KR102349671B1

KR102349671B1 - 이중내강 카테터

Info

Publication number: KR102349671B1
Application number: KR1020200041927A
Authority: KR
Inventors: 홍준화
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2022-01-10
Also published as: KR20210124642A

Abstract

본 발명에 따른 이중내강 카테터는 순환펌프에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입하고, 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시키는 이중내강 카테터로서, 일단이 좌심실 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 흡입공간이 형성된 외강부; 및 상기 외강부의 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 배출공간이 형성되며, 대동맥을 향하는 일측에 상기 배출공간과 연결된 배출홀이 형성된 내강부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 이중내강 카테터는 체외형 순환펌프에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입함으로써 좌심실의 부담을 줄여주고, 이와 동시에 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시켜 전신 순환을 보조할 수 있다.

Description

이중내강 카테터{Dual lumen catheter}

본 발명은 이중내강 카테터에 관한 것으로, 구체적으로는 이중 내강을 가지고, 체외형 순환펌프에 연결되어 사용됨으로써 심한 좌심실부전에 빠진 환자의 체순환을 증가시켜 생명을 유지할 수 있게 하는 이중내강 카테터에 관한 것이다.

급성 심근경색 등의 다양한 심장병으로 인한 좌심실부전은 주된 사망 요인 중 하나이다. 이를 치료하기 위해서는 심부전을 일으킨 원인 질환을 치료해야 하지만, 원인 질환이 치료되기까지 심장은 그 기능이 극도로 저하되어 환자의 생명이 유지되기 어려운 경우가 많다. 또한, 원인 질환을 치료할 수 없다면 궁극적으로 심장을 대체할 수 있는 심장이식, 삽입형 좌심실보조장치(implantable left ventricular assist device) 등의 치료가 필요한데, 심한 좌심실부전에 빠진 환자는 이러한 수술을 받기 전까지 생존하지 못한다. 따라서, 환자들의 생존을 돕기 위한 임시 장치가 필요하다.

이를 위해 현재 가장 많이 쓰이고 있는 것은 에크모(ECMO, extracorporeal membrane oxygenator)이다. 에크모는 기본적으로 정맥을 통해 삽입된 카테터(catheter)를 이용하여 다량의 정맥혈을 뽑아내고, 산화기(oxegenator)를 통해 이 정맥혈을 동맥혈로 바꾼 다음, 동맥을 통해 삽입된 카테터(catheter)로 혈액을 다시 주입해 주는 구조이다. 이렇게 환자의 심장 기능을 대신하여 혈액을 순환시켜 생명을 유지하는 동안 원인 질환을 치료하게 된다. 이러한 장비는 정맥(Venous)혈을 뽑아내어 동맥(Arterial)혈로 주입하는 구조의 첫 글자를 따서 VA-ECMO라고 불린다.

이와 같이 혈액을 우측 심장(주로 우심방)에서 뽑아내어 대동맥에 강한 압력으로 다시 주입하는 구조인 VA-ECMO의 결정적인 문제점 중에 하나는, 이 장비를 통해 주입되는 강한 압력의 동맥혈이 오히려 후부하(afterload)로 작용하여 심한 기능 저하에 빠진 좌심실에 큰 부담을 줄 수 있다는 점이다.

즉, VA-ECMO는 환자의 전신순환을 보조할 수는 있지만 강한 압력의 혈액을 주입해 줌으로써 이 압력을 이겨내야 좌측 심장이 수축할 수 있으므로 오히려 좌측 심장의 부담이 가중될 수 있다. 따라서, 기능 저하에 빠진 좌심실의 부담을 줄이면서 혈액순환을 원활하게 보조해 줄 수 있는 장치의 필요성이 절실하다.

VA-ECMO의 또 다른 문제점 중 하나는 우측심장에서 정맥혈을 뽑아내기 때문에 반드시 이 정맥혈을 동맥혈로 바꾸기 위한 산화기가 필요한데, 실제로 이 산화기는 혈전 등의 다양한 잠재적 부작용을 일으킬 수 있다.

또한, 아발론 카테터(Avalon catheter)의 경우, 폐부전을 보조해주는 Veno-Venous ECMO 용도로만 사용이 가능하기 때문에 심장을 보조해주는 용도로는 사용될 수 없다는 단점이 있다.

마지막으로, 심장 내에서 혈액을 뽑아 낼 때 카테터를 포함한 모든 장치들은 음압이 가해지는데, 이 음압이 심장 내의 해부학적 구조들을 빨아들여 카테터의 구멍들이 막히는 소위 'suck down' 현상이 문제되는 경우가 많다.

