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형민 해
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1 대한혈관외과학회지 : 제 27 권제 1 호 Vol. 27, No. 1, February 2011 투석접근로확보의역사및혈액투석에미친영향 서울대학교의과대학외과학교실 민승기 History and Development of Vascular Access and Its Impact on Hemodialysis Outcome Seung Kee Min, M.D. Department of Surgery, Seoul National University College of Medicine, Seoul, Korea Maintenance hemodialysis is a mainstay of the renal replacement therapy for patients with end stage renal disease. The development of modern hemodialysis is principally owing to the invention of artificial kidney machine and the establishment of a stable and practical dialysis access. The developmental history of vascular access surgery will be discussed with the heroic works of the pioneers. Key Words: Vascular access, Hemodialysis, History 중심단어 : 투석접근, 혈액투석, 역사 서론현재신대체요법으로서혈액투석이보편화되어있고, 만성신부전환자의장기생존이가능하게되었다. 대한신장학회등록위원회자료 (1) 에따르면우리나라투석환자의생존율은혈액투석환자의경우 1, 3, 5년생존율이 93.7%, 76.0%, 59.3% 로향상되었다 (Fig. 1). 현대의혈액투석치료의발달은효과적인인공신장기계의개발과안정적이고실제적인혈관접근로의확보의두축이함께발달해서가능해진것이다. 또한투석접근로확보의역사는혈액투석발달사와혈관외과발달사의접합점이라고할수있겠다. 이러한눈부신발달은많은의학자들의헌신적연구가있었기에가능한것이었다 (Table 1). 최근만성신부전환자가많이증가하는추세이다 (1). 신대체요법으로신이식이가장우수한치료법이지만공여자의제한으로인해이식수술을받는건수는지속적으로증가하지만그한계가있다. 반면혈액투석환자 수는급증하고있다 (Fig. 2). 따라서앞으로도혈액투석요법이주된신대체요법이될것이고따라서투석접근로확보가투석치료의 Achilles heel 이될것으로예상된다 (2). 장기적으로안정적인투석접근로확보에있어서혈관외과의사의역할은중추적이다. 과거투석접근로확보 책임저자 : 민승기, 서울시종로구대학로 101 우 , 서울대학교병원외과 Tel: , Fax: skminmd@snuh.org Fig. 1. Survival rates of patients on maintenance hemodialysis or peritoneal dialysis in Korea (Adopted from the registry data of The Korean Society of Nephrology). HD = hemodialysis; PD = peritoneal dialysis. 9

2 10 대한혈관외과학회지 : 제 27 권제 1 호 2011 Table 1. Highlights in renal replacement therapy and vascular access 1913 First published historical description of a dialysis machine 1924 Dr. George Haas - first dialysis therapy in human 1943 Willem Kolff - built first drum-like dialysis machine 1948 Nils Alwall (Sweden) - glass shunt 1952 Dr. Hamburger - first kidney transplant (rejected in 22 day) 1954 Drs. Murray, Harrison, Humes, Merril - first successful kidney transplant 1959 Major Paul Teschan - daily dialysis with Teflon catheter 1959 Scribner-Quinton external shunt 1962 Simple needle dialysis - no fistula 1965 Internal Arteriovenous fistula/ needle technique 를위해헌신적으로노력한사람들의역사를이해한다면현재의투석접근의문제점을직시하고향후해결책을마련하고발전방향을모색하는데큰힘이될것으로기대한다. 