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기주 화
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1 Biomaterials Research (2012) 16(3) : Biomaterials Research C The Korean Society for Biomaterials 담관협착치료를위한스텐트삽입술 Stent Placement for Treatment of Biliary Obstruction 조영권 1 박상수 2 * 권동일 3 강성권 4 Young Kwon Cho 1, Sangsoo Park 2 *, Dong Il Gwon 3, and Sung Kwon Kang 4 1 을지대학교의과대학영상의학과, 2 을지대학교의료공학과, 3 울산대학교의과대학영상의학과, 4 서울대학교의과대학영상의학과 1 Department of Radiology, Eulji University College of Medicine 2 Department of Biomedical Engineering, Eulji University, Seongnam , Korea 3 Department of Radiology, Ulsan University College of Medicine 4 Department of Radiology, Seoul Nat'l University College of Medicine (Received August 3, 2012/Acccepted August 9, 2012) Stenting is the most common palliative treatment for patients suffering from either benign or malignant biliary strictures. First introduced in late 1970s, polymeric tube stent has been the most common stent but has had a problem of stent obstruction with sludge within 3-4 months. Self-expandable metallic stent (SEMS), with much larger diameter, considerably prolonged the stent patency period in biliary stenting. SEMS, however, has its own problem of tissue ingrowth through the stent wire mesh and difficulty in repositioning or removal when it is necessary. Polymer-covered selfexpandable metallic stent (PC-SEMS) is widening its application scope, as it has both large lumen and protection from tissue ingrowth through the stent wire mesh. PC-SEMS, however, has yet to solve its own problem of dislocation. Various aspects of the three biliary stent types are discussed in this paper. Key words: biliary stent, self-expandable metallic stent, polymer-covered, biliary stricture, stent patency 서론 : 담관협착과스텐트시술의유용성 담 관협착에는두종류가있는데양성담관협착은만성췌장염이나담관유두부의경화증, 재발성담관염, 유두괄약근절개술, 담낭절제술이나간이식수술후에발생할수있으며수술로도치료가가능하나, 최근에는내시경을이용한담관스텐트삽입술이고식적치료방법으로자리잡아가고있다. 1) 악성담관협착은췌두부암, 담낭암, 담관암등에의한악성종양에의해서담관의협착이초래되며, 이경우에는수술이불가능한말기환자인경우가많으므로스텐트삽입술이주된치료방법이다. 2) 담관협착의치료를위하여최초로개발된스텐트는플라스틱튜브스텐트이었으며, 내시경을이용하여담관과십이지장을걸쳐설치되어담즙을배액시켜준다. 플라스틱튜브스텐트는십이지장의음식물이역류하여스텐트의내강을채워담즙배액을어렵게하므로스텐트의개통성이장기간유지되기어려운단점이있다. 플라스틱튜브형태의스텐트는짧은개통성기간때문에 3개월마다교체하거나시간간격을두고개수를늘려여러개를담관에유치시키는방법도시행되고있다. 2-4) 플라스틱튜브스텐트의단점을극복하기위하여자가 * 책임연락저자 : spark@eulji.ac.kr 팽창형금속그물망스텐트가개발되었으며, 스텐트개통성을향상시키고, 환자의생존기간을늘리는데기여하였지만, 금속그물망사이로침범하는악성종양과금속세선에의한주변조직의자극으로인해초래되는주변조직의과증식 (tissue hyperplasia), 십이지장으로부터의음식물의역류등의영향으로금속스텐트역시시간이경과함에따라서재협착이발생하게된다. 5-9) 최근에는금속스텐트를고분자피막으로피복한피복형금속스텐트가개발되어악성협착뿐아니라양성협착치료용으로도사용되고있다 ) 본논문에서는각각의스텐트의장단점을비교하여보고, 담관스텐트설치후의부작용및문제점을분석하여보고자한다. 자가팽창형담관스텐트제작과삽입방법니티놀자가팽창형스텐트는니티놀세선을바늘이꽂혀있는원통형지그에감아서제작한다 (Figure 1A). 이때사용하는세선의굵기가증가할수록원형팽창력 (hoop strength) 이향상되어협착을잘치료할수있으나, 굵기의증가는삽입도관직경의증가를초래하여삽입시환자에게주는고통을증가시키므로삽입관의굵기를최소화하면서협착을치료할수있는최적의세선두께와단위면적당세선의수를찾아야한다. 13) 스텐트의유연성 (flexibility) 는세선과세선이교차하는부위에서서로를엮는방법에따라서영향을받으므로유연성을 116

담관 협착 치료를 위한 스텐트 삽입술 Figure 1. Self-expandable metallic nitinol stent on top of a barrel shaped stainless steel zig (A). The stent removed from the zig after heat treatment at 500oC (B).