공개특허공보 제10-2001-0101590호(2001.11.14.)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이중 내강을 가지고, 체외형 순환펌프에 연결되어 사용됨으로써 심한 좌심실부전에 빠진 환자의 체순환을 증가시켜 생명을 유지할 수 있게 하는 이중내강 카테터를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 순환펌프에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입하고, 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시키는 이중내강 카테터로서, 일단이 좌심실 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 흡입공간이 형성된 외강부; 및 상기 외강부의 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 배출공간이 형성되며, 대동맥을 향하는 일측에 상기 배출공간과 연결된 배출홀이 형성된 내강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중내강 카테터를 제공한다.

여기서, 상기 외강부는, 일단에 상기 흡입공간과 연결된 복수의 흡입홀이 형성되고, 대동맥궁의 곡률에 대응하여 굴곡지게 형성된 굴곡부를 포함하며, 상기 굴곡부는 탄성 변형에 의한 복원력을 가지도록 형성되어 외력 제거 시 상기 곡률에 대응하여 휘어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출홀은, 상기 굴곡부의 하측에 복수 개가 형성되고, 상기 복수의 배출홀은 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 내강부는 확장 가능한 내부면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 외강부의 일단 측 외주연에 확장 가능하게 구비되고, 확장 시 상기 복수의 흡입홀을 커버하는 가변수단을 더 포함하고, 상기 가변수단은 혈액이 통과하도록 망 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가변수단은 상기 외강부의 끝단으로 갈수록 직경이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이중내강 카테터는 체외형 순환펌프에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입함으로써 좌심실의 부담을 줄여주고, 이와 동시에 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시켜 전신 순환을 보조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이중내강 카테터는 굴곡부가 탄성 변형에 의한 복원력을 가지도록 형성되어 외력 제거 시 대동맥궁의 곡률에 대응하여 휘어질 수 있기 때문에, 대동맥의 해부학적 모양과 조화를 이룰 수 있고, 이로 인해 주위 혈관, 심장 판막 등의 조직에 대한 자극을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이중내강 카테터는 가변수단이 혈액의 통과를 허용하면서도 복수의 흡입홀이 해부학적 구조들을 빨아들이지 않도록 외측에서 커버할 수 있기 때문에 suck down 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중내강 카테터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 이중내강 카테터를 개략적으로 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 3은 도 1의 이중내강 카테터의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 이중내강 카테터에서 탐침의 제거 시 휘어지는 굴곡부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 이중내강 카테터에서 탐침의 제거 시 확장되는 내부면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6는 도 2의 이중내강 카테터에서의 혈액 흐름을 설명한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 다른 이중내강 카테터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 도 2의 이중내강 카테터에서 탐침의 제거 시 확장되는 가변수단을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중내강 카테터(1)를 설명한다.

카테터는 관모양인 튜브로 형성된 의료기구를 통칭하는 것으로, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 체외형 순환펌프(10)에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입함으로써 좌심실의 부담을 줄여주고, 이와 동시에 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시켜 전신 순환을 보조할 수 있다.

이러한 이중내강 카테터(1)의 굵기는 대동맥 판막이 닫히는데 방해되지 않도록 약 6.33mm(약 19fr)로 형성될 수 있고, 후술하겠지만 카테터(1)의 중간 부위부터 내부공간이 외강부(100) 및 내강부(200)로 나뉘어진다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 평면적 구조가 아니라 대동맥궁의 해부학적 구조에 맞게 3차원 구조의 굴곡을 지니며, 포장 상태에서도 3차원 구조를 유지할 수 있도록 구비될 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)의 외강부(100)는 대동맥으로 삽입되어 일단이 대동맥 판막을 지나 심장의 좌심실 내부에 배치될 수 있다.

또한, 외강부(100)는 길이 방향을 따라 흡입공간(110)이 형성된다. 이러한 흡입공간(110)은 혈액을 배액시키는 공간이기 때문에 음압이 발생할 수 있다.

이와 더불어, 외강부(100)의 일단은 상기 흡입공간(110)과 연결된 복수의 흡입홀(111)이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 흡입홀(111)을 통해 기능 저하에 빠진 좌심실로부터 혈액을 흡입함으로써 좌심실의 부담을 줄여줄 수 있다. 또한, 복수의 흡입홀(111)은 원주 방향을 따라 복수 개로 형성되기 때문에 좌심실의 혈액이 좀 더 빠른 속도로 원활하게 흡입될 수 있다.

