본문내용
1. Coronary Intervention
1.1. History of coronary intervention
관상동맥중재술의 역사는 1977년 뮌헨 의대교수인 안드레아스 그륀치히(Andreas Gruentzig)가 최초로 시행한 풍선확장술(balloon angioplasty)로부터 시작된다. 그륀치히는 관상동맥 협착을 풍선을 이용하여 확장시키는 시술을 개발하였으며, 이를 통해 관상동맥 질환 치료의 새로운 패러다임을 열었다.""
이전에는 관상동맥 우회술(coronary artery bypass graft, CABG)이 관상동맥 질환 치료의 주된 방법이었으나, 그륀치히의 풍선확장술 개발로 인해 침습적이지 않은 새로운 중재적 시술법이 등장하게 되었다. 그륀치히의 풍선확장술은 스텐트(stent) 시술이 나오기 전 관상동맥중재술의 대표적인 방법이었다.""
하지만 풍선확장술에는 재협착(restenosis), 혈관 해리(dissection) 등의 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 1980년대 맨체스터 대학의 울프 시그와트(Ulrich Sigwart) 교수가 최초로 금속 스텐트를 개발하여 시술에 적용하였다. 이를 통해 재협착과 급성 폐쇄 문제를 상당 부분 해결할 수 있었다.""
그러나 스텐트 삽입 후에도 신생내막 증식(in-stent restenosis)이라는 새로운 문제가 발생하였다. 이를 해결하기 위해 1990년대 후반 약물방출 스텐트(drug-eluting stent, DES)가 개발되었다. DES는 스텐트 표면에 약물을 코팅하여 신생내막 증식을 억제함으로써 재협착률을 크게 낮출 수 있었다.""
최근에는 생체 흡수성 스캐폴드(bioresorbable vascular scaffold, BVS)가 개발되어 시술에 적용되고 있다. BVS는 금속 구조물 없이 생체 흡수성 고분자 물질로만 구성되어 있어 시술 후 3년 뒤에 완전히 흡수되어 사라지는 특징이 있다. 이를 통해 스텐트 삽입에 따른 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.""
1.2. Balloon angioplasty
풍선 확장술(balloon angioplasty)은 1977년 그륀치히(Andreas Gruentzig)에 의해 처음 시작된 관상동맥중재술의 한 방식이다. 그륀치히는 관상동맥 협착 부위에 풍선을 삽입하여 확장시킴으로써 혈관 내경을 넓히고자 하였다. 이는 스텐트가 등장하기 전 관상동맥중재술의 주요한 방법이었다.
풍선 확장술(POBA)에는 몇 가지 문제점이 있었다. 첫 번째는 recoil 현상이다. 협착 부위가 확장된 후에도 관상동맥 벽의 탄력성으로 인해 다시 좁아지는 현상이 발생했다. 두 번째는 혈관 박리(vessel dissection)로 인한 급성 혈관 폐쇄의 위험이 있었다. 세 번째는 혈관 remodeling으로 인한 재협착이 발생할 수 있었다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 1980년대에 bare-metal stent(BMS)가 개발되었다. 시그와트(SIGWART) 박사가 1986년 프랑스에서 처음으로 BMS를 적용하였다. BMS는 recoil 현상을 예방하고 혈관 박리로 인한 급성 혈관 폐쇄를 해결할 수 있었다.
그러나 BMS에도 문제점이 있었는데, 스텐트 내부의 신생내막 과증식(in-stent restenosis, ISR)으로 인한 재협착이 20-30% 정도로 높게 나타났다. 이를 해결하기 위해 drug-eluting stent(DES)가 개발되었다.""DES는 스텐트의 구조를 개선하여 radial force를 높이고, 약물 방출과 고분자 코팅을 통해 신생내막 증식을 크게 억제함으로써 in-stent restenosis를 10% 미만으로 낮출 수 있었다. 1세대 DES로는 사이퍼(Cypher)와 택서스(Taxus) 스텐트가 대표적이다.
그러나 1세대 DES에도 문제점이 있었다. 혈관내피세포 형성 지연으로 인한 late stent thrombosis 및 사망률 상승, 영구적인 스텐트 유지로 인한 late event 증가, 금속 스텐트로 인한 혈관 운동 억제 등의 단점이 있었다.
