據(jù)調(diào)查，平均每30分鐘就有一名中國(guó)患者使用冠脈支架。2020年11月5日，國(guó)家開(kāi)設(shè)了高附加值醫(yī)療耗材購(gòu)買量，原本平均1萬(wàn)3千元的心臟支架下降到700元以下，這個(gè)可怕的過(guò)程只需要15分鐘，但背后的故事卻復(fù)雜得多。
心臟支架價(jià)格大幅跳下后，有醫(yī)療產(chǎn)業(yè)和政策的共同支持，激光加工以其特有的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越多地應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，解決傳統(tǒng)加工無(wú)法克服的難題，幫助工業(yè)化心臟支架加工的技術(shù)革新和升級(jí)。

心臟支架：延長(zhǎng)患者生命的激光技術(shù)

心臟支架最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，也被稱為冠狀動(dòng)脈支架，是用于經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入手術(shù)(PCI)的器械，是治療冠心病的三種主要手段之一。心臟支架的直徑只有2-4毫米，重量不到10，000克，是應(yīng)對(duì)急性心肌梗塞的比較直接有效的工具。沿著血管到達(dá)冠狀動(dòng)脈堵塞的位置，可以迅速打開(kāi)堵塞的血管，恢復(fù)血液的正常流通，長(zhǎng)期維持。

因?yàn)樾呐K支架直接植入人體，所以要對(duì)使用特性和安全性進(jìn)行深入調(diào)查，要滿足非?？量痰臈l件。柔韌性、抗血栓、生物相容性、支撐力等要求。心臟支架的壁管很薄，需要使用精密激光切割工藝制作。使用普通激光加工可能會(huì)出現(xiàn)心臟支架的毛刺、缺口寬度不統(tǒng)一等問(wèn)題，因此制作的心臟支架不符合使用條件。

近年來(lái)，外國(guó)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始利用飛秒激光切割。飛秒激光是時(shí)域脈沖寬度為飛秒(毫微微秒，10^-15秒)的激光。利用飛秒激光短脈沖產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)，去除材料接觸點(diǎn)附近的自由電子，同性排斥帶正電荷的材料，失去分子間作用力，通過(guò)“分子去除”完成材料去除。以這種方式加工的心臟支架截面無(wú)毛刺，表面光滑，無(wú)熱損傷，不發(fā)生泰山，切割精度高，腱均勻。

金屬心血管支架移植是目前治療血管疾病最常用的方法。2014年，愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)NCLA/Inspire研究所的Clare等利用脈寬500 fs、頻率100 kHz、波長(zhǎng)1030 nm、515 nm的飛秒激光，在不銹鋼表面誘導(dǎo)兩種周期性的表面結(jié)構(gòu)，研究了兩種周期結(jié)構(gòu)對(duì)纖維細(xì)胞和單核細(xì)胞的影響。結(jié)果表明，微結(jié)構(gòu)表面不利于血細(xì)胞粘附，引起凝血的可能性小，血管支架的血液相容性提高，周期和深度增加，細(xì)胞的粘附性下降。金屬支架移植后永久留在動(dòng)脈中，因此有引起醫(yī)療并發(fā)癥的危險(xiǎn)。為了減少這種危險(xiǎn)，吸收性支架的概念也成為今天的研究熱點(diǎn)。該支架可以選擇多左旋乳酸(PLA)、聚乳酸(PLA)等材料制作，但該材料熔點(diǎn)低，熱效應(yīng)敏感，大大提高了加工工藝的難度。

利用超高速激光加工可吸收支架，使激光束能量對(duì)支架材料的熱效應(yīng)降至最低。但是，目前超高速激光微納制造的可吸收血管支架成本高，產(chǎn)量低，因此，使用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)血管支架工業(yè)化是研究人員亟待解決的課題。

激光精密切割加工的技術(shù)迭代

激光加工心臟支架早期在國(guó)外使用，以歐洲、美國(guó)、日本為主。長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)條件不成熟，制造的支架成品質(zhì)量不高，國(guó)內(nèi)支架市場(chǎng)基本被外國(guó)企業(yè)占據(jù)。
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)的深入研究和激光企業(yè)的崛起，很多技術(shù)難關(guān)開(kāi)始攻克。因此，心臟支架供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)開(kāi)始采用激光精密加工技術(shù)。

2014年，合肥工業(yè)大學(xué)的鄭平超等人利用飛秒激光加工技術(shù)，完善了加工襯里的椅子形狀設(shè)計(jì)，成功制作出了可以分解心臟的樣品。樣品支架結(jié)構(gòu)無(wú)熱損傷，邊緣光滑，腱寬約±６μｍ。

2017年，中科院西安光機(jī)結(jié)合自己的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科，成功地向研究所重點(diǎn)突破方向開(kāi)發(fā)了托超激光精密地槽，開(kāi)發(fā)了工業(yè)化心臟支架、超超激光、高精度加工設(shè)備，解決了國(guó)產(chǎn)心臟支架加工精度低、腱寬度不一致、毛刺等加工缺陷，實(shí)現(xiàn)了多種材料，實(shí)現(xiàn)了細(xì)致、低損傷切割加工，提高了國(guó)產(chǎn)心臟支架的性能和使用壽命，達(dá)到了國(guó)際一流質(zhì)量該設(shè)備解決了限制心臟血管支架激光切割加工的“瓶頸”技術(shù)問(wèn)題，提高了我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)共同的技術(shù)水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)了我國(guó)整個(gè)心臟血管支架產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。

心臟支架按材料可分為第二代金屬支架和第三代生物降解支架，支架體形小，結(jié)構(gòu)薄，外形和力學(xué)性能要求高，因此激光加工是最好的加工方法。

普通光纖激光器可以進(jìn)行大部分金屬支架加工，生物可吸收支架使用可降解高分子材料。由于熔體加工時(shí)容易熱解、光吸收率低、加工容易碳化等問(wèn)題，普通光纖激光器的“熱”加工難以承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)。具有超高峰值功率和超短波脈沖的飛秒激光通過(guò)調(diào)試工藝參數(shù)，可以對(duì)可降解材料的切割獲得光滑、不碳化的“冷”加工效果，從而完美地解決了這些問(wèn)題。

飛秒激光加工制備的PLA可降解心臟支架

為此，國(guó)玉激光科技推出醫(yī)療支架飛秒激光精密切割機(jī)，為加工第三代可降解支架提供最佳解決方案。使用特定的齒槽結(jié)構(gòu)，可以解決可降解支架管道機(jī)械強(qiáng)度不足引起的加工問(wèn)題，確保加工時(shí)的相對(duì)位置、焦點(diǎn)大小的穩(wěn)定性和支架肋寬度的一致性。設(shè)備適用于醫(yī)療器械行業(yè)支架類產(chǎn)品的精密切割，主要切割聚乳酸(PLA)和聚左旋乳酸(PLA)等可降解材料，兼容316不銹鋼、鎳鈦合金、鈷鉻合金、鎂鋁合金等金屬材料的精密切割。

“中國(guó)激光制造”的實(shí)力不斷提高，不僅對(duì)很多人有益的直接利益，而且具有打破外國(guó)技術(shù)壟斷的氣質(zhì)和自信。可以說(shuō)，從心臟支架的國(guó)產(chǎn)替代來(lái)看，自主開(kāi)發(fā)稅席卷了制造業(yè)。未來(lái)5年將是中國(guó)制造業(yè)從低端到高端全面爆發(fā)的5年，最終受益的將是中國(guó)大陸的消費(fèi)者。

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