KR101079177B1 - 체내 이식형 심실 보조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 체내 이식형 심실 보조 장치는, 인체의 심장에 이식되어 심실의 기능을 보조하는 체내 이식형 심실 보조 장치에 있어서, 심방에 연결되어 심방 내의 혈액이 유입되는 유입관; 인체의 내에 이식되고 상기 유입관에 연결되어 혈액을 펌핑하는 혈액 펌프; 상기 혈액 펌프와 인체의 동맥을 서로 연결하여 상기 혈액 펌프에서 박출된 혈액을 동맥으로 전달하는 유출관; 및 체외에 배치되고 피부를 통하여 상기 혈액 펌프에 연결되어 그 혈액 펌프의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

Description

체내 이식형 심실 보조 장치{IMPLANTABLE VENTRICULAR ASSIST DEVICE}

본 발명은 심부전 환자의 심실 기능을 보조하기 위해 인체에 이식되는 체내 이식형 심실 보조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프를 체내에 이식하여 혈액을 박출하도록 함으로써 심실의 기능을 보조하거나 대체하는 기능을 하는 체내 이식형 심실 보조 장치에 관한 것이다.

심실 보조 장치(Ventricular Assit Device; VAD)는 일반적으로 심부전 환자에게 내과적인 치료의 효과가 없거나 외과적인 개심술로 치료가 어려운 경우에 사용된다. 심장을 이식하기 전까지 심실의 기능을 대체하도록 시술되거나, 심장의 부하를 줄여 회복을 유도하기 위해 사용된다.

심실 보조 장치를 이식한 환자 중 약 1/3은 심장이식을 받았고, 1/5은 심장이식 없이 회복되었다. 이식되는 부위에 따라 이식형 심실보조장치와 체외형 심실보조장치로 구분되며, 보조하는 심장 부위에 따라 좌심실보조장치와 우심실보조장치, 양심실 보조장치로 구분된다. 주로 좌심실 보조장치가 많이 쓰인다.

도 1은 종래에 개발된 체내 이식형 심실 보조 장치의 일례를 도시한 것이다. 혈액 펌프(1)가 체내에 설치되고, 혈액 펌프(1)의 한쪽 도관(2)은 좌심실의 심첨 부(7)에 연결되고 다른 쪽 도관(3)은 대동맥(8)에 연결된다. 배터리(6)와 제어장치(5)는 체외에 설치되고 피부를 관통하여 혈액 펌프(1)에 전선(4)을 통해 연결된다. 혈액 펌프(1)는 배터리(6)의 전력에 의해 작동하게 되고, 제어장치(5)에 의해 혈액을 박출하는 거동이 조절된다.

그런데 이와 같은 형태의 종래의 체내 이식형 심실 보조 장치는 환자의 심실 기능을 대체하는 용도로는 사용될 수 있으나, 심실 기능의 회복이 예상되는 경우나 심실 기능의 회복을 유도하기 위해 일시적으로 심실 보조 장치를 사용하고자 하는 경우에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

즉, 도 1에 도시한 체내 이식형 심실 보조 장치를 비롯한 종래의 심실 보조 장치는 심실 조직을 절제하거나 침습함으로서 심실 보조 장치를 설치하게 된다. 그로 인해 심실 보조 장치의 시술 과정에서 심실 조직의 인위적인 손상이 불가피하다. 따라서 심실 기능의 자연적 회복을 기대하기 어렵고 설사 기능이 어느 정도 회복되었더라도 심실 보조 장치의 시술과정에서 손상된 심실 조직으로 인해 심실 보조 장치를 제거하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 최근에는 세포치료법에 의해 손상된 심장 조직을 회복시키는 방법이 연구 개발되고 있는데 종래의 체내 이식형 심실 보조 장치는 이와 같은 세포치료법을 적용하기 부적절한 구조를 가지고 있다. 세포치료법이란 손상된 심장 조직에 새로운 세포를 이식하여 심장의 손상된 조직과 세포가 회복되도록 돕는 방법이다. 이와 같은 세포치료법이 심장에 적용되기 위해서는 이식된 세포가 심장에 자리잡고 새로운 세포를 분화하고 손상된 조직을 회복하기 위한 적절한 환경이 조성되어야 한다.