지 그를 제거한 스텐트는 세척과정을 거친 후 멸균 포장한다. 피 복형 금속 스텐트의 경우에는 스텐트의 모양이 완성된 후 고 분자 용액에 dipping하거나 이미 만들어진 고분자 피막을 스텐 트에 덧씌우는 방법으로 제작한다. 담관 스텐트로 사용되는 자가팽창형 스텐트와 삽입기구의 모 형은 Figure 2와 같다.

(Courtesy of Monmouth Surgical Ltd.). 안쪽에 위치하게 된다. 카테타의 원위부는 안내도관(guiding sheath)의 허브에 연결되어 있으며, 안내도관과 카테타의 내부 로 스테인레스 스틸 재질의 밀대(pusher)가 스텐트와 접촉하고 있다.

2 담관 협착 치료를 위한 스텐트 삽입술 Figure 1. Self-expandable metallic nitinol stent on top of a barrel shaped stainless steel zig (A). The stent removed from the zig after heat treatment at 500oC (B). (Courtesy of S&G Biotech). 극대화하기 위해서는 세선과 세선이 서로 꼬임이 없이 교차만 하도록 제작한다.14-15) 지그에 세선을 엮는 것이 완성되면 지그 는 전기로에 넣어서 500oC에서 열처리한 후 급냉하여 스텐트 의 원통형 모양을 고정시키고, 지그를 제거한다(Figure 1B). 지 그를 제거한 스텐트는 세척과정을 거친 후 멸균 포장한다. 피 복형 금속 스텐트의 경우에는 스텐트의 모양이 완성된 후 고 분자 용액에 dipping하거나 이미 만들어진 고분자 피막을 스텐 트에 덧씌우는 방법으로 제작한다. 담관 스텐트로 사용되는 자가팽창형 스텐트와 삽입기구의 모 형은 Figure 2와 같다. 자가팽창형 금속 담관 스텐트는 주로 니티놀 세선의 초탄성을 이용하므로 작은 직경의 플라스틱 카 테타 내로 압축되어 삽입될 수 있으며, 카테타와 스텐트의 체 강 내에서의 이동을 위하여 안내 철사가 스텐트 및 카테타의 117 Figure 2. Covered metallic biliary stent and deployment system. (Courtesy of Monmouth Surgical Ltd.). 안쪽에 위치하게 된다. 카테타의 원위부는 안내도관(guiding sheath)의 허브에 연결되어 있으며, 안내도관과 카테타의 내부 로 스테인레스 스틸 재질의 밀대(pusher)가 스텐트와 접촉하고 있다. 내시경을 통하여 자가 팽창형 스텐트를 담도에 삽입하는 과 정은 Figure 3에 도시하였다. 내시경의 선단은 위를 지나 십이 지장의 총담관 개구부에 위치한다. 총담관은 췌관과 합쳐져서 유두를 통하여 십이지장으로 개구한다. 내시경을 통하여 안내 철사를 유두로 통과시켜 담관 협착 부위를 지나게 한 다음, 안 내 철사를 따라서 스텐트가 장착된 카테타를 협착부위를 지나 게 위치시킨다(Figure 3A). 협착 부위에서 카테타를 뒤로 후퇴 시키면 스텐트가 노출되면서 팽창하여 협착 부위를 확장시킨다 (Figure 3B). 카테타를 뒤로 후퇴시킬 때 스텐트가 카테타와 같 이 후퇴되지 않아야 하므로 카테타 내에 스텐트 후방에 위치 Figure 3. Endoscopic biliary stent placement. The tip of the endoscope is placed at the duodenal pappila, and the delivery catheter containing the compressed stent is pushed across the stricture (A). The self expandable nitinol stent comes out of the catheter and expands over several days to reopen the obstructed biliary tract (B). To expose the compressed stent inside the catheter, the catheter is pulled back while maintaining the position of the stent with the help of the pusher (C). (Courtesy of S&G Biotech). Vol. 16, No. 3