이러한관점에서투석접근의발달역사를혈액투석에미친영향과더불어간략히알아보고자한다. 본 론 1) 혈관외과의시작을주도한선구자들 (1) Jaboulay & Briau: 1896년프랑스리옹의 Jaboulay 와 Briau는개에서동맥간단단문합을성공하였다. 당시혈관문합에외번 (eversion) 기법을사용하였고, 이것은현재에도혈전증예방을위한기본적인수술기법으로이용되고있다 (3). (2) Alexis Carrel: 프랑스리옹에서자란 Carrel은 three point 단단문합법과측측문합법의수술기법을개발하였고, 이후미국으로이주하여현대혈관외과학발전에지대한공헌을하였다 (4). 이러한공로로 1912년노벨상을수상하였다. 2) 혈액투석의시작을주도한선구자들 (1) Georg Hass: 독일기센지방의의사 Hass는 1924 년 10월처음으로인간에서혈액투석치료를 15분간시행하였다. 그의연구는재미있게도미국록펠러재단의지원을받았다. 요골동맥과노쪽피부정맥 (cephalic vein) 을 cutdown하여팔오금정맥에유리 cannula를삽입하여투석을하였다. 항응고를위해 purified hirudin을사용하였고, 합병증때문에 1927년부터 heparin을사용하였다. 1924년부터 1929년까지 11명의환자를치료하였는데, 효율이좋지못하고결과가나빠, 당시동료의사로부터인정받지못하고이후중단되었다 (3). (2) Willem J. Kolff: 네덜란드의캄펜지방의의사 Kolff는 1943년 3월 17일최초의근대적혈액투석치료 Fig. 2. Prevalence of patients with renal replacement therapy in Korea (Adopted from the registry data of The Korean Society of Nephrology). HD = hemodialysis; PD = peritoneal dialysis; KT = kidney transplantation. 를시작하였다. 29세의여자환자로악성고혈압과위축신장을가진환자였다. 그가사용한투석용기계는 rotating drum kidney로서최초의실제적인인공신장으로평가받는다. 대퇴동맥과대퇴정맥에경피적천자만을통해치료하였고, 필요시요골동맥과노쪽피부정맥 cutdown을하였다. 헤파린사용으로심한출혈합병증이많았다. 많은노력끝에 17명의환자를치료한결과, 1945년 9월 11일드디어최초의생존자를얻었다. 67세의여자환자로급성담낭염치료중 sulphonamide 신독성으로인해급성신부전이발생한환자였다 (5). 이러한성공과함께 Nils Alwall과 John P. Merril 등의연구성과가발표되면서 1950년대에비로소정기적인혈액투석이가능한기술적성과를얻게되었다. 3) 혈액투석접근로개발의선구자들 (1) Nils Alwall: 스웨덴룬트지방의 Alwell은 1949년 glass cannula와 rubber tubing을이용하여동맥과정맥을천자하고연결관을고안하여반복적인투석을시도하였다. 하지만결국 tubing내혈전생성으로실패하였다 (6). 그러나이러한아이디어는나중에 Quinton과 Scribner에의해재조명된다. 즉기존의 cutdown 방법은투석시사용한혈관을결찰해야하는방식으로계속적으로새로운혈관을수술해야하고수술중출혈의문제와사용후혈관을희생시켜야하는문제가있었다. 따라서반복적투석이가능한접근로확보가중요한과제가되었다. (2) Belding H. Scribner: 미국시애틀의워싱턴대학신장내과교수인 Scribner는 1960년 Quinton (engineer), Dillard (Surgeon) 등 (7) 과함께 AV teflon shunt (Scribner- Quinton shunt) 를개발하였다. 이것은양쪽끝이좁아지게만든얇은벽의 Teflon cannula를요골동맥과노쪽피부정

이것을이용해 1960년 3월 9일시애틀에위치한항공사인보잉사의기술자였던 Clyde Shields를치료하였고, 그는이후 11년간생존하였다. 이것은장기적인혈관접근로의확보와현대의유지혈액투석치료 (maintenance hemodialysis) 의시작을가져온중대사건이었다.

