精密注塑成型：揭秘肿瘤激光消融器的研发过程

     近年来，肿瘤手术的“激光消融”方法以其消融范围精准可控、误差小，对病变周围正常结构几乎没有损伤，手术创伤小、手术时间短、患者恢复快等优势，逐渐在医学界获得认可并推广。但是受制于高昂的设备成本和精密的研发技术，激光消融设备的国产化程度不高，主要手术设备此前高度依赖进口，手术成本较高，普及难度较大。

     2021年，国内首例“磁共振引导下脑转移瘤激光消融术（LITT）”在首都医科大学附属北京天坛医院成功实施，成功为一名69岁的女性患者进行肿瘤消融，为脑转移瘤治疗提供了新的技术选择。该手术获得了《北京日报》专题报道。华科精准神经外科手术导航系统中的激光消融与冷却循环设备在其中发挥了重要作用。这款激光消融器，就是由北京化工大学英蓝实验室王建教授团队参与研发，突破了塑料制品精密注塑成型的关键难题。让我们一起来看看它的研发过程。

     医用塑料需要与人体器官进行接触，在能够满足杀菌条件的基础上，选择易成型、强度大，透光性好，便于医生使用的的PC（聚碳酸酯）作为原材料。

     制品需满足如下条件：制品尺寸小，配合精度高，无缺陷，且表观质量好，每个制品均为一次性使用，因此需求量大。在上述条件的基础上，团队对其结构进行了重新设计，绘制了多稿二维与三维图纸，充分讨论后形成制品方案。

     设计模具时需要考虑如下因素：型腔结构尺寸及偏差、形位公差、浇口设计、冷却水道设计、材料及热处理、以及模具本身的成本。精密塑料制品注塑成型对工艺要求非常高，为了保证产品能够顺利注射，团队使用模拟软件进行模腔设计与模拟，对浇口、冷却水道等进行了全方位优化，且将注射压力、速度、保温时间等因素作为模拟条件进行充分模拟演算，以尺寸偏差0.01-0.02mm为控制目标，最终得出最佳解决方案。

     而后对成型模具进行了全方位检测，对其容易产生缺陷，影响注塑成型的部分进行了修缮，不断进行修模和试模。

     团队选择海天公司的ZHAFIR注塑机作为生产装备。在工艺设定上，要使材料、模具，温度、压力、速度等参数互相适应且有效配合，注塑过程的各个环节衔接合理，才能确保制品质量合格。团队利用聚合物精密模塑成型3D复印理论，不断调整工艺参数，进行模拟与测试。对进水口，出水口，配合面等关键部位进行不断矫正，寻求最佳解决方案。为了保证两个接口结合面的密封效果，团队甚至进行了十余种方法的尝试！

     经过反复模拟与实验，样品的气泡、内腔变形、表面流纹、漏水等问题得到了一一解决，一个只有回形针大小、质量合格的制品最终呈现在面前！

最终制品呈现如下效果：
表观良好 

透光好 

无气泡

无漏水

尺寸偏差符合要求

连续生产无次品

质量重复精度0.12%

     曾经，受国外医疗器材公司垄断，这样小小的肿瘤激光消融器需要约1万美元一个，如今解决了重要的塑料原件的问题，其成本大大降低，无疑成为广大患者的福音。图中王建教授的手里拿着的就是即将交付的1000个制品。望着这些能够为患者带去健康的“小白”，他的内心非常欣慰。

     而后，就如本文开篇报道的，这些激光消融器被应用到了临床中，实施了脑转移瘤激光消融术，累计实施3次消融，1150s，消融面积3020.93mm3。术后复查CT，无明显出血、水肿，患者第二天即正常下床活动，不久便顺利出院。

     可以看到，当前全球医疗器械市场广阔，精密注塑成型可为医疗行业提供创新产品和解决方案，是相关行业转型升级的重要保障，也为生物医药高新技术领域及产业的发展提供重要的技术支撑。

     注塑成型的精密化、数字化、智能化是发展趋势。通过精密注射成型，能够生产用于制造电子、汽车、医疗器械、光学等行业的专用零件，这些先进的技术设备、小尺寸的产品，是精密金属零件的良好替代品。掌握精密注塑成型中材料的PVT特性，能够生产出最大百分比的合格模制产品，使得生产过程高效运行，缩短周期时间、大大降低能源消耗和材料浪费。

     在科技创新面向人民生命健康中，我们一直前进着。