由于核磁共振造影不需要組織損傷離子輻照,該成像方法對于減少外科手術(shù)程序具有潛在的重要意義,。然而,因?yàn)榻饘俨牧媳旧淼碾妼W(xué)特性,,使其在核磁共振中應(yīng)用受到限制,。
對人體無害的核磁共振磁場以及電磁輻射可用于成像。造成組織損傷的離子輻照,,如X射線成像以及電腦切片可以被完全分散消除,,因此患者和藥劑師都不會有任何危險,。
核磁共振造影(MRT)
此外,,核磁共振在人體軟組織成像,如肌肉,、脂肪組織,、囊泡和腫瘤、甚至心血管系統(tǒng)高分辨率成像時,,具有較高的對比度,。通過將掃描時間加速至實(shí)時成像,干涉磁共振造影已經(jīng)超越了原有的單純診斷功能而變得愈加重要,。然而,,到目前為止,甚至最簡單的部件,,如導(dǎo)線和導(dǎo)尿管都仍然很缺乏,。導(dǎo)線在導(dǎo)航和儀器控制,如導(dǎo)尿管,、血管內(nèi)支架或腔靜脈濾器全過程中具有關(guān)鍵性作用,,并且必須滿足最高的機(jī)械性能。具有必須的適當(dāng)形狀的導(dǎo)線可以在X射線中獲得應(yīng)用,。核磁共振要求導(dǎo)線不可在造影磁場中被加速,,高頻電磁場中不變熱,以及不產(chǎn)生干擾成像的假像,。傳統(tǒng)的金屬并不能滿足以上要求,,因此玻纖增強(qiáng)聚合物材料將成為不錯的選擇。
MRT血管造影術(shù)
拉擠成型
基于以上闡述,,德國亞琛弗勞恩霍夫生產(chǎn)技術(shù)研究院(Fraunhofer IPT)已經(jīng)開發(fā)了連續(xù)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的成型技術(shù),,即拉擠成型,用于生產(chǎn)直徑為450微米的復(fù)合材料,。這種連續(xù)成型的玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料具有高的扭曲和彎曲剛度及強(qiáng)度,,但是隨著小型化生產(chǎn)的發(fā)展已接近于成型極限。這些將首先導(dǎo)致成型過程中的表面摩擦力,表面摩擦力相對于橫截面強(qiáng)度而增加,,直至超過材料和部件的強(qiáng)度而導(dǎo)致材料斷裂,。為得到更加微小尺寸的產(chǎn)品,德國亞琛弗勞恩霍夫生產(chǎn)技術(shù)研究院采用了玻纖,、環(huán)氧樹脂基體,、以及添加劑和松弛劑(圖1)。在成型技術(shù)發(fā)展中,,工具和口模的制造以及內(nèi)部參數(shù)的調(diào)整是高質(zhì)量部件準(zhǔn)連續(xù)生產(chǎn)的關(guān)鍵要素,。
口模制造
小型化拉擠成型的核心部件是金屬口模,它由對稱的兩半模組成,,長度為200毫米,,直徑為60•60毫米。在拉擠過程中,,高磨損纖維如玻纖的使用,,會導(dǎo)致玻纖經(jīng)過口模時嚴(yán)重磨損口模表面。因此,,口模經(jīng)過一段時間的使用后,,纖維增強(qiáng)型材的尺寸穩(wěn)定性將得不到保證。為降低這種高的磨損,,最新型的口模將采用硬鉻鍍層對鋼制口模與玻纖增強(qiáng)材料的接觸面進(jìn)行處理,。然而,由于口模直徑非常小,,平均厚度為20微米硬鉻鍍層將導(dǎo)致模腔直徑的變化,。
此外,鍍層將鈍化模腔與分模線之間的尖銳邊緣,,這也會引起口模輪廓線的不合理,。為試圖糾正這些輪廓線的缺陷,可采用打磨和纖維機(jī)械加工技術(shù),,然而需要界定鉻鍍層,,因此這些方法也不能采用。在裝配狀態(tài)對模腔進(jìn)行鍍層處理的嘗試由于成型工藝的限制也并不成功,。因此,,為將磨損降低到最小限度,
