Il modello si basa su un tipo di analisi topologica che misura la complessità della geometria dello stent. Maggiore è la complessità, meno sollecitazioni uniformi verranno sperimentate sullo stent una volta impiantato.
"Il nostro modello può prevedere quali strutture geometriche causeranno regioni di concentrazione dello stress", ha affermato Yongjie Jessica Zhang, assistente professore presso la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering presso la Georgia Tech. "Utilizzando queste informazioni, è possibile riprogettare la geometria dello stent in modo da eliminare queste concentrazioni di stress, riducendo la probabilità di guasti per fatica."
La ricerca è riportata il 1 giugno 2022 sulla rivista Acta Biomaterialia. Il primo autore dell'articolo è Jiahan Zhou, un Ph.D. studente che lavora con Zhang.
Gli stent metallici sono dispositivi medici comuni utilizzati per il trattamento delle malattie arteriose e venose. Tuttavia, l’efficacia a lungo termine è compromessa dalle complicazioni associate ai cedimenti strutturali, come trombosi (coaguli di sangue), restenosi (arterie bloccate) e fratture dello stent.
La geometria dello stent è stata identificata come un fattore critico nel determinare la sua stabilità strutturale e funzionalità. Tuttavia, prevedere l’impatto di una specifica geometria dello stent sulle prestazioni è una sfida perché richiede la valutazione di strutture estremamente complesse.
"La sfida qui è che le geometrie sono molto complesse", ha detto Zhou. "Il modo tradizionale di analizzarli e migliorarli si è basato principalmente su esperimenti per tentativi ed errori. Questo richiede tempo e denaro."
Per superare queste sfide, Zhang e Zhou si sono rivolti a un metodo di analisi geometrica noto come “omologia persistente”. A differenza di un'analisi tipica che guarda solo alla geometria spaziale, l'omologia persistente cattura non solo la geometria ma anche la sua topologia, che si riferisce a caratteristiche essenziali che non possono essere modificate attraverso la deformazione o lo stiramento.
"Esaminiamo come è organizzata la geometria e come tali caratteristiche strutturali influiscono sullo stress sul materiale", ha affermato Zhang.
In questo studio, il team ha utilizzato l’analisi dell’omologia persistente per creare una mappa di stress topologico di diverse geometrie di stent. Hanno esaminato 10 varianti di uno stent autoespandibile ampiamente utilizzato chiamato stent Palmaz-Schatz. I loro modelli prevedevano che l'aumento della complessità della geometria dello stent aumentasse le concentrazioni di stress.
Il team sta ora lavorando allo sviluppo di strategie per ridurre le concentrazioni di stress nella geometria dello stent. Stanno inoltre applicando il metodo dell'analisi topologica per studiare gli effetti delle proprietà della parete arteriosa sulle prestazioni dello stent.
