의료장비 제조: 레이저를 이용한 스텐트 절단으로 더 많은 생명 구조

찌르는 듯한 가슴 통증은 종종 예고 없이 찾아옵니다. 누군가 응급 서비스에 전화를 겁니다. 구급차는 몇 분 내에 현장에 도착하며 급제동과 함께 멈춥니다. 구급대원들이 집안으로 뛰어 들어옵니다. 다행히 환자는 여전히 숨을 쉬고 있으며 안정을 위해 들것에 실려 즉시 구급차로 실려갑니다. 구급차는 사이렌 소리를 울려대며 깜박이는 불빛과 함께 도로를 질주합니다. 왠지 저예산 TV 쇼의 한 장면처럼 보이지만 이와 같은 응급 사고는 미국에서만 매일 수천 건 발생합니다. 흔히 심장마비라고 하는 심근경색증(MI)이 발생할 때마다 생명이 위태로운 지경에 이릅니다.

지금 빨리 병원에 가세요. “Cath Lab”이라는 치료실에서 심장 전문의가 환자의 사타구니에 국소 마취제를 투여하고 정밀 카테터 도구를 동맥에 삽입하며 전문의의 능숙한 조작을 통해 카테터는 심장까지 도달합니다. 실시간 X선 영상을 통해 진행 상황을 볼 수 있습니다. 심장 전문의는 심혈관의 폐색 지점을 신속하게 발견한 후 곧바로 시술에 들어갑니다. “가이드와이어”가 막힌 부위를 뚫고 밀어냅니다. 카테터 끝에 있는 풍선이 팽창하여 막힌 혈관을 강제로 개방하면 심장으로 들어가는 혈류는 충분한 수준까지 회복됩니다.

대개의 경우, 풍선 카테터와 함께 메쉬 튜브(스텐트)를 삽입합니다. 풍선이 부풀어 오르면 스텐트는 팽창합니다. 스텐트는 동맥이 개방된 상태를 유지하는 데 도움이 되도록 그 자리에 남겨둡니다.

X선 모니터에서 혈액이 제대로 흐르고 있는지 확인한 후 카테터와 가이드와이어를 제거하고 사타구니의 동맥을 클립으로 고정해 혈류를 막은 상태에서 작은 삽입부를 봉합하거나 접착합니다. 이 모든 최소 침습 시술이 단 몇 분 만에 완료되었습니다. 휴!

의료장비의 레이저 절단 및 레이저 용접 기술이 이러한 시술을 가능케 합니다

지금쯤이면 여러분은 이러한 유형의 혈관 성형술에 대해 잘 알고 있을 것입니다. 어쩌면 그러한 시술을 받은 경험이 있는 분들도 계실 것입니다. 하지만 여러분 중 대부분은 레이저 절단 및 용접이 이 모든 시술을 실제로 구현하는 데 있어 절대적으로 중요하다는 사실을 몰랐을 것입니다. 그렇습니다. 카테터, 가이드와이어, 풍선 그리고 무엇보다도 스텐트는 모두 레이저, Coherent 레이저 머신을 사용하여 제작되었습니다.

그중에서도 스텐트가 가장 중요한 이유는 대체로 시술 후 몸속에 영구적으로 남는 부분이기 때문입니다. 그리고 스텐트에는 다소 특별한 요구 사항이 있습니다. 주요 과제는 재협착 같은 이벤트를 방지하는 것입니다. 이러한 재협착은 스텐트가 혈전 형성과 새로운 플라크 막힘을 유발할 때 발생합니다. 그러면 막힌 관상동맥에서 시술을 시작했던 시점으로 바로 돌아갑니다.

스텐트는 다른 혈관의 협착을 재개방하는 시술에도 널리 사용됩니다. 스텐트 프레임은 대체로 의료용 스텐레스 강철 또는 니티놀이라고 하는 “메모리 금속”으로 제작됩니다. 재협착 위험을 최소화하려면 스텐트의 거친 가장자리나 표면을 피하는 것이 중요한 것으로 밝혀졌습니다. 오늘날 시술에 사용되는 많은 스텐트는 한 단계 더 나아가 체내에서 천천히(몇 주에 걸쳐) 용해되는 생체 흡수성 물질로 코팅되어 있습니다. 이것은 체내에 용해되면서 해당 물질이 응고 또는 흉터 형성을 능동적으로 멈추는 약물을 방출하기 때문에 결과를 호전시킵니다.

스텐트 및 카테터의 3D 절단에 최적화된 레이저 머신

이제 금속 가공과 관련하여 주요 관심사가 정밀도와 절단면 품질이라면 레이저와 견줄 수 있는 것은 없습니다. 그렇기 때문에 대부분의 스텐트와 카테터 삽입 장치는 빈 튜브에서 3차원 정밀 레이저 절단으로 생산됩니다. Coherent는 이러한 3D 절단 응용 분야 및 관련 의료 기기에 특별히 최적화된 StarCut Tube라는 기계를 보유하고 있습니다.

하지만 어떤 유형의 레이저가 가장 좋을까요? 레이저 절단 공정의 원칙 중 하나는 더 부드러운 절단면이 필요할 경우 항상 짧을수록 더 좋다는 것입니다. 더 짧은 파장(예: 자외선)이나 더 짧은 펄스 폭 또는 그 두 가지를 모두 갖춘 레이저를 사용합니다. 이렇게 하면 “저온 절삭”이라고 하는 절단 공정에서 절단면의 용융 및 뒤틀림이 방지됩니다.

Monaco 산업용 펨토초 레이저는 스텐트 절단 환경에 변화를 일으키고 있습니다.

레이저 산업에서 Coherent는 자외선 출력을 이용한 엑시머 레이저와 나노초의 펄스 폭을 가진 파이버 레이저를 통합한 레이저 머신으로 스텐트 절단 공정을 지난 수년 동안 지원해 왔습니다. 그러나 지난 몇 년 동안 펨토초 펄스 폭과 높은 평균 출력을 모두 갖춘 산업용 초단파 펄스(USP) 레이저 개발이 금속 스텐트 절단 기술의 판도를 바꾸는 것으로 판명되었습니다. 펨토초는 1,000조분의 1초입니다. 사실 오늘날의 펨토초 절단 기술로 구현된 절단면 품질은 매우 우수하기 때문에 이제는 스텐트를 제작할 때 기존의 많은 후처리 연마 단계가 더 이상 필요하지 않습니다. Coherent의 Monaco는 이러한 신형 산업용 레이저의 훌륭한 예에 속합니다.

어떤 이유로든 스텐트를 삽입하는 시술을 받을 일이 없기를 바랍니다. 하지만 만약 스텐트 시술을 받는다면 그 스텐트는 최신 레이저 기술을 사용하여 최고 수준으로 제작되었음을 확신하셔도 됩니다. 십중팔구 Coherent의 레이저 머신을 사용했을 테니까요.

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