Análisis del comportamiento mecánico mediante elementos finitos de los stent trenzados: ensayos radial, flexión, axial y placas paralelas

Abstract

Els stents són petits dispositius mèdics que s'introdueixen en els vasos sanguinis. La seva missió pot variar des de, recuperar la forma inicial de l'artèria a causa d'un estrenyiment (estenosi) o bloquejar parcialment el flux per a l'extracció d'un trombe cerebral (trombectomía), fins a utilitzar-se com a desviadors de flux en el cas d'aneurismes cerebrals. És per això que en realitzar aquestes funcions tan crítiques dins del cos humà és imprescindible assegurar-se que aquests dispositius superin una sèrie d'assajos. Aquest treball ha consistit a dissenyar i simular virtualment 5 assajos: assaig de compressió radial de 8 i 12 plaques, assaig de flexió (three-point bending), assaig axial i assaig de plaques paral·leles. Aquests assajos es basen en la normativa vigent dels ens reguladors sobre dispositius mèdics, la Food and Drug Administration (FDA) dels Estats Units d'Amèrica i l'agència reguladora del medicament i dispositius mèdics (EMA) de la Unió Europea, i són estrictament necessaris perquè un dispositiu tipus stent pugui usar-se de manera clínica. Aquests assajos aporten informació molt rellevant als enginyers encarregats del disseny i fabricació, ja que els permet entendre el seu comportament mecànic davant situacions crítiques d'ús clínic. Els resultats numèrics han estat obtinguts mitjançant el programa d'elements finits Abaqus i l'eina de pre-post processat GID.

Los stents son pequeños dispositivos médicos que se introducen en los vasos sanguíneos. Su misión puede variar desde, recuperar la forma inicial de la arteria debido a un estrechamiento (estenosis) o bloquear parcialmente el flujo para la extracción de un trombo cerebral (trombectomía), hasta utilizarse como desviadores de flujo en el caso de aneurismas cerebrales. Es por eso que al realizar estas funciones tan críticas dentro del cuerpo humano es imprescindible asegurarse que estos dispositivos superen una serie de ensayos. Este trabajo ha consistido en diseñar y simular virtualmente 5 ensayos: ensayo de compresión radial de 8 y 12 placas, ensayo de flexión (three-point bending), ensayo axial y ensayo de placas paralelas. Estos ensayos se basan en la normativa vigente de los entes reguladores sobre dispositivos médicos, la Food and Drug Administration (FDA) de los Estados Unidos de América y la agencia reguladora del medicamento y dispositivos médicos (EMA) de la Unión Europea, y son estrictamente necesarios para que un dispositivo tipo stent pueda usarse de manera clínica. Estos ensayos aportan información muy relevante a los ingenieros encargados del diseño y fabricación, ya que les permite entender su comportamiento mecánico ante situaciones críticas de uso clínico. Los resultados numéricos han sido obtenidos mediante el programa de elementos finitos Abaqus y la herramienta de pre-post procesado GID.

Stents are small medical devices that are inserted into blood vessels. Their mission can range from restoring the initial shape of the artery due to a narrowing (stenosis) or partially blocking the flow for the extraction of a cerebral thrombus (thrombectomy), to being used as flow diverters in the case of cerebral aneurysms. That is why when performing these critical functions within the human body, it is essential to ensure that these devices pass a series of tests. This work consisted of designing and simulating virtually 5 tests: 8 and 12 plate radial compression test, bending test (three-point bending), axial test and parallel plate test. These tests are based on the current regulations of the regulatory bodies on medical devices, the Food and Drug Administration (FDA) of the United States of America and the regulatory agency for medicines and medical devices (EMA) of the European Union, and are strictly necessary for a stent device to be used clinically. These tests provide very relevant information to the engineers in charge of design and manufacturing, since it allows them to understand their mechanical behaviour in critical situations of clinical use. The numerical results have been obtained using the Abaqus finite element program and the GID pre-post processing tool.