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特域探討:超快激光在醫(yī)療領域的應用

發(fā)布時間:2023-01-10 14:38:55閱讀量:

超快激光醫(yī)療技術

當前,隨著我國疫情防控放松,出現(xiàn)了新冠的感染高峰,就醫(yī)和醫(yī)藥、醫(yī)療用品的需求暴增,N95口罩、退燒藥、抗原檢測試劑之后,民眾對血氧儀、CT拍片的需求更是激增。

疫情的放開沒有回頭路,未來可能出現(xiàn)多輪感染高峰,相關醫(yī)藥和醫(yī)療器械用品的需求將會持續(xù)。生命是無價的,人們在治病醫(yī)療上的支出是毫無保留的,這也造就了我國數(shù)以億萬計的醫(yī)療市場。

醫(yī)療器械國產(chǎn)化任重道遠

目前在全球范圍內(nèi),先進的醫(yī)療器械市場被歐、美、日、以等國家占據(jù)主導,中國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展相對滯后,技術含量不足,尤其在高值醫(yī)用耗材領域,國產(chǎn)替代程度整體相對較低,是醫(yī)療器械領域國產(chǎn)替代“洼地”。目前在國內(nèi)各醫(yī)院內(nèi),大部分的診療與檢測的器械、儀器是進口產(chǎn)品,高昂的進口設備也導致我國設備使用、檢測費用高,給民眾帶來較大負擔,醫(yī)療器械國產(chǎn)化仍然任重道遠。

近三年的疫情時代,國家對公共衛(wèi)生、基層醫(yī)療的建設力度加大,醫(yī)療器械國產(chǎn)化替代發(fā)展迅猛,醫(yī)療器械市場保持超過20%的增速。國內(nèi)涌現(xiàn)出以邁瑞醫(yī)療、樂普醫(yī)療、魚躍醫(yī)療、上海微創(chuàng)心脈科技等為代表的一批優(yōu)秀企業(yè),推動了國產(chǎn)醫(yī)療器械的快速成長。

超快激光為代表的超高精密加工技術的出現(xiàn),將有助于高端醫(yī)療器械的制造,成為醫(yī)療器械精細制造技術的最佳選擇。

超快激光實現(xiàn)醫(yī)療器械精密加工

超快激光是指輸出激光的脈沖寬度在10-12s(即皮秒級別)或小于皮秒級別的脈沖激光,由于超快激光脈沖寬度極窄、能量密度極高,這些特點讓它可以解決常規(guī)加工方式難以實現(xiàn)的高、精、尖、硬、難等加工瓶頸,被廣泛應用于生物醫(yī)療、航空航天等行業(yè)的精密加工,正在開拓一片“小而美”的新藍海。

醫(yī)療+激光焊接痛點主要在于,異種材料焊接難度大,異種材料熔點差異、膨脹系數(shù)差異、導熱率和比熱容差異,以及材料組織之間的差異;產(chǎn)品精細尺寸小,精度要求高,需高倍數(shù)視覺輔助放大。

醫(yī)療+激光切割痛點主要在于,超薄材料(通指厚度<0.2mm)切割中,材料易變形,熱影響過大,邊緣碳化嚴重、有毛刺,切割縫隙大,精度低; 生物降解材料熱熔點低,對溫度敏感;脆性材料切割易崩邊,出現(xiàn)表面微裂紋以及殘余應力問題,成品良率低。

在材料加工行業(yè),因超快激光可實現(xiàn)高精度和極小的熱影響區(qū),在一些熱敏感材料的加工中具有明顯優(yōu)勢,如切割、打孔、材料去除、光刻等;超快激光適用于脆性透明材料、超硬材料、貴金屬等加工。對于一些醫(yī)療應用的微型手術刀、鑷子、微孔過濾等產(chǎn)品,超快激光精密切割均可實現(xiàn)。一些醫(yī)療儀器上使用的玻璃片、鏡頭、帶微孔玻璃等,可采用超快激光切割玻璃。

介入式和微創(chuàng)器械在加速治療、減少病患痛苦并促進愈合方面的作用不容小覷。然而,用傳統(tǒng)技術加工這些器械和零件變得越來越困難。除了必須足夠小以便穿過人體血管等細微組織、執(zhí)行復雜的程序并滿足安全質(zhì)量要求之外,這類器械的共同特點是:結構復雜+ 薄壁+ 需要重復裝夾+ 對表面質(zhì)量的要求十分嚴苛+ 對自動化的需求程度高。較為典型的就是心臟支架,做工精度極高,長期以來費用昂貴。

由于心臟支架壁管極薄,如今越來越多地采用激光加工代替常規(guī)的機械切割。但是,使用普通激光通過燒蝕融化來加工,這樣加工出來的心臟支架存在毛刺多、切槽寬度不統(tǒng)一、表面燒蝕嚴重、筋寬不均勻等一系列問題。皮秒激光乃至飛秒激光的出現(xiàn),被很好地運用在心臟支架的加工,大約在2010年前后歐美國家已經(jīng)采用了超快激光加工心臟支架,取得很好的效果,目前逐漸成為了支架行業(yè)的標準。國內(nèi)的醫(yī)療器械企業(yè)也逐步在嘗試超快激光精密加工的應用。

超快激光在醫(yī)療美容的應用

激光技術與醫(yī)療服務的深度融合推動醫(yī)療器械行業(yè)不斷升級。超快激光技術已經(jīng)廣泛地應用于醫(yī)療器械、醫(yī)療服務、生物制藥、藥物等高端技術領域,發(fā)揮更加重要的作用,另外超快激光越來越多地被直接用于人體醫(yī)療領域,改善患者生活。從應用領域來說,在生物醫(yī)療領域,超快激光將引領包括眼科手術,激光美容如美膚、去紋身、去毛發(fā)等。

激光技術用于醫(yī)療美容與手術已經(jīng)很久了,以往較長時間近視眼科手術采用的是準分子激光技術,而祛斑美容則采用CO2點陣激光。超快激光的出現(xiàn)快速得到推廣,在眾多的近視矯正術中,全飛秒激光手術已經(jīng)成為主流治療近視眼的方法,近視矯正手術平均費用約2萬元即可摘掉眼鏡,廣受學生與年輕人的歡迎。與傳統(tǒng)的準分子激光手術相比,全飛秒激光手術具有手術準確度高、無明顯疼痛感、術后視覺效果好等優(yōu)勢。

激光矯視手術

在美容方面,超快激光可用于去除色素和原生痣、去除紋身等,也可以用來改善肌膚的衰老情況,保持嫩膚的效果。

未來,超快激光還會被應用于臨床手術、微創(chuàng)手術,在一些壞死有害細胞、組織的切除,難以采用刀具人工切除的,可采用激光刀精準清除。

結語

先進的醫(yī)療水平需要數(shù)量足夠技術水平高的醫(yī)生,同時還要有先進的醫(yī)療器械與設備。簡單說就是好的醫(yī)生加上好的醫(yī)療設備。這次疫情讓我們看到了我國與發(fā)達國家的醫(yī)療水平存在一定距離,目前許多生物醫(yī)藥的前沿成果以及先進的醫(yī)療器械仍然是來自發(fā)達國家。多年來我國在光學成像、診斷儀器上有所突破,特別是超快激光精密加工的國產(chǎn)化技術逐漸成熟,將會助推國內(nèi)醫(yī)療器械水平提高。超快激光在國內(nèi)醫(yī)療領域的市場應用才剛剛開始,未來發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹?

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