세브란스병원 연구팀, 혈관 스스로 봉합하는 혈류 조절 장치 개발

(사진제공=세브란스병원)

혈관 구멍을 안정하게 막고 혈류를 조절해 지혈을 촉진하는 차세대 기기가 개발됐다.

성학준 연세대 의과대학 의학공학교실 교수, 조성우 연세대 의과대학 의생명과학부 교수, 주현철 세브란스병원 심장혈관외과 교수, 하현수 세브란스병원 심장내과 강사, 이상민 연세대 의과대학 의학공학교실 학생 연구팀은 혈관 시술시 흔하게 발생하는 구멍을 자동적으로 막고 지혈 속도를 높이는 혈관폐쇄장치를 만들었다고 4일 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials, IF 20.3)’에 실렸다.

심혈관 질환을 치료하는 시술 대부분은 혈관 속에 가는 관(카테터)을 넣는 방식이다. 이때 혈관 벽에는 구멍이 생기고, 이를 제대로 막지 못하면 출혈 등 심각한 후유증이 발생한다.

구멍을 막기 위해서는 혈관폐쇄장치를 사용한다. 현재 혈관폐쇄장치는 시술자 숙련도에 크게 의존하고, 처음에 장치를 잘못 설치하면 다시 놓기가 어렵다. 직경이 큰 구멍일수록 안정성도 떨어진다.

혈관은 혈액이 흐르는 통로일 뿐 아니라 혈류의 압력 등 흐름 패턴을 전반적으로 조절한다. 구멍을 막는 기술은 단순한 지혈을 넘어 건강한 혈류 유지와 혈관 구조 안정성까지 고려해야 한다.

연구팀은 혈관 외부에서 구멍을 물리적으로 막을 수 있는 동시에 내부에서는 혈류를 조절해 지혈을 촉진하는 ‘혈관벽플러그(VWP)’를 개발했다.

해당 장치에는 형상기억고분자를 적용했다. 형상기억고분자는 체온에서 스스로 혈관 구멍을 감싸며 펼쳐져 강하게 밀봉한다. 구멍에 맞게 고정되기 때문에 의료진의 숙련도가 부족하더라도 안정적인 시술이 가능하다.

또 구멍 속으로 들어가는 부분에는 곡선형 날개를 설치해 지혈을 촉진하게 만들었다. 혈소판들이 장치에 부딪히며 서로 엉겨 붙어 혈소판 마개를 빠르게 형성하는 원리다.

연구팀은 돼지의 흉부 대동맥에 낸 6㎜ 크기의 큰 구멍에 혈관벽플러그를 설치해 효과를 분석했다. 시술 한 달 뒤 확인한 조직검사 결과, 혈관 조직 재생 정도가 기존 실로 꿰매는 봉합과 유사한 수준을 보였다.

성 교수는 “이번에 개발한 기기는 단순히 구멍을 물리적으로 틀어막는 것에서 벗어나, 우리 몸의 생체 반응인 혈소판 응집을 기술적으로 유도해 지혈 효율을 높인다”라며 “지혈기구의 효과를 실제 사람의 대퇴동맥을 모사한 대형 동물실험을 통해 혈관을 실로 꿰매는 수술 방식과 지혈 효과와 조직학적 혈관 회복에도 차이가 없음을 확인했다”라고 말했다.