경피경관 혈관성형술(Percutaneous Transluminal Angioplasty : 이하 PTA로 줄임)은 1964년에 Dotter와 Judkin (1)이 dilator를 이용하여 동맥경화증 환자의 혈관을 비수술적 치료법으로 처음 확장시켰으며, 1978년 Gruntzig (2)는 풍선카테터를 이용한 혈관의 확장 방법을 개발하였다. 그 후 PTA는 혈관 협착의 치료에 외과적 수술을 대치할 수 있는 좋은 방법으로 널리 이용되고 있다. PTA는 좁아진 혈관에 풍선으로 controlled injury를 주어 혈관을 확장함으로써 혈관의 patency를 유지하는 방법이다.

PTA로 인한 혈관의 확장을 설명하려는 가설은 여러 가지들이 대두되었으며, 이러한 가설로는 plaque의 compression과 displacement에 의한 remodeling, plaque embolization, arterial wall stretching등이 있으나 여러 보고에 의하면 PTA의 principal mechanism은 plaque의 fracture와 국소적 dissection으로 혈관 확장이 이루어지는 것으로 알려져 있다 (3-7). General techniques PTA의 가장 좋은 적응증은 medium-to-large vessel의 짧은 길이의 협착이며, long segment의 협착 혹은 폐쇄와 작은 혈관의 협착에는 PTA의 성적이 좋지 못하다. 관상동맥 혈관성형술에 대한 보고에 의하면 병변이 discrete, concentric, 쉽게 접근할 수 있으며, angulation이 적고, smooth한 contour, 석회화가 거의 없고, complete obstruction이 아니고, ostial lesion이 아니며, major branch vessel involve가 없고, 혈전이 동반 안된 경우에 높은 성공율을 보인다고 보고하였다 (8). Society of Cardiovascular and Interventional Radiology (SCVIR)는 PTA의 role을 category에 따라 분류하여 guideline을 제시하였고 (Table 1), 각각의 혈관에서의 category에 따르는 혈관조영술의 소견을 분류하였다 (Table 2) (9). PTA의 시행 방법은 1) 경피적으로 혈관 내 카테터 삽입 2) 혈관조영술을 이용한 병변과 run off vessel의 평가 3)유도 철사를 이용한 병변 통과 4) 적절한 크기의 풍선 카테터를 이용한 병변의 풍선 확장 5) 유도 철사는 병변을 통과하여 넣어 놓고 근위부에서 카테터 혹은 sheath를 이용한 혈관조영술로 PTA의 결과를 확인하는 것으로 요약할 수 있다 (Fig. 1). 환자는 병변의 풍선 확장시 통증을 호소하므로 환자에게 주의를 주는 것이 좋으며, 풍선 확장을 마친 후에도 환자가 계속 통증을 호소하면 혈관의 파열 가능성이 높으므로 조심하여야 한다. PTA 시행 전후에 환자에게 사용되는 약품으로는 아스피린, 헤파린 및 혈관 이완제이다. 혈소판 기능을 억제시키는 아스피린은 PTA시행 전부터 사용하며, 용량은 환자에 따라 다르므로 정확하게 정해진 용량은 없고 소아용 혹은 성인용 아스피린을 하루에 1알씩 먹도록 하며, PTA를 시행한 시기에만 주는 의사도 있고 영원히 사용하도록 하는 의사들도 있다. 혈관의 혈전을 방지하기 위해 사용되는 헤파린은 PTA시 유도 철사가 병변을 통과한 후, 풍선 확장을 시행하기 전에 사용하게 되며 용량은 1,000-5,000u 혹은 100u/kg body weight로 사용하게 된다 (10). PTA시 혈관성형술에 의한 혈관 수축(vasospasm)을 예방하기 위해 사용되는 제재로는 nifedipine과 nitroglycerin이 있다. nifedipine은 calcium channel blocking agents로 동맥을 이완시키며 정맥의 평활근(smooth muscle)에는 작용하지 않는다. nifedipine 사용시 부작용으로는 저혈압, reflex tachycardia, 오심 및 구토가 발생할 수 있다. PTA시 nifedipine의 사용법은 10mg의 nifedipine을 하루 3번 경구 투여 하거나, 혹은 PTA procedure를 시작하기 전에 10mg을 sublingual로 투여한다. sublingual로 투여시 약의 효과는 약 10-15분 후에 나타나게 된다. Nitroglycerin은 동정맥의 평활근을 이완시키는 제재로써 50-100ug 정도를 PTA를 시행할 혈관에 직접 주입하며, 이 제재도 부작용으로 저혈압이 발생할 수 있으므로 조심하여야 한다. 이외에 혈관 이완제로 사용되는 약물 중 papaverine은 30-60mg을 사용하며, 이 제재는 조영제와 섞이면 흰색의 침전이 생기므로 카테터 및 혈관 내에 조영제를 생리 식염수로 씻어낸 후에 사용하여 papaverine과 조영제가 섞이지 않도록 조심하여야 한다. 혈관의 협착은 직경이 50% 좁아지면 혈관의 면적은 75%가 좁아지며 이 이상에서부터는 혈류학적으로 유의한 협착이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 혈관조영술은 2차원적인 단편만을 보이기 때문에 여러 방향에서 시행을 하지 않을 경우 정확한 협착의 정도를 알아내기가 쉽지 않다. 따라서 혈관의 협착이 혈류학적으로 의의가 있는 협착 인지를 알아 보기 위해서는 카테터를 이용하여 병변 전후의 혈압을 재는 것이 중요하며, 수축기의 압력차가 10mm Hg 이상이거나 혈관 이완제 투여 후 20mmHg 이상일 때 혈류학적으로 의의 있는 협착으로 알려져 있다. PTA시행시 유도 철사를 이용하여 카테터가 병변을 통과하면 유도 철사는 stiff한 것으로 바꾸어 풍선 카테터가 병변을 통과하기 쉽도록 해 주는 것이 좋다. 또한 풍선 카테터로 병변의 풍선확장술의 결과를 알아보기 위해 혈관조영술을 시행 할 경우 sheath나 따로 삽입된 카테터를 이용하여 혈관조영술로 병변을 확인할 수 없을 때는 풍선 카테터내의 유도 철사를 0.018inch 등의 가는 유도 철사로 바꾼 후 풍선 카테터에 Y-connector를 연결하고 가는 유도 철사는 병변의 원 부분 위에 남겨 두고 풍선 카테터를 병변의 근위부에 위치시키고 혈관조영술을 시행하여 혈관성형술의 결과를 알아 볼 수 있을 뿐만 아니라 병변 주위의 혈압을 측정할 수 있다. Tetteroo 등(11)의 보고에 의하여 혈관성형술 후에 혈관조영술만으로 결과를 결정하는 것은 부정확하기 때문에 혈압의 측정이 중요하다고 보고하였다.

