서     론

   여러가지 원인에 의한 기관결손시 가장 먼저 시도될 수 있는 방법은 일차 단단문합이지만, 결손의 크기가 큰 경우는 조직 이식편이나 인공 이식편을 이용한 재건술이 고려되어야 한다.
   기관 동종이식에 있어서는 이식편의 허혈과 면역거부가 가장 큰 문제가 되어 혈관화를 촉진시키고 면역 반응을 억제시킬 수 있는 여러가지 방법이 시도 되었지만 그리 성공적이지는 못했다.
   인공 이식편의 개발 및 이식에 있어서는 상피화가 잘 되지 않고 만성적인 감염이 쉽게 발생하여 육아조직 형성, 문합피열, 주요 혈관미란 등이 문제가 되었다. Neville 등이 실리콘으로 만든 이식편의 임상 성적을 보고한 바 있으나 조직과 혈관의 재생이 지극히 미비하여 좋은 결과를 거두지는 못했다.¹⁾ 그 후 Okumura 등은 말렉스(marlex) 망사구조를 테플론(teflon)으로 보강하고 콜라겐(collagen)을 코팅하여 기밀성을 유지한 이식편의 동물실험 결과를 보고하였다.²⁾³⁾ 그 결과는 이식 4개월 후 망사구조의 구멍 사이로 조직이 자라들어가 약간의 호흡상피층이 형성되는 등 종전의 것들에 비하여 상당히 진보된 성적을 거두었으나 아직 점막층이 완전하게 재생되지는 못했었다. 그 후 여러 저자에 의하여 대망에 이식편을 일정기간 이식하여 싼 후 다시 이를 기도에 이식하는 방법이 발표되었다.^4-8) 이 경우 전자에 비하여 보다 우수한 혈관화를 보였으나 기도 내면조직의 특징인 섬모를 포함한 점막조직의 재생에는 여전히 만족스럽지 못한 결과를 얻었다.
   따라서 본 실험에서는 이러한 이전의 실험에 기초하여, 다음과 같은 특성을 가진 인공 기관 이식편을 개발하고자 하였다. 첫째, 이식편의 기본골격은 신생혈관이 자라 들어가는 것을 촉진할 수 있도록 고단위 유공 망사 구조로 제작하였으며 그 재질은 오랜기간 임상에서 사용되어 안정성이 입증된 프롤린과 폴리프로필렌을 사용하였다. 둘째, 실제 이식시 중심부 육아조직의 형성이 주로 이식편 내면의 상피형성의 지연에서 기인하므로 상피화를 촉진시킬 수 있도록 이식 이전에 내강측을 구강점막으로 피복하였다. 셋째, 조직과 인공 이식편 사이에 공기가 새지 않게 만들기 위해서 젤라틴(gelatin)과 같은 생분해성의 접착제를 사용하였다. 넷째, 이식편의 혈관화를 촉진하고 이식된 점막의 활력(viability)을 유지할 목적으로 이식편을 대망(greater omentum)에 이식하였다. 본 연구에서 이식편을 대망에 넣음으로써 이식된 자가이식 점막의 혈관이 잘 생기고 생존하느냐에 대하여 평가하여, 앞으로 실험동물 및 인체 이식 실험에서 새로운 기관 인공 이식편이 기관 결손을 재건하는데 유용하게 쓰일 수 있는지의 효용성을 평가하고자 하였다.

