6.Стент

В медицине термином стент обозначается каркас из растягиваемой проволоки или пористая трубочка, которые о в какой-либо проток (например, в артерию, желчные протоки и др.) с целью предотвращения сужения его диаметра и улучшения тока жидкости через него.

Стенты применяются, в основном, в сосудистой хирургии для расширения диаметра артерии и восстановлению по ней нормального кровотока. Чаще всего метод стентирования используется в хирургии сердечных сосудов (коронарных), а также в лечении заболеваний периферических артерий, вен, желчных протоков, пищевода, трахеи, толстой кишки, бронхов, мочеточников и уретры.

На сегодняшний день в сосудистой хирургии применятся стенты разной конструкции. Однако, они должны отвечать при этом определенным требованиям, а именно быть достаточно упругими и гибкими, иметь такое свойство, как рентгеноконтрастность, то есть возможности контроля при рентгенологическом исследовании, диаметр просвета стента должен иметь возможность меняться, приспосабливаясь к состоянию сосуда.

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" (г. Санкт-Петербург) совместно с ФГУП «Красная Звезда» разработано несколько оригинальных конструкций стентов, обеспечивающих их гибкость в начальном состоянии и жесткость в раскрытом состоянии (рис. 13).

Выбран материал для изготовления стентов – медицинская нержавеющая сталь 03Х18Н16М3 ГОСТ Р 51394-99, также технологическая цепочка производства тонкостенных трубок малого диаметра для изготовления стентов (диаметры трубок: 1,6; 2,0; 3,0; 4,0 мм с толщиной стенки 100 – 150 мкм).

Экспериментально отработаны требования к технологическому процессу лазерной резки стентов. Отработана технология лазерной резки стентов повышенной точности и чистоты реза (рис. 14). Отработана технология очистки поверхности стентов после лазерной резки, заканчивающаяся электрохимической полировкой.

Отработана технология нанесения на стенты биосовместимого покрытия (алмазоподобный углерод), позволяющего увеличить тромборезистентность и нетоксичность поверхности стентов и уменьшить диффузию в организм тяжелых ионов (рис.15). Рассмотрены возможности нанесения в качестве биосовместимых нескольких видов полимерных покрытий. Совместно с МП «Гигея» разработана технология и изготовлен образец баллонного катетера (рис.16).

Ключевые конкурентные преимущества:

- стоимость составит $240 против $600-1200 зарубежных аналогов;

- применение циркониевого сплава, в сравнении с медицинской нержавеющей сталью обладающего лучшими антитромбогенными и антибактериальными свойствами, а также свойством парамагнитности;

- вакуумная ионная обработка стентов («сухая» стерилизация) в отличие от “мокрой” и радиационной стерилизации обеспечивает очистку поверхности стентов до полного освобождения поверхности от нерастворимых химических соединений и органических образований;

- менее травмоопасная конструкция, вследствие малого изменения длины (≤1%) при расширении, у ряда зарубежных аналогов удлинение составляет более10 процентов.

Ведутся работы по созданию серийного производства стентов, которые позволят: :

- уменьшить зависимость отечественных медицинских кардиологических центров от импортных поставок стентов,

- уменьшить затраты пациентов на операции по стентированию,

- за счёт применения циркониевого сплава, алмазоподобного покрытия и «сухой» стерилизации сократить длительность и стоимость реабилитационного периода для пациентов.

Характеристики стента	Стенты, собственного производства	Аналог 1 стент Boston Scientific, США	Аналог 2 стент Johnon & Johnson, США
Стоимость металлического стента, $	240	1200	1200
Материал	Циркониевый сплав	Нержавеющая сталь 316LVM	Нержавеющая сталь 316LVM
Стерилизация	«Сухая» + радиационная стерилизация	Радиационная стерилизация	Радиационная стерилизация

Научная значимость разработанных технологий:

- вакуумная ионная обработка («сухая» стерилизация), позволяющая расширить спектр материалов конструктивных элементов изделий в различных отраслях экономики, поверхностям которых можно будет придавать заданные свойства путем нанесения ионно-плазменных покрытий, а так же повысить качество и адгезию самих покрытий.

- нанесение биологически-инертных алмазоподобных покрытий, более надежна, проста и производительна с малым энергопотреблением. Покрытия получаемые по разработанной технологии имеют свойства алмаза.

- производство тонкостенных трубок малого диаметра (ТТМД), позволяющее создавать новые хирургические медицинские инструменты из циркониевых сплавов, менее токсикологичных и более биологически-инертных, чем медицинская нержавеющая сталь.

Заключение.

Таким образом применение алмазоподобных покрытий является широкой перспективой для развития различных отраслей промышленности и медицины.

При выращивании тонких пленок алмазоподобного углерода при низких температурах и низких давлениях распылением и облучением пучками ионов и электронов проводятся множество тестирований. Элементарный акт ростового процесса начинается с распыления мишени и завершается внутренними физическими и химическими превращениями в наращиваемой пленке. Основными факторами, определяющими наращивание пленок и влияющими на структурные превращения в пленках, являются форма и взаимная пространственная ориентация распыляемой и ростовой поверхностей. Перспективность методов пучков заряженных частиц связывается с высокой точностью регулирования температуры подложки, напряжения смещения, плотности, энергии, угла падения и состава как образующих так и облучающих пленку частиц

Алмазоподобные покрытия– удивительные технологические пленки.