A. a focal stenosis in the superficial femoral artery. B. The lesion is crossed with catheter-guidewire combination. C. Real-time road-mapping or external metallic makers are used to localize the lesion fluoroscopically and the balloon is advanced to bridge the lesion. D. Several inflations of balloon catheter are performed. E. E shows the final angiographic result.

하지 혈관 하지 혈관의 협착으로 인하여 claudication을 호소하는 환자는 PTA의 가장 좋은 적응증으로 특히 총장골 동맥과 같이 직경이 큰 혈관에서는 PTA의 장기 개통율이 매우 좋다. 임상적으로 하지 혈관의 협착 또는 폐쇄에 의한 증상의 분류 중 많이 이용되는 분류법은 Table 3과 Table 4와 같다 (12).

1. 대동맥 및 장골 동맥 가장 좋은 적응증은 앞서 언급한 것과 같이 짧은 길이의 대칭적 협착인 경우 좋은 결과를 얻을 수 있으며, 하지 혈관의 여러 곳에 협착이나 폐쇄가 있을 때 수술적 infrainguinal revascularization과 병행하여 시행할 수 있고, 또한 총장골 동맥이나 내장골 동맥의 협착에 의한 impotence 환자에서 시행할 수 있다. Aortic bifurcation이나 총장골 동맥의 기시부에 병변이 있을 때는 양측 대퇴동맥을 통하여 풍선 카테터를 삽입하고 kissing balloon 방법을 시행하게 된다(Fig 2). 이러한 방법을 쓰면 primary balloon 을 지지하고 elastic recoiling을 방지하는 효과가 있다. 다른 부위에서의 PTA시에도 혈관의 bifurcation에 협착이 있을 때는 위와 같은 이유로 kissing balloon 방법을 사용하는 것이 좋으며 kissing balloon 방법을 시행만 하더라도 PTA에 의하여 정상 branch가 막히는 경우가 있으므로 2개의 유도 철사를 삽입하여 하나는 정상 branch에 PTA 시행 전에 삽입하여 놓는 것이 좋다. 장골 동맥의 PTA를 시행할 경우 같은 쪽의 대퇴동맥을 통하여 retrograde로 병변에 접근하기가 쉬워 가장 쉽게 시행할 수 있으나 일반적으로 동측의 대퇴 동맥의 맥박이 잘 촉지되지 않는 문제점이 있다. 반대쪽 대퇴 동맥을 통하여 contralateral approach로 시행할 경우에는 aortic bifurcation에서 카테터가 힘을 못 받아 어려운 경우가 발생하므로 긴 introducer sheath를 이용하여 sheath 자체를 반대쪽 장골 동맥까지 삽입하거나 아니면 카테터의 지지를 위해 stiff한 유도 철사를 사용하여야 한다. 다른 방법으로는 axillary artery를 통한 방법이 있겠으나 이 경우는 병변과 axillary artery의 거리가 멀어 procedure자체가 다른 방법에 비하여 어렵고, 천자 부위에 합병증이 많이 발생할 수 있다. 대동맥의 병변중 PTA로 쉽게 해결되는 병변은 흔하지가 않아 많은 보고가 되지는 않았으나 PTA후 대동맥 병변의 5년 개통율은 70-90%로 알려져 있으며, 장골 동맥의 경우는 많은 보고가 있으나 보고자에 따라 5년 개통율이 50-90%로 다양한 결과를 보고하고 있다 (10, 13-15). PTA에 의한 합병증은 7-10%로 보고되고 있으며 major complication은 3%미만이다. PTA시 발생하는 major complication으로는 혈관 파열, 박리 및 원위부 색전이며 사망율은 0.5%미만으로 보고되고 있다. 수술적 aortobifemoral grafting의 사망율은 2-3%이며, 이중 약 40%가 관상동맥 질환에 의한 것이고, 그 외 stroke, 호흡 부전 및 신부전 등이 보고되었다.

