower Thoracic Aorta after Insertion of the Stent Graft in Six Dogs

Implant Duration Thickness of Intimal Hyperplasia*

Stent Site Graft Site

lmo (n=2) 120 :t 20 93 :t 25

2mo (n=2) 145 :t 32 660 :t 124

6mo (n= 2) 227 :t 47 914 :t 186

는 새로운 자기팽창형 stent이다 (28, 30). 하나로 stent는 하 (mo : month , *: mean :t standard deviation in ,um)

나의 스테인레스강 철사(AISI 304 )를 지그재그 형태로 구부린

다음 나선형으로 엮어 튜브 형태를 램질 없이 종축을 고정시킨

스텐트이다. 각 굴절의 연결 부위는 왜곡을 방지하기 위하여 5。

의 염전각(torsion angle)으로 상호 연결 되어있다. 모양이 나

선형야고 맴질이 없어 종축 유연성이 좋고 가격 변에서

A

B

Fig. S. Dog 4. Light microscopic findings of the lower thoracic aorta 2 months after placement of the stent graft. A. The Stent at the only stent portion is covered by intimal hyperplasia. There is no more inflammatory cell infiltration. ( X 10) (H&E staining) B. Note thick irregular intimal bridge (arrow heads) be­tween aorta wall and the graft (Jost during manipulation) at the graft portion . There are new vascular spaces formed by aortic wall and intimal bridges (arrows). 2) (H&E staining) Note organized thrombus in the lumen.

A

B Fig. 6. Dog 6. Light microscopic findings of the lower thoracic aorta 6months after placement of the stent graft . A. The Stent at the only stent portion is covered by intimal hyperplasia. Intimal hyperplasia is mostly composed of compact smooth muscle cells. ( X 33) (H&E staining) B. Note thick nodular intimal bridges (arrow heads) be­tween aorta wall and the graft (lost during manipulation) at the graft portion. Some necrotic portion are observed at the top of the intimal hyperplasia . There are new vas­cular spaces formed by aortic wall and intimal bridges (arrows). ( X 10) (H&E staining)

960 -

대한방시선의학회지 1997; 36 : 955- 964

A B

의 graft가 동물 실험을 거쳐 임상에 널리 사용되고 있으나

Dacron과 PTFE는 직경 4mm 이상의 혈관에서 사용되고 있으

며 더 적은 혈관에 사용하였을 때 문합부 신생내막 증식， 꼬임，

두꺼운 섬유소 침착등으로 수술후 개통율이 50 % 미만인 것으

로 알려져 있어 polyurethane을 graft로 사용하여 4mm 미만

의 graft를 개발하려는 동물 실험들이 진행 중이다 (31 , 32,

33).

Polyurethane은 이 소시 안산염 , macroglycol에 glycol 또는

diamine등의 연쇄 증량제 (chain extender)를 중합반응(pol

ymerization) 시켜 만든 물질로 생체조직과 잘 결합하는 성질

과 Dacron, PTFE보다 혈전 형성이 적기 때문에 인공심장 개

발， 각종 카테터， 유방내 삽업물， 실험적 graft 등에 널리 쓰이

고 있으며 이들 세 단량체 (monomer)의 배함을 달리하거나 표

면 처리를 달리하여 다oJ'한 용도의 제품。1 개발되고 있다 (33,

34) . 본 실험에서는 여러 종류의 polyurethne 중 pellethane

(Dow Chemical Co. , USA)을 가공한 polyurethane graft를

사용하였다. pellethane은 투명하고， 부드러우며， 독성이 없는

polyurethane으로 혈전형성이 적어 풍선카테타， 인공심장판막，

혈액펌프막 등에 쓰이고 제조방법을 탈리하여 4mm 이하의

graft 연구의 재료로 쓰이고 있다 (32, 34).