그런데, 종래의 체내 이식형 심실 보조 장치는 심실을 통해 많은 혈류가 흐르기 때문에 손상된 심실조직에 세포를 이식하고 이식된 세포가 분화되도록 하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 심실 조직을 손상시키지 않으면서 심장 기능을 보조하여 심실 기능의 회복을 돕고 심실이 기능이 회복된 후에는 쉽제 제거할 수 있는 구조를 가진 체내 이식형 심실 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 세포치료법을 이용하여 심실의 기능을 회복시키기에 적절한 구조를 가지며 세포치료법의 효과를 향상시킬 수 있는 구조를 가진 체내 이식형 심실 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 체내 이식형 심실 보조 장치는, 인체의 심장에 이식되어 심실의 기능을 보조하는 체내 이식형 심실 보조 장치에 있어서, 심방에 연결되어 심방 내의 혈액이 유입되는 유입관; 인체의 내에 이식되고 상기 유입관에 연결되어 혈액을 펌핑하는 혈액 펌프; 상기 혈액 펌프와 인체의 동맥을 서로 연결하여 상기 혈액 펌프에서 박출된 혈액을 동맥으로 전달하는 유출관; 및 체외에 배치되고 피부를 통하여 상기 혈액 펌프에 연결되어 그 혈액 펌프의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 점에 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치에 의하면 환자의 심실을 손상시키지 않고 이식할 수 있기 때문에, 심실 기능이 회복되었을 때에도 쉽 게 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치는 심실 조직을 손상시키지 않도록 설치되어 심실의 기능을 보조하기 때문에 심실의 부하를 감소시켜 심실 기능의 회복 속도를 향상시키는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치는 심실 조직을 손상시키지 않고 심실 내의 혈류량을 감소시키기 때문에, 심실 조직내에 세포치료법을 적용하기에 적합하며 세포치료법의 시슐 효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 혈액 펌프의 분리 사시도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 실시예의 체내 이식형 심실 보조 장치는 유입관(10)과 혈액 펌프(20)와 유출관(30)과 제어부(40)를 포함하여 이루어 진다.

유입관(10)의 한쪽은 좌심방(71)에 연결되고 다른 한쪽은 혈액 펌프(20)에 연결된다. 유입관(10)은 좌심방(71)으로 공급된 혈액을 혈액 펌프(20)로 공급한다.

유출관(30)의 한쪽은 혈액 펌프(20)에 연결되고 다른 한쪽은 대동맥(60)에 연결된다. 혈액 펌프(20)에서 박출된 혈액은 유출관(30)을 통하여 대동맥(60)으로 공급된다.

유입관(10), 혈액 펌프(20), 유출관(30)은 모두 인체의 흉곽 내에 설치된 다.

체외에는 도 2에 도시한 바와 같이 공압 펌프(50)와 제어부(40)가 설치된다. 공압 펌프(50)와 혈액 펌프(20)는 피부를 관통하는 공압관(23)을 통하여 서로 연결된다.

제어부(40)를 공압 펌프(50)를 제어하여 공압에 의해 혈액 펌프(20)의 작동을 조절한다. 제어부(40)는 공압 펌프(50)를 거쳐서 혈액 펌프(20)에 연결되어 혈액 펌프(20)에 의해 박출되는 혈류량과 혈류 속도 및 혈액 펌프의 박동수 등을 조절한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 혈액 펌프(20)는 혈액 주머니(21)와 하우징(22)과 유입 밸브(24)와 유출 밸브(25)를 포함하여 이루어진다.

혈액 주머니(21)는 유입관(10)과 유출관(30)에 각각 양단이 연결된다. 혈액 주머니(21)는 혈액 적합성이 좋고 내구성이 뛰어나며 유연한 폴리머 재질로 형성된다.