이를 개선하기 위해 2세대 DES가 개발되었다. 2세대 DES는 radial force를 강화하고 방사선 비투과성 금속인 스테인리스 스틸에서 코발트 크롬, 플래티넘 크롬 등의 재질로 변경하였다. 약물 또한 sirolimus, everolimus, zotarolimus 등 Limus계열을 사용하였다. 대표적인 2세대 DES로는 온시로(Orsiro), 자이언스(XIENCE), 오닉스(Onyx), 크레이트(Cre8) 등이 있다.""
1.3. Bare-metal stents (BMS)
Bare-metal stents(BMS)는 1980년대에 개발되어 관상동맥중재술에 널리 사용되었다. Dr. SIGWART(시그와트)가 1986년 프랑스에서 처음 BMS를 적용하였는데, BMS는 recoil 현상과 혈관 dissection으로 인한 급성 혈관 폐쇄를 예방할 수 있었다.
BMS는 관상동맥 협착 치료에서 POBA(Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty)의 단점들을 해결할 수 있었다. POBA의 경우 recoil 현상, vessel dissection, 재협착으로 인한 stenosis가 문제가 되었는데, BMS는 이를 예방할 수 있었다.
특히 BMS는 recoil 현상을 예방하고 dissection으로 인한 혈종 및 급성 혈관 폐쇄를 해결할 수 있었다는 점에서 큰 진전이었다. 그러나 BMS에서도 stent 내 신생내막 과증식(neointimal hyperplasia)으로 인한 in-stent restenosis(ISR) 문제가 발생하였다.
ISR은 BMS의 주요 한계점이었으며, 이를 해결하기 위해 drug-eluting stent(DES)가 개발되었다. DES는 stent 표면에 약물을 코팅하여 신생내막 증식을 크게 억제함으로써 ISR 발생률을 크게 낮출 수 있었다.
BMS의 restenosis rate는 30~50%인 데 반해, DES의 restenosis rate는 10% 미만으로 크게 감소하였다. 이처럼 DES는 관상동맥 중재술의 발전에 큰 기여를 하였다.
그러나 1세대 DES에서도 문제점이 발견되었는데, 혈관내피세포 형성 지연, 약물 코팅 폴리머에 의한 과민 반응으로 1-5년 내 late stent thrombosis 및 사망률이 BMS보다 증가하는 등의 부작용이 나타났다. 또한 영구적으로 심혈관 내에 stent가 유지됨에 따라 late event와 염증 발현이 증가하는 문제도 있었다.
이에 따라 최근에는 2세대 DES가 개발되었다. 2세대 DES는 radial force를 강화하고 방사선 비투과성 stainless steel을 cobalt chrome, platinum chrome 등으로 변경하였다. 또한 limus 계통의 약물로 zotarolumus, everolimus, sirolimus 등을 사용하여 개선된 성능을 보여주고 있다.
이처럼 BMS는 관상동맥 중재술의 발전 과정에서 중요한 역할을 하였지만, 내구성과 재협착 억제 측면에서 한계가 있었다. 이후 DES의 개발로 관상동맥 중재술은 크게 발전할 수 있었다.
1.4. Drug-eluting stents (DES)
스텐트는 관상동맥 재개통술 후 불가피하게 동반되는 재협착을 예방하기 위해 발전되어왔다. 1980년대 개발된 bare-metal stents(BMS)는 풍선확장술의 단점인 혈관의 재수축(recoil) 및 혈관 박리 등을 해결하였지만, 신생내막 증식(neointimal hyperplasia)으로 인한 in-stent 재협착(in-stent restenosis, ISR) 문제가 여전히 존재하였다.
이후 1990년대 후반 도입된 drug-eluting stents(DES)는 스텐트 표면에 항증식성 약물(anti-proliferative drug)을 코팅하여 신생내막 과증식을 억제함으로써 ISR을 크게 감소시켰다. 대표적인 1세대 DES 제품으로는 Cordis사의 Cypher(sirolimus 방출)와 Boston사의 Taxus(paclitaxel 방출) 스텐트가 있다.