인공적으로 대동맥류를 만든 개동맥 에 stent graft를 삽입한

후 관찰한 병리조직 소견에 의하면 정상 동맥조직에 위치한

stent 주위의 내피 세포가 이동하여 stent의 표면을 완전히 덮

어 stent 금속표연의 내피화와 신생내막화를 형성하고 stent와

연결된 stent graft의 양쪽 역시 주위의 내피세포가 이동하여

덮었고 내피세포하 평활근 세포의 증식으로 신생내막의 증식이

관찰되었다. stent graft를 덮은 내피세포화의 정도는 시간 경

과에 따라 stent graft의 중심부로 이동하는 것이 관찰되었고

내피세포가 덮지 못한 부위는 섬유소， 혈소판， 섬유세포， 교원

질등의 앓은 막에 덮혀 있었는데 이는 우회이식수술로 graft만

을 혈관에 연결했을 때와 같은 병리조직 소견이었다 (1 1, 13,

35, 36)

본실험에서는 육안 및 병리조직 소견상 stent 부위의 stent

가 내막증식에 의하여 한달째 40-50%가 덮여 있었고 기간이

Fig. 7. Dog 2. Scanning electron microscopic finding at the portion of transition between the stent and the graft 2month after placement of

、 the stent graft A. Some portion of the graft is covered by neointima (arrowheads). There is a gap between the graft and the aorta wall (arrows)( X 30).

· \ B. Magnified view of * in Fig. 7 A

shows spindle-shaped endothelial cells which are arranged in the di­rection of the blood flow (X 200)

경과할수록 증가하여 6개월째 90 % 이상을 덮고 있었으며 내막

증식의 두께는 기간이 경과할수록 더 두꺼웠다. 이는 4주 이내

에 stent가 내막 증식에 의하여 완전히 덮히며， 8주보다 26주의

내막 증식의 두께가 감소한다는 Palmaz등， Barth등의 보고들

(35, 36)과 일치하지 않았는 데 이의 원인으로는 하나로 stent

는 5。의 염전각도로 각각의 굴절을 연결하였기 때문에 대동맥

벽과 완전히 밀착하지 않는 부위가 있기 때문에 내막 증식이

stent를 덮는데 더 많은 시간이 필요하였으며 최소한 내막 증

식이 stent를 전부 덮을 때까지 내막의 증식이 진행되었기 때

문으로생각된다.

Graft 안쪽의 내피세포화는 graft의 양쪽 정상대동맥의 내피

세포가 이동하여 graft의 양쪽을 덮는 것으로 알려져 있고 1개

월째 graft 양끝은 내피세포화 되고 시간이 지날수록 graft 쪽

으로 이동하는 것으로 알려져 있다(37). 본 실험에서는 1개월

째 표본의 전자현미경 소견에서 graft 양끝의 안쪽에 일부 내피

세포화 현상을 확인할 수 있었고 2， 6개월째 표본에서는 graft

내부에 생긴 혈전 때문에 내피세포화 정도를 확인할 수 없었다.

Graft 부위의 바깥쪽(polyurethane graft와 대동맥 사이 )의

내막 증식 정도는 stent 부위보다 더 강하게 관찰되었는데 이

는 graft의 바깜에 stent를 업 혀 만든 stent graft를 동물실험

한 Dolmatche 등(29)파 같은 결과였으며， 대동맥 내막과

polyurethane graft 사이 의 하나로 stent와 polyurethane

graft에 의한 자극이 두꺼운 내막증식의 원인으로 생각된다.

3예 (50%) 에서 graft 주위 유출이 혈관조영술에서 관찰되었

고 graft 부위의 바깥쪽에 새로운 혈류공간이 모든 병리조직에

서 관찰되었다. graft 주위 유출은 대동맥류를 stent graft로

치료한 후 실패의 한 원인으로 보고되고 있으며 그 원인은

graft가 대동맥벽에 충분히 밀착하지 못하여 생기는 것으로 알

려져 있다(38). 본실험에서 graft 주위 유출은 1) polyur

ethane의 바깜 부위에 stent를 업혔기 때문에 stent와 stent의

팽창력이 graft에 골고루 전달되지 않아서 생긴 틈， 2) 하나로

stent가 5。의 염전각도를 가지고 있어서 stent와 graft가 이행

되는 부위에서는 stent와 stent 사이의 graft가 혈관 벽에 완전

히 빌착하지 못하고 생긴 틈으로 혈류가 흘러들어갔기 때문으

- 961 -

도영수 오1: 금속 Stent와 Polyurethane을 이용한 혈관내 Stent Graft에 대한 실헐적 연구

로 생각된다 (Fig. 2C, 7).

