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核磁共振造影干涉用导线 |
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作者：CHRISTIAN BRECHER 来源：德国Kunststoffe杂志 |
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由于核磁共振造影不需要组织损伤离子辐照，该成像方法对于减少外科手术程序具有潜在的重要意义。然而，因为金属材料本身的电学特性，使其在核磁共振中应用受到限制。
对人体无害的核磁共振磁场以及电磁辐射可用于成像。造成组织损伤的离子辐照，如X射线成像以及电脑切片可以被完全分散消除，因此患者和药剂师都不会有任何危险。
核磁共振造影（MRT）
此外，核磁共振在人体软组织成像，如肌肉、脂肪组织、囊泡和肿瘤、甚至心血管系统高分辨率成像时，具有较高的对比度。通过将扫描时间加速至实时成像，干涉磁共振造影已经超越了原有的单纯诊断功能而变得愈加重要。然而，到目前为止，甚至最简单的部件，如导线和导尿管都仍然很缺乏。导线在导航和仪器控制，如导尿管、血管内支架或腔静脉滤器全过程中具有关键性作用，并且必须满足最高的机械性能。具有必须的适当形状的导线可以在X射线中获得应用。核磁共振要求导线不可在造影磁场中被加速，高频电磁场中不变热，以及不产生干扰成像的假像。传统的金属并不能满足以上要求，因此玻纤增强聚合物材料将成为不错的选择。 
MRT血管造影术
拉挤成型
基于以上阐述，德国亚琛弗劳恩霍夫生产技术研究院（Fraunhofer IPT）已经开发了连续玻纤增强复合材料的成型技术，即拉挤成型，用于生产直径为450微米的复合材料。这种连续成型的玻纤增强复合材料具有高的扭曲和弯曲刚度及强度，但是随着小型化生产的发展已接近于成型极限。这些将首先导致成型过程中的表面摩擦力，表面摩擦力相对于横截面强度而增加，直至超过材料和部件的强度而导致材料断裂。为得到更加微小尺寸的产品，德国亚琛弗劳恩霍夫生产技术研究院采用了玻纤、环氧树脂基体、以及添加剂和松弛剂（图1）。在成型技术发展中，工具和口模的制造以及内部参数的调整是高质量部件准连续生产的关键要素。
口模制造
小型化拉挤成型的核心部件是金属口模，它由对称的两半模组成，长度为200毫米，直径为60•60毫米。在拉挤过程中，高磨损纤维如玻纤的使用，会导致玻纤经过口模时严重磨损口模表面。因此，口模经过一段时间的使用后，纤维增强型材的尺寸稳定性将得不到保证。为降低这种高的磨损，最新型的口模将采用硬铬镀层对钢制口模与玻纤增强材料的接触面进行处理。然而，由于口模直径非常小，平均厚度为20微米硬铬镀层将导致模腔直径的变化。
此外，镀层将钝化模腔与分模线之间的尖锐边缘，这也会引起口模轮廓线的不合理。为试图纠正这些轮廓线的缺陷，可采用打磨和纤维机械加工技术，然而需要界定铬镀层，因此这些方法也不能采用。在装配状态对模腔进行镀层处理的尝试由于成型工艺的限制也并不成功。因此，为将磨损降低到最小限度，
1.4305级钢材 （X 8 CrNiS 18 9）可作为口模的基材。在口模将经受140至180℃的热处理时，口模基材首先被消除应力。随后，将对模腔内壁和口模外表面打磨、钻孔和销钉。在装配状态打磨四个垂直于口模内壁的额外表面，这将有助于简化生产过程中口模各部件之间的校准。最后，直径为450微米，长180毫米的具有光滑出口和入口连接的半圆形两半模就成型了。为进一步使表面光滑并且减少拉挤过程中纤维增强复合型材与口模之间的摩擦，将对模腔表面进行抛光。
为防止表面腐蚀，按以上步骤处理后的口模将镀上一层PVD薄膜ICER-plus-NT（hartec H+D GmbH 2毫米厚，图2）。模腔及镀层后的口模表面将不再出现腐蚀，但是由于陶瓷涂层的多孔表面，不同产品成型后的模腔清洗将带来新的问题并且十分耗时。 
工艺开发
拉挤口模的生产和制品成型工艺参数的调整，如拉伸速度和口模内的温度曲线等都是影响工艺稳定性的重要因素，从而制品性能得到改善。工艺优化的目标是提高生产速率，即拉挤过程中单位时间内制品的产量。在生产过程中，口模内的温度变化曲线要根据需要调整。相应地，了解环氧体系在固化过程中对时间和温度的依赖性也是十分必要的。基于这个目的，对样品进行非等温DSC（差热分析）实验，加热速率分别为5、10和15℃/分。采用文献方法，计算非等温拉挤过程中模腔内每点的固化程度。热分析实验的设计是为了获得材料在拉挤口模中的完全固化。此外，将固化材料在模腔中液态存在的区间最大化，得到完全固化、无孔熔接的半成品。在工艺优化的过程中，挤出速度200毫米/分钟是最佳条件。图3显示了材料在工艺优化前（左图）后（右图）的抛光断面。很明显，即使是轻微的模腔半模间装配不正确，也会对制品圆度造成不利影响。 
总结和展望
利用微型拉挤成型工艺，可加工纤维增强复合材料，该材料可用于制备非金属磁的共振相容导线。经过工艺优化，能够制造出刚度特性超过镍钛非磁性合金（目前主要应用于医用干涉导线）的材料，但该材料还不能用于核磁共振，并且已经接近它的强度值。为了进一步减小导线末端的极限刚度，通过无心磨削，将复合材料的直径在100毫米长度内逐渐减小。然后将整条线穿入聚乙烯管中，总计直径为750微米。为减小导线在导尿管和血管中运动时的表面摩擦，也会在表面涂层高润滑性的生物相容材料。这种纤维增强导线的功能在动物实验中进行了研究和确证，并且在猪肾动脉进行的全十次探测均获成功。在此过程中，通过导线将一个导尿管插入肾动脉，并且引入了核磁对比剂。下一步工作拟装配主动成像系统并且批准被动导线的医学应用。 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/17/2008) |
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