1세대 DES는 ISR 발생률을 POBA 30~50%, BMS 20~30%에서 10% 미만으로 크게 낮출 수 있었다. 그러나 혈관내피세포 형성 지연, 스텐트 주변의 만성 염증반응, 완전한 금속 구조물로 인한 혈관 움직임 제한 등의 문제점이 지적되었다. 이러한 단점을 개선하고자 2세대 DES가 개발되었는데, 대표적 예로 cobalt chrome 또는 platinum chrome 합금 스텐트 프레임에 Zotarolimus, Everolimus 등의 약물을 이용한 제품들이 있다.""
1.5. Bioresorbable vascular scaffold (BVS)
생체 흡수형 스캐폴드(Bioresorbable vascular scaffold; BVS, BRS)는 DES의 문제점을 개선하고자 출시된 스텐트 기구이다. BVS는 금속 구조물 없이 생체에 흡수되는 폴리머로만 스텐트의 힘을 유지한다. 약 3년 후에는 모든 구조물이 완전히 녹아 없어지는 특징을 가지고 있다.
BVS의 폴리머는 인체에 무해하고 생분해성 소재인 옥수수 전분으로 구성되어 있다. BVS는 두꺼운 폴리머 층(안쪽)으로 radial strength를 확보하고, 약물 방출을 조절하는 얇은 층(바깥쪽)으로 설계되었다. 따라서 BVS는 금속 없이도 충분한 강도를 유지할 수 있다.
하지만 BVS의 경우 금속 구조물이 없어 혈관을 지지하는 폴리머 스트럿이 두꺼워질 수밖에 없다는 한계가 있다. 이로 인해 시술에 어려움이 있고, 적용 가능한 병변에 제약이 많다는 문제점이 있다. 최근에는 Instent thrombosis rate 상승과 관련된 문제로 BVS 사용이 금지되기도 하였다.
결과적으로 BVS는 DES의 문제점을 해결하고자 개발되었지만, 금속 스텐트 대비 시술 난이도가 높고 적용이 까다롭다는 단점이 있다. 이후 이러한 문제점을 개선하기 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
2. Anatomy
2.1. Anatomy of the heart
심장은 250-350g의 주먹만한 크기의 기관으로, 주기적인 전기적 자극을 생성하여 근육의 수축과 이완을 통해 혈액을 온몸으로 순환시키는 역할을 한다. 심장은 가로막 위, 허파 사이 중앙에서 약간 왼쪽에 위치하며, 크게 오른쪽과 왼쪽 부분으로 나뉘어 있다. 오른쪽 심방과 심실은 폐순환을 담당하고, 왼쪽 심방과 심실은 체순환을 담당한다. 심장에는 4개의 판막이 존재하는데, 이는 혈액이 한 방향으로 일정하게 흐르도록 도와주는 역할을 한다. 이는 좌심방과 좌심실 사이의 왼방실판막(이첨판), 좌심실과 대동맥 사이의 대동맥 판막, 우심방과 우심실 사이의 오른방실판막(삼첨판), 우심실과 폐동맥 사이의 폐동맥판막이다. 이 중 왼방실판막과 오른방실판막은 방실판막, 대동맥 판막과 폐동맥 판막은 반월 판막이라고 한다. 이러한 심장의 구조와 기능은 체순환과 폐순환을 유지하는데 필수적이다."
2.2. Anatomy of coronary angiography
관상동맥 조영술(coronary angiography)의 해부학은 심장에 혈액을 공급하는 동맥혈관의 구조와 특성을 의미한다. 심장에는 우측에 하나의 관상동맥, 좌측에 두 개의 관상동맥이 있다.
우측 관상동맥(right coronary artery, RCA)은 우심실과 심실중격의 하부를 공급한다. 좌관상동맥(left main coronary artery, LM)은 좌측으로 갈라져 좌전하행지(left anterior descending artery, LAD)와 좌회선지(left circumflex artery, LCx)로 나뉜다. LAD는 전벽과 심실중격을 공급하며, LCx는 측벽과 후벽 부위를 공급한다. 때로는 중간 가지(ramus intermedius, RI)라는 중간 분지가 발달하기도 한다.
