Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14052
Title: Stress distribution on a cobalt-chromium stent placed into an artery with and without atherosclerotic plaque
Other Titles: Κατανομή τάσεων σε stent τοποθετημένο σε αρτηρία με και χωρίς την παρουσία αθηρωματικής πλάκας
Authors: Στρατάκος, Στάθης
Keywords: Finite elment analysis
Computational structural mechanics
Simulation
Iliac artery
Computed tomography
Critical limb ischemia
Balloon expandable stent
Fatigue
Reverse engineering
Stent mechanics
Keywords (translated): Ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία
Υπολογιστική μηχανική
Προσομοίωση
Λαγόνια αρτηρία
Τομογραφία
Κρίσιμη ισχαιμία άκρων
Stent επεκτάσιμο με μπαλόνι
Κόπωση
Ανάστροδη μηχανική
Μηχανική stent
Abstract: Cardiovascular diseases are a group of disorders of the heart and blood vessels. Globally, CVDs are the leading cause of death and serious illness, taking an estimated 17.9 million lives each year. To put things in perspective, this figure is interpreted into a total of 31% of all deaths worldwide. The treatment of coronary and peripheral artery disease using metallic stents has been one of the most revolutionary and most rapidly adopted medical interventions of our time. In the present study, a brief reference is made to vascular endoprosthesis - stents and their evolution. Next, the range of materials used, and their geometric characteristics are highlighted, in combination with the influence of these parameters on the behavior of the stent itself as well as the artery. Then, the stent of Rontis corporation is constructed using as a prototype the units provided by the company, while in collaboration with members from the R&D department of the company, its mechanical properties are verified through simulation in finite element analysis. Subsequently, the behavior of the stent during its compression and expansion is simulated and investigated, changing certain parameters, in order to validate the constructed geometry. At the same time, a case of critical limb ischemia is selected from a patient, and the three-dimensional geometric model at a curved point of the iliac artery in which atherosclerotic plaque has developed is extracted from the tomography of the case. Consequently, after processing the 3D model, part of it is inserted assembled together with the stent into a finite element program and the process of its expansion in a quasi-static analysis is simulated. Finally, the fatigue cycles needed to occur until the stent failure were calculated under cyclic loading which is caused by the alteration between systolic and diastolic pressure.
Abstract (translated): Οι καρδιαγγειακές ασθένειες (ΚΑ) είναι μια ομάδα διαταραχών της καρδιάς και των αιμοφόρων αγγείων. Παγκοσμίως, οι ΚΑ είναι η πρωταρχική αιτία θανάτου και σοβαρών ασθενειών, αφαιρώντας κατ’ εκτίμηση 17.9 εκατομμύρια ζωές κάθε χρόνο. Για να δούμε την κατάσταση συνολικά, αυτός ο αριθμός μεταφράζεται σε ποσοστό 31% των θανάτων παγκοσμίως. Η αντιμετώπιση των καρδιακών και περιφερικών αγγειακών νοσημάτων χρησιμοποιώντας μεταλλικές ενδοπροσθέσεις - stents είναι μια από τις πιο επαναστατικές και ταχέως υιοθετηθείσες ιατρικές επεμβάσεις στη σύγχρονη εποχή. Στην παρούσα μελέτη, γίνεται συνοπτική αναφορά στις αγγειακές ενδοπροσθέσεις και στην εξέλιξή τους. Ακολούθως, επισημαίνεται το φάσμα των υλικών που χρησιμοποιούνται και τα γεωμετρικά τους χαρακτηριστικά, σε συνδυασμό με την επίδραση των παραμέτρων αυτών στη συμπεριφορά του ίδιου του stent αλλά και της αρτηρίας. Εν συνεχεία, κατασκευάζεται σε περιβάλλον CAD το stent της εταιρείας Rontis χρησιμοποιώντας ως πρότυπο τα τεμάχια που παρήχθησαν από την εταιρεία, ενώ σε συνεργασία με μέλη του τμήματος R&D της εταιρείας, επαληθεύονται οι μηχανικές του ιδιότητες μέσα από προσομοίωση σε πεπερασμένα στοιχεία. Σε επόμενο στάδιο, προσομοιώνεται και διερευνάται η συμπεριφορά του stent κατά τη συμπίεση και εκτόνωσή του, μεταβάλλοντας ορισμένες παραμέτρους ώστε να επικυρωθεί η κατασκευασθείσα γεωμετρία. Παράλληλα, επιλέγεται ένα περιστατικό κρίσιμης ισχαιμίας άκρων και εξάγεται από την τομογραφία του περιστατικού το τρισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο σε καμπύλο σημείο της λαγόνιας αρτηρίας στην οποία έχει αναπτυχθεί αθηρωματική πλάκα. Έτσι, μετά την επεξεργασία του τρισδιάστατου μοντέλου, τμήμα του εισάγεται συναρμολογημένο μαζί με το stent σε πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων και προσομοιώνεται η διαδικασία της εκτόνωσής του σε ψευδοστατική ανάλυση. Τέλος, εκτιμώνται οι κύκλοι κόπωσης που πρέπει να επέλθουν ώστε το stent να αστοχήσει κάτω από κυκλική φόρτιση, η οποία προκαλείται από τη μεταβολή της συστολικής και της διαστολικής πίεσης.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_STRATAKOS_EFSTATHIOS_1047253.pdf7.92 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.