재료 및 방법

   기도 이식편의 기본골격은 프롤린 망사구조(prolene mesh)(Ethicon, Somervile, NJ), 폴리프로필렌 고리(poly-propylene ring), 그리고 젤라틴(gelatin)으로 구성되어 있다. 10개의 폴리프로필렌 고리는 프롤린 망사구조와 접하는 부위를 용융온도(melting temperature)인 120°C 정도로 녹여 5 mm 간격으로 프롤린 망사구조의 원기둥 외측에 부착되었다. 젤라틴은 대망혈관으로부터 산소와 영양이 확산되는 것은 방해하지 않으면서, 구강점막이 대망의 이식편 표면에 부착하기 쉽도록 접착면 역할을 해주었다. 젤라틴이 도포된 원주는 건조시킨 후 EO 가스로 멸균시켰다(Fig. 1).
   15~20 kg의 Mongrel 개 8마리를 thiopental sodium을 이용하여 정맥내 마취를 시행한 후 앙와위에서 vecuronium bromide(0.1 mg/kg)를 주사후 구강을 통한 기관내 삽관을 하고 커프(cuff)가 있는 내경 6.5 mm의 기관내관(endotracheal tube)을 인공호흡기(NARKOMED 2B, North America Drager, USA)에 연결하였다. 마취는 인공호흡기를 통한 가스(O₂ 1 L/min, N₂O 1 L/min, halo-thane 1~1.5%)를 이용하여 유지하였다. 실험동물은 움직일 수 없게 고정한 후 수술 부위의 털을 깎고 소독을 실시하였다. 구강내 협부점막은 채취 후 항생제(cefamezine, 1 g/L)로 수차례 씻었다. 채취한 협부점막을 젤라틴이 도포된 이식편의 내강측에 피복시킨 후 4­0 프롤린(Ethicon, Somervile, NJ)을 이용하여 몇 군데 봉합을 해 고정하였다.
   복부 위쪽 중앙에 작은 절개를 가한 후 대망을 복강 밖으로 꺼내어, 미리 준비한 기관 이식편을 대망의 아래부분에 싼 후 다시 복강 내로 넣어 주었다. 협부점막 채취 및 이식편 도포와 복강내 삽입은 동시에 실시를 했다.
   실험용 개들에게 수술일에 항생제(cefamezine 500 mg)를 정맥주사 하였고, 수술 후 3일까지 하루 3번씩 250 mg의 cefamezine을 근육주사했다. 모든 실험동물은 National Institute of Health(NIH)에서 출판한 “Guide for the care and use of laboratory animals”(NIH publication 85~23, revised 1985)에 준하여 처리하였다.
   첫 시술 2주 후에 실험동물들은 이식편을 얻기 위하여 희생되었다. 상기 방식과 같이 마취 후 복부 중앙에 절개하여 먼저 넣어진 이식편을 떼어내 생리식염수로 씻어내고 조직학적 검사를 위해 10% 포르말린 용액으로 고정했다. 내강측 점막세포의 활력도(viability)는 hematoxylin and eosin 염색으로 조직학적 검사하였다.
   대망혈관으로부터의 이식편과 점막의 혈관화는 lipiodol을 이용한 혈관조영검사로 평가하였다(Guerbet S.A., France). 혈관조영을 위한 실험용 개 3마리는 상기 방식과 같이 마취 후 다시 복부 중앙에 조그맣게 절개를 한 후 대망 전체와 이식편을 조심스럽게 주위조직으로부터 박리하였다. 이때 우측 위대망동맥(gastroepiploic artery)은 보존하여, 우측 위대망동맥에 16 gauze 정맥주사바늘을 꽂은 후 주사기를 이용하여 20 ml의 lipiodol을 서서히 주입하였다. 그 후 이식편이 포함된 대망을 잘라서 유방조영촬영기(mammography)(Senographe 600T, GE Medical System, Winsconsin, USA)를 이용하여 혈관화 정도를 평가하였다.