3 118 조영권 박상수 권동일 강성권 한밀대가후퇴하지않도록단단히잡은상태에서카테타가연결된안내도관 (guiding sheath) 을후퇴시킨다 (Figure 3C). 플라스틱튜브스텐트와금속담관스텐트플라스틱담관스텐트는주로폴리에틴렌, 테플론, 폴리우레탄을재료로사용하며, 직경 2-3 mm, 길이 5-18 cm 의길이의플라스틱튜브로만들어져협착된담관과십이지장에걸쳐설치된다. 16) 양끝단은처음에는직선형이었으나, 스텐트의이동을방지하기위하여곡선형으로구부리기도하고돼지꼬리모양으로말려있기도하다. 또한측면으로부터의담즙의유입과배액을위하여측공 (side-hole) 이뚫려있는것도있다. 금속스텐트가개발되기전에주로사용되었으나약 3 개월후부터는플라스틱내부에담니 (sludge) 가축적되어폐색되는문제점이있어재시술을필요로한다. 스텐트의제작과설치가용이하므로시술비용이저렴한장점이있다. 자가팽창형금속스텐트는스테인레스스틸혹은니티놀세선을원통형으로꼬아서만들며스텐트세선이담관내피세포에의하여덮히고조직사이에파묻히는경향이있어서스텐트설치후이동의부작용이없고, 직경이커서담니의축적에의한스텐트의폐색에걸리는시간이길므로스텐트의개통성이오랜시간동안유지되는장점이있다. 그러나스텐트세선이조직사이에파묻히므로스텐트설치후에는위치를이동시키거나제거할수없는단점도있다. 플라스틱스텐트와자가팽창형금속스텐트의유용성에관한비교연구는많이있었지만, 대상질환이복합적이고시술방법도일정하지않은문제점이있었다. 특정한질환에특정한방법으로시술하는경우만을무작위배정비교임상시험 (randomized controlled clinical study) 한결과로는최근에 Sangchan 등이발표한논문이유일하다. 12) 저자들은간문부담관암환자 108 명을대상으로플라스틱스텐트와자가팽창형금속스텐트를내시경으로시술할때의유용성을비교연구하였는데그결과를 Table 1 에정리하였다. 연구에사용한플라스틱스텐트는직경 7-10 Fr ( mm), 길이 cm 의폴리에틸렌재질이었으며, 자가확장형스텐트는니티놀재질의직 Table 1. Results of plastic and self-expanding metal stenting on biliary stricture * SEMS (%) ** (N = 45) PS (%) ** (N = 46) Stent type nitinol wire mesh PE tube ID = 10 mm ID: 2-3 mm Successful drainage 37 (82.2) 25 (54.3) Early complications 11 (24.4) 19 (41.3) Cholangitis 5 (11.1) 9 (19.6) Pancreatitis 8 (17.7) 8 (17.4) 30-day mortality 8 (17.7) 16 (34.8) Median survival, days Median stent patency, days * Sangchan et al (Ref. 12) ** SEMS: self-expanding metal stent, PS: plastic stent Figure 4. Kaplan-Meyer plot of stent patency for plastic stent and selfexpandable metallic stent (SEMS). (Sangchan et al: Ref. 19). 경 10 mm, 길이 10 cm 이었다. Table 1 에서보는바와같이스텐트설치술의성공률은두가지스텐트에서차이가없으며, 담즙이성공적으로배출되어빌리루빈수치가 30% (2 주 ) 혹은 50% (4 주 ) 이하로감소하는경우는플라스틱스텐트에서 54.3% 인데비하여자가확장형스텐트의경우에는 82.2% 로자가확장형금속스텐트의경우가훨씬높다. 이는자가확장형스텐트가내경이더커서담즙배출이용이하고또한담관의분지로부터유입되는담즙이금속스텐트의그물망을통하여스텐트내강으로쉽게유입되어십이지장으로잘배출됨을의미한다. 시술후한달이내에발생하는초기부작용의비율은플라스틱스텐트에서 41.3% 로자가팽창형금속스텐트의 24.4% 에비하여두배정도크다. 