KR20190088320A - 분기형 스텐트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 협착된 혈관에 설치되는 스텐트는 다수의 파형 와이어가 메쉬 형태로 형성되는 원통형상의 스텐트 바디, 상기 스텐트 바디에서 연장되고 분리선을 경계로 분리된 반원통 형상의 스텐트 브랜치로 구성된 갈래부 및 상기 스텐트 바디와 갈래부가 만나는 부분에 형성되는 분기부를 포함하고, 상기 갈래부는 분리된 혈관에 각각 삽입 및 장착되는 제1 브랜치와 제2 브랜치를 포함하고, 상기 분기부는 제1 조건에서 변형을 일으켜 상기 제1 브랜치와 제2 브랜치가 이루는 각도를 변경한다.

Description

분기형 스텐트{a branched stent}

본 발명은 분기형 스텐트 및 분기형 스텐트의 제조방법에 대한 것이다. 구체적으로 형상 기억 소재로 구성되는 분기형 스텐트 및 스텐트 제조 방법에 관한 것이다.

스텐트란 악성 혹은 양성질환의 발생으로 혈관, 위장관, 담도 등에서 혈액이나 체액의 흐름이 순조롭지 못할 때 외과적 수술을 시행하지 않고 X-선 투시하에서 좁아지거나 막힌 부위에 삽입하여 그 흐름을 정상화 시키는데 사용되는 원통형의 의료용 재료이다.

현재 스텐트를 제작하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 가 있다. 첫 번째는 와이어재질을 엮어서 스텐트 구조물을 제작하는 방법이다. 두 번째는 레이저 가공방법을 이용하여 그물 형상을 제작하는 방법이 있다. 구조물을 제작 후에는 신체삽입부위의 출혈이나 염증 등과 같은 반응을 방지하기 위해 표면을 매끄럽게 하는 후공정이 필요하게 되는데, 이를 위해 추가적으로 화학처리, 전해연마 등의 과정을 거친다.

이러한 현재의 스텐트 제작과정들은 많은 처리과정들을 필요로 하며, 사람이 직접 수작업으로 제작한다. 이로 인해 시간소요가 많아 제품생산율이 낮고, 제작비용이 많이 드는 큰 단점이 있다.

대한민국공개특허공보 10-2013-0045977의 전문

본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트는 분기형 혈관에 삽입 가능한 스텐트로서, 키리가미 제작 방식을 이용하여 혈관 삽입시에는 일자형의 스텐트이나, 삽입 후 분기된 혈관에서 분기형 스텐트로 그 형상이 변형하는 스텐트에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 협착된 혈관에 설치되는 스텐트는 다수의 파형 와이어가 메쉬 형태로 형성되는 원통형상의 스텐트 바디, 상기 스텐트 바디에서 연장되고 분리선을 경계로 분리된 반원통 형상의 스텐트 브랜치로 구성된 갈래부 및 상기 스텐트 바디와 갈래부가 만나는 부분에 형성되는 분기부를 포함하고, 상기 갈래부는 분리된 혈관에 각각 삽입 및 장착되는 제1 브랜치와 제2 브랜치를 포함하고, 상기 분기부는 제1 조건에서 변형을 일으켜 상기 제1 브랜치와 제2 브랜치가 이루는 각도를 변경한다.

삽입에 용이한 제1 형상으로 혈관에 삽입 후, 분기된 혈관에서 혈관 형상에 맞게 그 형상이 변형되어 시술에 용이할 뿐 아니라, 분기된 혈관 형상에 장착이 용이한 스텐트를 제공할 수 있다.

