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有(you)數據顯(xian)示，平均每半(ban)分(fen)(fen)鐘(zhong)就會有(you)1個中國(guo)(guo)患者用到冠脈支架。2020年11月5日，國(guo)(guo)家開啟了高(gao)值(zhi)醫療(liao)耗材(cai)帶(dai)量采(cai)購，原本均價1.3萬元的心臟支架被(bei)降到不(bu)足(zu)700元，這(zhe)個心驚肉跳的過(guo)程(cheng)只用了15分(fen)(fen)鐘(zhong)，而背(bei)后的故事卻要復雜得多。

心(xin)(xin)臟支(zhi)架價(jia)格大(da)跳樓的(de)(de)背后是(shi)醫療(liao)產業(ye)(ye)和(he)政策的(de)(de)共(gong)同支(zhi)撐，還有更為(wei)重要的(de)(de)一點(dian)：激光加(jia)工(gong)以其特有的(de)(de)優勢(shi)被越來越多的(de)(de)應(ying)用到醫療(liao)行業(ye)(ye)，解決傳統加(jia)工(gong)無(wu)法克服的(de)(de)難題(ti)，助力工(gong)業(ye)(ye)化心(xin)(xin)臟支(zhi)架加(jia)工(gong)的(de)(de)技術革新與升級。

心(xin)臟支架：激光(guang)工(gong)藝為患者續(xu)命

心(xin)臟(zang)支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)最早(zao)出(chu)現在20世紀(ji)80年代，又被稱(cheng)作冠(guan)(guan)狀(zhuang)動脈(mo)支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)，是(shi)用于經皮冠(guan)(guan)狀(zhuang)動脈(mo)介入手(shou)術（PCI）的(de)器材(cai)，是(shi)治療冠(guan)(guan)心(xin)病(bing)的(de)三大主要手(shou)段之一。心(xin)臟(zang)支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)的(de)直徑只有2-4毫米，重量不足萬分(fen)之一克，是(shi)應(ying)對(dui)急性心(xin)肌梗死較為直接(jie)、有效的(de)工具。它能順(shun)著血管到達冠(guan)(guan)狀(zhuang)動脈(mo)堵塞的(de)位置，快速撐開閉塞的(de)血管，從而恢復并長期(qi)維持血液的(de)正常流(liu)通(tong)。

由(you)于心臟支(zhi)架(jia)直接植入(ru)人體內，在(zai)使用(yong)特性(xing)和安全性(xing)上(shang)必(bi)須(xu)進(jin)行深(shen)入(ru)的(de)考究(jiu)，需要滿足極為苛刻的(de)條件(jian)。例(li)如靈(ling)活性(xing)、抗血栓(shuan)、生物(wu)相容(rong)性(xing)、支(zhi)撐力等方面(mian)的(de)要求。心臟支(zhi)架(jia)的(de)壁管極薄，需要使用(yong)精密激光切(qie)割(ge)工藝進(jin)行制作。采用(yong)普通激光加(jia)工會導致心臟支(zhi)架(jia)毛刺多、切(qie)槽寬度不(bu)統一等問題，這樣制作出來的(de)心臟支(zhi)架(jia)不(bu)能符合使用(yong)條件(jian)。

心臟支架工(gong)業化背后(hou)的高精(jing)密激光加工(gong)

近年來(lai)，國外企(qi)業已經(jing)開始采用飛秒(miao)激(ji)光(guang)進行支架切(qie)割。飛秒(miao)激(ji)光(guang)是(shi)指時域脈(mo)沖(chong)寬度在飛秒(miao)（毫微微秒(miao)，10^-15秒(miao)）量級的激(ji)光(guang)。利用飛秒(miao)激(ji)光(guang)短脈(mo)沖(chong)產(chan)生(sheng)的強電(dian)(dian)場，消除(chu)材(cai)料切(qie)點附近的自(zi)由電(dian)(dian)子，使帶正電(dian)(dian)荷的材(cai)料同性相斥，失去分子間(jian)的作用力，通過“分子摘除(chu)”的方(fang)式完成材(cai)料去除(chu)。這(zhe)種方(fang)式加工的心臟支架斷面無毛刺、表(biao)面光(guang)潔(jie)平(ping)滑、無熱損不會產(chan)生(sheng)燒蝕、切(qie)割精度高并且筋寬均(jun)勻。