초기부작용중췌관염이발생하는비율은두가지스텐트에서비슷하지만, 담관염이발생하는비율은플라스틱스텐트에서훨씬높은데, 이는플라스틱스텐트가스텐트의측면이개방되지못하여담관의분지로부터유입되는담즙이잘배출되지못하고담관내에정체되며, 또한플라스틱스텐트가측면이개방되어있는금속스텐트에비하여직경이작음에도불구하고담관내벽에더큰자극을주는것을의미한다. 스텐트설치후의개통성을유지하는기간은플라스틱스텐트가평균 35 일, 자가팽창형금속스텐트가평균 103 일로, 자가팽창성금속스텐트가약세배정도긴기간동안개통성을유지하는데 (Figure 4), 이는자가팽창형스텐트가플라스틱스텐트에비하여약 3-5 배의직경을가지고있기때문이다. 12) 스텐트의내경이크면담니의축적으로인한스텐트의폐색에걸리는시간을연장할수있기때문이다. 초기부작용이발생비율이높은플라스틱스텐트에서한달내사망률이두배정도높았으며, 환자의평균생존기간역시플라스틱스텐트의경우가자가팽창성금속스텐트에비하여약 1/3 에불과하였다. 이연구의결과는악성종양에의한간문부담관협착의치료에는자가팽창형금속스텐트가플라스틱스텐트에비하여훨씬유용함을의미한다. 담관스텐트의폐색플라스틱튜브스텐트설치후의주된문제점은담관의재 Biomaterials Research 2012

4 담관 협착 치료를 위한 스텐트 삽입술 협착인데, 플라스틱 스텐트 표면에 십이지장으로부터 침범하는 박테리아가 바이오필름을 형성하고, 음식물 중의 섬유 성분이 역류하여 스텐트의 내부를 채우는 것으로 알려져 있다. 폐색된 스텐트를 제거하여 SEM으로 관찰하고 생화학적으로 분석한 결 과 스텐트 내부를 채우는 담니(sludge)는 박테리아와 곰팡이, 미 생물의 분비물, 단백질, 음식물의 섬유질, 지방산의 칼슘염, 그 리고 무정형의 칼슘 빌리루비네이트로 구성되어 있음이 밝혀졌 다.16-20) 담관계 질환이 없는 정상인에게는 총담관의 십이지장 개구부에는 Oddi 괄약근이 있어서 담관에서 십이지장으로 담 즙은 배출되지만 십이지장으로부터 담관으로 미생물이나 음식 물 성분의 역류를 막는다. 그러나 담관 스텐트가 총담관과 십 이지장에 걸쳐서 설치되는 경우가 많으므로 Oddi 괄약근이 미 생물과 음식물 성분의 역류로 인한 담관 침범을 막지 못하는 것이 담관 스텐트 내 담니 형성의 주된 원인으로 사료되고 있 다.16) 침범한 박테리아는 폴리머 스텐트에 부착한 후 바이오필 름을 형성하고 음식물의 섬유성분, 고형화된 담즙 등이 가세하 여 스텐트 내부를 채우게 된다. 미생물로 인한 스텐트 표면의 바이오필름 형성을 막기 위한 여러 가지 시도가 있었다. 새로운 폴리머 재료의 이용,21) 폴리 머 스텐트 표면의 친수성 개질,22) 은나노 입자를 함유한 폴리 머 스텐트,23) 항균제를 함유한 폴리머 스텐트24-25) 등의 시도를 통하여 폴리머 표면에서 박테리아의 부착이 감소한다는 in vitro 실험 결과 들이 보고되었지만, 임상에서 스텐트 개통성의 향상 에 기여하였다는 확실한 연구 결과는 아직까지 보고되지 않고 있는데, 이는 박테리아가 폴리머 스텐트에 부착한 후에 자신을 보호하는 세포외 다당류 기질을 분비하여 피막을 형성하기 때 문이라고 추정된다.12) Table 1에서 보는 바와 같이 스텐트 설치 후의 스텐트 폐색 은 플라스틱 스텐트의 경우에서 훨씬 더 많이 빠르게 진행되 는데 주된 원인은 플라스틱 스텐트의 직경이 자가팽창형 금속 스텐트에 비하여 작기 때문이다. 십이지장으로부터 역류한 음 식물의 섬유 성분이 스텐트의 내강을 가로질러 위치하여 담즙 흐름의 유속을 저하시킬 가능성이 직경이 작은 스텐트에서 크 기 때문이다. 담관에 위치한 섬유 성분은 미생물의 부착과 바 이오필름의 형성으로 두께가 증가하고 담즙 흐름의 유속을 더 욱 떨어뜨리게 된다. 담즙의 흐름이 정체되면 담즙 성분이 고 형화되면서 담니를 형성할 가능성이 커진다. 