3 Seung Kee Min:History and Vascular Access 11 Fig. 3. Scribner-Quinton shunt. 맥에삽입하여투석하는기구이다 (Fig. 3). Teflon은혈액응고를방지하도록점착성이적은소재여서선택된재질이다. 바깥쪽끝은곡선형의 teflon bypass tube로서로연결시켰고, 나중에 flexible silicon rubber tube로개량하였다. Silicon은충격흡수능력이있고, 좀더편안하고안전하다. 이것은혈관을반복적으로천자해야하는불편을해소한기구로서 external shunt로불린다. 이것을이용해 1960년 3월 9일시애틀에위치한항공사인보잉사의기술자였던 Clyde Shields를치료하였고, 그는이후 11년간생존하였다. 이것은장기적인혈관접근로의확보와현대의유지혈액투석치료 (maintenance hemodialysis) 의시작을가져온중대사건이었다. Scribner 교수는나중에회고하기를 Clyde Shields의성공적치료는의학발전에있어서한번의성공으로새로운치료법의유용성을증명한몇안되는사례중의하나였다고하였다. 하지만이방법도여러가지문제점이있었다. 즉혈액응고, 국소또는전신감염증, 혈관염및폐색전증, 피부괴사, shunt 고정실패및빠짐, 과다출혈, 환자의불안등이다. 이후개량된형태의 shunt가개발되었으나이러한한계를극복하지못하였다. (3) Stanley Shaldon: 영국런던의의사 Shaldon은 Scribner shunt를삽입하는데혈관의사외과의도움을받기힘든점을극복하고, 신장내과의가독립적으로시술하기위해대퇴동맥과정맥을경피적천자방법으로도관을삽입하였다 (8). 나중에출혈을줄이기위해정맥-정맥간도자법을이용하였고, 현재에도사용되는 Shaldon catheter의시초이다. (4) James E. Cimino and Michael J. Brescia: 미국뉴욕의신장내과의사 Cimino는투석시단순한정맥천자법 을이용하였다 (9). 의대학생때 Bellevue transfusion center에서시간제근무한경험을응용하여 gauge의큰바늘을팔의표재정맥에천자하여투석을하였고, tourniquet을이용하여 ml/min의혈류량을얻을수있었다. 이방법은혈액량과다상태이거나심부전이있는환자에서주로사용되었고, 이상태가호전되면충분한혈류량을얻을수는없는단점이있었다. (5) Kenneth Charles Appell: 1966년 New England Journal of Medicine에 Chronic hemodialysis using venipuncture and a surgically created arteriovenous fistula 라는제목의역사적인논문이발표되었다 (10). 즉미국뉴욕의 Bronx Veterans Administration Hospital의신장내과과장인 Cimino의지도하에내과의사 Brescia가제1저자로저술한논문으로혈관외과의사 Appell이시행한최초의동정맥루를이용한혈액투석치료의결과를기술한논문이다. 당시 Appell 등은혈액투석을위한 Scribner shunt 수술을시행하고있었으나, 많은합병증으로인해새로운혈관접근방법을고심하고있었다. 외상성동정맥루환자에서심부전증이발생하는예가있어서직접동정맥을연결하는시술은당시에는시행되지않았다. 하지만 1961년에동정맥루가어린이의뼈성장을촉진시키기위해이용된 Mayo clinic의보고가있었고, 이환자들에서심부전은발생하지않았다 (11). 따라서작은문합을가진요골동맥의동정맥루는심부전을일으키지않고혈액투석로로이용될수있을것으로추정하였다. 1965년 2월 19 일, Appell은최초로혈액투석을위한요골동맥-노쪽피부정맥간동정맥루조성술을시행하였다. 하지만너무작은정맥을사용하였고환자의혈압이낮아수술은실패하였다. 1965년 3월, 두번째수술이성공한이후 1966년

12 대한혈관외과학회지 : 제 27 권제 1 호 2011 6월까지 14예의수술을시행하였고, 12예는합병증없이잘기능하였고, 2예는실패하였다. 이러한 86% 의수술성공률은현재의관점에서보아도아주훌륭한수술성적이라고할수있다. 당시의수술은동정맥간측측문합을시행하였고문합의크기는 3 5 mm였다.