金屬心血(xue)管支(zhi)架植入(ru)是目前治療血(xue)管疾病應用最多的(de)(de)方法。2014年(nian)，愛爾蘭(lan)國立大學NCLA/Inspire實驗室的(de)(de)Clare等人(ren)采用脈寬為(wei)500 fs、頻率(lv)為(wei)100 kHz、波長(chang)分別為(wei)1030 nm及515 nm的(de)(de)飛秒激(ji)光，在不(bu)銹鋼(gang)表(biao)(biao)面(mian)誘導出兩種(zhong)周期(qi)(qi)性(xing)表(biao)(biao)面(mian)結構(gou)(gou)，并研(yan)究(jiu)了(le)兩種(zhong)周期(qi)(qi)結構(gou)(gou)對成纖維細胞和(he)單(dan)核(he)細胞的(de)(de)影(ying)響。結果(guo)表(biao)(biao)明，微結構(gou)(gou)表(biao)(biao)面(mian)不(bu)利于血(xue)細胞粘(zhan)附，從而較少產生凝血(xue)的(de)(de)機(ji)會(hui)，提高了(le)血(xue)管支(zhi)架的(de)(de)血(xue)液(ye)相容性(xing)，且周期(qi)(qi)和(he)深度(du)的(de)(de)增加(jia)會(hui)降低細胞的(de)(de)粘(zhan)附性(xing)。

由于金屬支(zhi)架(jia)(jia)在(zai)植入(ru)后會永久留存(cun)在(zai)動脈中，存(cun)在(zai)引發(fa)醫(yi)療并發(fa)癥的(de)風(feng)險。為了降低該(gai)風(feng)險，可吸收支(zhi)架(jia)(jia)的(de)概念也成(cheng)為當今的(de)研究熱(re)點。該(gai)支(zhi)架(jia)(jia)可以選擇聚左旋乳酸(suan)（PLLA）、聚乳酸(suan)（PLA）等(deng)材(cai)料制作(zuo)而成(cheng)，但這種材(cai)料熔點低，熱(re)效(xiao)應敏感，大(da)大(da)增加了加工工藝的(de)難度。

利用(yong)超快(kuai)激(ji)光對可吸(xi)收(shou)支架進行加(jia)工制造，使激(ji)光束能量對支架材料的(de)熱效應降(jiang)到(dao)最小。但目(mu)前超快(kuai)激(ji)光微納(na)制造的(de)可吸(xi)收(shou)血(xue)管支架造價昂貴(gui)、產量較低，如何使用(yong)該(gai)技術實(shi)現血(xue)管支架工業化是研究人員(yuan)亟需解決的(de)難題(ti)。

激光精(jing)密加工的技術迭代

激光(guang)加(jia)工心(xin)臟支架最早在外(wai)國使用，以(yi)歐洲(zhou)、美國、日本為(wei)主。長(chang)期以(yi)來，因(yin)受限于技(ji)術條件不夠(gou)成熟，制造的(de)(de)支架成品質量不夠(gou)高，因(yin)此國內的(de)(de)支架市場基本被國外(wai)企業所(suo)占據。

近年來(lai)，隨(sui)著(zhu)國內研(yan)究機(ji)構的深(shen)入研(yan)發(fa)和(he)激光企業的崛起(qi)，許多技術(shu)難(nan)關開始被攻克。隨(sui)之，心臟支(zhi)架供應商的研(yan)發(fa)與生產開始采(cai)用(yong)激光精密(mi)加工技術(shu)。

心(xin)臟支架工業化背(bei)后(hou)的(de)高精(jing)密激光加工

2014年，合肥工(gong)業大學的(de)程萍等使(shi)用飛秒激光加工(gong)技術，輔以加工(gong)襯(chen)套的(de)椅形設計(ji)，成功制得可降(jiang)解心臟支(zhi)架(jia)樣(yang)品。樣(yang)品支(zhi)架(jia)結構無熱損傷(shang)、切邊光滑且筋寬(kuan)一致性約(yue)為±６μｍ。

