Le modèle est basé sur un type d'analyse topologique qui mesure la complexité de la géométrie du stent. Plus la complexité est grande, moins les contraintes uniformes seront ressenties sur le stent lors de son implantation.
"Notre modèle peut prédire quelles structures géométriques provoqueront des régions de concentration de contraintes", a déclaré Yongjie Jessica Zhang, professeur adjoint à l'école de génie mécanique George W. Woodruff de Georgia Tech. "Grâce à ces informations, il est possible de repenser la géométrie du stent afin d'éliminer ces concentrations de contraintes, réduisant ainsi le risque de rupture par fatigue."
La recherche est rapportée le 1er juin 2022 dans la revue Acta Biomaterialia. Le premier auteur de l'article est Jiahan Zhou, titulaire d'un doctorat. étudiant travaillant avec Zhang.
Les stents métalliques sont des dispositifs médicaux couramment utilisés pour traiter les maladies artérielles et veineuses. Cependant, l'efficacité à long terme est entravée par les complications associées à leurs défaillances structurelles, telles que la thrombose (caillots sanguins), la resténose (artères bloquées) et les fractures des stents.
La géométrie du stent a été identifiée comme un facteur critique pour déterminer sa stabilité structurelle et sa fonctionnalité. Cependant, prédire l’impact d’une géométrie de stent spécifique sur les performances constitue un défi car cela nécessite l’évaluation de structures extrêmement complexes.
"Le défi ici est que les géométries sont très complexes", a déclaré Zhou. "La manière traditionnelle de les analyser et de les améliorer reposait principalement sur des expériences par essais et erreurs. Cela prend du temps et coûte cher."
Pour surmonter ces défis, Zhang et Zhou se sont tournés vers une méthode d'analyse géométrique connue sous le nom d'« homologie persistante ». Contrairement à une analyse classique qui examine uniquement la géométrie spatiale, l'homologie persistante capture non seulement la géométrie mais également sa topologie, qui fait référence à des caractéristiques essentielles qui ne peuvent pas être modifiées par déformation ou étirement.
"Nous examinons comment la géométrie est organisée et comment ces caractéristiques structurelles impactent les contraintes à travers le matériau", a déclaré Zhang.
Dans cette étude, l’équipe a utilisé une analyse d’homologie persistante pour créer une carte topologie-contrainte de différentes géométries de stent. Ils ont examiné 10 variantes d’un stent auto-extensible largement utilisé appelé stent Palmaz-Schatz. Leurs modèles prédisaient que l'augmentation de la complexité de la géométrie du stent augmentait les concentrations de contraintes.
L'équipe travaille actuellement au développement de stratégies visant à réduire les concentrations de contraintes dans la géométrie du stent. Ils appliquent également la méthode d'analyse topologique pour étudier les effets des propriétés de la paroi artérielle sur les performances du stent.
