Вкратце: важность тестирования стентов

Dec 05, 2023

Алан Томас

22 августа 2023 г.

09:30

Алан Томас, специалист по маркетингу компании ZwickRoell, дает некоторое представление о проводимых фирмой механических испытаниях проволочных стентов.

Когда артерии сердца блокируются из-за ишемической болезни сердца, одним из способов эффективного лечения этого заболевания является имплантация коронарного стента. Стенты хирургическим путем имплантируются в коронарные артерии, чтобы держать их открытыми, позволяя артериям более эффективно снабжать кровью сердце. Стенты стали одним из наиболее широко имплантируемых медицинских устройств, а процесс установки стента в организм является минимально инвазивным. Поэтому обеспечение безопасности и эффективности каждого стента имеет решающее значение и, следовательно, требует строгих механических испытаний.

Различные стенты изготавливаются путем плетения или вязания тонких металлических проволок. Обычно это делается с помощью металлического штангенциркуля, называемого оправкой. Для изготовления проводов можно использовать несколько материалов, наиболее распространенными из которых являются нержавеющая сталь медицинского назначения, никель-титановые сплавы, кобальт-хромовые сплавы и магниевые сплавы.

Стенты подвергаются тяжелым нагрузкам при вставке и оставлении в кровеносных сосудах, и эти нагрузки необходимо смоделировать, прежде чем стенты можно будет безопасно использовать у пациентов. Наряду с получением точных значений характеристик материала, определение прочности на радиальное сжатие является наиболее важным испытанием для стентов. Стенты должны оказывать радиальное усилие, достаточное для того, чтобы устройство оставалось в суженной артерии и предотвращало сужение кровеносных сосудов.

Системы механических испытаний, включающие камеру с температурой 37°C, используются для имитации испытаний при температуре тела. Приспособления для испытаний на радиальное сжатие специально разработаны для испытаний стентов и доступны для использования с различными диаметрами и длинами. Приспособление имитирует давление, оказываемое артерией на стент. Стент вводится, сжимается радиально до минимального целевого диаметра, а затем отпускается. Программное обеспечение для тестирования поддерживает последовательность измерений путем измерения значений, компенсирует возможные самодеформации и учитывает очень незначительные силы трения и инерции, возникающие во время измерения.

Наряду с испытаниями всей системы, такие компоненты, как отдельные проволоки и стойки стентов, также подвергаются механическим испытаниям. Сюда входят предел прочности на разрыв и деформация при разрыве, а также минимальный предел текучести. Он определяет силу, при которой материал под действием одноосной растягивающей нагрузки не демонстрирует остаточной деформации.

Точное измерение деформации тонкой проволоки при испытании на одноосное растяжение лучше всего достигается с помощью экстензометра. Вероятность ошибки значительно меньше, поскольку измерения проводятся непосредственно на образце и, следовательно, вне потока силы.

Очень важно выбрать наиболее подходящий экстензометр. Разница заключается в том, контактирует ли экстензометр с образцом во время измерения. Прикрепляемые экстензометры экономически эффективны, но могут искажать результаты измерений из-за прямого контакта или повредить образец. В этом заключается опасность образцов, изготовленных из тонкой проволоки. Вес прикрепляемого экстензометра сам по себе может привести к изгибу образца. Кроме того, существует риск того, что кромки ножа соскользнут и повредят проволоку. Безопасный и точный способ измерения деформации — использование бесконтактного экстензометра.

Бесконтактные экстензометры с лазерами предназначены для испытаний на растяжение, сжатие и изгиб различных материалов. Они создают на поверхности образца спекловый рисунок, который фиксируется цифровой камерой полного изображения. Этот шаблон создает на образце виртуальную измерительную метку, движение которой под нагрузкой отслеживается с помощью специального корреляционного алгоритма. Оценка двух последовательных изображений показывает деформацию образца с разрешением менее 0,15 мкм. Это бесконтактное измерение деформации также используется на стентах для получения точных характеристик материала для моделирования методом конечных элементов (МКЭ) от начала деформации до деформации при разрыве.