결     과

   모든 개들은 수술 후 12시간 내에 정상적으로 활동하였으며, 첫 시술 2주 후에 실시한 2차 수술시 이식편은 대망에 잘 싸여있는 소견을 보였으며, 주위조직으로부터 박리하는데 어려움은 없었다. 우측 위대망동맥으로부터 혈액공급을 받는 이식편과 그것을 싸고 있는 대망은 상흉경부로 쉽게 옮길 수 있었다(Fig. 2). 이식편을 싸고 있는 대망은 단단히 붙어있었으며 떼려고 할 때 출혈이 관찰되었다. 그리고 이식편의 안쪽에 피복된 구강점막은 건강해 보였다(Fig. 3). 점막이 접힌 한 예를 제외한 다른 모든 경우에서 점막과 이식편의 접합은 견고하였고, 모세혈관 성장에 의해 대망조직에 잘 붙어 있었다(Fig. 4-A). 모든 이식점막 조직에서 편평상피세포 재생이 관찰되었다(Fig. 4-B). 점막으로 덮이지 않은 외측의 노출 부위는 짙은 색의 소성 결체조직으로 덮였다(Fig. 4-C). 처음 이식편에 넣었던 젤라틴은 완전히 흡수되어 관찰되지 않았다. 농양형성은 관찰되지 않았으며 점막과 이식편, 이식편과 대망간에 벌어진 틈은 없었다. 대망혈관으로부터의 이식편과 점막의 혈관화는 lipiodol을 이용한 혈관조영검사를 이용하여 평가하였는데 그 결과는 대망혈관으로부터 혈류가 좋은 소견을 보였다. 특히 피복된 점막은 조그맣고 가는 신생혈관으로부터 잘 공급되고 있었다(Fig. 5).