도 1은 기존의 일자형 스텐트와 분기형 스텐트의 혈관 삽입 과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기형 스텐트의 3차원 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트의 형상 및 변형과정을 나타낸다.
도 4는 마디의 변형을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하의 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

첨부 도면은 발명의 사상을 이해하기 쉽게 표현하기 위하여 전체적인 구조를 설명함에 있어서는 미소한 부분은 구체적으로 표현하지 않을 수도 있고, 미소한 부분을 설명함에 있어서는 전체적인 구조는 구체적으로 반영되지 않을 수도 있다. 또한, 설치 위치 등 구체적인 부분이 다르더라도 그 작용이 동일한 경우에는 동일한 명칭을 부여함으로써, 이해의 편의를 높일 수 있도록 한다. 또한, 동일한 구성이 복수 개가 있을 때에는 어느 하나의 구성에 대해서만 설명하고 다른 구성에 대해서는 동일한 설명이 적용되는 것으로 하고 그 설명을 생략한다.

실시 예를 설명함에 앞서서 4D 프린팅에 대하여 설명한다.

4D 프린팅은 형상기억합금 또는 수지 등을 재질로 하는 같은 스마트 재료를 얇은 2D의 형상으로 3D 프린터를 이용하여 출력하고, 출력된 물체가 시간 또는 주변 환경이 변함에 따라서 목적하는 다른 모양으로 변하도록 하는 것이다. 어떤 조건에서 어떤 모양으로 변하도록 할지는 미리 프로그래밍하여 설계할 수 있다. 이때 변형 조건은 열, 진동, 중력, 수분, 빛, 및 PH 등 다양한 환경이나 에너지원이 될 수 있다. 4D 프린팅은 종래 3D 프린팅에서 큰 문제였던 제조시간의 단축 등의 측면에서 산업적인 사용가능성이 크게 기대되는 분야라고 할 수 있다.

본 발명은 4D 프린팅을 이용한 스텐트를 제작하는 방법이다. 그리고 현재 수작업으로 생산하고 있는 방식과 달리 자동화가 가능하여 현재의 스텐트 제작 방법들이 가지고 있는 생산율이 낮은 문제와 환자 맞춤형 제작이 어려웠던 점을 해결 할 수 있다. 또한, 프린팅 장비만 있으면 어디서든 제작이 가능하므로 장소에 큰 구애를 받지 않고 스텐트를 쉽게 생산할 있다는 장점이 있다.

본 발명은 상기 4D 프린팅 기술을 이용하여 스텐트를 제조하는 것을 일 특징으로 한다.

도 1은 기존의 일자형 스텐트와 분기형 스텐트의 혈관 삽입 과정을 나타낸다.

스텐트는 상술한 바와 같이, 혈관에 삽입하는 의료기구이다. 그런데 혈관의 형상이 항상 곧은 것은 아니며, 특히 혈관에서 스텐트 시술이 필요한 부분이 혈관이 분기되는 곳에 형성될 수도 있다. 이 경우 분기된 혈관 형상을 따라 Y자형 스텐트가 필요하다.

기존에는 이러한 분기된 혈관에 스텐트를 시술하고자 하는 경우 일반적으로 사용하는 원통형 스텐트를 2개 겹처서 사용하거나, 2개의 원통형을 각각의 혈관에 삽입하는 방식을 사용하였다.

또한, 현재 분기형 Y자 스텐트가 생산이 되고 있다. 도 1(a)와 같이 일자형상의 원통형 스텐트는 원주방향의 크기만 축소시키면 혈관에 삽입이 가능하다. 그러나, 도 1(b)와 같이 분기형 스텐트의 경우 주관외에 튀어나온 부관의 존재로 인해 혈관에 삽입이 어렵다. 또한, 2개의 원통형 스텐트를 각각 삽입하는 경우 시술도 어려울 뿐 아니라, 부관에 삽입되는 스텐트의 고정이 어려운 문제가 있다.

따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 분기형 스텐트를 이하에서 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기형 스텐트의 3차원 사시도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 분기형 스텐트는 형상 기억 소재가 일부 포함된다. 도 2에 도시된 분기형 스텐트는 형상 기억 소재가 기억하고 있는 원래 형상이며, 최초에 3D 프린트를 통해 인쇄된 형상은 다를 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 다른 분기형 스텐트는 제1 브랜치(10), 제2 브랜치(20), 분기부(30) 및 스텐트 바디(40)를 포함한다.

