據調查，平均每30分鐘就有一名中國患者使用冠脈支架。2020年11月5日，國家開設了高附加值醫療耗材購買量，原本平均1萬3千元的心臟支架下降到700元以下，這個可怕的過程只需要15分鐘，但背后的故事卻復雜得多。
心臟支架價格大幅跳下后，有醫療產業和政策的共同支持，激光加工以其特有的優勢越來越多地應用于醫療行業，解決傳統加工無法克服的難題，幫助工業化心臟支架加工的技術革新和升級。
心臟支架：延長患者生命的激光技術
心臟支架最早出現于20世紀80年代，也被稱為冠狀動脈支架，是用于經皮冠狀動脈介入手術(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，是應對急性心肌梗塞的比較直接有效的工具。沿著血管到達冠狀動脈堵塞的位置，可以迅速打開堵塞的血管，恢復血液的正常流通，長期維持。
因為心臟支架直接植入人體，所以要對使用特性和安全性進行深入調查，要滿足非常苛刻的條件。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出現心臟支架的毛刺、缺口寬度不統一等問題，因此制作的心臟支架不符合使用條件。
近年來，外國企業已經開始利用飛秒激光切割。飛秒激光是時域脈沖寬度為飛秒(毫微微秒，10^-15秒)的激光。利用飛秒激光短脈沖產生的強電場，去除材料接觸點附近的自由電子，同性排斥帶正電荷的材料，失去分子間作用力，通過“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毛刺，表面光滑，無熱損傷，不發生泰山，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，愛爾蘭國立大學NCLA/Inspire研究所的Clare等利用脈寬500 fs、頻率100 kHz、波長1030 nm、515 nm的飛秒激光，在不銹鋼表面誘導兩種周期性的表面結構，研究了兩種周期結構對纖維細胞和單核細胞的影響。結果表明，微結構表面不利于血細胞粘附，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，細胞的粘附性下降。金屬支架移植后永久留在動脈中，因此有引起醫療并發癥的危險。為了減少這種危險，吸收性支架的概念也成為今天的研究熱點。該支架可以選擇多左旋乳酸(PLA)、聚乳酸(PLA)等材料制作，但該材料熔點低，熱效應敏感，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，使激光束能量對支架材料的熱效應降至最低。但是，目前超高速激光微納制造的可吸收血管支架成本高，產量低，因此，使用該技術實現血管支架工業化是研究人員亟待解決的課題。
激光精密切割加工的技術迭代
激光加工心臟支架早期在國外使用，以歐洲、美國、日本為主。長期以來，由于技術條件不成熟，制造的支架成品質量不高，國內支架市場基本被外國企業占據。
近年來，隨著國內研究機構的深入研究和激光企業的崛起，很多技術難關開始攻克。因此，心臟支架供應商的開發和生產開始采用激光精密加工技術。
2014年，合肥工業大學的鄭平超等人利用飛秒激光加工技術，完善了加工襯里的椅子形狀設計，成功制作出了可以分解心臟的樣品。樣品支架結構無熱損傷，邊緣光滑，腱寬約±６μｍ。
2017年，中科院西安光機結合自己的傳統優勢學科，成功地向研究所重點突破方向開發了托超激光精密地槽，開發了工業化心臟支架、超超激光、高精度加工設備，解決了國產心臟支架加工精度低、腱寬度不一致、毛刺等加工缺陷，實現了多種材料，實現了細致、低損傷切割加工，提高了國產心臟支架的性能和使用壽命，達到了國際一流質量該設備解決了限制心臟血管支架激光切割加工的“瓶頸”技術問題，提高了我國激光產業和醫療器械行業共同的技術水平和核心競爭力，推動了我國整個心臟血管支架產業的迅猛發展。
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，結構薄，外形和力學性能要求高，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。由于熔體加工時容易熱解、光吸收率低、加工容易碳化等問題，普通光纖激光器的“熱”加工難以承擔這項任務。具有超高峰值功率和超短波脈沖的飛秒激光通過調試工藝參數，可以對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題。
飛秒激光加工制備的PLA可降解心臟支架
為此，國玉激光科技推出醫療支架飛秒激光精密切割機，為加工第三代可降解支架提供最佳解決方案。使用特定的齒槽結構，可以解決可降解支架管道機械強度不足引起的加工問題，確保加工時的相對位置、焦點大小的穩定性和支架肋寬度的一致性。設備適用于醫療器械行業支架類產品的精密切割，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。
“中國激光制造”的實力不斷提高，不僅對很多人有益的直接利益，而且具有打破外國技術壟斷的氣質和自信。可以說，從心臟支架的國產替代來看，自主開發稅席卷了制造業。未來5年將是中國制造業從低端到高端全面爆發的5年，最終受益的將是中國大陸的消費者。
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