Лазерная резка металлических стентов + видео

Лазеры в медицине, Научная библиотека Комментариев к записи Лазерная резка металлических стентов + видео нет

Вейко В. П., Алгаер В. В., Смирнов В. Н. // Журнал Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, Выпуск № 4 / 2001, с:108-112, УДK: 61

Введение
Одним из самых распространенных заболеваний системы кровообращения является атеросклероз сосудов. В России, по самым скромным подсчетам, данным заболеванием страдает до 30 % взрослого населения. Атеросклероз – один из факторов риска развития ишемической болезни сердца, включая инфаркт миокарда, и главная причина мозгового инсульта.
Перспективным методом лечения этого заболевания является «стентирование» – установка в сосуд ажурных металлических конструкций – стентов, которые создают каркас для поддержания просвета и ограничения поврежденной поверхности артерии от потока крови.
К настоящему времени в качестве эндопротезов-стентов применяют более 60 их разновидностей. Среди них наиболее известны самораскрывающийся стент – Wаllstent, Medinventsten, стенты Palmaz-Schatz, Wiktor, Gianturco-Roubin, Cordis, Strecter, Multi-Link, Jostent и др. (рис.1).

Стенты бывают трубчатые и проволочные, толщина стенок трубки или проволоки колеблется от 0,015 до 0,125 мм, длина стентов достигает 9–22 мм, а диаметр в расправленном состоянии – 2,5–3,0–3,5–4,0 мм. Материал, из которого выполняется стент, чаще всего – нержавеющая сталь, нитинол, сплавы с эффектом памяти [1].
Ключевой операцией производства стентов является формирование сложной структуры методом лазерной резки [2]. Срок службы стента в первую очередь зависит от чистоты и качества лазерной резки.

Лазерная технология изготовления имеет ряд преимуществ перед другими методами прецизионной резки тонколистовых материалов: качество получаемого реза, экономия времени и возможность получения отверстий любой формы. Она широко используется в США, Германии и Японии [2].

До сих пор в России нет собственного производства стентов. Только сейчас предпринимаются попытки разработки и налаживания такого производства.

Особенности лазерной резки стентов

Сфокусированное лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет резать практически любые металлы и сплавы независимо от их механических и теплофизических свойств. При этом можно получать узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Возникающие при лазерной резке деформации минимальны. Вследствие этого ее можно осуществлять с высокой степенью точности, что необходимо при изготовлении таких тонких металлических структур, как стенты. Сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществить лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных заготовок с высокой степенью автоматизации процесса [3].

При формировании тонкого узора методом лазерной резки на трубке заготовки к качеству предъявляются жесткие требования, так как минимальные шероховатости – следы жидкой фазы, капли, грат, окисление зоны обработки и др., показанные на рис. 2, приводят к заметному снижению срока службы стентов и необходимости повторных операций.

Целью проводимых нами исследований и экспериментов является отработка технологии лазерной резки стентов на основе отечественного оборудования и материалов.

Эксперименты проводились на установке с YAG:Nd лазером, работающим в режиме свободной генерации с длительностью импульса 0,3 мс. В ходе исследований были отработаны основные режимы прецизионной резки и изготовлены экспериментальные стенты диаметром 2,5 и 3 мм. Исследовалась зависимость качества реза от скорости обработки и особенностей программирования перемещения координатного стола.

Для определения зависимости качества от скорости сканирования изучались резы, полученные на различных скоростях (50– 500 мм/мин) на пластине нержавеющей стали (толщина 0,15 мм). Измерения производились со стороны входа и выхода лазерного луча. Скорость, при которой размеры реза совпадают с обеих сторон (рис. 3, а – форма реза цилиндрическая) является оптимальной для прецизионной лазерной резки.

Из графика видно, что оптимальное соответствие размера отверстия на входе и выходе луча достигается при скоростях 100–120 мм/мин. При больших значениях отверстие приобретает коническую форму, на поверхности появляется грат, следовательно, качество падает.

По результатам эксперимента определены пороговые значения скоростей, при которых возникают такие дефекты, как появление грата, снижение качества реза, увеличения количества жидкой фазы и др. (табл. 1).

Существенной проблемой при проведении экспериментов было программирование процесса. Так как структура стента очень тонкая, необходимо учитывать последовательность обхода контуров. В противном случае элементы стента могут прогорать и деформироваться.

Как показали исследования, основным, лимитирующим качество лазерной резки фактором, является образование жидкой фазы, ее неполное удаление из отверстия и перемещение под действием сил поверхностного натяжения после окончания лазерного воздействия, что можно увидеть на фотографии поперечного сечения реза (рис. 2).


Выводы
Оптимальным диапазоном скоростей для изготовления стентов в режиме свободной генерации при длительности импульса 0,3 мс является 100–120 мм/мин. Этот диапазон позволяет получать отверстия с минимальным количеством жидкой фазы, грата на поверхности и хорошим качеством реза.

Стенты изготовлены на лазерной установке RX

При программировании перемещения координатного стола необходимо учитывать порядок обхода контуров «узора» стента. Для дальнейшего улучшения качества лазерной обработки необходимо уменьшать длительность импульса.

Источник: http://cyberleninka.ru/article/n/lazernaya-rezka-metallicheskih-stentov

 

 

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top