본 연구팀이 개에 서 실험한 폴리우레탄 필름으로 커버한 6 mm의 담관 스텐트 에서도 음식물의 역류와 담니 형성으로 스텐트의 완전 폐색이 관찰되었으며, 음식물 성분과 담니를 제거한 스텐트의 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면 폴리우레탄 피막의 표면에 박 테리아의 군집과 바이오필름이 관찰되었다. Figure 5는 개의 담도에 설치한 폴리우레탄으로 커버한 니티놀 담관 스텐트를 3개월 후에 제거한 스텐트 표면의 주사 전자 현미경 사진으로 폴리우레탄에는 항생제인 Cefotaxime이 코팅되어 방출되고 있 었으나, 항생제의 방출이 박테리아의 부착과 바이오 필름의 형 성을 억제하지 못한다는 결과를 보여 준다. 119 Figure 5. Bacterial colonies and biofilm formed on a surface of a polyurethane cover of a biliary nitinol stent. The stent was removed from a canine biliary after 3-month implantation. 피복형 금속 스텐트 자가 팽창형 금속 스텐트는 스텐트 세선 사이로 주변의 조 직이 자라 들어와 내강이 폐색되는 현상이 발생하므로 주변의 조직이 자라 들어오는 것을 방지하기 위하여 스텐트를 폴리머 피막으로 덮어 씌운 피복형 자가 팽창형 금속 스텐트가 개발 되었다. 피복형과 비피복형 금속 스텐트 중 어느 것이 더 유용 한가에 대한 무작위 배정 비교 임상 시험들이 있었지만 그 결 과에 대한 해석은 엇갈리고 있었다. 즉 피복형 스텐트가 주변 조직의 침범을 억제하여 스텐트의 개통성이 더 오래 유지된다 는 장점과 함께 피복형 스텐트는 담관 내에서 위치가 고정되 지 못하고 이동하게 되어 위치 조정을 위한 재시술을 해야 한 다는 단점이 있다는 서로 엇갈리는 주장이 있었다. 최근 Li등 의 연구에서는 악성 담관 협착의 경우를 두 가지의 경우로 나 누어 담관 내부의 암괴에 의한 협착과 담관 외부의 암괴에 의 한 협착으로 분리한 후 담관 내부의 암괴에 의한 협착 환자에 서 피복형 스텐트와 비피복형 금속 스텐트의 유용성을 비교 분 석하였는데 그 결과는 Table 2에 정리되어 있다.2) 두 그룹에 서 스텐트의 개통성 지속 시간은 큰 차이를 보였는데, 피복형 스텐트의 평균 개통 지속 시간은 257일로 비피복형 스텐트의 162일에 비하여 50% 이상 긴 것을 알 수 있다(Figure 6). 스 텐트의 폐색은 피복형 스텐트에서 51.4%, 비피복형 스텐트에서 63.8%에서 발생하였는데, 주된 차이는 피복형 스텐트에서는 스 텐트 금속 세선의 메쉬 사이로 자라 들어오는 암 조직(tumor ingrowth)에 의한 폐색이 없는 반면에 비피복형 스텐트에서는 Vol. 16, No. 3

5 120 조영권 박상수 권동일 강성권 Table 2. Outcomes of covered vs. uncovered metal stent placement on malignant biliary stricture * Covered stent (%) (N = 35) Uncovered stent (%) (N = 47) Stent type e-ptfe covered nitinol self-expandable nitinol self-expandable Medial survival time, days Median stent patency, days Median stent patency rates * 86/83/60 85/68/43 No. of occlusions (%) 18 (51.4) 30 (63.8) Tumor ingrowth Tumor overgrowth Sludge Stent migration Unknown 0 6 (17.1) 6 (17.1) 3 (8.6) 3 (8.6) 12 (25.5) 6 (12.8) 4 (8.5) 0 8 (17.0) No. of complications (%) 11 (31.4) 11 (23.4) Cholangitis Hemobilia Cholecystitis Pancreatitis * Li et al (Ref. 2) ** Cumulative rates at 3, 6, and 12 months after stent placement 7 (20.0) 2 (5.7) 1 (2.9) 1 (2.9) 5 (10.6) 5 (10.6) 0 1 (2.1) 영술과정의천공등다양한원인의담관질환에피복형금속스텐트의적용이확대되고있다. 