4 12 대한혈관외과학회지 : 제 27 권제 1 호 월까지 14예의수술을시행하였고, 12예는합병증없이잘기능하였고, 2예는실패하였다. 이러한 86% 의수술성공률은현재의관점에서보아도아주훌륭한수술성적이라고할수있다. 당시의수술은동정맥간측측문합을시행하였고문합의크기는 3 5 mm였다. 수술의목적은투석용바늘의천자를쉽게할목적으로혈류량이충분한천자부위를확보하는것으로인체외부에기구를설치하지않는방식이다 (12). 이러한새로운치료법은큰반향을일으켰고당시의혈액투석치료의대가였던 Scribner 교수는이러한새로운치료법의중요성을간파하여자신의환자를시애틀에서뉴욕으로보내새로운수술을받도록의뢰하였다. 새로운수술은곧전세계로파급되어발전되었고결국 Scribner shunt를대체하게되었다. 하지만불행히도이수술을처음시행한외과의사 Appell의이름은부당하게도망각되었고, 심지어그수술명은 Brescia-Cimino fistula라고소개되어왔다. 그이유는처음발표된논문에저자이름순에서 Appell이제3저자로되어있어앞의두명의이름만인용된것으로생각된다. Publish or perish. 라는경구가생각나는대목이다. 의학용어를쓸때, 사람이름을딴 eponym을사용하지말고과학적용어를사용하자는것이현재의추세이다 (13). 하지만관용적으로사용되는 eponym 수술명에들어갈이름은그수술을고안하고시행한외과의사의이름이어야타당할것이다. 따라서늦은감이있지만지금부터라도혈관외과학회모임에서부터 Brescia-Cimino fistula라는잘못된이름을버리고 Appell fistula 또는 radial-cephalic fistula라고명칭하여야하겠다. 이것은투석접근의역사상가장드라마틱한발전을이룬 Appell의노고에대한합당한대우라고생각한다. 혈관외과의발전을이룬선각으로자랑스럽게거론되어야하겠다. 또한가지추가할것은 Appell fistula는 Scribner external shunt에대비하여초창기에 internal shunt라고불리기 도하였다. 하지만 internal shunt는적절한용어가아니어서자가혈관을이용한경우 AV fistula, 인조혈관을이용한경우 AV graft로명명하는것이타당하겠다 (13). 4) 동정맥루수술기법의발전 (1) 수술기법의개량 : 1967년독일 Wurzburg의 Sperling 은 stapler를사용하여요골정맥과노쪽피부정맥을이용한단단문합법을개발하였다 (3). 이것은동정맥루의유입혈류량을제한하기위한목적이었으나, 기술적으로쉽지않은단점이있었다. 1968년독일의 Heidelberg의 Lars Röhl은요골정맥과노쪽피부정맥간측단문합법을이용하였고, 원위부의요골동맥을결찰하였다 (3). 이후여러연구에의해현대의측단문합법이보편화되었다. (2) 새로운이식편의이용 : 1972년동정맥루를위해새로운이식편이이용되기시작하였다. 미국필라델피아의 Joel Chinitz는 modified bovine carotid artery biologic graft (Artegraft, Johnson & Johnson) 를이용하였다. 미국덴버의 T. Soyer는동물실험에서 eptfe graft를사용하였다. 미국피닉스의 L. D. Baker Jr는 72명의투석환자에서 eptfe graft 사용경험을최초로발표하였다. 미국뉴욕의 Irving Dunn은 dacron velour graft를사용하였으나그결과는좋지못하였다. 이러한연구결과들을바탕으로현재투석용동정맥루를위한인조혈관으로는 eptfe가주로사용되고있다 (3). 4) 현대의혈관접근치료현대의혈액투석치료기법은 Cimino와 Appell이구상하여최초로시행한 AV fistula-needle technique으로요약된다. 우선적으로손목부위의자가혈관동정맥루를시행 Fig. 4. A schematic drawing of current standard procedure of autogenous radial-cephalic wrist direct access. Fig. 5. A schematic drawing of current standard procedure of prosthetic brachial-antecubital forearm loop access.