혈관조영술 빛 나선식 CT 혈관조영술에서 l개월째 1예 (16.7 %)에서 stent graft가 위치한 대동액의 협착이 관찰되었고 2,

4, 6개월째 전 예에서 대동맥의 협착 또는 폐색이 관찰되었다.

stent graft 삽입 후 stent와 graft의 이행부위에 생긴 내박의

증식이 대동맥 협착을 초래하는 것으로 알려져 있으나(38) 본

실험에서는 stent graft 내부에 생긴 혈전이 대동맥의 협착 또

는 폐쇄의 원인이었다. 본 실험의 전예에서 graft 내부에 혈전

이 생겼고 혈전의 정도는 추적기간이 길수록 정도가 심해졌으

며 두예에서는 혈전으로 stent graft의 폐색이 관찰되었다

(Table 2, 4). graft 내부에 혈전이 생긴 원인은 다음과 같이 생

각된다. 1) polyurethane graft가 혈전 형성을 촉진하였거나，

2) polyurethane graft와 하나로 stent의 결합이 전체 stent

graft의 팽창력을 감소시키고 이로인한 polyurethane graft의

불규칙성이 혈전의 원인이 되었거나， 3) graft의 바깜 부위에

stent를 업 혀 stent의 팽 창력 이 polyurethane graft에 골고루

전달되지 않아서 생긴 graft의 불규칙성， 4) 하나로 stent가 5。

의 염전각도를 가지고 각각의 굴곡을 연결하였기 때문에 이로

인한 graft 내면의 불규칙성이 혈전의 원인을 제공하였거나， 5)

stent graft를 삽입한 후 헤파린을 투약하지 않았는 데 시솔로

인한 혈관내 환경 변화가 초기 혈전 형성을 조장하고 이것이 진

행되어기 때문으로 생각된다.

Graft의 실험 대상으로 비비， 토끼， 개， 돼지， 양등이 많이 쓰

이며 동물 종에 따라 실험 결과가 다랙1 나타난다. 비비의 혈

액응고 체계가 인간과 가장 유사한 것으로 알려져 있으나 가격

이 비싸고 수명이 짧아 실험 대상으로 부적절한 것으로 알려져

있다(39). 본 실험에서는 12-16kg의 잡견 6마리를 대상으로

하였는데 개는 지혈， 섬유소 용해 기전 모두가 사람보다 활발하

나 경제적이며 다루기가 쉬운 장점이 있어 graft, stent graft

의 실험 대상으로 개를 많이 사용하고있다(33).

추적검사는 혈관조영술 또는 나선형 CT 혈관조영술로 실시 하였다. 나선형 CT 혈관조영술은 조영증강 나선식 CT를 하면

서 추가로 얻는 방법으로 최대 강도 투영기볍과 표면 음영 투영

기법 (shéided surface display)중 본 실험에서는 혈관내부를

보기 위하여 최대 강도 투영기법으로 여러 각도에서 관찰하였

다. 나선형 CT 혈관조영술은 여러 혈관이 겹쳐 보일 수 있고 동맥협착도 판정에서는 혈관조영술의 90%정도의 민감도를 보

이며 심한 협착은 폐색으로 관찰되는 단점이 있으나 본 실험의

결과처럼 혈관내 혈전의 평가에는 우수한 검사 방법이다(4이.

나선형 CT 혈관조영술은 비침습적 방볍으로 간단한 마취로 동

맥의 손상없이 정맥주사로빨리 검사할수있으나혈관조영술

은 침습적 방볍으로 동맥을 절개하여야 하며 노출 조건， 조영제

주입 속도를 맞추기가 어려워 4-5회의 시행 착오를 겪어야만

하였고 대동맥의 영상이 겹쳐서 나오기 때문에 대동맥의 협착

정도를정확히 평가할수없는단점이 있었다.

