Herstellung medizinischer Geräte: Leben retten, Stents mit Lasern schneiden

Laser sind in der Herstellung von medizinischen Geräten weit verbreitet – allein die Zahl der Stents geht jedes Jahr in die Millionen. Sie ermöglichen minimal-invasive Eingriffe, die Leben retten und die Komplexität, Kosten und das erhöhte Risiko offener Operationen vermeiden.

 

28. September 2021 von Coherent

Der scharfe Schmerz in der Brust kommt oft ohne Vorwarnung. Jemand ruft den Notdienst. Der Krankenwagen ist in wenigen Minuten da und kommt quietschend zum Stehen. Die Sanitäter eilen ins Haus. Glücklicherweise atmet der Patient noch und ist stabil. Er wird auf eine Trage gelegt und sofort zum Krankenwagen gebracht, der mit heulenden Sirenen und Blaulicht die Straße entlang rast. Es klingt wie eine Szene aus einer Low-Budget-Fernsehserie, aber allein in den USA ereignen sich jeden Tag Tausende solcher Ereignisse. Jedes Mal steht ein Leben auf dem Spiel, weil ein Myokardinfarkt (MI), meist Herzinfarkt genannt, vorliegt.

Spulen Sie nun zum Krankenhaus vor. Im Behandlungsraum, dem so genannten „Katheterlabor“, verabreicht ein Kardiologe eine örtliche Betäubung in der Leiste des Patienten und führt ein Präzisionskatheterinstrument in eine Arterie ein, das er dann geschickt bis zum Herzen führt. Sein Fortschritt wird durch Röntgenaufnahmen in Echtzeit dargestellt. Der Kardiologe erkennt die Verstopfung(en) schnell und macht sich schnell an die Arbeit. Ein „Führungsdraht“ wird an der Blockade vorbeigeschoben. Der Ballon am Ende wird aufgeblasen, wodurch das verstopfte Gefäß geöffnet wird und der richtige Blutfluss zum Herzen wiederhergestellt wird.

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

Nachdem auf dem Röntgenmonitor überprüft wurde, dass das Blut ordnungsgemäß fließt, werden der Katheter und der Führungsdraht entfernt, die Arterie in der Leiste verschlossen und der kleine Einstich vernäht oder verklebt. Der gesamte minimal-invasive Eingriff wurde in nur wenigen Minuten durchgeführt. Uff!

Laserschneiden und Laserschweißen von medizinischen Geräten machen dies möglich

Vielleicht haben Sie diese Art der Angioplastie bereits kennengelernt. Vielleicht haben Sie sich sogar selbst schon einmal einem solchen Eingriff unterzogen. Aber wir wetten, dass die meisten von Ihnen nicht wussten, dass Laserschneiden und -schweißen absolut notwendig waren, um all dies zu ermöglichen. Richtig, der Katheter, der Führungsdraht, der Ballon und vor allem der Stent wurden alle mit Hilfe von Lasern hergestellt, oft mit Coherent-Lasern.

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

Stents werden häufig eingesetzt, um auch andere Blutgefäße wieder zu öffnen. Der Stentrahmen besteht in der Regel aus medizinischem Edelstahl oder manchmal aus dem „Gedächtnismetall“ Nitinol. Es hat sich herausgestellt, dass der Schlüssel zur Minimierung des Risikos einer Restenose in der Vermeidung von rauen Kanten oder Oberflächen auf dem Stent liegt. Viele Stents gehen heute noch einen Schritt weiter und sind mit einem bioabsorbierbaren Material beschichtet, das sich langsam (über Wochen) im Körper auflöst. Dies verbessert die Ergebnisse, da das Material beim Auflösen einen Wirkstoff freisetzt, der die Gerinnung oder Narbenbildung aktiv stoppt.

Lasermaschinen optimiert für das 3D-Schneiden von Stents und Kathetern

Wenn es um die Bearbeitung von Metallen geht und Ihr Hauptaugenmerk auf Präzision und Kantenqualität liegt, dann ist ein Laser unschlagbar. Deshalb werden die meisten Stents – und auch die Kathetereinführhilfen – durch präzises Laserschneiden in drei Dimensionen hergestellt, ausgehend von einem leeren Rohr. Coherent hat eine Maschine namens StarCut Tube, die speziell für diese 3D-Schneideanwendungen und die damit verbundenen medizinischen Geräte optimiert ist.

Aber welcher ist der beste Lasertyp? 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 Pulsbreite oder beides. Dadurch wird ein Schmelzen und eine Verzerrung der Kanten in einem Schneidprozess vermieden, der dann „kalte Ablation“ genannt wird.

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 Excimer-Laser mit ultraviolettem Ausgang und Faserlaser mit Nanosekunden-Pulsbreiten enthalten. In den letzten Jahren hat sich jedoch die Entwicklung industrietauglicher Ultrakurzpulslaser (USP) mit einer Femtosekunden-Pulsbreite und einer hohen Durchschnittsleistung beim Schneiden von Metallstents als entscheidender Fortschritt erwiesen. (Eine Femtosekunde ist ein Millionstel eines Milliardstels einer Sekunde). Tatsächlich ist die Kantenqualität, die mit dem heutigen Femtosekunden-Schneiden erzeugt wird, so gut, dass viele der traditionellen Nachbearbeitungsschritte bei der Herstellung eines Stents nicht mehr erforderlich sind. Unser Monaco ist ein hervorragendes Beispiel für diese neue Art von Industrielaser.

Hoffentlich müssen Sie sich nie aus irgendeinem Grund einen Stent einsetzen lassen. Aber wenn Sie es tun, können Sie sicher sein, dass es nach den höchsten Standards mit der neuesten Lasertechnologie hergestellt wurde – sehr wahrscheinlich mit einem Lasergerät von Coherent.

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