29) 결론 Figure 6. Kaplan-Meyer plot of stent patency for polymer covered and uncovered self-expandable metallic stents (SEMS). (Li et al: Ref. 2). 25.5% 의환자에서폐색이일어난다. 반면비피복형스텐트에서는관찰되지않은스텐트의이동에의한폐색이피복형스텐트에서는 8.6% 의경우에관찰되었다. 결론적으로담관내부의암조직에의한담관협착에서피복형스텐트의개통성기간은 tumor ingrowth 억제효과에의하여비피복형스텐트에비하여길어지는것을알수있다. 그러나피복형스텐트의경우에는메쉬사이의공간이피복에의하여덥히게되어측면으로부터의담즙유입이억제되므로담즙의정체로인한담관염증의발생비율이약간더높다는단점이있다. 위연구의결과로담관내부의암에의한담도협착의경우에는피복형스텐트가더유용하다는결론을얻을수있다. 피복형스텐트의또다른장점은스텐트의끝에줄을매달아서잡아당겨스텐트의끝을오무릴수있어서스텐트이동등의부작용발생시에도내시경을이용하여쉽게제거하거나위치를조정할수있는것이다. 이런장점으로최근에는담관의양성협착, 간이식수술후문합부위의협착, 유두괄약근절개술후의출혈, 간담관수술후의담즙유출, 내시경적역행적담췌관조 담관협착을치료하기위한스텐트는플라스틱튜브스텐트로부터시작하여자가팽창형금속스텐트를거쳐현재는피복형금속스텐트가적용영역을확대하고있다. 그러나피복형스텐트의경우에도스텐트이동및슬러지형성으로인한스텐트폐색등의문제점이완전히해결되지는않은상태이다. 항암치료기술의발전으로말기췌담도암환자의생존기간이늘어나고있는만큼부작용발생비율이작고스텐트개통기간이환자생존기간을능가할수있는담관스텐트의개발이필요하다. 참고문헌 1. M. Kida, S. Miyazawa, T. Iwai, H. Ikeda, M. Takezawa, H. Kikuchi, M. Watanabe, H. Imaizumi, and W. Koizumi, Recent Advances of Biliary Stent Management, Korean J. Radiol., 13, S62-S66 (2012). 2. F. Li, F. Wang, X. Yang, D. Ji, J. Li, N. Wang, Y. Liu, C. Li, T. Zhang, and K. Li, Covered stents versus uncovered stents for the palliation of malignant extrahepatic biliary obstruction caused by direct tumor invasion: a cohort comparative study, Med Oncol, (DOI= /s y) (2012). 3. G. Costamagna, M. Pandolfi, M. Mutignani, C. Spada, and V. Perri, Long-term results of endoscopic management of postoperative bile duct strictures with increasing numbers of stents, Gastrointest. Endosc., 54, (2001). 4. J. U. Shin and K. T. Lee, Fully Covered Self Expandable Metal Stent for the Treatment of Benign Biliary Strictures, Korean J. Gastroenterol., 59, (2012). 5. B. H. Lee, D. H. Choe, J. H. Lee, K. H. Kim, and S. Y. Chin, Metallic stents in malignant biliary obstruction: Prospective long- Biomaterials Research 2012

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Á¤¹ÌÈñ 411 Fig. 1. Photograph of (right) a newly designed complex expandable nitinol stent, and (left) stent introducer set (guiding tip, compressed stent, pusher catheter, introducing tube). Notice the coaxially