شبیه سازی استنت بایومدیکال با کامسول
شبیه سازی استنت بایومدیکال با کامسول برای درمان آترواسکلروز، یک بیماری قلبی عروقی که در آن تجمع پلاک باعث باریک شدن شریان می شود، پزشکان می توانند یک لوله سیمی کوچک به نام استنت Stent را در شریان مسدود شده قرار دهند. گسترش استنت شریان را باز می کند و به بازیابی جریان خون کمک می کند. برای انجام موفقیت آمیز این عمل و به حداقل رساندن خطرات بالقوه سلامتی، طراحی استنت باید به طور کامل مطالعه و بهینه شود. برای انجام این کار، می‌توانیم یک تحلیل مکانیک سازه غیرخطی با نرم‌افزار انجام دهیم.
آموزش کامسول بهبود سلامت انسان با استنت های زیست پزشکی
یکی از درمان‌های متداول برای آترواسکلروز، روشی به نام آنژیوپلاستی ترانس لومینال از راه پوست است که پلاک‌های ناخواسته‌ای را که در شریان کرونری بیمار ایجاد شده است، برداشته یا فشرده می‌کند. این روش گاهی اوقات به استنت هایی متکی است که توسط بالون آنژیوپلاستی در داخل شریان مسدود شده قرار می گیرند.
پس از رسیدن به محل مورد نظر، بالون استنت را باد می کند که در یک موقعیت منبسط شده قفل می شود. سپس بالون تخلیه شده و خارج می شود، در حالی که استنت در شریان باقی می ماند. استنت منبسط شده مانند یک داربست عمل می کند، رگ خونی را باز نگه می دارد و خون را قادر می سازد تا به طور طبیعی جریان یابد. البته، برای موفقیت روش آنژیوپلاستی، ابزارهای مورد استفاده باید طبق خواسته عمل کنند. اگر انتهای استنت بیشتر از وسط آن منبسط شود – یک نقص رایج که به عنوان استخوان بندی سگ شناخته می شود – شریان می تواند با آسیب جدی مواجه شود. یکی دیگر از مسائل بالقوه کوتاه کردن است که قرار دادن استنت را چالش برانگیز می کند و همچنین می تواند به شریان آسیب برساند.
آموزش comsol شبیه سازی استنت بایومدیکال با کامسول
برای جلوگیری از این مسائل و موفقیت آمیز بودن آنژیوپلاستی، ارزیابی طراحی استنت ضروری است. یک مرحله در این فرآیند، تجزیه و تحلیل تغییر شکل تجربه شده توسط استنت است.
بررسی فرآیند تغییر شکل در استنت نتایج تحلیل مکانیک سازه غیرخطی
ابتدا، بیایید به تنش‌ها و کرنش‌های مختلف استنت در حین کار نگاه کنیم. در زیر، توزیع تنش در استنت را در حداکثر بادکردن بالون (سمت چپ) و تنش باقیمانده در استنت پس از تخلیه بادکنک (راست) مشاهده می کنیم. همانطور که انتظار می رود، استرس در استنت پس از تخلیه بادکنک کاهش می یابد.
برای این مثال، یک مدل استنت Palmaz-Schatz را بررسی می کنیم که هندسه آن در زیر مشاهده می شود. این مدل به تنش و تغییر شکل در یک استنت فولادی ضد زنگ می‌پردازد که از طریق یک فشار شعاعی به بیرون روی سطح داخلی لوله منبسط می‌شود. (فشار نشان دهنده انبساط بالون است.) قطر اولیه استنت 0.74 میلی متر است، اما پس از دوره انبساط، قطر قسمت میانی 2 میلی متر است.
به لطف تقارن ذاتی هندسه استنت، می‌توانیم هزینه‌های محاسباتی این شبیه‌سازی را با کاهش اندازه مدل به 1/24 هندسه اصلی آن به حداقل برسانیم. نتایج تحلیل مکانیک سازه‌های غیرخطی
ابتدا، بیایید به تنش‌ها و کرنش‌های مختلف استنت در حین کار نگاه کنیم. در زیر، توزیع تنش در استنت را در حداکثر بادکردن بالون (سمت چپ) و تنش باقیمانده در استنت پس از تخلیه بادکنک (راست) مشاهده می کنیم. همانطور که انتظار می‌رفت، استرس در استنت پس از تخلیه بادکنک کاهش می‌یابد. در ادامه، نحوه تغییر اثرات استخوان‌بندی سگ (آبی) و کوتاه‌شدن (سبز) در رابطه با فشار در طول بادکردن بالون را تحلیل می‌کنیم. با استفاده از این نمودار، می‌توانیم اثرات مضر بالقوه در طراحی استنت را بررسی کنیم و عملکرد آن را بهینه کنیم. همچنین کرنش‌های پلاستیکی مؤثر در لوله را در حداکثر استخوان‌بندی، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، بررسی می‌کنیم. کرنش‌های پلاستیکی مؤثر و تغییر شکل در زمان استنت حداکثر سگک زدن مقدار اوج حدود 25٪ است.
در رابطه با پارامترهای پس زدگی، توجه داشته باشید که پس زدگی طولی در حدود -0.9٪، پس زدن شعاعی دیستال حدود 0.4٪، و پس زدن شعاعی مرکزی تقریبا 0.7٪ است. این پارامترها جزئیات بیشتری در مورد نحوه رفتار استنت در هنگام برداشتن بالون باد شده ارائه می دهند.
بهینه سازی ترموالکتریک با کامسول comsol بخوانید.