하우징(22)은 혈액 주머니(21)의 외측과 그 하우징(22)의 내측 사이에 밀폐 공간(26)이 마련되도록 혈액 주머니(21)를 감싼다. 형성된다. 하우징(22)에는 공압관(23)이 연결되어 공압 펌프(50)에 의해 하우징(22)의 내부 밀폐 공간(26)의 압력을 조절한다. 하우징(22)은 생체적합성이 높은 금속이나 플라스틱으로 구성된다.

유입 밸브(24)는 유입관(10)에 설치되며, 혈액이 혈액 주머니(21)로 유입되도록 허용하고 반대 방향으로 역류하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다. 유출 밸브(25)는 유출관(30)에 설치되며, 혈액이 혈액 주머니(21)로부터 유출되도록 허용 하고 반대 방향으로 역류하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다.

유출관(30)은 환자의 상태 및 조건에 따라, 도 6 내지 도 8에 도시한 것과 같이, 대동맥(60)의 여러 위치에 설치될 수 있다. 도 6 내지 도 8은 각각 하행 대동맥(61; descending aorta)과 대동맥호(62; aortic arch)와 상행 대동맥(63; ascending aorta)에 유출관(30)이 설치된 상태를 도시한 것이다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치의 기능을 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 공압 펌프(50)에 의해 혈액 펌프(20)의 밀폐 공간(26) 내의 공기를 뽑아내면, 혈액 주머니(21) 내부의 공간이 확장된다. 이때, 유입 밸브(24)를 거쳐서 좌심방(71)으로부터 혈액이 혈액 주머니(21) 내부로 유입된다. 유출 밸브(25)로 인해 유출관(30)으로부터 혈액 주머니(21)로 혈액이 역류하는 것은 방지된다.

이와 같은 상태에서 공압 펌프(50)에 의해 혈액 펌프(20)의 밀폐 공간(26)으로 공기를 공급하면, 도 5에 도시한 바와 같이 혈액 주머니(21) 내부 공간이 수축한다. 이때, 유입 밸브(24)에 의해 유입관(10)은 폐쇄되고, 유출 밸브(25)가 개방되면서 유출관(30)을 거쳐서 대동맥(60)으로 혈액이 공급된다.

제어부(40)는 공압 펌프(50)의 작동을 제어하여 혈액 펌프(20)에 의한 혈액의 박출을 조절한다.

이와 같은 본 실시예의 체내 이식형 심실 보조 장치는 유입관(10)이 좌심방(71)에 설치되고 유출관(30)이 대동맥(60)에 설치되기 때문에, 좌심실의 조직을 전혀 손상시키지 않고 시술할 수 있는 장점이 있다. 또한, 좌심실의 기능을 유지하면서 그 기능을 보조하기 위해 혈액 펌프(20)가 설치되기 때문에, 좌심실의 부하를 줄여서 좌심실이 회복되는 것을 도울 수 있다.

혈액 펌프(20)는 외부로부터 전원을 공급받는 구조가 아니고 체외에 설치된 공압펌프로부터 공압관(23)을 통하여 동력을 공급받기 때문에, 그 크기를 작게 할 수 있다. 또한 크기가 작으므로 흉곽 내의 심장(70)과 가까운 위치에 설치할 수 있으므로 유입관(10) 및 유출관(30)의 길이를 짧게 할 수 있다. 유입관(10)과 유출관(30)의 길이가 짧아지면 관 내부의 유동 저항이 감소하게 되므로 혈액 펌프(20)의 크기를 더욱 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

본 실시예의 심실 보조 장치는 좌심실의 기능을 완전히 대체하는 것이 아니라 그 기능을 유지한 채로 그 부하를 줄이면서 심실의 기능을 보조하게 되므로 환자의 상태에 따라서 혈액 펌프(20)의 크기는 더욱 작아질 수 있다.

혈액 펌프(20)의 작동에 의해 심실 내부의 혈류량을 감소시키면, 세포치료법을 적용하기 쉬워지는 장점이 있다. 심실 내부의 혈류량이 적으면, 심실 표면에 치료 세포가 착상하기 쉬워지고, 치료 세포의 분화가 더욱 원활해져서 심실 조직의 회복 속도를 향상시키게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 체내 이식형 심실 보조 장치는 심실에는 전혀 손상을 주지 않고 심실을 우회하여 좌심방(71)과 대동맥(60) 사이에 설치되기 때문에, 심실의 기능이 추후에 회복되면 쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다.

