بررسي محاسباتي رفتار مكانيكي استنت آلياژ هوشمند تحت بارگذاري محوري براي كاربرد در عروق محيطي

Numerical evaluation of the mechanical performance of intelligent alloy stents under axial loading for application in peripheral artery

استنت از جنس آلياژ هوشمند مي‌تواند با كاهش مشكلاتي نظير استحكام شعاعي ناكافي و رفتار ديناميكي نامناسب نسبت به ساير استنت‌ها براي استفاده در عروق محيطي به‌كار رود. در اين مقاله با استفاده از روش المان محدود رفتار مكانيكي دو نوع استنت از جنس آلياژ هوشمند با خواص متالورژيكي و مكانيكي متفاوت مورد مطالعه قرار گرفت. ارزيابي استنت‌ها با اعمال كرنش محوري(لهيدگي) مطابق استاندارد انجام شد. مدل ماده‌هاي مورد استفاده به منظور توصيف خواص ماده استنت از جنس آلياژهاي هوشمند بر اساس انرژي ترموديناميكي آزاد هلمهولتز و انرژي ترموديناميكي آزاد گيپس بود. با تغيير دماي پايان آستنيتي از 293 تا 303 درجه كلوين (حدود 10 درجه كلوين)، اختلاف تنش‌هاي مسطح بالايي و پاييني به ميزان 40 مگاپاسكال (معادل حدود 12 درصد) افزايش يافت. نتايج كلي بيان‌گر رفتار مطلوب مكانيكي و كلينيكي استنت با دماي پايان آستنيتي (Af}) بالاتر بدلايلي نظير نيروي مناسب اعمالي به عروق، استحكام مقاومتي شعاعي و حلقه هيسترزيس كامل وابسته به رفتار ابركشساني بعلاوه تنش كمتر و كرنش بيشتر بود. اين مطالعه عددي يك راه مناسبي براي بررسي رفتار مكانيكي استنت‌هاي هوشمند مورد كاربرد در عروق محيطي با توجه به اثرات خواص متالورژيكي و مكانيكي است.

Stent placement has been a unique treatment for peripheral arteries illnesses in the recent years. Intelligent alloy stents can be used for peripheral arteries by reducing problems such as insufficient radial strength, low torsional capability and poor dynamic behavior compared to other stents. The application of the stent develops twofold chief objectives: undersized duration influence which avoids the effects of intimal division and the flexible shrinking and extended duration consequence which avoids restenosis due to the neointimal hyperplasia. Additionally, the other advantages of stent applications can be shortened as monitors: operative contour-capability to attain a satisfactory obsession to the vessel’s wall; adequate resistance contrary to the flexible shrinking; fatigue asset due to the pulsatile current and physique’s kinematics; a much smaller device to facilitate the percutaneous technique; small thrombogenicity; and height biocompatibility. In this study, metallurgical and mechanical behaviors of two types of intelligent alloys stent were studied by finite element method during the crushing process (axial loading) according to the standard. The intelligent stent material’ model used to describe the material and mechanical behavior were based on the free thermodynamic energy of Helmholtz and the free thermodynamic energy of Gibbs. with varying the Af temperature from 293 to 303 ° K (about 10 ° K), the difference between the upper and lower plateau stresses was about 40 MPa (equivalent to about 12%).The results showed favorable mechanical and clinical behavior of the stent with high Af temperature. Intelligent stents with high Af temperature is shown to have the best mechanical performance for clinical applications owing to lower Chronic Outward Force (COF), higher Radial Resistive Force (RRF), and more suitable superelastic behavior. Model calculations showed that a high Af temperature of Intelligent stent could exert a substantial effect on practical performance of the stent. This finite element model can provide a convenient way for evaluation of biomechanical properties of stents given to effects of intelligent alloys stents used in peripheral artery with respect to the effects of metallurgical, mechanical and clinical performance.