Stress and strain distribution in expanded coronary stents depending on applied material

• Autorzy: Idziak-Jabłońska A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/jamcm.2015.2.03

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study is to present mechanical characteristics of coronary stents. More specifically, stress and plastic strain present in a stent were determined depending on the pressure applied to the internal surface of the stent. The study analyses a model of a slotted-tube stent using the finite element method. The stents with two different numbers of segments and with three wall thicknesses were dealt with. The analysis was carried out for the three most popular biomaterials: austenitic steel Cr-Ni-Mo, cobalt-matrix alloy Co-Cr-W-Ni and titanium-matrix alloy Ti-6Al-7Nb. Numerical analysis presented in the study provides a basis for further research and optimization of stent design. The calculations obtained in the study show that the lowest values of maximum reduced stress occur in the stent made of Cr-Ni-Mo. Furthermore, the stent made of Ti-6Al-7Nb exhibited the lowest values of plastic strain.

Słowa kluczowe

EN

slotted-tube stent; ADINA software; effective stress; plastic strain

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 14, nr 2
• Strony: 21--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Idziak-Jabłońska A.

• Institute of Mechanical Technology, Czestochowa University of Technology Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Walke W., Paszenda Z., Marciniak J., Optymalizacja cech geometrycznych stentu wieńcowego z wykorzystaniem metody elementów skończonych, 12th International Scientific Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering 2003, 1011-1016.
• [2] Sene N., Balland P., Arrieux R., Numerical study of the micro-formability of thin metallic materials: virtual micro-forming limit diagrams, Archives of Civil and Mechanical Engineering 2011, 11, 2, 421-435.
• [3] Paszenda Z., Optymalizacja geometrii i własności mechanicznych stentu wieńcowego ze stali Cr-Ni-Mo, Inżynieria Biomateriałów 2005, 45, 5-11.
• [4] Nawrat Z., Bioinżynieria i informatyka medyczna a postępy kardiochirurgii - programy ekspertowe, symulacje, protezy i roboty, Biocyberenetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000, Tom 7. Systemy komputerowe i telemetryczne, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2002, 524-542.
• [5] Paszenda Z., Problematyka tworzyw metalowych stosowanych na implanty w kardiologii zabiegowej, Inżynieria Biomateriałów 2001, 21, 3-9.
• [6] Marciniak J., Paszenda Z., Walke W., Kaczmarek M., Tyrlik-Held J., Kajzer W., Stenty w chirurgii małoinwazyjnej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
• [7] Marciniak J., Biomateriały, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [8] Wang K., The use of titanium for medical applications in the USA, Materials Science and Engineering A 1996, 213, 134-137.
• [9] Adamus J., Gierzyńska-Dolna M., Tytan współczesnym materiałem stosowanym na implanty, Inżynieria Materiałowa 2012, maj-czerwiec, 3, 189-192.
• [10] Caram R., Chares R.R., Influence of the Nb and Al content on the mechanical properties of Ti-Al-Nb alloys, Materials for Medical Engineering 2001, 2, 119-125.
• [11] Niinomi M., Recent research and development in titanium alloys for biomedical applications and healthcare goods, Science and Technology of Advanced Materials 2003, 4, 445-454.
• [12] Etave F., Finet G., Boivina M., Boyer J-C., Rioufol G., Thollet G., Mechanical properties of coronary stents determined by using finite element analysis, Journal of Biomechanics 2001, 34, 1065-1075.
• [13] Majchrzak E., Mochnacki B., Numerical modelling of heat transfer between blood vessels (artery and vein) and biological tissue, IV European Conference on Computational Mechanics ECCM, Paris 2010, 1-7.
• [14] Migliavacca F., Petrini L., Montanari V., Quagliana I., Auricchio F., Dubini G., A predictive study of the mechanical behaviour of coronary stents by computer modeling, Medical Engineering & Physics 2005, 27, 13-18.
• [15] Ciekot A., Idziak-Jabłońska A., Lacki P., Optimization of dogboning phenomenon of the coronary artery stent, Scientific Research of the Institute of Mathematics and Computer Science, Prace Naukowe Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej 2012, 2(11), 25-31.
• [16] Idziak-Jabłońska A., Lacki P., Analiza wpływu ilości segmentów i grubości stentu wieńcowego na jego właściwości mechaniczne, [in:] Monografia Mechanika w Medycynie 11(2012), eds. M. Korzyński, J. Cwanek, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2012, 87-94.
• [17] Migliavacca F., Petrini L., Colombo M., Auricchio F., Pietrabissa R., Mechanical behaviour of coronary stents investigated through the finite element method, Journal of Biomechanics 2002, 35, 803-811.
• [18] Idziak-Jabłońska A., Lacki P., Major R., Effect of material and geometry on dogboning in coronary stent, Inżynieria Materiałowa 2013, 4, 194, 269-272.