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心血管疾病(冠状动脉疾病)是威胁人类生命安全的一大主要疾病之一,心血管疾病产生的一个最普遍的原因是血管变得比正常的血管狭窄。在医学上,为了减轻血管狭窄给病人带来的痛苦,一般对病人进行心血管支架植入手术。
心血管支架的切割是一项非常精密的加工技术。在国外,主要采用数控Nd:YAG脉冲激光器在316LVM不锈钢细管上(管壁厚度大约为0.12mm,直径为1~3mm)切割出各种网状结构的心血管支架。在国内,治疗心血管疾病所需支架完全依赖进口。
相比Nd:YAG脉冲激光器,光纤激光器具有光束质量好(M2接近于1)、输出稳定、寿命长等优点,能够满足心血管支架激光切割的精度要求,切割出质量更好的心血管支架。本文采用自行设计研制的光纤激光精密加工系统(采用了IPG公司生产的国际上最先进的50W掺镱双包层光纤激光器作为光源)对自行设计的心血管支架结构进行了切割实验,找出了心血管支架的最佳切割工艺参数;获得了切缝均匀,缝宽小于20μm的心血管支架。同时对激光切割下来的心血管支架进行了后序处理研究和对后序处理过的心血管支架与人体生物相容性研究,主要内容及得到的结论如下:
一、参照国外已有的临床用的心血管支架结构,建立了心血管支架模型;利用建立的心血管支架模型设计了一种新颖的心血管支架结构。
二、对自行设计的心血管支架结构进行光纤激光切割工艺研究,研究了焦点所在位置、激光功率、脉冲宽度、脉冲频率、切割速度、辅助气体种类及压强、切割路径等工艺参数对心血管支架切割质量(切缝宽度、切缝表面粗糙度、热影响区、附着在缝面的残渣)的影响;实验结果表明:上述工艺参数对心血管支架切割质量均有着重要的影响;在大量实验的基础上,找出了心血管支架的最佳切割工艺参数。
三、心血管支架后序处理的研究(包括酸洗、电化学抛光、钝化等过程),研究了后序处理对心血管支架质量的影响情况;结果表明:通过后序处理后的心血管支架,其缝面质量得到大大地改善,比如经过酸洗后的心血管支架,其表面的金属氧化物及其残渣可以有效地去除;
四、心血管支架与人体生物相容性研究,重点研究了心血管支架与人体血液相容性情况,实验证明:心血管支架对血液无毒性。