먼저, 스텐트 바디(40)를 설명하면, 스텐트 바디는 분기되지 않은 혈관에 삽입되는 부분으로 일 예로 일반적인 사슬형 스텐트와 동일한 형상을 가질 수 있다. 다시 말해서, 스텐트 바디(40)는 원통형의 형상을 가지며, 다수의 파형 와이어가 메쉬 형태로 형성되는 사슬형의 형상을 가져 원통의 지름이 축소/확대가 가능할 수 있다. 여기에서 스텐트 바디(40)는 형상 기억 소재로 제작되지 않을 수도 있으며, 사술형의 구조로 신축성 및 유연성을 가질 수 있다.

제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)는 분기된 혈관에 각각 장착되는 부분이다. 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)는 분기된 혈관의 형상 및 크기에 따라 각각 다른 형상 및 길이를 가질 수 있다. 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)가 분기되는 각도 역시 스텐트가 삽입되는 혈관의 분기 각도에 따라 달라질 수 있다. 여기에서 각 브랜치는 키리가미(kirigami) 방식이 적용된 형상을 가질 수 있다.

다시 말해서 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)를 합쳐 갈래부로 지칭할 수 있으며, 갈래부는 스텐트 바디(40)에서 연장되어 형성될 수 있다. 갈래부는 이하에서 설명할 절단면을 경계로 분리된 반원통 형상의 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)로 구성될 수 있다.

분기부(30)은 스텐트 바디(40)와 제1 브랜치(10), 제2 브랜치(20)가 만나는 부분에 형성되며, 분기부(30)을 중심으로 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)가 분기된다. 분기부(30)은 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)가 특정의 각도로 나뉘어 지는 부분으로 형상 기억 소재로 제작된다. 분기부(30)은 최초 제작시에는 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)가 이루는 각도가 혈관의 분기되는 각도와 일치하도록 제작되고, 특정 조건에서 외력에 의해 일자형상의 원통형으로 변형된다. 이후 형상 기억 소재가 기억하고 있는 각도로 벌어져 갈래부를 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)로 나눈다.

키리가미는 오리가미(origami)의 경우처럼 종이를 접기만 하는 것이 아닌, 종이를 자르는 것을 포함하는 종이 접기 방법이다. 키리가미를 통해 종이를 잘라 접었을 때 평면으로부터 입체를 표현할 수 있는데, 본 발명에서는 이러한 키리가미 방식을 스텐트 제작에 적용한다.

따라서, 삽입시에 브랜치는 평면의 형상을 갖지만, 키리가미 제작 방식이 적용되어 특정의 조건에서 입체(구체적으로는 원통형의 스텐트 형상) 형상을 가질 수 있다. 브랜치의 구체적인 형상 및 변형 과정을 이하 도 3에서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트의 형상 및 변형과정을 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트의 브랜치는 제1 형상으로 혈관에 삽입되며, 특정 조건에서 제2 형상과 제3 형상을 거쳐 최종적으로 분기된 혈관에 형상 기억 소재를 통해 기억된 형상인 제4 형상으로 장착된다.

제1 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 일반적인 원통형의 스텐트 형상을 갖는다. 따라서, 원통형의 변형 전 형상은 혈관 삽입 시에 혈관에 걸리는 부분이 없어 삽입에 용이하다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스텐트는 제1 절단부(5)와 제2 절단부(6)를 포함한다. 제1 절단부(5)와 제2 절단부(6)는 원통형의 스텐트가 분기형 스텐트로 변경되기 위해 스텐트의 일부를 절단하는 면이다.

제1 절단부(5)는 스텐트의 길이 방향으로 형성되어 혈관 분기에 맞추어 스텐트가 분기될 수 있도록 한다. 제 1 절단부(5)는 스텐트의 일단 끝에서 분기부(30)까지 형성되어 있으며, 결과적으로 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)를 물리적으로 나눈다.