2017年，中科院西安光(guang)機所(suo)結合自身傳統(tong)優(you)勢學科，將(jiang)飛秒激光(guang)精密(mi)智造(zao)作為(wei)研(yan)究(jiu)所(suo)重點(dian)突破方向(xiang)，成(cheng)功研(yan)制(zhi)出工業(ye)化心(xin)臟支架(jia)飛秒激光(guang)高精細加工設備(bei)，解決(jue)了國產心(xin)臟支架(jia)加工精度低、筋(jin)寬不一致(zhi)、毛(mao)刺多(duo)等加工缺陷，實現(xian)了多(duo)種材料高精細低損(sun)傷(shang)切割(ge)加工，提(ti)高了國產心(xin)臟支架(jia)的性(xing)能和(he)使(shi)用壽命，達到(dao)國際一流質(zhi)量水準。該設備(bei)解決(jue)了制(zhi)約(yue)心(xin)臟血(xue)(xue)管(guan)支架(jia)激光(guang)切割(ge)加工的"瓶頸"技術(shu)問題(ti)，提(ti)升了我(wo)國超過激光(guang)產業(ye)和(he)醫療器(qi)械行(xing)業(ye)共有的技術(shu)水平和(he)核(he)心(xin)競爭力(li)，推動了我(wo)國整個心(xin)臟血(xue)(xue)管(guan)支架(jia)行(xing)業(ye)迅猛發展(zhan)。

心臟支(zhi)(zhi)架按材質可分為第(di)二代(dai)金(jin)屬支(zhi)(zhi)架和第(di)三代(dai)生物可降解支(zhi)(zhi)架，由于支(zhi)(zhi)架體型(xing)小、結構薄，外形(xing)和力(li)學性能要求高等因(yin)素，激光加(jia)工是(shi)其最佳的加(jia)工方(fang)式(shi)。

普通光纖激光即可完成多數金屬支架的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)，而生物可吸收支架采(cai)用的(de)(de)是(shi)可降(jiang)解高(gao)分子材(cai)料(liao)，由于其熔融加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)時(shi)容易熱(re)降(jiang)解，光吸收率(lv)(lv)低(di)、加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)易炭(tan)(tan)化等問題，普通光纖激光的(de)(de)“熱(re)”加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)難承(cheng)此任。而具有(you)超(chao)高(gao)峰值功率(lv)(lv)和超(chao)短(duan)脈沖的(de)(de)飛(fei)秒激光具備顯著(zhu)優勢，通過(guo)調(diao)試(shi)工(gong)(gong)藝參量(liang)能夠(gou)達(da)到(dao)對可降(jiang)解材(cai)料(liao)的(de)(de)切邊(bian)光滑(hua)無炭(tan)(tan)化的(de)(de)“冷”加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)效果，完美(mei)解決以上問題。

目前市(shi)場上的醫用支架(jia)飛(fei)秒激(ji)光(guang)切(qie)(qie)割(ge)設(she)(she)備，為加(jia)工(gong)第三(san)代可(ke)降解(jie)(jie)(jie)支架(jia)提供了最佳解(jie)(jie)(jie)決方案。采(cai)用特(te)定(ding)治具結構，能夠解(jie)(jie)(jie)決可(ke)降解(jie)(jie)(jie)支架(jia)管材機(ji)械強(qiang)度不足導(dao)致(zhi)的加(jia)工(gong)問(wen)題，保(bao)證加(jia)工(gong)時相對位(wei)置、焦斑大小的穩定(ding)和(he)(he)支架(jia)筋寬的一致(zhi)性。設(she)(she)備應用于醫療器械行業支架(jia)類產品的精密(mi)切(qie)(qie)割(ge)，主要切(qie)(qie)割(ge)聚乳酸（PLA）和(he)(he)聚左旋乳酸（PLLA）等可(ke)降解(jie)(jie)(jie)材料(liao)，同時兼容316不銹鋼、鎳(nie)鈦合金(jin)、鈷鉻合金(jin)、鎂(mei)鋁合金(jin)等金(jin)屬材料(liao)的精密(mi)切(qie)(qie)割(ge)。

心(xin)臟支架(jia)工業化背后的高精密激光(guang)加工

飛秒激(ji)光加工制備(bei)的PLA可降(jiang)解心臟(zang)支架

"中(zhong)國激光制(zhi)造"的(de)(de)實力不(bu)斷提升，不(bu)僅(jin)僅(jin)帶來了的(de)(de)有益(yi)(yi)于廣大群眾(zhong)的(de)(de)直接利益(yi)(yi)，更讓(rang)我(wo)們有了打破外國技(ji)術壟斷的(de)(de)底(di)氣和自信。可以說，從心臟支架的(de)(de)國產替代(dai)，一股自主研(yan)發的(de)(de)勢頭已經席卷了整個(ge)制(zhi)造業。未(wei)來五年(nian)，將會是中(zhong)國制(zhi)造業自低端(duan)到高(gao)端(duan)全面(mian)爆發的(de)(de)五年(nian)，而(er)最終(zhong)受益(yi)(yi)的(de)(de)，也必(bi)將是中(zhong)國本土的(de)(de)消費(fei)者(zhe)。

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