LAD는 좌심실 수축 운동에 가장 큰 기여를 하는데, 대부분의 심근경색 환자에서 LAD의 culprit 병변이 확인된다. 또한 심장의 전기적 자극 생성과 박동 유지에도 관여하는데, 우측 관상동맥이 RCA를 통해 이러한 기능을 담당하게 된다.
관상동맥의 영상화를 위해서는 다양한 각도의 투시법이 이용된다. LAO(left anterior oblique) 투시상에서는 RCA의 전반적인 모습을 볼 수 있고, RAO(right anterior oblique) 투시상에서는 mid RCA를 잘 관찰할 수 있다. AP(anterior-posterior) Cranial 투시상에서는 distal RCA, PD(posterior descending), PL(posterior-lateral)을 볼 수 있으며, AP Cranial 투시상에서는 LAD를 길게 관찰할 수 있다. AP Caudal 투시상에서는 LCx를 관찰할 수 있고, LAO Caudal(Spider View) 투시상에서는 LM, LAD, LCx의 시작점(Ostium) 및 분지부(bifurcation)를 확인할 수 있다.
이처럼 관상동맥 조영술은 심장의 해부학적 구조와 혈관 분포를 다양한 각도에서 관찰할 수 있는 검사 방법이다. 이를 통해 관상동맥 병변의 위치, 정도, 형태 등을 확인하고 치료 계획을 세울 수 있다.""
3. Coronary Intervention
3.1. Coronary angiography
관상동맥 조영술(Coronary angiography)은 관상동맥질환을 진단하고 평가하는 중요한 검사 방법이다. 혈관 내 주사된 조영제를 통해 관상동맥의 해부학적 구조와 협착 정도를 실시간으로 관찰할 수 있다.
관상동맥 조영술은 흉통이나 협심증 증상이 있는 환자에서 주로 시행되나, 다른 비침습적 검사(스트레스 검사, 관상동맥 CT 등)에서 이상 소견이 발견된 경우에도 추가로 시행할 수 있다. 또한 경피적 관상동맥 중재술(PCI) 전에 병변의 특성을 평가하기 위해 시행하기도 한다.
관상동맥 조영술 시행 과정은 다음과 같다. 먼저 환자의 대퇴동맥 또는 요골동맥을 천자하여 도관(catheter)을 관상동맥 입구까지 삽입한다. 이후 조영제를 주입하면서 실시간으로 영상을 획득하여 관상동맥의 구조와 협착 정도를 확인한다. 여러 각도에서 관상동맥을 관찰하여 협착 부위와 협착 정도, 병변의 성상 등을 평가한다.
관상동맥 조영술의 장점은 높은 해상도와 실시간 영상 획득이다. 이를 통해 관상동맥 질환의 진단과 치료 계획 수립에 도움을 줄 수 있다. 그러나 침습적 시술이므로 출혈, 혈관 손상 등의 합병증 발생 위험이 있다는 단점이 있다.
최근에는 관상동맥 CT 촬영과 같은 비침습적 검사법이 발달하면서, 증상이 경미하거나 관상동맥 질환 위험도가 낮은 환자에서는 관상동맥 조영술 대신 이를 활용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 관상동맥 협착이 의심되거나 중재술이 필요한 경우에는 여전히 관상동맥 조영술이 표준 진단 및 치료 술기로 활용되고 있다.
3.2. Equipment (Guiding catheter, GW, Balloon, Stent)
카테터(Catheter)는 관상동맥중재술(Coronary Intervention) 시 시술기구들의 이동을 위해 더 넓은 내경을 유지하면서 동시에 시술과정에서 요구되는 충분한 지지력을 제공해야 한다. 조영제의 주입이 목적인 진단용(Diagnostic) 카테터와는 달리, 시술용(Guiding) 카테터는 구조가 다르다.
시술용 카테터는 Outer jacket, Braid층, Inner liner의 3개 층으로 구성된다. Outer jacket은 polyurethane이나 polyethylene으로 제작되어 경직성과 커브를 유지하고, Braid층은 stainless steel로 제작되어 토크를 전달하고 kink를 방지한다. Inner liner는 PTFE나 silicone 등의 미끄러운 물질로 제작되어 시술기구의 진입을 수월하게 한다.
