15.03.2023
Коронарные стенты, изготовленные из металлических сплавов, используются для
расширения закупоренных кровеносных сосудов и поддержания достаточного кровотока в
организме человека. Деформация и разрушение установленного стента может привести к
разрыву аорты, а это, в свою очередь, к смерти. Чтобы снизить риск столь необходимой
процедуры, ученые Пермского Политеха провели моделирование деформации стента,
которое позволило определить наименее прочные места в конструкции и причины
разрывов. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического
стратегического лидерства «Приоритет-2030», а его результаты вносят вклад в
обеспечение технологического суверенитета России в области биоматериалов и
биоустройств.
Статья опубликована в журнале «Materials», входящем в первый квартиль Q1 наиболее
цитируемых журналов международной базы Web of Science.
— Прочность медицинских стентов определяется структурой их материала. Для
изготовления баллонно-расширяемых стентов – самых доступных и потому популярных –
как правило, используются нержавеющая сталь или сплавы на основе кобальта и хрома.
Натурные исследования структуры металла затруднительны. Поэтому, чтобы
контролировать свойства изделий, нами была разработана точная математическая модель,
описывающая внутреннюю структуру материала – нержавеющей стали 316L, — поясняет
младший научный сотрудник лаборатории многоуровневого моделирования
конструкционных и функциональных материалов, ассистент кафедры
«Математическое моделирование систем и процессов» Роман Герасимов.
Коронарный стент вводится в сосуд пациента с помощью баллонного катетера. При
достижении места закупорки баллон раздувается и вдавливает стент в стенку артерии,
удерживая достигнутое при раздувании баллона увеличение просвета. При этом стент
неизбежно деформируется, что может впоследствии привести к его разрушению и
повреждению сосуда. Подобные повреждения стентов случаются, по разным данным, в 1-
18% случаев.
— Часто стенты, расширяемые баллоном, неравномерно деформируются во время
установки. Это может привести к их повреждению вплоть до разрушения или излома.
Моделирование процесса деформации позволило нам определить самые уязвимые места
конструкции, — рассказывает проректор по приоритетным проектам, доцент
кафедры «Математическое моделирование систем и процессов», кандидат физико-
математических наук Павел Волегов.
Разработанная математическая модель включает два уровня исследования. На
макроуровне рассматривается деформация проволоки из стали, а на мезоуровне – ее
составляющие, то есть зерна металла. Благодаря этому модель учитывает особенности
межзеренных границ, которые, создавая искажения кристаллической решетки, во многом
определяют деформацию стента. Также на нее влияет размер зерен металла, их взаимное
расположение и направление прикладываемых усилий.
Полученные данные позволили ученым выявить наиболее опасные режимы деформации,
существенно влияющие на размещение биомедицинских стентов. В перспективе они
позволят проводить операции по расширению закупоренных сосудов без риска для
пациента.
Пресс-служба Пермского Политеха
Фото: naked-science.ru
Нет комментариев