KR20230034077A - 혈관 외벽 지지 장치 - Google Patents

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Abstract

혈관 외벽 지지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치는, 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 곡선 형상을 가지는 인조 혈관 지지부 및 상기 정맥의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 상기 인조 혈관 지지부의 원위 단부에서 상기 인조 혈관 지지부와 연결되는 정맥 지지부를 포함한다.

Description

혈관 외벽 지지 장치{DEVICE FOR SUPPORTING VASCULAR OUTER WALL}
본 발명은 혈관 외벽 지지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인조 혈관을 이용하여 동정맥 이식을 한 경우에 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽과 정맥의 외벽을 지지하기 위한 혈관 외벽 지지 장치에 관한 것이다.
말기신부전(end-stage renal disease)의 유병률이 지속적으로 상승하면서 혈액투석로 확보(hemodialysis vascular access)를 위한 동정맥루(Arteriovenous Fistula, AVF) 수술을 받는 환자들이 지속적으로 증가하고 있다. 투석로 형성은 말기 신부전으로 요독증이 발생하거나, 폐부종, 전해질 불균형이 발생하였을 때 혈액투석을 하는 환자들에게 필요하며, 중심정맥관 시술을 통하여 투석을 시작하면서 동정맥루 수술을 받고, 적절한 성숙을 이룬 후에 투석을 지속하게 된다. 이때, 자가 혈관의 상태 및 임상적 소견에 따라 자가 정맥과 동맥을 접합시키기도 하며, 인조 혈관을 이용하여 투석로를 형성하기도 한다.
이렇게 투석로를 형성하여 투석 받는 환자들에서 많은 빈도로 발생하는 합병증이 바로 혈관 협착으로 인한 투석로 막힘 현상이다. 이러한 혈관 협착의 기전을 살펴보면, 혈관 접합부 주변에서 혈관 구조 및 정맥으로 동맥혈이 유입되면서 발생하는 이상 혈류(disturbed flow)로 인하여 혈관내피세포 활성화 및 기능 이상이 생기고, 이로 인하여 염증 반응 및 신생내막 형성(Neo-intima formation) 과정이 진행되어 혈관 협착 및 혈전증(thrombosis)이 발생하게 된다.
이와 같은 혈관 협착이 발생하는 근본적인 원인인 이상 혈류를 막고, 이상 혈류로 인하여 불규칙한 모양으로 재구조화(remodeling)되는 정맥의 변화를 막기 위하여, 동정맥루 수술 시 혈관 외벽을 지지해주는 구조체를 삽입함으로서 이상 혈류의 층류화(laminar flow)를 유도하는 기술이 제시되어 왔다.
관련된 선행 기술들을 검토하면, US 10849627 B2 및 US 2015/0119908 A1 등이 자가 동맥 및 자가 정맥을 연결하는 동정맥루(Arteriovenous Fistula, AVF) 모델의 외·내벽 지지체 대한 디자인을 제안하고 있다. 그러나 자가 동맥이 아닌 인조 혈관(graft)과 자가 정맥을 연결하는 동정맥 이식(Arteriovenous Graft, AVG)에 대한 혈류 역학적 연구 및 혈관 외벽 지지체의 대한 제안은 거의 찾아보기 어려운 실정이다.
자가 동맥과 인조 혈관은 그 자체의 물성에 물리적 차이가 있으며, 자가 동맥을 정맥에 직접 연결했을 때 들어오는 동맥혈과 인조 혈관을 타고 들어와 합류되는 동맥혈의 흐름에는 분명한 차이가 존재한다. 따라서 인조 혈관과 자가 정맥을 연결하는 AVG에서 이상적인 혈류를 만들기 위하여 어떠한 각도로 혈류를 접합시켜야 하는지, 혈관 외벽 지지체는 수술 후 인조 혈관과 자가 정맥이 어떤 해부학적 구조를 유지하도록 유도해야하는지에 대한 연구 및 기술의 개발이 요구되고 있다.