요골동맥 접근법(Radial a. approach)에는 5~6Fr 크기의 guiding 카테터가 적정하며, 대퇴동맥 접근법(Femoral a. approach)에는 7~8Fr 크기의 guiding 카테터가 적정하다. 6Fr 크기의 guiding 카테터 안에는 최대 2개의 balloon 카테터까지 수용 가능하다. 2개 이상의 분지 스텐트 기법을 고려하거나 1.25mm를 초과하는 크기의 rotablator를 사용할 경우에는 7Fr 또는 8Fr 크기의 guiding 카테터를 선택해야 한다.
주로 사용되는 카테터 종류로는 Judkins, Amplatz, Extra backup(EBU) 등이 있으며, Amplatz 카테터가 가장 높은 지지력을 가진다. 카테터의 지지력이 높으면 deep engagement가 용이하지만 혈관 손상의 위험이 있으므로 주의가 필요하다. Judkins 카테터는 primary curve와 secondary curve로 구성되어 대동맥의 크기에 따라 길이를 조절할 수 있다.
가이드와이어(Guide wire)는 중심코어와 선단부(tip)로 구성되며, 중심코어는 토크 전달을, 선단부는 강도와 코팅 방식에 따라 분류된다. 간단한 병변의 경우 hydrophilic(친수성)이고 floppy(부드러움)한 와이어를, 만성 완전 폐쇄(CTO) 병변의 경우 다양한 강도의 와이어를 상황에 맞게 선택한다. 와이어의 진입이 어려운 경우 buddy wire technique을 사용하여 굴곡진 혈관을 강제로 펴면서 accordion 현상을 유발할 수 있다.
풍선 카테터(Balloon catheter)는 highly compliant, semi-compliant, non-compliant로 분류된다. Compliant가 높을수록 풍선의 단면적이 작고 원상태로 잘 회복되나, 단단한 병변에는 non-compliant 풍선이 적합하다. 풍선 카테터는 Over the wire type과 Monorail type으로 나뉘며, 병변 특성에 따라 선택하여 사용한다. 풍선 길이는 10mm, 15mm, 20mm로 다양하며, 짧을수록 굴곡진 병변 진입이 수월하다.
스텐트(Stent)는 strut, drug, polymer의 3가지 요소로 구성된다. 1세대 DES는 sirolimus 또는 paclitaxel 방출 스텐트였으나, 혈관내피세포 형성 지연, 스텐트 혈전증 등의 문제가 있었다. 이를 개선한 2세대 DES는 radial force 강화, 비투과성 향상 등의 특징을 가진다.
3.3. Symptoms of Coronary Angina
협심증은 심장 밖의 기타 원인이나, 관상동맥의 폐쇄나 협착 또는 경련으로 인해 심장근육에 충분한 혈액 공급이 이루어지지 않아 생기는 흉부의 통증이다. 협심증의 분류와 위험도 평가를 통해 약물치료와 침습적인 혈관 재개통술 치료라는 옵션에서 어떤 방법을 적용할 것인지를 결정하는데 도움을 준다. 위험도가 큰 경우 혈관 재개통을 염두에 둔 침습적 치료 전략이 권장된다.
안정형 협심증(Stable angina)은 가장 일반적인 협심증으로, 운동(계단을 오르거나 달리는 등)이나 감정적 스트레스 상황에서 증상이 발현한다. 불안정형 협심증은 Stable angina와 STEMI의 중간 형태로, 휴식 및 NTG 약물 복용으로 수분 안에 호전되지 않는다. 추가적인 기능검사(TMT, EKG, ECHO, 핵의학 검사) 후 소견이 좋지 않을시 CAG 시행한다.
불안정형 협심증(Unstable angina)은 최근에 생긴 협심증으로 흉통이 심하거나 빈번할 때, 안정형 협심증 환자에서 흉통이 심해지거나 빈번 혹은 통증기간이 길어질 때, 평소보다 더 적은 운동량에 흉통시 발생한다. 운동과 무관하게 안정시에도 흉통이 발생한다. 협심증의 증상은 무시할 수 없는 수준으로, 심근경색의 발생과 사망률을 감소시키는 것이 주된 치료 목적이다.
