Herstellung medizinischer Geräte: Leben retten, Stents mit Lasern schneiden

Laser werden in der Herstellung medizinischer Geräte häufig eingesetzt – allein Stents gehen jedes Jahr in die Millionen – und ermöglichen minimal-invasive Eingriffe, die Leben retten und die Komplexität, die Kosten und das erhöhte Risiko offener Operationen vermeiden.

Der stechende Schmerz in der Brust kommt oft ohne Vorwarnung. Jemand ruft den Notdienst an. Der Krankenwagen kommt in wenigen Minuten und kommt mit Kreischen zum Stehen. Die Sanitäter stürmen ins Haus. Zum Glück atmet der Patient noch, fest entschlossen, stabil zu sein, und wird auf eine Trage gelegt und sofort zum Krankenwagen getragen, der mit heulenden Sirenen und Blaulicht die Straße entlang rast. Es klingt wie eine Szene aus einer Low-Budget-TV-Show, aber allein in den USA finden jeden Tag Tausende von Veranstaltungen wie diese statt. Jedes Mal steht ein Leben wegen eines Myokardinfarkts (MI), gewöhnlich Herzinfarkt genannt, auf dem Spiel.

Schneller Vorlauf jetzt zum Krankenhaus. Im Behandlungsraum namens „Cath Lab“ verabreicht ein Kardiologe ein Lokalanästhetikum in der Leiste des Patienten, führt ein Präzisionskatheterwerkzeug in eine Arterie ein und manipuliert es geschickt bis zum Herzen. Sein Fortschritt wird durch Echtzeit-Röntgenbildgebung angezeigt. Der Kardiologe erkennt schnell die Blockade oder Blockaden und macht sich schnell an die Arbeit. Ein „Führungsdraht“ wird an der Blockade vorbeigeschoben. Der Ballon am Ende wird aufgeblasen, wodurch das blockierte Gefäß geöffnet wird und der ordnungsgemäße Blutfluss zum Herzen wiederhergestellt wird.

In den meisten Fällen wird zusammen mit dem Ballonkatheter ein Netzschlauch (Stent) eingeführt. Es dehnt sich aus, wenn der Ballon aufgeblasen wird. Der Stent wird dort belassen, um die Arterie offen zu halten.

Nach Kontrolle des Blutflusses auf dem Röntgenmonitor werden Katheter und Führungsdraht entfernt, die Arterie in der Leiste verschlossen und der kleine Ansatz vernäht oder verklebt. All diese minimal-invasiven Eingriffe wurden in nur wenigen Minuten durchgeführt. Wütend!

Möglich wurde dies durch Laserschneiden und Laserschweißen von Medizinprodukten

Vielleicht haben Sie bereits alles über diese Art der Angioplastie gewusst. Möglicherweise haben Sie sogar selbst einen solchen Eingriff gehabt. Aber wir wetten, dass die meisten von Ihnen nicht wussten, dass Laserschneiden und -schweißen absolut unerlässlich sind, um all dies zu ermöglichen. Richtig, der Katheter, der Führungsdraht, der Ballon und vor allem der Stent wurden alle mit Lasern hergestellt, oft mit Lasermaschinen.

Wir sagen, dass der Stent am wichtigsten ist, denn das ist das Stück, das normalerweise für immer im Körper verbleibt. Und das stellt ganz besondere Anforderungen an sie. Die größte Herausforderung besteht darin, etwas Restenose zu vermeiden. Dies geschieht, wenn der Stent die Bildung von Blutgerinnseln und neuen Plaqueblockaden auslöst. Dann sind wir gleich wieder da, wo wir mit einem blockierten Herzkranzgefäß wieder angefangen haben.

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Stents werden auch häufig verwendet, um andere Blutgefäße wieder zu öffnen. Der Stentrahmen besteht normalerweise aus medizinischem Edelstahl oder manchmal aus dem „Gedächtnismetall“ namens Nitinol. Es stellt sich heraus, dass ein Schlüssel zur Minimierung des Risikos einer Restenose darin besteht, raue Kanten oder Oberflächen auf dem Stent zu vermeiden. Viele Stents gehen heute noch einen Schritt weiter und sind mit einem bioresorbierbaren Material beschichtet, das sich langsam (über Wochen) im Körper auflöst. Dies verbessert die Ergebnisse, da das Material beim Auflösen ein Medikament freisetzt, das die Gerinnung oder Narbenbildung aktiv stoppt.

Für das 3D-Schneiden von Stents und Kathetern optimierte Lasermaschinen

Wenn es nun um die Bearbeitung von Metallen geht und es Ihnen vor allem um Präzision und Kantenqualität geht, dann kommt nichts an einen Laser heran. Aus diesem Grund werden die meisten Stents – einschließlich der Kathetereinführhilfen – durch Präzisionslaserschneiden in drei Dimensionen hergestellt, wobei mit nur einem Rohling begonnen wird. Coherent hat eine Maschine namens StarCut Tube, die speziell für diese 3D-Schneidanwendungen und verwandte medizinische Geräte optimiert wurde.

Aber welcher Lasertyp ist der beste? Eine der Regeln beim Laserschneiden lautet: Wenn Sie glattere Kanten benötigen, ist kürzer immer besser; Sie verwenden einen Laser mit einer kürzeren Wellenlänge (z. B. Ultraviolett) oder einer kürzeren Impulsbreite oder beidem. Dadurch wird ein Aufschmelzen und Verziehen der Kanten in einem dann als „Kaltabtragung“ bezeichneten Schneidprozess vermieden.

Industrielle Femtosekundenlaser von Monaco verändern die Landschaft des Stentschneidens

Im Laufe der Jahre haben wir in der Laserindustrie das Schneiden von Stents mit Maschinen unterstützt, die Excimerlaser mit UV-Ausgang und Faserlaser mit Impulsbreiten im Nanosekundenbereich enthalten. In den letzten Jahren hat sich jedoch die Entwicklung von Ultrakurzpulslasern (USP) in Industriequalität mit sowohl Femtosekunden-Pulsbreiten als auch hoher Durchschnittsleistung als bahnbrechend für das Schneiden von Metallstents erwiesen. (Eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde). Tatsächlich ist die Kantenqualität, die durch das heutige Femtosekundenschneiden erzeugt wird, so gut, dass viele der traditionellen Polierschritte zur Nachbearbeitung bei der Herstellung eines Stents jetzt nicht mehr erforderlich sind. Unser Monaco ist ein großartiges Beispiel für diese neue Art von Industrielasern.

Hoffentlich müssen Sie nie aus irgendeinem Grund einen Stent einsetzen lassen. Aber wenn doch, können Sie sicher sein, dass es nach den höchsten Standards mit der neuesten Lasertechnologie hergestellt wurde – höchstwahrscheinlich mit einer Lasermaschine.