한편, 동맥경화로 인한 협심증 및 심근경색에서 사용되는 스텐트와 마찬가지로 혈관 외벽 지지체 역시, 수축과 이완을 반복하는 박동성(Pulsatile) 혈류를 수용하게 된다. 따라서 AVG 혈관 외벽 지지체와 관련하여서 박동성 혈류에 따른 혈관의 변형을 최소화하기 위한 기술의 개발도 함께 요구되고 있는 실정이다.
US 10849627 B2 US 2015/0119908 A1
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인조 혈관과 자가 정맥을 연결하는 동정맥 이식(Arteriovenous Graft, AVG) 후 인조 혈관 및 자가 정맥의 외벽을 지지하여 이상적인 혈류 흐름을 유도하는 혈관 외벽 지지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인조 혈관과 자가 정맥을 연결하는 동정맥 이식(Arteriovenous Graft, AVG) 후 수축과 이완을 반복하는 박동성 혈류에 따른 혈관의 변형을 최소화시켜주는 혈관 외벽 지지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 곡선 형상을 가지는 인조 혈관 지지부 및 상기 정맥의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 상기 인조 혈관 지지부의 원위 단부에서 상기 인조 혈관 지지부와 연결되는 정맥 지지부를 포함하는 혈관 외벽 지지 장치가 제공된다.
이때, 상기 인조 혈관 지지부는 호 형상을 가지고, 상기 정맥 지지부는 직선 형상을 가지며, 상기 인조 혈관 지지부는 상기 원위 단부에서 상기 정맥 지지부와 교차할 수 있다.
또한, 상기 인조 혈관 지지부는 상기 정맥 지지부와의 교차 지점에서 상기 정맥 지지부와 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 접할 수 있다.
또한, 상기 인조 혈관 지지부는 15~25㎜의 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 정맥 지지부 중 상기 인조 혈관 지지부와의 연결 부위에서 근위 단부까지의 길이는 20~40㎜일 수 있다.
또한, 상기 인조 혈관 지지부 및 상기 정맥 지지부 중 어느 하나 이상은, 길이 방향으로 이격되어 연속적으로 배치되며, 각각 둘레 방향을 따라 물결 형상을 가지고 배치되는 복수개의 환형 세그먼트와, 인접한 한 쌍의 환형 세그먼트를 연결하며 배치되는 연결부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부재는 길이 방향을 따라 인접한 한쌍의 골부 또는 한쌍의 산부를 연결하는 브리지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부재는 둘레 방향에서 상기 브리지의 양측에 위치한 산부와 상기 브리지의 길이 방향 일단이 접하고 있는 골부를 연결하거나 둘레 방향에서 상기 브리지의 양측에 위치한 골부와 상기 브리지의 길이 방향 일단이 접하고 있는 산부를 연결하는 보조 브리지를 더 포함할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 혈관 외벽 지지 장치에 따르면, 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되며 곡선 형상을 가지는 인조 혈관 지지부가 소정의 각도를 형성하며 정맥 지지부에 연결되도록 구성됨으로써 동정맥 이식부에서의 이상 혈류의 발생을 최소화하고 혈류의 흐름을 원활하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 혈관 외벽 지지 장치에 따르면, 길이 방향으로 이격되어 연속적으로 배치되며 각각 둘레 방향을 따라 물결 형상을 가지고 배치되는 복수개의 환형 세그먼트와, 인접한 한 쌍의 환형 세그먼트를 연결하며 배치되는 연결부재를 통해 동정맥 이식부에서 반복하는 박동성 혈류에 따른 혈관의 변형을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 인조 혈관과 정맥의 문합부에서 혈류 이상으로 혈관 협착이 빈발하는 해부학적 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 직선 형상을 가지는 인조 혈관이 정맥과 문합되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 예들에서 이상 혈류 영역을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 호 형상을 가지는 인조 혈관이 정맥과 문합되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 예들에서 이상 혈류 영역을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 상측 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 하측 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 후면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 환형 세그먼트 및 연결부재를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치가 제공하는 혈류학적 효과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 도면에 도시된 구성 요소들과의 상관 관계를 설명하기 위해 공간적으로 상대적인 용어인 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부" 등이 사용될 수 있다. 이들은 도면 상 도시된 것을 기준으로 정하여진 상대적인 용어들로서 배향에 따라 위치 관계는 반대로 해석될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서, 혈액의 진행 방향에 있어서 '근위'는 심장과 상대적으로 가까운 위치, '원위'는 심장과 상대적으로 먼 위치를 의미한다. 그러므로 동맥혈은 근위에서 원위 방향으로 진행하고, 정맥혈은 원위에서 근위 방향으로 진행하는 것으로 해석될 수 있다. 한편, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치(100)는 동정맥 이식(Arteriovenous Graft, AVG)된 인조 혈관과, 인조 혈관과 문합된 자가 정맥을 둘러싸며 배치되도록 구비된다. 혈관 외벽 지지 장치(100)는 동정맥 이식부에서의 이상 혈류의 발생을 최소화하고 혈류의 흐름을 원활하게 만들어 준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치(100)는 인조 혈관 지지부(110) 및 정맥 지지부(130)를 포함한다.
