АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРНОГО ДИЗАЙНА СТЕНТА НА ЕГО МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ: ОТ СЖАТОГО СОСТОЯНИЯ ДО ПОЛНОГО РАСКРЫТИЯ
Автор: Александр Рафаелович Хайрулин
Соавторы: Кучумов А.Г.
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Рис. 1. Распределение напряжений в стенте на этапах сжатия и расширения.
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) – одно из наиболее распространенных и потенциально смертельным заболеванием у людей, являющееся причиной высокой смертности во всём мире [1]. На сегодняшний день основным методом лечения этой патологии остаётся стентирование коронарных артерий, которая помогает восстановить кровоток в пораженных артериях и улучшить состояние пациента. Численное моделирование даёт возможность детально изучить механическое взаимодействие стента и сосудистой стенки, что углубляет понимание биомеханики процесса и способствует совершенствованию как конструкций стентов, так и методик их установки [2].
Для создания моделей стентов была разработана программа-конфигуратор на основе CAD-приложения Autodesk Inventor (Autodesk Inc., San Francisco, CA, USA). Этот инструмент позволяет автоматически создавать стенты на основе ввода таких параметров, как диаметр, толщина и конфигурация сетки. Для проведения структурного анализа методом конечных элементов (FEA) были разработаны различные варианта геометрических конфигураций стентов. В ходе моделирования воспроизводились ключевые этапы имплантации: начальное сжатие стента на баллоне-катетере и последующее его расширение до номинального диаметра при надувании баллона (рис. 1). Сжатие стентов осуществлялось до внутреннего диаметра равного 1 мм. К каждому баллону для расширения стента прилагалось внутреннее давление равное 1 МПа (10 атм.).
В ходе численного моделирования были получены поля перемещений, напряжений и деформаций в стенте. Были выявлены области с высокими значениями напряжений. Анализ результатов показал, что во всех исследуемых моделях максимальные напряжения локализовались в коронках стентов как на этапе радиального сжатия, так и при последующем расширении баллонном (рис. 1). При этом величина пиковых напряжений для различных конфигураций стентов варьировалась в диапазоне 90-110 МПа.
Результаты получены при финансовой поддержке исследования/ проекта/ работы, реализуемого в рамках государственной программы федеральной территории «Сириус» «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус».
1. Khairulin A., Kuchumov A. G., Silberschmidt V. V. In silico model of stent performance in multi-layered artery using 2-way fluid-structure interaction: Influence of boundary conditions and vessel length //Computer Methods and Programs in Biomedicine. – 2024. – Т. 255. – С. 108327.
2. Zhang Q. et al. Mechanics-guided design of inflatable heterogeneous shape memory polymer vascular stents //International Journal of Mechanical Sciences. – 2023. – Т. 254. – С. 108405.