1.4305級鋼材 (X 8 CrNiS 18 9)可作為口模的基材,。在口模將經(jīng)受140至180℃的熱處理時,,口模基材首先被消除應(yīng)力,。隨后,,將對模腔內(nèi)壁和口模外表面打磨,、鉆孔和銷釘。在裝配狀態(tài)打磨四個垂直于口模內(nèi)壁的額外表面,,這將有助于簡化生產(chǎn)過程中口模各部件之間的校準(zhǔn),。最后,直徑為450微米,,長180毫米的具有光滑出口和入口連接的半圓形兩半模就成型了,。為進(jìn)一步使表面光滑并且減少拉擠過程中纖維增強(qiáng)復(fù)合型材與口模之間的摩擦,將對模腔表面進(jìn)行拋光,。
為防止表面腐蝕,,按以上步驟處理后的口模將鍍上一層PVD薄膜ICER-plus-NT(hartec H+D GmbH 2毫米厚,圖2),。模腔及鍍層后的口模表面將不再出現(xiàn)腐蝕,,但是由于陶瓷涂層的多孔表面,不同產(chǎn)品成型后的模腔清洗將帶來新的問題并且十分耗時,。
工藝開發(fā)
拉擠口模的生產(chǎn)和制品成型工藝參數(shù)的調(diào)整,,如拉伸速度和口模內(nèi)的溫度曲線等都是影響工藝穩(wěn)定性的重要因素,,從而制品性能得到改善,。工藝優(yōu)化的目標(biāo)是提高生產(chǎn)速率,即拉擠過程中單位時間內(nèi)制品的產(chǎn)量,。在生產(chǎn)過程中,,口模內(nèi)的溫度變化曲線要根據(jù)需要調(diào)整。相應(yīng)地,,了解環(huán)氧體系在固化過程中對時間和溫度的依賴性也是十分必要的,。基于這個目的,,對樣品進(jìn)行非等溫DSC(差熱分析)實(shí)驗(yàn),,加熱速率分別為5、10和15℃/分,。采用文獻(xiàn)方法,,計算非等溫拉擠過程中模腔內(nèi)每點(diǎn)的固化程度。熱分析實(shí)驗(yàn)的設(shè)計是為了獲得材料在拉擠口模中的完全固化,。此外,,將固化材料在模腔中液態(tài)存在的區(qū)間最大化,得到完全固化,、無孔熔接的半成品,。在工藝優(yōu)化的過程中,擠出速度200毫米/分鐘是最佳條件,。圖3顯示了材料在工藝優(yōu)化前(左圖)后(右圖)的拋光斷面,。很明顯,,即使是輕微的模腔半模間裝配不正確,也會對制品圓度造成不利影響,。
總結(jié)和展望
利用微型拉擠成型工藝,,可加工纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,該材料可用于制備非金屬磁的共振相容導(dǎo)線,。經(jīng)過工藝優(yōu)化,,能夠制造出剛度特性超過鎳鈦非磁性合金(目前主要應(yīng)用于醫(yī)用干涉導(dǎo)線)的材料,但該材料還不能用于核磁共振,,并且已經(jīng)接近它的強(qiáng)度值,。為了進(jìn)一步減小導(dǎo)線末端的極限剛度,通過無心磨削,,將復(fù)合材料的直徑在100毫米長度內(nèi)逐漸減小,。然后將整條線穿入聚乙烯管中,總計直徑為750微米,。為減小導(dǎo)線在導(dǎo)尿管和血管中運(yùn)動時的表面摩擦,,也會在表面涂層高潤滑性的生物相容材料。這種纖維增強(qiáng)導(dǎo)線的功能在動物實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了研究和確證,,并且在豬腎動脈進(jìn)行的全十次探測均獲成功,。在此過程中,通過導(dǎo)線將一個導(dǎo)尿管插入腎動脈,,并且引入了核磁對比劑,。下一步工作擬裝配主動成像系統(tǒng)并且批準(zhǔn)被動導(dǎo)線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。 (end)
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