인조 혈관 지지부(110)는 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비된다. 여기서, 인조 혈관은 인공적으로 만들어져 자가 동맥이 자가 정맥과 연결될 수 있도록 동정맥 이식된 혈관을 의미한다. 예를 들면, 인조 혈관의 재질은 폴리테트라플루오르 에틸렌(ePTFE)이 될 수 있다.
인조 혈관 지지부(110)는 곡선 형상을 가진다. 더욱 상세하게, 인조 혈관 지지부(110)는 호 형상을 가질 수 있다. 인조 혈관 지지부(110)는 내부에 인조 혈관이 배치될 수 있도록 공간을 구비하는 관형의 몸체(112)와, 몸체(112)의 근위 단부에 형성된 유입구(111)와, 몸체(112)의 원위 단부에 형성된 유출구(113)를 구비할 수 있다.
정맥 지지부(130)는 정맥의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비된다. 여기서, 정맥은 동정맥 이식 부위에서 인조 혈관과 접합된 정맥을 의미한다.
정맥 지지부(130)는 인조 혈관 지지부(110)의 원위 단부에서 인조 혈관 지지부(110)와 연결된다. 즉, 정맥 지지부(130)는 인조 혈관 지지부(110)의 유출구(113)를 통해 인조 혈관 지지부(110)와 연통될 수 있다.
정맥 지지부(130)는 직선 형상을 가질 수 있다. 정맥 지지부(130)는 인조 혈관 지지부(110)와의 연결 부위를 기준으로 원위에 배치된 원위 부분(131)과, 인조 혈관 지지부(110)의 유출구(113)와 교차하는 문합부(132)와, 인조 혈관 지지부(110)와의 연결 부위를 기준으로 근위에 배치된 근위 부분(133)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 인조 혈관 지지부(110)는 호 형상을 가지고, 정맥 지지부(130)는 직선 형상을 가지되, 인조 혈관 지지부(110)는 원위 단부에서 정맥 지지부(130)와 교차할 수 있다.
더욱 상세하게, 인조 혈관 지지부(110)는 정맥 지지부(130)와의 교차 지점에서 정맥 지지부(130)와 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 접할 수 있다. 이때, 인조 혈관 지지부(110)가 정맥 지지부(130)와 이루는 각도는 인조 혈관 지지부(110)와 정맥 지지부(103)의 교차 지점에서 인조 혈관 지지부(110)의 접선(TL)이 정맥 지지부(130)와 이루는 각도(θ)로 정의될 수 있다.
이하에서는 혈관 지지부(110)가 호 형상을 가지고, 정맥 지지부(130)와 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 연결될 때 혈관 문합부위에서의 혈류의 개선 효과를 검증하기 위한 전산유체역학 인자 분석의 결과를 설명한다.
도 2는 인조 혈관과 정맥의 문합부에서 혈류 이상으로 혈관 협착이 빈발하는 해부학적 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 정맥혈(V)이 흐르는 자가 정맥과 문합된 인조 혈관을 통하여 동맥혈(A)이 자가 정맥으로 유입될 때, 이상 혈류가 발생하는 부위는 사람의 발 모양을 모사하여 발가락 부위(T), 뒤꿈치 부위(H), 바닥 부위(F)로 나타낼 수 있으며, 전산유체역학 인자 분석 시 이들 부위들을 관심 영역으로 해석할 수 있다.