Diagram illustrating plaque displacement by double balloon inflation.

2. Femoropopliteal artery Femoropopliteal 동맥의 PTA도 장골 동맥의 경우와 마찬가지로 contralateral femoral approach, ipsilateral antegrade femoral approach, axillary approach, 및 ipsilateral retrograde popliteal approach로 시행할 수 있다. 다른 방법들은 앞서 언급하였으나 ipsilateral retrograde popliteal approach로 시행할 경우에는 환자가 prone position으로 누워야 하며 popliteal vein을 천자하지 않기 위해서는 무릎 위쪽에서 천자를 시행하여야 한다. PTA의 결과는 보고자에 따라 다양한 결과를 보이고 있으나 1년 개통율은 60-80%이며, 5년 개통율은 17-58%로 보고되고 있으며, 수술에 의한 femoropopliteal bypass의 결과는 5년 개통율이 50-70%이다. PTA시행 후 장기개통율이 나쁜 경우로는 긴 길이의 협착 혹은 폐쇄, 3개의 tibioperoneal artery 중 2개 이상이 막힌 경우 및 당뇨병 등이다. 3. Tibioperoneal artery PTA를 시행하여 좋은 결과를 얻을 수 있는 병변은 1cm가 넘지 않고 병변 이후의 혈관이 정상인 경우로 이러한 환자는 병변이 있는 경우의 약 20-30%에 불과하다. PTA후 2년간 limb salvage율은 44-85%로 보고되고 있으며, procedure에 의한 합병증은 다른 부위의 PTA와 마찬가지로 약 2-6%이다. 4. 신동맥 신동맥의 PTA는 신동맥의 협착에 의하여 고혈압이 발생한 환자나 신장의 atrophic change 혹은 약물 치료에 의하여 신장의 기능 장애를 초래하는 경우에 주로 시행하게 된다. 신동맥의 협착은 주로 동맥경화증이나 fibromuscular disease에 의하여 발생되는데 PTA의 결과는 fibromuscular disease 환자에서 더 좋은 것으로 알려져 있다. 미국의 multicenter에서 PTA의 결과는 동맥경화증에 의한 신동맥 협착에서 완전 치유되는 경우가 17%, 증상 호전을 보인 경우가 47%, 증상 호전이 없었던 경우가 35%이며, fibromuscular disease에서는 완전 치유가 43%, 증상의 호전이 42%, 그리고 증상 호전이 없었던 경우가 15%로 보고하였다 (16). 신동맥의 협착도 혈관의 다른 부위와 마찬가지로 신동맥의 기시부에 병변이 있는 경우는 PTA의 성공율이 높지 못하기 때문에 스텐트를 이용한 치료가 적절한 것으로 알려져 있다. 5. Hemodialysis fistula 만성 신부전증 환자에서 dialysis를 위해 형성된 동정맥루의 협착은 수술 시의 기술적 문제로 발생하는 arterial anastomosis의 협착, intimal hyperplasia와 perivascular fibrosis에 의한 정맥 협착, 그리고 pseudointimal hyperplasia와 fibroblastic ingrowth에 의한 polytetrafluoroethylene (PTFE) graft의 협착 및 폐쇄이다. 또한 이러한 환자에서는 central venous stenosis도 5-22%에서 동반되는 것으로 알려져 있다. PTA의 contraindication으로는 동정맥루를 만든 지 1개월 이내의 anastomosis site 협착 및 폐쇄, 혈관의 협착과 동반된 pseudoaneurysm 및 천자 부위의 염증 등이다. PTA의 방법은 정맥을 천자하여 시행할 경우에는 혈압기를 동측의 어깨쪽으로 감은 후 수축기 혈압보다 20-30mmHg 정도 더 높게 inflation시키면 동정맥을 모두 관찰할 수 있다. Antegrade 동맥 천자로 시행할 경우에는 brachial artery를 elbow joint에서 5cm이상 위쪽에서 천자하는 것이 좋다. 동맥 협착의 PTA시에는 3-4mm 직경의 풍선 카테터를 이용하고 너무 큰 직경의 풍선 카테터는 사용하지 않는 것이 좋으며, 정맥 협착의 경우는 4-7mm직경의 풍선을 사용하게 되나, 보고에 의하면 풍선 확장이 잘 안되는 rigid stenosis에서는 혈관조영술에서 관찰되는 정맥의 직경보다 40% 큰 풍선까지 사용하여 overdilation시킬 수 있다 (17, 18). PTA후에 병변의 평가를 위하여 혈관조영술을 다시 시행해 보아야 하며, 혈류압을 측정할 경우에는 카테터를 병변의 원위부 혹은 근위부로부터 이동시키며 혈류압을 측정하게 되는데 이 때 갑자기 혈압이 떨어지지 않고 서서히 20mmHg까지 변화하는 것은 정상 소견이다 (17,18). 동정맥루의 PTA 성공율은 보고자에 따라 70-99%로 보고하고 있으며 1년 개통율은 62-71%, 2년 개통율은 34-52%로 보고되고 있고, Gmelin의 보고에 의하면 PTA후에 재발한 환자에서의 개통율은 1년이 54%, 2년이 14%로 현저히 감소한다고 보고하였다. 또한 PTA 후에 개통율이 Brescia-Cimino fistula가 PTFE를 이용한 동정맥루보다 좋은 것으로 알려져 있다 (19, 20, 21). Central venous stenosis에서 PTA의 성적은 개통율이 1년에 35-45%, 2년에 6-12%로 알려져 있다 (22, 23). 앞서 기술한 혈관들 외에 정맥으로는 Budd-Chiari syndrome과 SVC syndrome등에서, 동맥으로는 subclavian artery, carotid artery 및 장간막 동맥 등 거의 모든 혈관에서 PTA가 시행되고 있다. 앞서 언급한 바와 같이 이러한 혈관들에서 PTA를 시행할 경우 병변이 기시부가 아닐 경우는 PTA만으로도 충분한 치료가 가능하나 기시부의 병변에서는 PTA의 성공율이 낮기 때문에 스텐트 삽입을 고려하는 것이 좋으며, carotid의 병변에서는 근래에는 PTA보다는 스텐트를 이용한 치료가 시도되고 있다.

