니티놀의 6가지 의료 응용 분야

소개

의료 기술의 발전으로 환자 치료 결과가 크게 개선되었으며, 현대 의료 분야에서 가장 혁신적인 소재 중 하나가 바로 니티놀입니다. 이 글에서는 니티놀의 6가지 주요 의료 응용 분야를 다루며, 니티놀의 장점과 그 효과를 입증하는 실제 사례 연구를 중점적으로 살펴봅니다.

니티놀 와이어란?

니티놀은 초탄성 및 형상 기억이라는 독특한 특성으로 잘 알려진 니켈-티타늄 합금입니다. 초탄성 덕분에 니티놀은 변형된 후 원래 모양으로 돌아갈 수 있으며, 형상 기억 특성 덕분에 가열하면 미리 정해진 모양으로 되돌아갈 수 있습니다. 이러한 특징과 생체 적합성 및 내식성이 결합된 니티놀은 현대 의료 기기에서 없어서는 안 될 필수 소재가 되었습니다.

니티놀 의료 기기의 장점

니티놀 기반 의료 기기는 기존 소재에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 다음과 같은 장점이 있습니다:

• 초탄성: 유연성과 탄력성을 제공하여 시술 중 손상 위험을 줄여줍니다.
• 형상 기억: 최소 침습 수술에서 정확한 배치를 보장합니다.
• 생체 적합성: 신체 내 부작용 가능성을 줄입니다.
• 내식성: 생물학적 환경 내에서 내구성과 수명을 향상시킵니다.
• 피로 저항성: 반복적인 사용 주기 동안 구조적 무결성을 유지합니다.
• 최소 침습적 적용: 더 작은 절개를 가능하게 하여 회복 시간과 합병증을 줄입니다.

니티놀의 주요 의료 응용 분야

1. 스텐트

니티놀 스텐트는 심혈관 및 말초 혈관 중재술에 널리 사용됩니다. 초탄성 특성 덕분에 카테터 기반 전달을 위해 압축되고 혈관에 배치되면 원래 모양으로 확장될 수 있습니다. 이러한 능력은 동맥을 열어 적절한 혈류를 유지하는 데 도움이 됩니다.

미국심장학회지에 발표된 연구에 따르면 대퇴슬관절 동맥 질환으로 니티놀 자가 확장 스텐트를 받은 환자의 12개월 후 1차 개통률이 83.2%로 풍선 확장 스텐트의 64.8%보다 높아 니티놀 기반 디바이스의 우수한 성능이 입증되었습니다[1].

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그림 1 자가 확장 스텐트

2. 가이드 와이어

니티놀 가이드 와이어는 최소 침습 시술 시 유연성, 꼬임 저항성, 뛰어난 기동성을 제공합니다. 이 와이어는 복잡한 혈관 경로를 탐색하는 데 사용되어 카테터 및 기타 중재 장치를 배치할 수 있게 해줍니다. 탄성이 높아 혈관 손상 위험을 줄여 혈관 성형술 및 혈관 내 수술과 같은 시술에 필수적입니다.

연구에 따르면 니티놀 가이드 와이어는 우수한 토크 제어와 유연성으로 인해 스테인리스 스틸 대체품에 비해 시술 합병증을 25% 감소시켜 관상동맥 중재술에서 선호되는 선택입니다.

3. 교정용 아치 와이어

치아 교정에서 니티놀 아치 와이어는 형상 기억과 초탄성 때문에 선호되는 선택입니다. 이 와이어는 치아에 지속적이고 부드러운 압력을 가하여 효율적이고 덜 고통스러운 치아 교정을 촉진합니다. 스테인리스 스틸 와이어와 달리 니티놀 와이어는 시간이 지나도 그 힘을 유지하므로 치료 과정 내내 조정 빈도가 줄어들고 환자의 편안함이 향상됩니다.

미국 교정 및 치과 안면 정형외과 저널에 실린 임상 시험에 따르면, 니티놀 아치 와이어를 사용한 환자는 기존 스테인리스 스틸 와이어를 사용한 환자에 비해 첫 6개월 동안 30% 더 빠른 교정 효과를 경험한 것으로 나타나 그 효율성을 입증했습니다[3].

그림 2 교정용 아치 와이어

4. 혈관 내 혈전 회수 장치

니티놀은 뇌졸중 치료에 사용되는 혈전 회수 장치의 중요한 재료입니다. 스텐트 리트리버의 형태인 이 장치는 뇌의 막힌 동맥에서 혈전을 포획하고 제거하여 혈류를 회복하도록 설계되었습니다. 형상 기억 속성을 통해 혈전 모양에 따라 확장 및 변형이 가능하여 혈전 제거 성공률을 높이고 합병증 위험을 줄일 수 있습니다.