이때, 인조 혈관과 정맥의 직경은 3mm로 가정될 수 있다. 또한, 동맥혈(A)의 혈류는 0.2~0.9m/s의 범위에서 변환하는 최고 속도로 유입구(111)로 유입되고, 유출구(113)에서 3700~5500Pa의 정압(Static pressure)을 가지는 것으로 가정되고, 정맥혈(V)은 0.1m/s의 일정한 속도를 가지는 것으로 가정될 수 있다.
한편, 전산유체역학의 소프트웨어로서 ANSYS Fluent 20.0이 사용되었고, 유동을 표현하는 편미분 방정식(Partial Differential Equation, PDE)을 대수 방정식(Algebraric equation)인 차분 방정식(Finite Differential Equation, FDE)으로 바꾸어주기 위하여 연속적인 물리공간을 격자(mesh)를 이용하여, 특히 유한체적법(Finite Volume Method, FVM)을 유한하게 이산화한 다음, 지배 방정식으로서 연속방정식(Continuity equation), 운동량 방정식(Momentum equation), 에너지 방정식(Energy equation)을 설정한 뒤, 유체의 난류 움직임을 모사하기 위하여 추가적으로 K-ω SST 난류 모델을 적용하였다.
또한, 혈액은 비뉴턴성 모델을 적용하기 위하여 Carreau-Yasuda model을 적용하였으며, 밀도(density)는 1060㎏/㎥으로 설정되었다.
또한, 혈류 역학적 이상을 확인하기 위하여 최대 전단 응력 WSSmax(Wall Shear Stress Max), 시간 평균 내벽 전단 응력 TAWSS(Time-Average Wall Shear Stress) 및 교번 전단 지수 OSI(Oscillatory Shear Index)를 아래의 [표 1]과 같이 정의하고, OSI ≥ 0.1, TAWSS ≤ 2 Pa, WSSmax ≥ 70 Pa인 부분을 동맥경화에 취약한 부위로 분류하였다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
도 3은 직선 형상을 가지는 인조 혈관이 정맥과 문합되는 예들을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타난 예들은 인조 혈관(Graft)이 직선 형상을 가지고, 정맥(Vein)과 연결되는 것들로서, 인조 혈관(Graft)이 정맥(Vein)과 각각 15도(straight 15°), 30도(straight 30°), 45도(straight 45°) 및 60도(straight 60°)의 각도를 이루며 만나고 있다.
도 4는 도 3의 예들에서 이상 혈류 영역을 분석한 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로 도 4는 발가락 부위(T)에서 OSI≥0.1인 영역의 면적, TAWSS≤2Pa인 영역의 면적, WSSmax≥70Pa인 영역의 면적을 보여주고 있다.
도 4를 참조하면, 도 3의 예들은 모두 OSI, TAWSS 및 WSSmax에 이상이 발생한 영역을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 한편, 인조 혈관(Graft)이 직선 형상을 가지고, 정맥(Vein)과 15도(straight 15°)를 이룰 경우 OSI≥0.1인 영역과 TAWSS≤2Pa인 영역이 없어지며 상대적으로 좋은 혈류를 보였으나 여전히 WSSmax≥70Pa으로 전단 응력이 높게 관찰되는 영역이 나타났다.
도 5는 호 형상을 가지는 인조 혈관이 정맥과 문합되는 예들을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타난 예들은 인조 혈관(Graft)이 호 형상을 가지고, 정맥(Vein)과 연결되는 것들로서, 인조 혈관(Graft)이 정맥(Vein)과 각각 15도(Round 15°), 30도(Round 30°), 45도(Round 45°) 및 60도(Round 60°)의 각도를 이루며 만나고 있다.
