医疗可植入式支架的制造精度要求极为严苛，激光切割，特别是飞秒激光切割是最理想的加工工具。

医疗可植入式支架是医疗领域最常用的治疗器械之一，它们能通过微创手术的方式植入人体内，发挥重要治疗功能，挽救生命。

医用支架分为血管支架和非血管支架，其中血管支架占大多数。随着我国人口老龄化速度加快，心血管患者数量持续增长，未来对PCI手术（经皮冠状动脉介入治疗）的潜在需求随之增加，这也将促使心脏支架需求的不断增长。

因为要植入体内，所以支架必须满足多种要求。首先，它们必须由不会与组织和血液发生反应的生物相容材料制成。其次，由于支架植入体内时间较长，因此必须具有弹性和耐用性。最后，支架需要高精密加工，以便它们在满足医疗功能的同时，不会积聚杂物。

医用支架的常用材料不锈钢、镍钛合金（一种具有形状记忆的镍钛合金）或钴铬合金。这些材料具有高耐磨性、高冲击强度和延展性。这类支架是不可生物吸收的。另一种是生物可吸收支架，它们的材质为镁合金或聚乳酸（PLA）等聚合物材料。

从支架制造所要求的高精度而言，激光切割，特别是超短脉冲激光切割，是最能满足要求的制造方法。

飞秒切割PLA支架

飞秒脉冲激光与物质的相互作用时间，比热量扩散需要的时间短得多。因此，飞秒脉冲切割的一个主要优点是，切割过程中几乎没有热量产生，这就避免了切割过程中在金属中形成热影响区（HAZ）或是热敏聚合物的熔化。飞秒切割能够实现一种冷切割，切割质量更精细，切割面更清洁。

Fluence Technology公司的Jasper X0飞秒激光器，结合了短脉冲、高峰值能量和可定制的重复频率，成功实现了最具挑战性的热敏可生物降解的PLA支架的切割。

（1）激光划片切割

在切割PLA这样的热敏可生物降解材料时，Fluence Technology使用了“划片和分离”（dice and break）技术。通过将<250fs的超短脉冲持续时间与创新的光束整形技术相结合，首先用飞秒脉冲在材料上打上一排非常细的孔（直径1~2μm），然后再通过施加机械力分离，边缘非常光滑，没有熔化和切口粗糙现象。

这种方法实现了<1μm的切口宽度（切口几乎可以忽略），切口无锥度，也没有HAZ，并且在几乎没有材料损耗失的情况下，实现了高达1m/s的切割速度。这种基于激光划片和机械分离力的切割方法，能使材料保持原状，从而确保了生物相容性。

图1：使用飞秒脉冲和精密光学器件从PLA片材上切割元件。实现了切口<1μm的超细切口分离。（图片来源：Fluence Technology）

（2）激光烧蚀切割

Fluence Technology还通过常见的激光烧蚀切割方法，制造了PLA支架。

在紫外光谱范围内，非常强的局部吸收与多光子电离相结合，能提供极高的切割精度，大大减小热影响区，同时提高自由形状聚合物切割的产量。还有一个非常重要的优势素是：激光切割后所需要的后续处理非常少。

这些支架支柱经过精确加工，边缘光滑，有利于身体安全，降低了血管组织损伤的风险。

图2：用飞秒激光器Jasper X0烧蚀切割的PLA支架。（图片来源：Fluence Technology）

这项技术也适用于目前占据整个市场绝大多数的金属支架。超快激光用于金属支架制造，其中毛刺和热影响区的减少，为支架支柱提供了光滑的表面，将不再需要去毛刺（使用较长脉冲切割镍钛诺支架，通常会出现毛刺）。对周围材料的最小影响对金属材质也非常有利，能够使材料的物理属性基本保持不变。

光纤激光切割镍钛合金支架

镍钛合金或“记忆金属”具有超弹性和形状记忆等特殊性质，也是支架的一种常用材料。

台湾高雄的里特材料科技公司（NIT），是一家卓越的镍钛记忆合金线供应商，也是医疗器械等应用领域成品部件的合同制造商。NIT不但能提供直径3~6mm的常见镍钛合金管状材料，并且还开始提供直径小至0.56mm的镍钛合金管。

为了向客户提供具有卓越精度和边缘质量的零件，NIT引入了Coherent高意公司的StarCut Tube激光切割系统。这套切割系统可以配置为提供两种不同的激光源：一种是脉冲宽度可在10~50μs间调节的光纤激光器，另一种是脉冲宽度小于 350fs的Monaco激光器。两种激光器均输出近红外激光，适用于加工大多数金属材料（如不锈钢、镁、铂、镍）和多种非金属材料。用户可以根据需求选择需要使用的激光源。NIT使用光纤激光切割实现了很好边缘切割质量和切割吞吐量。

图3：激光切割的镍钛合金支架。（图片来源：NIT Co. Ltd）

飞秒激光切割镍钛诺支架

NKT Photonics公司也利用其Origami XP飞秒激光器，成功实现了镍钛诺支架的冷烧蚀切割，并实现了非常高的切割质量。

Origami XP是一款一体式飞秒激光器，它将激光头、控制器和空气冷却系统都集成在一个小巧坚固的封装中，体积紧凑。它基于紧凑的单片啁啾脉冲放大平台，能够在1030 nm、5 W平均功率和低于400fs的脉冲持续时间下，提供高达70μJ的脉冲能量。

图4：NKT Photonics的Origami XP飞秒激光器实现镍钛诺支架的高质量切割。（图片来源：NKT Photonics）

小结

血管支架和非血管支架能够通过微创手术治疗严重的疾病，并且由耐用的生物相容材料制成，需要精确的激光加工才能制造。超快脉冲激光器利用精确的脉冲串来平滑地切割支架，并达到极高的精度。飞秒激光既可用于制造金属支架，也可用于制造非金属的聚合物支架。飞秒激光实现了高吞吐量切割和最大的加工灵活性，使其成为支架制造商的首选工具。

作者：Rossie