Polyurethane graft에 하나로 stent철사의 일부분이 접 착되

어 있어서 횡단연으로 절단한 후 stent 철사를 분리하는 작업

도중 일부 조직의 손상이 불가피하였으며 병리슬라이드를 제조

현미경 검사시에 graft의 모양을 관찰할 수 없었고 내막 증식

두께의 측정은 여n 단위까지 측정하였으나 일부 손상된 조직은

측정이 불가능하였다. 플라스틱으로 조직을 고정하고 저속의

diamond waper를 사용하면 stent철사와 graft를 잘 보존한

상태에서 조직의 손상 없이 병리슬라이드를 만들 수 있으나 국

내에 기구가 없어 시행할 수 없었다.

결론적으로 하나로 stent와 polyurethane graft로 제작한

stent graft에 혈전으로 모든 예에서 동맥 협착 또는 폐색이 관

찰되었고 stent graft 주위로 혈류의 유출이 관찰되었다. 따라

서 본실험에서 사용한 stent graft의 결점을 보완하여 stent와

graft의 재질을 달리하고 graft의 안쪽에 stent를 삽입하면 보

다 나은 stent graft를 제조할 수 있으리라 생각된다.

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Young Soo Do, M.D. , Jae Hyung Park, M.D. 2, Hak Jong Lee, M.D. 2

Sang Hyun Lee, M.D. 2, Sung Hyun Kim, M.D. 2, Jong Won Kim, Ph.D. 3

Jongwon Ha, M.D. 4, Won Jae Lee, M.D. , Boo Kyung Han Kim, M.D.

1 Department of Radiology, Samsung Medical Center

2Department of Radiology, Seoul National University College of Medicine

3Department of Biomedical Engineering, Seoul National Universπy College of Medicine

4Department of Surgery, Seoul National University College of Medicine

Purpose: To evaluate the usefulness of a new model of the stent graft, and of tissue response re­lated to placement of the stent graft.

Materials and Methods: The stent graft was constructed from polyurethane (pellethane) graft and Hanaro stent(12mm in diameter, 45mm in length, 10 bends). A stent grafts was inserted into the lower thoracic aorta in each of six adu1t mongrel dogs(body weight, 12 - 16kg). At one, two, four, and six months, follow-up studies of angiography and spiral CT angiography were performed to evaluate vascular patency, vascular stenosis, and thrombus formation. Two dogs were sacrificed at 1month, 2months, and 6months after insertion of the stent graft and macroscopic, light microscopic, and scanning electron microscopic examinations of the aortic segment including the stent graft were performed to evaluate intimal hyperplasia, endothelial growth to the graft, and thrombus formation.

Results: During follow-up at one, two, four, and six months, angiography or spiral CT angiography showed 20-100% luminal stenosis or occlusion of the lower thoracic aorta by the thrombus and perigraft leaks in three dogs(50 %), and collateral vessels caused by occlusion of the aorta in two (33 .3 %). On gross examination, there were thrombi of 1 - 5mm thickness at the graft portions in all dogs, and this thickness gradually increased. The mean thickness of intimal hyper­plasia at the stent portion gradually increased from 120야n to 227띠n and the mean thickness of intimal hyperplasia at the graft portion from 93μm to 914μm. This thickness was greater at the graft portion than at the stent portion. Scanning electron microscopy showed elliptical endothelial lining on the neointimal surfaces at each end of the graft.

Conclusion : Thrombi caused stenosis or occlusion of the stent graft. In order for such a graft to be ideal, further study is needed.

Index Words: Animals Aorta, interventional procedure Stents and prostheses

Address reprint requests to : Young Soo Do, M.D. , Department of Radiology, Samsung Medical Center, n 50 Irwon-Dong, Kangnam-Gu, SeouL 135 - 230, Korea. Te l. 82-2-3410-2518 Fax. 82-2-3410-2559

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