도 6은 도 5의 예들에서 이상 혈류 영역을 분석한 결과를 나타낸 것이다. 구체적으로 도 6은 발가락 부위(T)에서 OSI≥0.1인 영역의 면적, TAWSS≤2Pa인 영역의 면적, WSSmax≥70 Pa인 영역의 면적을 보여주고 있다.
도 6을 참조하면, 도 5의 예들은 모두 70Pa 이상의 높은 전단력이 가해지는 WSSmax≥70 Pa인 영역이 각도와 상관없이 소실되었으며, OSI≥0.1, TAWSS≤2Pa인 영역이 인조 혈관(Graft)이 정맥(Vein)이 60도의 각도를 이루는 경우에만 나타나는 것으로 확인되었다. 다만, 접선의 각도가 60도가 넘어갈 경우 이상 혈류가 증가하는 경향이 관찰되었다.
이러한 결과를 고려할 때, 인조 혈관(Graft)은 호 형상을 가지고 정맥(Vein)과 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 연결되는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치(100)는 인조 혈관(Graft)과 정맥(Vein)이 이러한 형상을 유지하도록 지지하는 것이 필요하며, 이를 위하여 인조 혈관 지지부(110)는 호 형상을 가지고, 정맥 지지부(130)는 직선 형상을 가지되, 인조 혈관 지지부(110)는 정맥 지지부(130)와의 교차 지점에서 정맥 지지부(130)와 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 접하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 호 형상을 가지는 인조 혈관 지지부(110)가 정맥 지지부(130)와 30도의 각도를 이루고, 인조 혈관 지지부(110)의 직경(d1)과 정맥 지지부(130)의 직경(d2)이 각각 3㎜라고 할 때, 곡률 반지름(R)은 20㎜가 되고, 인조 혈관 지지부(110)의 곡률 중심(O)에서 인조 혈관 지지부(110)의 반경 방향 최외측까지의 거리(R+d1)는 23㎜가 된다.
이때, 인조 혈관 지지부(110)의 반경 방향 최내측의 길이(L1)는 25.8㎜, 인조 혈관 지지부(110)의 반경 방향 최외측의 길이(L3)는 16.4㎜, 인조 혈관 지지부(110)의 길이(L2)는 20㎜가 된다. 또한, 인조 혈관 지지부(110)와 정맥 지지부(130)의 교차 길이(L4)는 10.954㎜, 인조 혈관 지지부(110)와 정맥 지지부(130)의 교차 면적은 39.47㎟으로 나타난다.
이러한 측정치를 고려할 때, 본 발명의 일 실시예에서, 혈관의 해부학적인 구조 및 수술자의 편의상 인조 혈관 지지부(110)의 길이(L2)는 15~25㎜인 것이 바람직하다. 예를 들면, 인조 혈관 지지부(110)의 길이(L2)는 20㎜가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 정맥 지지부(130) 중 인조 혈관 지지부(110)와의 연결 부위에서 근위 단부까지의 길이 다시 말하면, 근위 부분(133)의 길이(L5)는 20~40㎜일 수 있다. 혈류역학적 인자 분석 결과 호 형상을 가지는 인조 혈관 지지부(110)가 정맥 지지부(130)와 30도의 각도를 이루고, 인조 혈관 지지부(110)의 직경(d1)과 정맥 지지부(130)의 직경(d2)이 각각 3㎜라고 할 때, 근위 부분(133)이 20㎜의 길이를 가질 경우에도 정맥에서 난류(tuebulent flow)가 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 상측 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 하측 사시도이며, 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 후면도이다. 또한, 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치의 환형 세그먼트 및 연결부재를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치(200)는 인조 혈관 지지부(210) 및 정맥 지지부(230)를 포함한다. 본 발명의 다른 일 실시예에서, 인조 혈관 지지부(210) 및 정맥 지지부(230)의 형상과, 서로 이루는 각도, 인조 혈관 지지부(210)의 길이 및 정맥 지지부(230) 중 인조 혈관 지지부(210)와의 연결 부위에서 근위 단부까지의 길이(근위부의 길이)는 본 발명의 일 실시예와 관련하여 설명한 바와 같다. 그러므로 중복된 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 중복되지 않는 내용에 대해서만 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서, 정맥 지지부(230)는 길이 방향을 따라 슬롯(230a)이 형성되어 있다. 혈관 외벽 지지 장치(200)의 시술 시 슬롯(230a)을 통해 정맥 지지부(230)의 내부로 환자의 정맥이 용이하게 삽입되어 배치될 수 있다.