제2 절단부(6)는 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20) 각각에 원주방향으로 형성되어 스텐트를 복수의 마디(7)로 나눈다. 제2 절단부(6)에는 키리가미 기법이 적용되어 특정 조건에서 반원형의 브랜치를 원통형의 브랜치로 변형시킬 수 있다.

이때, 브랜치는 제2 절단부(6)에 의해 나뉘어지는 마디(7)와 함께, 마디(7)의 양 끝에 마련되는 브랜치 기둥(8)을 더 포함한다. 제2 절단부(6)가 브랜치를 완전히 다 절단하는 경우 스텐트의 형상을 유지할 수 없는바, 제2 절단부(6)는 스텐트의 형상을 유지할 수 있는 최소한의 길이를 남겨 스텐트의 길이 방향에 수직으로 브랜치를 절단한다.

이때, 형상 기억 소재로 구성되어 특정 조건에서 변형이 일어나는 마디(7)와 달리, 스텐트 기둥(8)은 형상 기억 소재 외에도 유연한 소재로 구성되어 혈관의 형상에 자유롭게 변형 가능하게 제작될 수 있다.

이때, 제2 절단부(6)에 의해 분리되는 복수의 마디(7) 개수는 스텐트가 장착되는 혈관의 형상에 따라 결정되며, 제2 절단부(6)에 의해 분리되는 마디(7)의 길이 또한 스텐트가 장착되는 혈관의 형상에 따라 결정된다. 예를 들어, 스텐트가 장착되는 혈관이 비교적 곧지 않은 경우 마디의 개수가 증가하거나, 마디의 길이가 짧아질 수 있다. 그러나, 마디 개수가 증가하거나 마디 길이가 짧아질수록 제조 난이도가 증가하기 때문에 혈관의 형상에 따라 적절한 개수 및 길이를 결정할 필요가 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분기형 스텐트는 제4 형상 스텐트(4)로 제작된다. 제1 형상 스텐트(1)는 최초에 3D 프린트로 제작된 형태인 제 4 형상 스텐트(4)로부터 특정조건에서 외력에 의해 변형된 형태일 수 있다. 제1 형상 스텐트(1)는 변형 후의 원통형의 형상으로 혈관에 삽입이 용이하다.

삽입이 용이한 제1 형상 스텐트(1)가 혈관에 삽입되어 스텐트를 장착하고자 하는 분기된 혈관에 도달하면 제1 변형 조건이 가해져 스텐트 형상의 변형이 시작된다. 예를 들어, 스텐트가 분기된 혈관에 도달한 경우 외부에서 열을 가하여 스텐트의 형상이 변형되는 특정의 온도로 현재 상태를 바꿀 수 있다.

이때, 분기부(30)를 형성하는 형상 기억 소재와, 마디(7)를 형성하는 형상 기억 소재는 변형 조건이 다를 수 있다. 예를 들어, 분기부(30)를 형성하는 형상 기억 소재가 마디(7)를 형성하는 형상 기억 소재보다 낮은 온도에서 변형하는 소재일 수 있다.

따라서, 제1 형상 스텐트(1)는 제1 변형조건에서 마디(7)의 변형 없이 분기부(30)가 먼저 변형을 시작하여 두개의 브랜치로 나뉘어지는 제2 형상 스텐트(2)로 변형할 수 있다. 상술한 바와 같이, 마디(7)의 변형 조건에는 아직 다다르지 않은 상황으로 제2 형상 스텐트는 반원통 형상의 두개의 스탠트로 나뉘어진다.

제3 형상 스텐트(3)는 분기된 혈관의 형상에 따라 분기부(30)가 변형을 완료한 상태이다. 이때, 제1 브랜치(10)와 제2 브랜치(20)가 나뉘어지는 각도는 혈관 형상에 따라 달라질 수 있다.