고     찰

   기관을 침윤하는 악성종양이나 선천성, 외상성, 염증성 및 의인성(iatrogenic) 기관 협착에 있어서 종종 광범위한 기관 절개가 필요하다. 광범위한 기관 절개 후 일차 문합이 가능하지 않은 경우 말단 기관루(terminal tracheal fistula)를 제작하는 것이 가능하고 안전한 방법이다. 이것은 광범위한 환형의 기관 결손을 재건하는데 있어서 아직 상당한 어려움이 있기 때문이다.^9-11) 많은 인공 이식편과 조직 이식편이 시도되었지만, 그리 성공적이지는 못했다.¹²⁾
   자연상태의 점막과 연골을 가진 기관 동종이식이 기관 결손 재건에 가장 좋은 것이라는 생각을 가지고 많은 연구자들이 연구를 진행해 왔으나 대부분의 연구에서 만족할 만한 결과가 나오지 못했다.¹³⁾¹⁴⁾ 실패의 원인으로는 이식편의 허혈(ischemia)과 면역거부반응(immunorejection)이 가장 많은 것으로 알려져 있는데, 최근에 이식편의 허혈은 보다 효과적으로 치료되고 있다.⁴⁾⁵⁾ 이식 기관편에 직접적 혈관재생술(direct revasculization)은 기술상으로 시행하기 어려워, 대신 대망이나 근육의 양경피판(bipedicle flap)을 이용한 간접적인 혈관재생술(indirect revasculization)이 사용되어져 왔다. 동종이식조직의 안전한 길이가 아직 정해져 있지 않지만, 4~5 cm 정도의 이식조직이 혈관재생이 잘 되고 수개월간 살아 남았다.
   면역거부반응은 아직 잘 치료되지 못하고 있는 실정이다. 이식 전에 냉동보관(cryopreservation)이나, 방사선조사(irradiation) 등의 전처치나 이식 후 면역억제를 통한 처치가 제시되고 연구되었다.¹⁵⁾¹⁶⁾ 그러나 아직 안전하게 받아들여질 만한 임상적 방법은 개발되지 못하였으며, 기존의 임상적 방법들은 성공적인 결과를 보여주지 못했다.
   앞서 언급한 두가지 중요한 문제들이 해결된다 하더라도 국내에서는 기관 동종이식을 이용한 치료에는 이식기관의 확보라는 난제에 직면하게 된다. 동종이식 조직은행(allo-graft bank)의 냉동보관이 하나의 해결책이 될 수 있지만, 타 장기이식영역에서 이식조직의 부족이 가장 심각한 제한점이었던 것처럼 실제에 있어서 동종기관의 수집은 매우 어려울 것이다. 따라서 광범위한 기관절제를 계획하고 있는 외과의사에게는 동종기관의 예치가 적절한 해결책이 되질 못한다.
   Neville, Bolanowiski와 Soltanzadeh는 이상적인 기관 이식편은 다음과 같은 6가지 특성을 가지고 있어야 한다고 제시하였다.¹⁷⁾ 첫째 공기가 새지 말아야 하며, 둘째 적절한 경도(consistency)를 지녀야 하며, 셋째 숙주에 의해 잘 받아들여져야 하며, 넷째 최소한의 염증반응을 유발하면서 주위조직과 적절히 결합되어야 하며, 다섯째 섬유아세포(fibroblast)나 세균의 내강 침투를 견뎌낼 수 있어야 하며, 여섯째 내강으로 호흡상피 세포가 자라 들어갈 수 있도록 하여야 한다. 지금까지 연구된 대부분의 인공기관은 이상의 조건들(특히 여섯번째 조건)을 모두 만족시키지는 못했고, 문합의 피열(anastomotic dehiscence)과 협착(stenosis)으로 인해 성공적이지 못하였다.^{3)12)13)18)19)} 인공기관은 상피형성이 잘 되지 않아 만성감염에 쉽게 노출되었으며 따라서 문합피열, 육아조직 형성, 주요 혈관미란 등이 유발되었다. 그러므로 이식편 표면을 구강점막 같은 살아있는 점막으로 피복시키는 것이 이식편을 통한 만성감염을 방지하고 이식편의 상피화 증진에 도움이 될 것이다. 그러나, 단순히 내면을 점막으로 피복 시키는 것만으로 이식된 점막이 살아 있도록 유지시키기는 힘들다. 그래서 우리는 점막으로 피복된 이식편들을 복강 내로 이식해 대망으로 포장하였다. 이식편에 혈액공급을 증진시키기 위해 대망을 사용하는 것은 많은 연구에서 뿐 아니라, 실제 기관이나 기도 수술에서 사용되어 왔으며 만족할 만한 결과를 보여 주었다.^6-8)20) 기대했던 대로 이번 연구에서도 Li 등이 점막이 재생되고 이식편과 대망의 결합이 견고해진다고 보고한⁵⁾ 2주후에 다공성 이식편을 통해 많은 신생혈관들이 대망에서 이식된 점막으로 자라 들어간 소견을 보였다. 그리고 점막이 덮이지 않은 노출 부위도 이식편의 기밀성(air-tightness)을 유지할 수 있을 정도의 결체조직이 형성되었다. 저자들은 점막과 이식편, 이식편과 대망의 결합을 유지할 수 있도록 독성이 없으며 48시간 내에 쉽게 생분해가 되는 젤라틴을 사용하였다. 다공성 이식편에 젤라틴을 넣는 것은 교원질제작(collagen fabrication) 같은 다른 방법보다 조작하기 쉽다.²⁾ 본 연구에서는 이식편의 내면에 점막을 도포하고 다른 표면에 대망을 쌌으며, 그 외 상피화를 촉진시키기 위해 다른 방법을 추가로 시행하지는 않았다. 본 연구결과에서 자가점막과 이식편과의 결합상태를 증진시키기 위해 사용한 젤라틴이 점막과 이식편의 부착력을 증진시키며 신생혈관의 형성에 장애를 주지 않고 생분해됨을 알 수 있었다. 그리고 이식편의 노출 부위에 이물질 반응(foreign body reaction)에 의해 결체조직이 형성되는데 약간의 역할을 하는 것으로 생각되었다. 이 이식편이 실제 동물에서 이식시 편평상피 재생이 되는 여부와 협착 및 피열 여부는 앞으로 실험에서 더 연구되어야 할 것으로 생각된다. 이런 결과를 토대로 저자들은 이 이식편이 생체적합성(biocompatibility)이 높고 좀더 연구가 진행되면 광범위한 기도 결손 재건에 적합한 것으로 결론지었다.

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