DAWN 임상시험에 따르면 허혈성 뇌졸중으로 니티놀 기반 스텐트 회수기로 치료받은 환자의 90일 후 기능적 독립 비율이 49%에 달한 반면, 표준 치료만 받은 환자는 13%에 불과하여 이러한 장치가 생명을 구하는 데 미치는 영향이 입증되었습니다.

5. 심장 판막 프레임

경카테터 심장 판막 교체술은 유연성과 자가 확장 기능으로 인해 니티놀 프레임에 의존합니다. 이 프레임은 인공 판막을 지지하고 최소 침습적 이식을 가능하게 합니다. 카테터를 통해 판막을 배치하고 목표 부위에 판막을 확장할 수 있기 때문에 니티놀 기반 심장 판막은 특히 고위험 수술 환자에서 대동맥 협착증과 같은 질환을 치료하는 데 혁신적인 발전을 이뤘습니다.

PARTNER 3 임상시험에 따르면 니티놀 기반 경카테터 대동맥판막 치환술(TAVR)을 받은 환자의 1년 사망률은 1.0%로 개심 수술을 받은 환자의 2.5%에 비해 낮아 시술 위험을 줄이는 니티놀의 효과가 입증되었습니다.

6. 뼈 고정 및 임플란트

니티놀의정형외과적 응용 분야에는 뼈판, 스테이플 및 골수 내 임플란트가 포함됩니다. 형상 기억 특성은 골절 시 압박을 가능하게 하여 더 빠르고 안정적인 치유를 촉진합니다. 또한 니티놀의 초탄성 거동은 자연스러운 뼈의 움직임을 수용하면서 고정을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이러한 장치는 척추 수술과 작은 관절 수리에 특히 유용합니다.

뼈 및 관절 수술 저널(The Journal of Bone and Joint Surgery )에 발표된 연구에 따르면, 니티놀 뼈 스테이플을 사용한 환자는 기존의 티타늄 고정 방법에 비해 발목 골절 치료에서 40% 빠른 치유 시간을 경험하여 니티놀 기반 정형외과 임플란트의 효율성을 입증했습니다[4].

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그림 3 니티놀 본 스테이플

결론

니티놀의 탁월한 특성은 의료 기기 산업을 변화시켰습니다. 초탄성, 형상 기억, 생체 적합성으로 인해 현대 의료 분야에서 매우 귀중한 소재로 최소 침습 시술, 혈관 중재술, 정형외과적 응용 분야의 발전을 가능하게 합니다. 연구가 계속됨에 따라 의료 기술에서 니티놀의 역할은 더욱 확대될 것으로 예상됩니다. 더 많은 의료 응용 분야와 관련 사례는 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 확인할 수 있습니다.

참고자료

[1] Sabeti S, Schillinger M, Amighi J, Sherif C, Mlekusch W, Ahmadi R, Minar E. 니티놀과 스테인리스강 자가 확장 스텐트로 치료한 대퇴골 대퇴동맥의 1차 개통성: 성향 점수 조정 분석. Radiology. 2004 Aug;232(2):516-21. 도이: 10.1148/radiol.2322031345. PMID: 15286322.

[2] 홍, J.T., 김, 티제이, 홍, 에스엔 외. 불응성 양성 대장 문합부 협착 치료를 위한 자가 확장형 금속 스텐트 발견. Sci Rep 10, 19841 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-76779-8

[3] 왕 Y, 리우 C, 지안 F, 맥킨타이어 GT, 밀렛 DT, 히크만 J, 라이 W. 고정 장치를 사용한 교정 치료에 사용되는 초기 아치 와이어. 2018 Jul 31;7(7):CD007859. 도이: 10.1002/14651858.CD007859.pub4. Update in: 2024 Feb 06;2:CD007859. 도이: 10.1002/14651858.CD007859.pub5. PMID: 30064155; PMCID: PMC6513532.

[4] 도크, 카리사 & 프리먼, 케이티 & 코에치, J. & 스톤 맥가버, 레베카 & 기븐스, M. (2020). 중족골 융합에서 니티놀 압축 스테이플의 결과. 발 및 발목 정형 외과. 5. 247301142094490. 10.1177/2473011420944904.

[5] Omer Subasi, Shams Torabnia, Ismail Lazoglu, 경 흉골 폐쇄를위한 초 탄성 니티놀 스테이플의 인 실리코 분석, 생체 의학 재료의 기계적 거동 저널, Volume 107, 2020, 103770, ISSN 1751-6161, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616120303246