제3 형상 스텐트(3)가 혈관에 삽입 완료되면, 제2 변형 조건이 가해져 마디(7)가 변형된다. 예를 들어, 분기부(30)가 변형될 때 보다 높은 온도가 가해지고 그에 따라 마디(7)가 변형하여 제4 형상 스텐트(4)처럼 스텐트가 변형된다.

결과적으로, 혈관에 삽입하기 쉬운 제1 형상 스텐트가 변형 조건에서 분기된 혈관에 장착되는 제4 형상 스텐트로 변형이 가능하게 된다.

도 4는 마디의 변형을 보다 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

(a)는 마디의 원래 형상을 나타낸다. (a)에 도시된 바와 같이, 마디(7)는 스텐트 기둥(8)을 중심으로 제1 마디(7a)와 제2 마디(7b)가 교대로 형성되어 있다. 구체적으로 제1 마디(7a)는 변형되지 않는 부분으로, 반원 형상을 가지며 제2 마디(7b)는 변형되는 부분으로 마찬가지로 반원 형상을 가진다. 제1 마디(7a)와 제2 마디(7b)는 도 3d에서 설명한바와 같이, 하나의 원형 평면을 공유하는 것이 아니고, 교대로 형성된다.

(b)는 마디의 원래 형상에 외력(P)가 가해진 상황의 형상을 나타낸다. (b)에 도시된 바와 같이, 제1 마디(7a)는 변형되지 않는 부분으로 그 형상을 유지하면서 외력에 의해 제2 마디(7b)가 제1 마디(7a)의 사이로 들어간다. 결과적으로, 원형의 스텐트가 반원형의 스텐트로 그 형상이 변경되며, 이 상태에서 다른 반원형의 스텐트가 상단에 부착되어 하나의 원통형상을 형성한다.

(c)는 혈관에 삽입부 특정 조건에서 다시 원래의 형상으로 돌아간 형상으로 나타낸다. (c)에 도시된 바와 같이, 외력에 의해 제1 마디(7a)와 동일한 반원 평면에 있던 제2 마디(7b)가 특정 조건에서 기억된 원래의 형상으로 돌아간다. 이를 통해 반원형의 스텐트는 다시 원통형의 스텐트가 된다.

한편, 형상 기억 소재의 변형 조건으로 상기에서는 열을 일 실시 예로 설명하였으나, 열외에 다른 변형 조건이 사용될 수도 있다. 또한, 복수의 다른 변형 조건이 동시에 사용될 수도 있다. 변형 조건으로는 열, 진동, 중력, 수분, 빛, 및 PH 등 다양한 환경이나 에너지원이 적용될 수 있다.

Claims (5)

1. 협착된 혈관에 설치되는 스텐트에 있어서,
   다수의 파형 와이어가 메쉬 형태로 형성되는 원통형상의 스텐트 바디;
   상기 스텐트 바디에서 연장되고 분리선을 경계로 분리된 반원통 형상의 스텐트 브랜치로 구성된 갈래부; 및
   상기 스텐트 바디와 갈래부가 만나는 부분에 형성되는 분기부를 포함하고,
   상기 갈래부는 분리된 혈관에 각각 삽입 및 장착되는 제1 브랜치와 제2 브랜치를 포함하고,
   상기 분기부는 제1 조건에서 변형을 일으켜 상기 제1 브랜치와 제2 브랜치가 이루는 각도를 변경하는
   분기형 스텐트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 반원통 형상의 스텐트 브랜치는 키리가미 제작 방식이 적용된 절단면 및 절단면에 의해 형성되는 마디를 포함하는
   분기형 스텐트.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 마디는 특정 조건에서 변형하지 않는 제1 마디와 특정 조건에서 변형하는 제2 마디가 교대로 형성되는
   분기형 스텐트.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제2 마디는 제2 조건에서 변형되어 상기 제1 마디가 형성하는 반원과 반대 방향으로 반원을 형성하여 상기 반원통 형상의 스텐트 브랜치를 원통형의 스텐트 브랜치로 변형하는
   분기형 스텐트.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 조건과 제2 조건은 다른 조건인
   분기형 스텐트.

Images