3.4. General indication & description
협심증의 치료 목적은 협심증의 증상을 개선하고 잠재적인 심근경색의 발생과 사망률을 감소시키기 위함이다. 안정형 협심증 환자의 경우 약물 치료와 중재 시술 중재 시술이 약물치료보다 장기적인 생존율과 MI발생을 감소 시키는 근거가 없다. 그러나 DES 기술의 발전으로 중재시술의 괄목할 만한 발전이 있었다. 따라서 안정형 협심증 환자의 치료는 증상, 병변의 심한 정도 및 병변의 위치에 따른 위험도, 동맥경화반의 vulnerability 등을 고려하여 각 환자에 맞는 적절한 치료방법을 선택해야 한다.
일반적으로 PCI의 적응증은 다음과 같다. 객관적인 허혈의 증거(thallium 혹은 다른 Stress 검사에서 이상 소견 발견), 넓은 범위의 심근 혈액 공급을 담당하는 혈관에 병변이 있는 안정형 협심증, 충분한 약물치료가 시행되었으나 협심증 호전이 없는 경우, Unstable angina, AMI, CABG 시행 후 생긴 angina, 이전의 중재술 이후 발생한 증상으로 재협착이 의심되는 경우, 혈관폐쇄로 인해 사망할 위험이 높은 관상동맥 해부학 구조를 가진 경우, 부적절한 관상동맥 해부학 구조를 가진 경우 등이다.
안정형 협심증 환자의 치료는 객관적 허혈의 증거, 병변의 심한 정도 및 위치, 동맥경화반의 Vulnerability 등을 고려하여 약물 치료와 중재 시술 중에서 적절한 방법을 선택해야 한다. 중재 시술이 약물치료보다 장기적인 생존율과 MI발생을 감소시키는 근거는 없지만, DES의 발전으로 중재 시술이 크게 발전하였다. 따라서 각 환자의 특성을 고려하여 적절한 치료법을 선택하는 것이 중요하다.
3.5. Percutaneous intervention of CAD
관상동맥 중재술(Percutaneous intervention of CAD)은 협심증의 증상을 개선하고 잠재적인 심근경색 발생과 사망률을 감소시키는 것을 목적으로 합니다.""
안정형 협심증 치료에 있어서 약물 치료와 중재시술 중 어떤 방법이 더 좋은 장기적인 생존율과 심근경색 발생 감소를 보이는지에 대한 근거는 없습니다.""약물 치료와 비교할 때 중재시술은 증상 개선에 있어 더 효과적이며, 이는 약물 치료에 비해 발전된 스텐트 기술의 도입으로 인한 것입니다.""
안정형 협심증 환자들의 치료 방법은 증상, 병변의 중증도와 위치, 그리고 동맥경화반의 취약성 등을 종합적으로 고려하여 환자에 맞는 적절한 치료법을 선택해야 합니다.""
일반적인 PCI의 적응증은 다음과 같습니다:""객관적인 허혈의 소견(Thallium 검사나 스트레스 검사상 이상 소견), 넓은 범위의 심근을 관류하는 주요 혈관에 협착이 있는 안정형 협심증 환자, 약물 치료에도 불구하고 협심증 증상이 호전되지 않는 경우, 불안정형 협심증 및 심근경색, 이전에 중재술을 받았으나 증상이 재발한 경우, 심장 기능 장애가 심각하거나 해부학적 구조가 부적절한 경우 등이 해당됩니다.""
중재술 시 사용되는 장비로는 가이딩 카테터, 가이드와이어, 풍선, 스텐트 등이 있습니다.""가이딩 카테터는 시술 기구들의 이동을 위해 더 넓은 내경을 유지하면서도 충분한 지지력을 가져야 합니다.""가이드와이어는 병변 통과에 다양한 종류와 특성이 있어 상황에 맞게 선택되어야 합니다.""풍선 카테터는 병변의 특성에 따라 순응도(compliance)가 다른 종류를 사용하며, 풍선의 크기와 길이도 병변에 맞추어 선택합니다.""스텐트는 금속 구조물로 이루어져 있으며, 최근에는 약...
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