5 Seung Kee Min:History and Vascular Access 13 하고이때측단문합을시행하는것이기본술식이다 (Fig. 4). 자가혈관이좋지않은경우 eptfe를이용한인조혈관동정맥루를시행한다 (Fig. 5). 과거에비해투석접근수술은비약적인발전을했지만문제가없는것은아니다. 즉성숙실패, 동맥류형성, 도류증후군, 협착및혈전성폐색증, 감염, 심부전등의문제가있다. 이러한문제들을해결하기위해서많은혈관외과의사들이노력하고있다. 현재시행되고있는혈관접근로에대한기본원칙과고려할점은여러문헌에서정리되어있다 (13,14). 이러한표준진료지침들을숙지하고환자개개인에맞춘최상의치료를제공하도록노력하여야겠다. 또한투석접근과관련된여러문제점들을극복하기위하여혈관외과의사가주도적인역할을하여야겠다. 즉적극적인학술모임참여와증례정보교환, 한국인에적합한진료지침이나표준치료법개발, 그리고다기관공동연구기획및수행등을제안하는바이다. 결 역사란무엇인가 라는저서에서 Edward Hallet Carr는 역사란현재와과거의끊임없는대화이다 라고말하였다. 이것은 과거의역사적사실이야말로우리가살아가는현재의거울이고, 앞으로살아가야할미래를밝혀주는등불이기때문이다 라고할수있다. 과거선배의사들이열심히발전시켜온성과들을바탕으로현재투석치료에관여된모든전문가들 ( 혈관외과, 신장내과, 영상의학과, 투석실간호사등 ) 이합심하여만성신부전으로지속혈액투석치료를받는환자들의삶의질을향상시키기위해서최선의노력을기울여야하겠다. 론 REFERENCES 1) The Korean Society of Nephrology [Internet]. Seoul (KR): The Korean Society of Nephrology; c2006 [cited 2011 Feb 23]. Available from: 2) Cimino JE. Historical perspective on more than 60 years of hemodialysis access. Semin Vasc Surg 2007;20: ) Konner K. History of vascular access for haemodialysis. Nephrol Dial Transplant 2005;20: ) Carrel A. Technique and remote results of vascular anastomoses. Surg Gynecol Obstet 1912;14: ) Kolff WJ. First clinical experience with the artificial kidney. Ann Intern Med 1965;62: ) Alwall N, Norvit L, Atein AM. On the artificial kidney. VII. Clinical experiences of dialytic treatment of uremia. Acta Med Scand 1949;132: ) Quinton W, Dillard D, Scribner BH. Cannulation of blood vessels for prolonged hemodialysis. Trans Am Soc Artif Intern Organs 1960;6: ) Shaldon S, Chaindussi L, Higgs B. Haemodialysis by percutaneous catheterization of femoral artery and vein with regional heparinisation. Lancet 1961;2: ) Cimino JE, Brescia MJ. Simple venipuncture for hemodialysis. N Engl J Med 1962;267: ) Brescia MJ, Cimino JE, Appel K, Hurwich BJ. Chronic hemodialysis using venipuncture and a surgically created arteriovenous fistula. N Engl J Med 1966;275: ) James JM, Jennings WK. Effect of induced arteriovenous fistula on leg length: 10 year observations. Mayo Clin Proc 1961;36: ) Polo JR. Kenneth Charles Appell, M.D.: the surgeon who performed the first radiocephalic fistulas for hemodialysis. Am Surg 2006;72: ) Sidawy AN, Gray R, Besarab A, Henry M, Ascher E, Silva M Jr, et al. Recommended standards for reports dealing with arteriovenous hemodialysis accesses. J Vasc Surg 2002;35: ) III. NKF-K/DOQI Clinical Practice Guidelines for Vascular Access: update Am J Kidney Dis 2001;37(1 suppl 1):S

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untitled 대흉외지 2009;42:41-45 임상연구 동반정맥을정맥유출로이용한인조혈관동정맥루조성술 이건 * ㆍ임창영 * ㆍ이헌재 * Arteriovenous Fistula Formation with Prosthetic Graft Using the Vena Comitantes as a Venous Outflow Gun Lee, M.D.*, Chang-Young Lim,