혈관의 천자 부위에 발생하는 합병증으로는 혈종, 가성동맥류 및 동정맥루 등이 있으며, 가성 동맥류의 경우는 거의 대부분이 대퇴 동맥과 가성 동맥류사이에 neck이 있기 때문에 color Doppler 초음파기기의 탐촉자로 이곳을 압박하여 치료할 수 있고, 동정맥루의 치료는 coil을 이용하여 막을 수 있다. 풍선확장술을 시행한 부위에 혈관 박리가 발생하게 되는데, 혈관 박리가 심하여 혈류를 폐쇄하는 경우에는 일차적으로 풍선 확장을 다시 하여 혈관 벽에 intimal dissection flap을 붙여 보는 시도를 할 수 있으나 이 방법은 성공율이 매우 낮으며 근래에는 스텐트가 많이 개발되어 있어 스텐트를 삽입하여 치료하는 것이 쉽고 좋은 방법으로 널리 이용되고 있다. PTA후에 발생하는 급성 폐쇄는 주로 혈관 박리 혹은 경련(spasm)에 의하여 발생되는데 이 경우는 유로키나제 등의 혈전 용해제를 이용하여 치료할 수 있다. 동맥 파열은 PTA시 0.5%이하에서 발생하는데 잘 발생되는 경우는 steroid를 장기 복용한 환자나 석회화 된 혈관에서 일어나고, 직경이 혈관보다 너무 큰 풍선 카테터를 사용하거나 높은 기압으로 동맥을 확장할 때 발생할 수 있다. 이러한 경우는 대부분이 외과적 수술이 필요하기 때문에 풍선 카테터로 혈관 파열 부위를 막고 수술을 시행하거나 stent graft를 삽입하여 치료할 수도 있다. PTA시에 발생하는 원위부 색전은 주로 폐쇄된 혈관의 풍선 확장술시에 유발되며 발생율은 약 1-5%이다. 이것을 예방하기 위해서는 폐쇄된 혈관을 먼저 thrombolysis를 시행한 후에 PTA를 시행하는 것이 좋으며, 원위부 색전이 발생한 경우에는 thrombolysis, sheath 혹은 카테터를 이용한 흡입술 혹은 수술로 제거할 수 있다.

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