Благодаря комплексу уникальных физических и химических свойств, известных к настоящему времени, они могут широко использоваться в различных областях, наносятся на режущий инструмент, благодаря низкому коэффициенту трения, режущий инструмент не увязает в металле, а высокая прочность покрытия защищает рабочую поверхность, эффективны в защите ответственных деталей машин и механизмов.

Алмазоподобные покрытия уже нашли применение в оптике, микроэлектронике, машиностроение, медицине. Во всех этих областях ключевое значение имеет прочностные характеристики: хорошее сцепление с поверхностью подложки, стойкость к жесткому трению и механическим ударам, высокой влажности, воздействию высокой и низкой температуры, к тепловому удару, к парам соли, к растворам соли, к растворению в воде и осаждению атмосферной влаги, воздействию пыли и песка, сопротивление некоторым кислотам, сопротивление маслам и дизельному топливу по стандартам: MIL-C-675C, MIL-STD-810.

С учетом обладает абсолютной биосовместимостью и нетоксичности алмазоподобных покрытий особенно важное значение приобретает его применение в медицинских технологиях. В медицине основном DLC покрытия используются при нанесении его на поверхности имплантатов. Примерами являются стент, сердечные клапана и др.

В медицине термином стент обозначается каркас из растягиваемой проволоки или пористая трубочка, которые вводят в какой-либо проток (например, в артерию, желчные протоки и др.) с целью предотвращения сужения его диаметра и улучшения тока жидкости через него.

Стенты применяются, в основном, в сосудистой хирургии для расширения диаметра артерии и восстановлению по ней нормального кровотока. Чаще всего метод стентирования используется в хирургии сердечных сосудов (коронарных), а также в лечении заболеваний периферических артерий, вен, желчных протоков, пищевода, трахеи, толстой кишки, бронхов, мочеточников и уретры.

На сегодняшний день в сосудистой хирургии применятся стенты разной конструкции. Однако, они должны отвечать при этом определенным требованиям, а именно быть достаточно упругими и гибкими, иметь такое свойство, как рентгеноконтрастность, то есть возможности контроля при рентгенологическом исследовании, диаметр просвета стента должен иметь возможность меняться, приспосабливаясь к состоянию сосуда.

На практике мы проверяли физические свойства стента, а именно упругость и гибкость. Рассматривали свойства сердечных клапанов.

Приложение

Рис.3. Структурная схема распыления ионным пучком:

1-плазменный источник ионов, 2-ускоряющий электрод, 3- рабочая камера, 4-держатель графитовой мишени, 5-нагреватель, 6-привод заслонки, 7-заслонка, 8,9-высоковольтные выпрямители, 10-натекатель, 11-расходомер, 12-баллон с газом.

Рис. 4. Конструкция установки с электроннолучевым нагревом:

1 - электронная пушка; 2 - высоковольтный ввод; 3 - вакуумный затвор; 4 - вакуумная камера; 5 - вакуумный агрегат АВП-250; б - шкаф-стойка; 7- пульт управления; 8 - крышка стойки; 9 - блок управления электронным пучком; 10 - пульт оператора; 11 - вакуумметр ВИТ-2; 12 - вакуумный агрегат АВП-160; 13 - насос НВПР -40-066; 14 - предохранительный клапан.

Рис. 5. ИК-спектр поглощения тонкой пленки карбина.

Рис. 6. Спектр комбинационного рассеяния тонкой пленки карбина.

Рис.7.Схема состава DLC покрытия:

Рис. 8. Модель структуры Рис. 9. Сердечный клапан

углеродного покрытия

Рис. 10. Коленный сустав Рис. 11. Зубные имплантаты

Рис. 12. Стент

Рис. 13. Слева направо: стент в исходном состоянии, стент в исходном состоянии, крепированный на баллонный катетер, стент в раскрытом состоянии на балонном катетере.

Рис. 14. Процесс лазерной резки стента.

Рис. 15: Фотографии стентов диаметром 1,6, 3 и 4

мм с биосовместимым (алмазоподобный углерод) покрытием

Рис. 16: Баллонный катетер с крепированным стентом и нагнетательным жидкостным насосом с встроенным манометром

Список используемых источников

1. www.medeng.ru

2. В.А. Левченко, Д.А. Живодрова, Н.В. Новоселова, В.Н. Матвеенко Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, кафедра коллоидной химии.

3. www.tydexoptics.com/ru/materials/coatings/DLCcoatings

4. Семенов А. П., Смирнягина Н. Н., Халтанова В. М., Белянин А.Ф. О выращивании тонких пленок металлооксидов распылением ионным пучком // Физика и химия обработки материалов. 1993. № 4. С. 99-104.

5. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой/ Под ред. Р. Бериша. М.: Мир, 1984. 336 с.

6. Семенов А.П., Белянин А.Ф., Мохосоев М.В., Тер-Маркарян А.А. Применение распыления ионным пучком для получения пьезоэлектрических пленок окиси цинка // Техника средств связи. 1984. 1984. Сер. ТПО. Вып.1. С.66-75.

7. Семенов А. П. Выращивание тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников распылением ионным пучком (обзор) // Приборы и техника эксперимента. 1993. № 2. С. 11-27.

30