专利名称:包含多相铁基钢的内置假体的制作方法
第一个实施方式提供了由多相(多个相)铁基不锈钢组成的内置假体(即内置于体内的假体)。多相铁基不锈钢(也称作先进高强度钢或者AHSS)定义为在微结构中存在超过一个相(例如奥氏体、铁素体、贝氏体或马氏体)的任何铁基钢。多相铁基不锈钢包括这样的钢,如双相钢、复相钢(微结构中存在的相超过两个)、二联钢(duplex steel)、TRIP钢、TWIP(孪生诱发塑性)钢和Q&P (淬火-配分)钢。第二个实施方式提供了制备内置假体的方法,包括以下步骤使多相钢材如TRIP不锈钢成形(例如冲压、绕丝或激光切割)为所需型材,使所需型材成形为管状形体,将所述管状形体压接(例如附连/固定)到基于球囊的血管内递送系统上,将所述的所需型材递送到治疗区,通过使球囊胀开,使所述的所需型材在治疗区膨胀。图I呈现了 L605、316L或316LVM、双相钢和TRIP钢的应力-应变曲线。图2是显示L605、316L或316LVM的回缩变化的图形。 图3A和3B是多相铁基不锈钢内置假体的一个实施方式在径向膨胀前后的透视图。图4显示了安装在典型的球囊递送系统上并借助该系统径向膨胀的多相铁基不锈钢内置假体的纵截面视图。图5是可借助血管内递送的球囊膨胀的多相铁基不锈钢心脏瓣膜的一个实施方式的透视图。图6显示了可通过外科手术植入、含多相铁基不锈钢的心脏瓣膜的一个实施方式的透视图。图7显示了可植入滤器的侧视图。图8显示了另一种由多相铁基钢制成、可借助球囊膨胀的支架的侧视图。图9显不了由多相铁基钢片制成的图8所不支架的视图。图10显示了利用多个图8所示类型的可借助球囊膨胀的支架的支架移植物。伸长率(%)34模量216GPa奥氏体体积分数41. 4%,铁素体体积分数58. 6%。拉伸测试按照ASTM ES完成。将来自经过热处理的不锈钢板的拉伸样品机械加工成螺纹拉伸条。从316LVM和L605管材上切割激光切割拉伸带,同样进行拉伸测试。316LVM的机械性质如下UTS 66 IMPa0. 2%YS 340MPa伸长率(%)53模量126GPaL605比较样品的机械性质如下UTS 1079MPa0. 2%YS 567MPa伸长率(%):56模量235GPa此项测试显示,经过热处理的二联不锈钢的弹性模量、屈服强度和极限拉伸强度处于上述两种合金之间,而总伸长率小于316LVM和L605。热处理之后,通过线切割EDM (放电加工机)[三菱线切割EDM (Mitsubishi WireEDM),FA205型]从该不锈钢板加工海波管(hypotube)。这些海波管的外径为4. 57mm,壁厚度为0. 254mm。由于EDM管的长度太小,不能进行激光切割,所以制备不锈钢管延伸器,压入海波管两端。然后利用激光从海波管上切割出图8所示类型的支架环;直径和壁厚度不受影响。激光切割在内置假体的膨胀直径(即在该器械发生典型的气囊膨胀之后,该器械将具有的直径)上进行,使得其外观一般如图8所示。从316LVM合金制备相同类型和相同尺寸的激光切割支架环。二联环和316LVM合金环经模拟卷压至I. 5mm。然后,用锥形心轴使环沿径向膨胀至10mm,将环放入布洛克怀兹J压握机[型号RJAT,亚利桑那州菲尼克斯市布洛克怀兹工程有限公司(Blockwise Engineering LLC, Phoenix AZ)]。将J压握机安装到英斯特朗拉伸测试机[型号5564,马萨诸塞州诺伍德市英斯特朗公司(Instron Corp. , NorwoodMA)]中,将环逐一放入机械圈孔(iris)。然后,在圈孔中将环逐一沿径向挤压至中间尺寸(外径I. 65mm),通过英斯特朗蓝山(Bluehill)软件确定环的强度。结果显示,二联环的强度约比316LVM环的强度大20%。利用以下程序测量二联激光切割环的回缩量。按照类似于前面所述的方法,用经过热处理的二联S2205钢、316LVM和L605制造上述类型的内置假体环(支架环)。用圆柱端部最大直径为12. 80_的锥形不锈钢心轴使这些环沿径向膨胀。使这些环膨胀至内径为12. 80mm,然后从锥形心轴上取下。这些12. 80mm的直径被认为与这种设计的支架环的功能有关。径向膨胀和从锥形心轴上取下之后,用尼康(Nikon)视觉系统(型号VMR3020,3型)测量每根环的内径。在支架内径周围均匀分开的十个不同位置测量每根环的直径,并求平均值。这些测量显示,316LVM支架环的回缩量为0. 051mm, 二联钢支架环的回缩量为0. 152mm,L605支架环的回缩量为0.279_。这些数据表明,与经过热处理的二联环相比,L605环具 有更高程度的弹性回缩性,因此可成形性更低。除了如上面所概述的那样用钢坯机械加工外,图8所示类型的支架环也可用片材机械加工。用于这种支架的机械加工图案90如图9所示。对片材进行机械加工之后,接着利用锥形心轴使所得平面状形体90成形为管子。心轴的小直径必须能够被插入平面状形体90的中心孔92。心轴的最大直径应等于部分膨胀的支架形式的目标内径;此最大直径包括邻近的等直径圆柱段。将心轴细端插入平面状形体90的中心孔92,将心轴整个推过平面状形体90,得到如图8所示的管状形体80。用经过加热的二联S2205钢如上所述制备多根支架环。将八根环80接到移植物材料如ePTFE管102的外表面上,形成如图10所示的支架-移植物100。美国公开的专利申请第2008/0119943号描述了这类支架-移植物的制造,该文献通过参考结合于此。将得到的长约40mm、可借助球囊膨胀的支架-移植物100装到球囊导管上,供后面递送到患者的 脉管系统中,随后借助球囊膨胀。应当理解,图10所示的支架-移植物100仅为示例,结合了由多相铁基钢制成的支架的支架-移植物可以有许多形式。同样应当理解,支架可连接到移植物材料的外表面、移植物材料的内腔表面,或者可夹在移植物材料的内外层之间。此夕卜,移植物材料可根据需要包含穿孔,用于特定的应用,如治疗胆。虽然已经说明二联S2205不锈钢合金为制造可借助气囊膨胀的内置假体提供了良好的强度性质和良好的成形能力,特别是在如上所述经过热处理时,但发明人相信,甚至有更好的合金可用于医疗器械,特别是可膨胀内置假体。表I显示了一种这样的合金的组成。应当理解,与这种组成有小偏差也可提供一些优于二联S2205合金的改进。表I
一种用多相铁基钢制造的内置假体。内置假体可包括各种器械,如U形钉、正畸线、心脏瓣膜、滤器和支架,其中许多器械是可径向膨胀的器械。多相铁基钢包括双相钢和相变诱发塑性钢(TRIP钢)。
包含多相铁基钢的内置假体制作方法
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