정맥 지지부(230)는 온도에 의존적으로 형상을 기억하는 재질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 정맥 지지부(230)는 수술 시에는 슬롯(230a)이 개방되는 형상을 가지되 소정의 온도(예를 들면, 체온)에서 정맥을 전체적으로 감싸도록 슬롯(230a)이 폐쇄된 형상을 가지도록 변형될 수 있다. 이 경우 수술 과정에서는 정맥 지지부(230)의 슬롯(230a)이 개방되어 정맥의 삽입이 용이하게 이루어지되, 수술 후 환자의 신체 내부에서는 슬롯(230a)이 폐쇄되며, 정맥 지지부(230)가 정맥의 외벽을 전체적으로 지지할 수 있다. 한편, 일단 슬롯(230a)이 폐쇄된 형상으로 변형된 후에는 온도와 관계 없이 그 형상이 유지될 수 있다.
물론, 정맥 지지부(230)는 형상을 기억하지 않는 재질로 만들어질 수도 있으며, 슬롯(230a)은 정맥의 삽입 후 수술을 수행하는 의사에 의해 인위적으로 폐쇄되는 것도 가능하다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치(200)에서 인조 혈관 지지부(210) 및 정맥 지지부(230)는 모두 길이 방향으로 이격되어 연속적으로 배치되며 각각 둘레 방향을 따라 물결 형상을 가지고 배치되는 복수개의 환형 세그먼트(300)와, 인접한 한 쌍의 환형 세그먼트(300)를 연결하며 배치되는 연결부재(400)를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의할 경우 복수개의 환형 세그먼트(300)와 연결부재(400)를 통해 동정맥 이식부에서 반복하는 박동성 혈류에 따른 혈관의 변형을 최소화할 수 있다.
복수개의 환형 세그먼트(300)는 길이 방향으로 이격되어 연속적으로 배치되며, 각각 둘레 방향을 따라 물결 형상을 가지고 배치된다. 복수개의 환형 세그먼트(300)는 인조 혈관 지지부(210)와 정맥 지지부(230)를 형성할 수 있다. 이때, 복수개의 환형 세그먼트(300)는 인조 혈관 지지부(210)와 정맥 지지부(230)를 일체로 형성할 수도 있다.
연결부재(400)는 인접한 한 쌍의 환형 세그먼트(300)를 연결하며 배치된다. 연결부재(400)는 길이 방향을 따라 인접한 한쌍의 골부 또는 한쌍의 산부를 연결하는 브리지(410)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 연결부재(400)는 둘레 방향에서 브리지(410)의 양측에 위치한 산부와 브리지(410)의 길이 방향 일단이 접하고 있는 골부를 연결하거나 둘레 방향에서 브리지(410)의 양측에 위치한 골부와 브리지(410)의 길이 방향 일단이 접하고 있는 산부를 연결하는 보조 브리지(420)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서, 연결부재(400)의 브리지(410) 및 보조 브리지(420)는 동정맥 이식부에서 반복하는 박동성 혈류에 따른 혈관의 변형을 최소화시켜준다. 더욱 상세하게, 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 가해지는 응력(stress)의 분포를 개선시켜주는데, 최대 응력을 감소시키고, 응력 집중 현상을 완화시켜줄 수 있다. 이를 통해 혈관 외벽 지지 장치(200)의 피로 현상의 완화 및 파단 방지를 달성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 혈관 외벽 지지 장치가 제공하는 혈류학적 효과를 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 11은 환형 세그먼트(300)의 두께를 0.4㎜, 골부 또는 산부의 직경(r)을 0.3㎜, 골부 또는 산부의 진폭(A)을 1.27㎜, 골부 또는 산부의 길이(l)를 0.65㎜, 길이 방향을 따라 인접한 한쌍의 골부 또는 한쌍의 산부 사이의 거리(S)를 2.4㎜로 설계하고, 혈관의 직경을 3㎜로 가정하여 혈관 외벽 지지 장치(200)에 의해 지지되는 정맥의 혈역학적 인자에 대한 분석을 수행한 결과를 보여준다.