환자의 회복 상태에 따라, 제어부(40)에 의해 혈액 펌프(20)의 박출량과 빈 도를 조절할 수 있으며, 심실 보조 장치를 제거하는 경우에는 미리 제어부(40)에 의해 혈액 펌프(20)의 부하를 줄여서 심실이 증가된 부하에 적응하도록 조절할 수도 있다.

이상, 본 발명에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치를 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 체내 이식형 심실 보조 장치가 앞에서 설명되고 도시된 구조로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 앞에서 혈액 펌프(20)는 하우징(22)과 혈액 주머니(21)를 포함하는 구조로 설명하였으나, 경우에 따라서는 공압에 의해 작동하는 다른 구조의 혈액 펌프를 사용할 수도 있다.

또한, 앞에서 혈액 펌프(20)는 좌심방(71)과 대동맥(60) 사이에 설치되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 우심방과 폐동맥 사이에 설치될 수도 있다.

또한, 공압 펌프를 사용하지 않고 체외에 위치한 제어부 및 배터리로부터 전원을 공급받아 체내에 위치하는 전동 펌프 형태의 혈액 펌프를 구동할 수도 있다.

도 1은 종래의 체내 이식형 심실 보조 장치의 일례를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 체내 이식형 심실 보조 장치의 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 혈액 펌프의 분리 사시도이다.

도 4와 도 5는 도 3에 도시된 혈액 펌프의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 내지 도 8은 도 1에 도시된 혈액 펌프가 이식될 수 있는 예들을 도시한 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

유입관 : 10 유출관 : 30

혈액 펌프 : 20 혈액 주머니 : 21

하우징 : 22 공압관 : 23

유입 밸브 : 24 유출 밸브 : 25

제어부 : 40 공압 펌프 : 50

대동맥 : 60 하행 대동맥 : 61

대동맥호 : 62 상행 대동맥 : 63

심장 : 70 좌심방 : 71

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 인체의 심장에 이식되어 심실의 기능을 보조하는 체내 이식형 심실 보조 장치에 있어서,

   심방에 연결되어 심방 내의 혈액이 유입되는 유입관;

   인체의 내에 이식되고 상기 유입관에 연결되어 혈액을 펌핑하는 혈액 펌프;

   상기 혈액 펌프와 인체의 동맥을 서로 연결하여 상기 혈액 펌프에서 박출된 혈액을 동맥으로 전달하는 유출관; 및

   체외에 배치되고 피부를 통하여 상기 혈액 펌프에 연결되어 그 혈액 펌프의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 혈액 펌프는 흉곽 내에 배치되고,

   상기 유입관은 좌심방에 연결되고, 상기 유출관은 대동맥에 연결되고,

   체외에 설치되는 공압 펌프를 더 포함하며,

   상기 혈액 펌프는, 상기 공압 펌프로부터 공압관을 통해 공압을 공급받아 작동되며,

   상기 제어부는 상기 공압 펌프를 제어하여 상기 혈액 펌프의 작동을 조절하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 심실 보조 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 혈액 펌프는,

   상기 유입관과 유출관에 각각 양단이 연결되는 유연한 재질의 혈액 주머니;

   상기 혈액 주머니의 외측에 밀폐 공간이 형성되도록 감싸며 상기 공압관에 연결되는 하우징;

   상기 유입관에 설치되어 혈액이 혈액 주머니로 유입되도록 허용하고 역류를 방지하는 유입 밸브; 및

   상기 유출관에 설치되어 혈액이 혈액 주머니로부터 유출되도록 허용하고 역류를 방지하는 유출 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 심실 보조 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 유출관은 대동맥의 하행 대동맥(descending aorta)과 대동맥호(aortic arch)와 상행 대동맥(ascending aorta) 중의 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 체내 이식형 심실 보조 장치.

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