Автоматизированное производство стентов-имплантатов на проволочной основе

Авторы и источники / Правообладателям

© ITA

По данным Всемирной организации здравоохранения (WHO), заболевания сердечно-сосудистой системы и рак станут основными причинами смертности. В 2016 году сердечно-сосудистые заболевания были причиной 17,9 миллионов смертных случаев, затем следует рак, вызвавший 9 миллионов смертей. Растущее население и прогнозируемая более высокая средняя продолжительность жизни вносят свой вклад в увеличение числа заболеваний. Имплантация стентов является широко востребованной операцией для устранения окклюзии, вызванной атеросклерозом и опухолями. В Германии стенты в основном устанавливают в коронарных и периферических сосудах, а также в кровеносных сосудах головного мозга. Стенты также используются в несосудистой клинической практике. Применение стентов в различных областях медицины увеличивается во всём мире.

Процессы разработки и производства стентов-имплантатов различаются в зависимости от их назначения. Популярными методами являются лазерная резка и плетение проволочной конструкции. Изготовленные методом лазерной резки стенты используются в сосудах малого диаметра, таких как коронарные и церебральные сосуды, в то время как проволочные стенты являются предпочтительным выбором для более крупных сосудов и несосудистых применений. Производство стентов на проволочной основе во многом основано на ручных операциях, что приводит к высоким расходам и сложностям. На долю ручной работы приходится до 80% производственных расходов. В ходе исследований, проведенных в Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена (RWTH Aachen University), основное внимание уделялось автоматизированным подходам к производству не травмирующих организм сетчатых стентов. Использовались два процесса: автоматизированное однониточное плетение (AEF) и многониточное плетение не травмирующих стентов (AMF). Целью исследований была разработка и внедрение автоматизированных процессов производства, проверка механической совместимости стентов-имплантатов и оценка экономической эффективности.

При автоматизированном однониточном процессе плетения автоматизируется ручное однониточное плетение с использованием базовой системы, систем хранения и устройства позиционирования. Процессом плетения занимается коллаборативный робот (робот, предназначенный для физического взаимодействия с людьми в совместной рабочей среде), в то время как в рамках проекта были разработаны другие модули. Стенты с атравматичными концами были успешно изготовлены и проверены на соответствие требованиям.

В процессе многониточного плетения атравматичных стентов проволока укладывается в s-образные изгибы во время круглого плетения для создания перфорированных оплёток и атравматичных конструкций. Трёхосевой манипулятор регулирует наложение проволоки, и этот процесс показал свою пригодность для производства атравматичных многониточных стентов.

Оценка механических характеристик стентов, изготовленных обоими методами, проводилась в соответствии со стандартом DIN EN ISO 25539-2. При сравнении основных целевых показателей имплантаты, изготовленные автоматизированным методом, продемонстрировали механические свойства, сравнимые со свойствами контрольных образцов плетёных стентов, изготовленных вручную. Термическая обработка может ещё больше выровнять механические свойства. Оценка экономической эффективности включала разработку концепций для полностью автоматизированных производственных линий и расчёты производственных затрат. Автоматизированные процессы сократили производственные расходы на 70% - 73% по сравнению с ручными процессами.

В мире растёт спрос на стенты-имплантаты, особенно на имплантаты на проволочной основе, учитывая их преимущества в стоимости и гибкости. При этом ручные производственные процессы приводят к высоким затратам и экономическим проблемам.

Исследовательская группа из Института текстильного машиностроения (Institut für Textiltechnik) Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена разработала и валидировала автоматизированные процессы для производства атравматичных стентов, показавшие свою экономическую эффективность. Автоматизированное однониточное плетение обладает высоким потенциалом с точки зрения применения. Автоматизация обеспечивает экономически эффективное, ориентированное на конкретного потребителя производство, что исключительно важно в условиях конкурентного и регулируемого рынка.