有數(shù)據(jù)顯示，平均每半分鐘就會有1個中國患者用到冠脈支架。2020年11月5日，國家開啟了高值醫(yī)療耗材帶量采購，原本均價1.3萬元的心臟支架被降到不足700元，這個心驚肉跳的過程只用了15分鐘，而背后的故事卻要復(fù)雜得多。

心臟支架價格大跳樓的背后是醫(yī)療產(chǎn)業(yè)和政策的共同支撐，還有更為重要的一點：激光加工以其特有的優(yōu)勢被越來越多的應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)，解決傳統(tǒng)加工無法克服的難題，助力工業(yè)化心臟支架加工的技術(shù)革新與升級。

心臟支架最早出現(xiàn)在20世紀80年代，又被稱作冠狀動脈支架，是用于經(jīng)皮冠狀動脈介入手術(shù)（PCI）的器材，是治療冠心病的三大主要手段之一。心臟支架的直徑只有2-4毫米，重量不足萬分之一克，是應(yīng)對急性心肌梗死較為直接、有效的工具。它能順著血管到達冠狀動脈堵塞的位置，快速撐開閉塞的血管，從而恢復(fù)并長期維持血液的正常流通。

由于心臟支架直接植入人體內(nèi)，在使用特性和安全性上必須進行深入的考究，需要滿足極為苛刻的條件。例如靈活性、抗血栓、生物相容性、支撐力等方面的要求。心臟支架的壁管極薄，需要使用精密激光切割工藝進行制作。采用普通激光加工會導(dǎo)致心臟支架毛刺多、切槽寬度不統(tǒng)一等問題，這樣制作出來的心臟支架不能符合使用條件。

近年來，國外企業(yè)已經(jīng)開始采用飛秒激光進行支架切割。飛秒激光是指時域脈沖寬度在飛秒（毫微微秒，10^-15秒）量級的激光。利用飛秒激光短脈沖產(chǎn)生的強電場，消除材料切點附近的自由電子，使帶正電荷的材料同性相斥，失去分子間的作用力，通過“分子摘除”的方式完成材料去除。這種方式加工的心臟支架斷面無毛刺、表面光潔平滑、無熱損不會產(chǎn)生燒蝕、切割精度高并且筋寬均勻。

金屬心血管支架植入是目前治療血管疾病應(yīng)用最多的方法。2014年，愛爾蘭國立大學(xué)NCLA/Inspire實驗室的Clare等人采用脈寬為500 fs、頻率為100 kHz、波長分別為1030 nm及515 nm的飛秒激光，在不銹鋼表面誘導(dǎo)出兩種周期性表面結(jié)構(gòu)，并研究了兩種周期結(jié)構(gòu)對成纖維細胞和單核細胞的影響。結(jié)果表明，微結(jié)構(gòu)表面不利于血細胞粘附，從而較少產(chǎn)生凝血的機會，提高了血管支架的血液相容性，且周期和深度的增加會降低細胞的粘附性。

由于金屬支架在植入后會永久留存在動脈中，存在引發(fā)醫(yī)療并發(fā)癥的風(fēng)險。為了降低該風(fēng)險，可吸收支架的概念也成為當今的研究熱點。該支架可以選擇聚左旋乳酸（PLLA）、聚乳酸（PLA）等材料制作而成，但這種材料熔點低，熱效應(yīng)敏感，大大增加了加工工藝的難度。

利用超快激光對可吸收支架進行加工制造，使激光束能量對支架材料的熱效應(yīng)降到最小。但目前超快激光微納制造的可吸收血管支架造價昂貴、產(chǎn)量較低，如何使用該技術(shù)實現(xiàn)血管支架工業(yè)化是研究人員亟需解決的難題。

激光加工心臟支架最早在外國使用，以歐洲、美國、日本為主。長期以來，因受限于技術(shù)條件不夠成熟，制造的支架成品質(zhì)量不夠高，因此國內(nèi)的支架市場基本被國外企業(yè)所占據(jù)。

近年來，隨著國內(nèi)研究機構(gòu)的深入研發(fā)和激光企業(yè)的崛起，許多技術(shù)難關(guān)開始被攻克。隨之，心臟支架供應(yīng)商的研發(fā)與生產(chǎn)開始采用激光精密加工技術(shù)。

2014年，合肥工業(yè)大學(xué)的程萍等使用飛秒激光加工技術(shù)，輔以加工襯套的椅形設(shè)計，成功制得可降解心臟支架樣品。樣品支架結(jié)構(gòu)無熱損傷、切邊光滑且筋寬一致性約為±６μｍ。

2017年，中科院西安光機所結(jié)合自身傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，將飛秒激光精密智造作為研究所重點突破方向，成功研制出工業(yè)化心臟支架飛秒激光高精細加工設(shè)備，解決了國產(chǎn)心臟支架加工精度低、筋寬不一致、毛刺多等加工缺陷，實現(xiàn)了多種材料高精細低損傷切割加工，提高了國產(chǎn)心臟支架的性能和使用壽命，達到國際一流質(zhì)量水準。該設(shè)備解決了制約心臟血管支架激光切割加工的"瓶頸"技術(shù)問題，提升了我國超過激光產(chǎn)業(yè)和醫(yī)療器械行業(yè)共有的技術(shù)水平和核心競爭力，推動了我國整個心臟血管支架行業(yè)迅猛發(fā)展。

心臟支架按材質(zhì)可分為第二代金屬支架和第三代生物可降解支架，由于支架體型小、結(jié)構(gòu)薄，外形和力學(xué)性能要求高等因素，激光加工是其最佳的加工方式。

普通光纖激光即可完成多數(shù)金屬支架的加工，而生物可吸收支架采用的是可降解高分子材料，由于其熔融加工時容易熱降解，光吸收率低、加工易炭化等問題，普通光纖激光的“熱”加工難承此任。而具有超高峰值功率和超短脈沖的飛秒激光具備顯著優(yōu)勢，通過調(diào)試工藝參量能夠達到對可降解材料的切邊光滑無炭化的“冷”加工效果，完美解決以上問題。

目前市場上的醫(yī)用支架飛秒激光切割設(shè)備，為加工第三代可降解支架提供了最佳解決方案。采用特定治具結(jié)構(gòu)，能夠解決可降解支架管材機械強度不足導(dǎo)致的加工問題，保證加工時相對位置、焦斑大小的穩(wěn)定和支架筋寬的一致性。設(shè)備應(yīng)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（PLLA）等可降解材料，同時兼容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。

飛秒激光加工制備的PLA可降解心臟支架

"中國激光制造"的實力不斷提升，不僅僅帶來了的有益于廣大群眾的直接利益，更讓我們有了打破外國技術(shù)壟斷的底氣和自信。可以說，從心臟支架的國產(chǎn)替代，一股自主研發(fā)的勢頭已經(jīng)席卷了整個制造業(yè)。未來五年，將會是中國制造業(yè)自低端到高端全面爆發(fā)的五年，而最終受益的，也必將是中國本土的消費者。