도 11에 나타난 혈역학적 분석은 검증을 위해 혈관 외벽 지지 장치(200)가 적용되지 않은 정맥(Model A), 연결부재(400)가 브리지(410)만 구비하고 보조 브리지(420)를 구비하지 않은 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 배치된 정맥(Model B), 연결부재(400)가 브리지(410)와 보조 브리지(420)를 모두 구비한 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 배치된 정맥(Model C)에 대해 수행되었다.
도 11을 참조하면, 혈관 외벽 지지 장치(200)가 적용되지 않은 정맥(Model A)에 비하여, 연결부재(400)가 브리지(410)만 구비하고 보조 브리지(420)를 구비하지 않은 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 배치된 정맥(Model B) 및 연결부재(400)가 브리지(410)와 보조 브리지(420)를 모두 구비한 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 배치된 정맥(Model C)이 이완기(diastolic phase)의 WSS 영역 감소(도 11의 (a) 참조), 낮은 TAWSS(도 11의 (b) 참조), OSI 감소(도 11의 (c) 참조) 등 혈역학적 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
특히, 연결부재(400)가 브리지(410)와 보조 브리지(420)를 모두 구비한 혈관 외벽 지지 장치(200)의 내부에 배치된 정맥(Model C)이 가장 안정적인 혈역학적 인자를 보여주고 있다. 따라서 연결부재(400)가 브리지(410)와 보조 브리지(420)를 모두 구비할 때 혈역학적 안정성이 극대화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러나 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 200: 혈관 외벽 지지 장치
110, 210: 인조 혈관 지지부 130, 230: 정맥 지지부
300: 환형 세그먼트
400: 연결부재

Claims (8)

  1. 정맥과 문합된 인조 혈관의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 곡선 형상을 가지는 인조 혈관 지지부 및
    상기 정맥의 외벽을 둘러싸며 배치되도록 구비되고, 상기 인조 혈관 지지부의 원위 단부에서 상기 인조 혈관 지지부와 연결되는 정맥 지지부를 포함하는 혈관 외벽 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 혈관 지지부는 호 형상을 가지고,
    상기 정맥 지지부는 직선 형상을 가지며,
    상기 인조 혈관 지지부는 상기 원위 단부에서 상기 정맥 지지부와 교차하는 혈관 외벽 지지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인조 혈관 지지부는 상기 정맥 지지부와의 교차 지점에서 상기 정맥 지지부와 15도 이상 60도 미만의 각도를 이루며 접하는 혈관 외벽 지지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인조 혈관 지지부는 15~25㎜의 길이를 가지는 혈관 외벽 지지 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 정맥 지지부 중 상기 인조 혈관 지지부와의 연결 부위에서 근위 단부까지의 길이는 20~40㎜인 혈관 외벽 지지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 혈관 지지부 및 상기 정맥 지지부 중 어느 하나 이상은,
    길이 방향으로 이격되어 연속적으로 배치되며, 각각 둘레 방향을 따라 물결 형상을 가지고 배치되는 복수개의 환형 세그먼트와,
    인접한 한 쌍의 환형 세그먼트를 연결하며 배치되는 연결부재를 포함하는 혈관 외벽 지지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결부재는 길이 방향을 따라 인접한 한쌍의 골부 또는 한쌍의 산부를 연결하는 브리지를 포함하는 혈관 외벽 지지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부재는 둘레 방향에서 상기 브리지의 양측에 위치한 산부와 상기 브리지의 길이 방향 일단이 접하고 있는 골부를 연결하거나 둘레 방향에서 상기 브리지의 양측에 위치한 골부와 상기 브리지의 길이 방향 일단이 접하고 있는 산부를 연결하는 보조 브리지를 더 포함하는 혈관 외벽 지지 장치.
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