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나이티놀 와이어 스텐트의 피로도 특성에 대한 유한요소 해석
김한기,신일균,김동곤,김성현,이주호,기병윤,서태석,김상호,Kim, Han-Ki,Shin, Il-Gyun,Kim, Dong-Gon,Kim, Seong-Hyeon,Lee, Ju-Ho,Ki, Byoyng-Yun,Suh, Tae-Suk,Kim, Sang-Ho 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.3
스텐트는 인체내 비혈관 또는 혈관의 내강에 직접 삽입되어 장기간 내강의 개통을 확보해 주어야 하는 보형기구로 체내에서의 안정성이 매우 중요하다. 스텐트의 성능은 크게 radial force, shortening, anti-migration, 방사선 불투과성, 유연성, 회복력, 삽입기구의 굵기 및 삽입 용이성 등의 항목으로 평가된다. 현재 스텐트는 다양한 제품이 널리 사용되어지고 있으며, 병변에 따라 선택이 가능하다. 스텐트는 개통이라는 고유 목적을 달성하면서 시술의 편의성이 고려되는 데 스텐트의 radial force와 유연성, 그리고 삽입기구의 유연성이 중요하다고 할 수 있다. 최근에 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 기계적 특성을 평가하기 위한 연구는 상당량 진행되어 왔다. 그러나 유한요소 해석법을 이용한 스텐트의 피로 거동 분석을 위한 전산 모사에 관한 연구는 드물다. 특히, 세선형 스텐트의 연구 및 시술 이후의 안정성에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 비혈관용 세선형 스텐트에 대하여 유한요소 해석법을 이용한 전산모의실험을 통한 피로특성 분석을 수행한 결과 해당 제품이 목표 수명을 지나서 피로 파괴(내구지수 : 1.74)가 발생한다고 예측할 수가 있었다. 이러한 유한요소 해석법은 스텐트 시술시의 장기적 안정성을 확보함으로써 산업체의 스텐트 개발 기간 및 예산 절감 등 경제적 개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다. Stents are frequently used throughout the human body. They keep pathways open in vascular or nonvascular duct for a long time. Therefore its stability is very important factor. In recent years, aconsiderable amount of research has been carried out in order to estimate mechanical properties of the stent such as expansion pressure behavior, radial recoil and longitudinal recoil using FEM (Finite element analyses). However, published works on simulation of stent fatigue behavior using FEM are relatively rare. In this paper, a nonlinear finite-element methodwas employed to analyses the compression of a stent using external pressure and fatigue behavior. Finite element analyses for the stent system were performed using NASTRAN FX. In conclusion this paper shows how the stent is behaved in the body, and its fatigue behavior.
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다양한 생체고분자로 코팅된 Paclitaxel Eluting Stent의 약물함량과 세포독성 연구
김동곤,신일균,김한기,김성현,이주호,기병윤,나재운,서태석,김상호,Kim, Dong-Gon,Shin, Il-Gyun,Kim, Gi-Han,Kim, Seong-Hyeon,Lee, Ju-Ho,Ki, Byoyng-Yun,Nah, Jae-Woon,Suh, Tae-Suk,Kim, Sang-Ho 한국의학물리학회 2009 의학물리 Vol.20 No.3
본 연구는 소화기영역에서의 재협착을 방지하기 위하여 인간의 혈관 평활근 세포의 증식과 이동을 억제하며 신생내막의 형성을 억제하는 특성을 갖는 파클리탁셀(paclitaxel)을 스텐트 표면에 PVAc, PLGA, Silicone rubber 등 다양한 생체고분자로 코팅하여 paclitaxel eluting stent (PES)을 제조하고 그 특성을 분석하였다. 제조된 PES는 코팅용액의 농도가 증가할수록 그리고 코팅고분자의 분자량이 증가할수록 약물함량은 증가 되었고, bare 스텐트보다 커버드(covered) 스텐트의 표면적이 넓기 때문에 약물함량이 약 3배 정도 많음을 알 수 있었다. $^1H-NMR$ 결과에서 스텐트 표면에 파클리탁셀의 코팅과 약물의 변형이 없었음을 알 수 있었고, Silicone rubber을 제외한 다른 생체고분자는 스텐트 표면에 약물이 고르게 코팅되었음을 SEM image로부터 알 수 있었다. 그리고 in vitro에서 PES의 항암활성은 생분해성 고분자이고 분자량이 작은 PLGA 502H가 가장 높게 나타났으며, 분자량이 높을수록 낮은 항암활성을 나타냈다. 이상의 결과로부터 코팅고분자의 종류, 분자량 그리고 코팅용액의 농도를 변화시켜 약물함량을 증가시키고 약물방출을 조절할 수 있는 PES를 성공적으로 제조하였다. In this study, the paclitaxel eluting stent (PES) was prepared by coating a biliary stent with paclitaxel using various biopolymer such as poly (vinyl acetate) (PVAc), poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA), Silicone rubber for restenosis prevention in gastrointestinal disease by a dip-coating method. Drug contents of PES were increased as surface area of stent, concentration and molecular weight of coating polymer increase. In $^1H-NMR$ specta, we know that drug did not change by confirming specific peaks of paclitaxel in PES. As shown in SEM image, PES prepared using various biopolymer is coated clearly and regularly except Silicone rubber coating polymer. In in vitro cell cytotoxicity test, bare stent showed low cytotoxic effect against CT-26 colon carcinoma cell line on 3 day. However, PES coated with PLGA 502H showed the highest cytotoxicity because PLGA 502H is biodegradable polymer and has less molecular weight than other coating polymer. These results suggest that PES coated various biopolymer can be prevented restenosis in gastrointestinal disease.
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