또한, 외강부(100)는 대동맥궁의 곡률에 대응하여 굴곡지게 형성된 굴곡부(120)를 포함할 수 있다. 이러한 굴곡부(120)는 탄성 변형에 의한 복원력을 가지도록 형성되어 외력 제거 시 대동맥궁의 곡률에 대응하여 휘어질 수 있다.

도 4를 참조하면, 사용자는 이중내강 카테터(1)를 대동맥에 삽입하기 위해 셀딩거(Seldinger) 방법을 사용할 수 있다. 이때 사용되는 탐침(20)은 중심부에 홀(21)이 형성되어 유도 도선(guide wire)(미도시)이 통과할 수 있고, 홀(21)이 형성된 탐침(20)의 끝단부는 플렉시블(flexible)한 재질로 형성될 수 있다.

이중내강 카테터(1)의 최초 삽입 시, 사용자는 탐침(20)의 홀(21)을 통과한 유도 도선의 끝단을 좌심실에 위치시키고, 이것을 축으로 해서 대동맥 혈관 내에 탐침(20)과 카테터(1)를 삽입한다.

이러한 유도 도선으로의 삽입을 준비하기 위해 탐침(20)이 카테터(1)에 삽입되면, 외강부(100)의 굴곡부(120)는 일시적으로 직선 형태가 되고, 원하는 위치에 카테터(1)가 배치된 후 탐침(20)이 제거되면 굴곡부(120)는 대동맥의 모양대로 자연스럽게 휘어진 채로 유지될 수 있다. 따라서, 굴곡부(120)는 대동맥의 해부학적 모양과 조화를 이룰 수 있고, 이로 인해 주위 혈관, 심장 판막 등의 조직에 대한 자극을 최소화시킬 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 내강부(200)는 외강부(100)의 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 배출공간(210)이 형성된다. 또한, 내강부(200)는 대동맥을 향하는 일측에 상기 배출공간(210)과 연결된 배출홀(211)이 형성된다.

내강부(200)의 배출홀(211)은 굴곡부(120)의 하측에 복수 개가 형성되고, 구체적으로는 굴곡부(120)에 근접하여 위치하도록 구성될 수 있다. 즉, 배출홀(211)은 대동맥에 혈액을 원활하게 주입시킬 수 있는 위치에 형성될 수 있고, 이를 통해 좌심실의 혈액이 대동맥을 통해 온 몸으로 순환되어 심부전에 빠진 환자의 생명이 유지될 수 있다.

또한, 상기 복수의 배출홀(211)은 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다. 본 발명에서는 배출홀(211)이 3개인 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 배출홀(211)의 개수는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 내강부(200)는 확장 가능한 내부면(220)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 내부면(220)은 라텍스, 폴리염화비닐, 실리콘 등의 재질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 원하는 위치에 카테터가 배치된 후 탐침(20)이 제거되면, 내강부(200)의 내부면(220)은 확장 가능한 재질로 형성되기 때문에 탐침(20)에 의한 외력이 제거되면서 점차 확장되어 배출공간(210)이 커질 수 있다.

또한, 내강부(200)는 혈액을 주입해주는 공간이기 때문에 양압이 발생할 수 있다. 이러한 양압은 내강부(200)의 내부면(220)이 자연스레 확장되는 것을 도와줄 수 있다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 순환펌프(10)에 의해 외강부(100)의 복수의 흡입홀(111)을 통해 흡입공간(110)으로 흡입된 좌심실의 혈액은, 내강부(200)의 배출공간(210)으로 이동하여 배출홀(211)을 통해 배출될 수 있다.

한편, 비록 도시되지는 않았으나, 심한 좌심실부전은 흔히 폐 기능 저하가 동반되기 때문에, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 산소공급기(oxygenator)(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 산소공급기는 순환펌프(10)에 연결되고, 외강부(100)의 흡입공간(110)을 통해 흡입된 혈액에 산소를 공급할 수 있다. 이때, 산소공급기에 의해 산소포화도가 높아진 혈액은 순환펌프(10)를 통해 내강부(200)의 배출공간(210)으로 공급되고, 이후에 복수의 배출홀(211)을 통해 대동맥으로 배출될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 좌심실부전에 빠진 환자의 체순환을 증가시킬 뿐만 아니라 폐 기능 저하에도 도움이 된다는 장점이 있다.

또한, 심한 양심실부전일 경우, 좌심실보조장치의 삽입 후에 일시적인 우심부전(right heart failure)이 발생하는 환자가 많이 보고되고 있는데, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 이러한 증상을 가진 환자에게도 도움이 될 수 있다는 장점이 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중내강 카테터(1)를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 6에 도시된 일 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중내강 카테터(1)는 가변수단(300)을 더 포함하여 구성된다.

가변수단(300)은 외강부(100)의 일단 측 외주연에 확장 가능하게 구비된 것으로, 혈액이 통과하도록 망 형태로 형성될 수 있고, 금속 재질일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 가변수단(300)은 외강부(100)의 일단측 외주연에 고정된 상태이기 때문에 혈액을 흡입하기 위한 음압 발생에 방해가 되지 않는다.

또한, 가변수단(300)은 확장 시 복수의 흡입홀(111)을 커버하는 일부분에만 구비될 수 있고, 외강부(100)의 끝단으로 갈수록 직경이 커지도록 경사지게 형성될 수 있다. 이와 같은 형상으로 구비됨에 따라, 가변수단(300)은 혈액의 흡입 시 최대한 방해되지 않고, 주변 조직에 대한 자극을 최소화할 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 탐침(20)은 가변수단(300)과 접하도록 외주연을 따라 형성된 고정부(22)를 포함하여 구성될 수 있다. 탐침(20)이 카테터에 삽입된 상태일 때, 고정부(22)는 가변수단(300)을 감싸 가변수단(300)이 펴지지 않게 외력을 가할 수 있다.

이후에, 탐침(20)이 카테터로부터 벗어나도록 이동하면, 고정부(22)는 탐침(20)과 함께 이동하면서 가변수단(300)을 더이상 감싸지 않게 되고, 외력이 제거된 가변수단(300)은 펼쳐져서 복수의 흡입홀(111)을 커버하도록 확장될 수 있다. 이러한 가변수단(300)은 혈액의 통과를 허용하면서도 복수의 흡입홀(111)이 해부학적 구조들을 빨아들이지 않도록 외측에서 커버할 수 있기 때문에 suck down 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 이중내강 카테터(1)는 급성심근경색 등의 원인으로 극심한 심부전에 빠진 환자에게 필요한 모든 것을 제공해 줄 수 있다. 첫째, 좌심실의 혈액을 배액함으로써 좌심실의 부담을 줄여줄 수 있다. 둘째, 좌심실에서 뽑아낸 혈액을 대동맥에 다시 주입함으로써 환자의 전신순환 혈액량을 늘려줄 수 있다. 셋째, 내부에 별다른 기계 장치가 없기 때문에 비교적 제작이 용이하고, 비용이 저렴하며, 일회용으로 편리하게 사용이 가능하다. 넷째, 기존에 널리 사용되는 에크모 장비에 호환하여 다양한 조합으로 사용이 가능하다.

상술한 효과들로 인해, 본 발명이 실용화될 경우 응급 좌심실 보조를 위해 전 세계에서 시행되는 수많은 VA-ECMO, 임펠라(Impella) 펌프 등을 대체할 것으로 예상된다. 또한, 적절히 응용한다면 우심실 보조요법으로도 활용도가 높을 것으로 예상된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예들에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

1 : 이중내강 카테터 10 : 순환펌프
20 : 탐침 21 : 홀
22 : 고정부 100 : 외강부
110 : 흡입공간 111 : 흡입홀
120 : 굴곡부 200 : 내강부
210 : 배출공간 211 : 배출홀
220 : 내부면 300 : 가변수단

Claims

순환펌프에 연결되어 좌심실의 혈액을 흡입하고, 흡입된 혈액을 대동맥으로 배출시키는 이중내강 카테터로서,
일단이 좌심실 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 흡입공간이 형성된 외강부; 및
상기 외강부의 내부에 배치되고, 길이 방향을 따라 배출공간이 형성되며, 대동맥을 향하는 일측에 상기 배출공간과 연결된 배출홀이 형성된 내강부를 포함하되,
상기 외강부는,
일단에 상기 흡입공간과 연결된 복수의 흡입홀이 형성되고, 대동맥궁의 곡률에 대응하여 굴곡지게 형성된 굴곡부를 포함하며,
상기 굴곡부는 탄성 변형에 의한 복원력을 가지도록 형성되어 외력 제거 시 상기 곡률에 대응하여 휘어지고,
상기 외강부의 일단 측 외주연에 확장 가능하게 구비되고, 확장 시 상기 복수의 흡입홀을 커버하는 가변수단을 더 포함하고,
상기 가변수단은 혈액이 통과하도록 망 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이중내강 카테터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 배출홀은,
상기 굴곡부의 하측에 복수 개가 형성되고, 상기 복수의 배출홀은 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 이중내강 카테터.
제1항에 있어서,
상기 내강부는 확장 가능한 내부면을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중내강 카테터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가변수단은 상기 외강부의 끝단으로 갈수록 직경이 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 이중내강 카테터.