Fino al filo: l'importanza del test dello stent

Dec 05, 2023

di Alan Thomas

22 agosto 2023

09:30

Alan Thomas, responsabile marketing di ZwickRoell, fornisce alcune informazioni sui test meccanici degli stent metallici eseguiti dall'azienda.

Quando le arterie del cuore si bloccano a causa di una malattia coronarica, un modo per trattare efficacemente la condizione è impiantare uno stent coronarico. Gli stent vengono impiantati chirurgicamente nelle arterie coronarie per mantenerle aperte, consentendo alle arterie di fornire sangue al cuore in modo più efficiente. Gli stent sono diventati uno dei dispositivi medici più ampiamente impiantati e il processo di installazione dello stent nel corpo è solo minimamente invasivo. Pertanto, garantire la sicurezza e l’efficacia di ogni stent è fondamentale e di conseguenza richiede test meccanici rigorosi.

Una varietà di stent viene prodotta intrecciando o lavorando a maglia sottili fili metallici. Questo viene comunemente fatto su una pinza metallica chiamata mandrino. Per i fili possono essere utilizzati diversi materiali e quelli comuni sono acciaio inossidabile di grado medico, leghe di nichel-titanio, leghe di cobalto-cromo e leghe di magnesio.

Gli stent sono soggetti a carichi pesanti quando inseriti e lasciati nei vasi sanguigni e questi carichi devono essere simulati prima che gli stent possano essere utilizzati in sicurezza nei pazienti. Oltre all'ottenimento di valori caratteristici del materiale accurati, la determinazione della resistenza alla compressione radiale è il test più importante per gli stent. Gli stent devono esercitare una forza radiale sufficiente a garantire che il dispositivo rimanga nell'arteria ristretta e prevenga la costrizione dei vasi sanguigni.

Per simulare i test a temperatura corporea vengono utilizzati sistemi di prova meccanici che incorporano una camera a temperatura di 37°C. I dispositivi per test di compressione radiale sono progettati specificamente per testare gli stent e sono disponibili per adattarsi a vari diametri e lunghezze. L'apparecchio simula la pressione esercitata dall'arteria sullo stent. Lo stent viene inserito, compresso radialmente fino al diametro target minimo e quindi rilasciato. Il software di test supporta la sequenza misurando i valori, compensa le possibili autodeformazioni e tiene conto delle lievissime forze di attrito e inerzia che si verificano durante la misurazione.

Oltre ai test per l'intero sistema, vengono testati meccanicamente anche componenti come fili singoli e supporti dello stent. Ciò include la resistenza alla trazione e la deformazione a rottura, nonché il carico di snervamento minimo. Definisce la forza alla quale un materiale sottoposto a un carico di trazione su un unico asse non mostra alcuna deformazione permanente.

La misurazione precisa della deformazione su filo sottile in una prova di trazione uniassiale si ottiene meglio mediante un estensimetro. La probabilità di errore è molto minore poiché le misurazioni vengono effettuate direttamente sul campione e quindi al di fuori del flusso di forza.

La scelta dell’estensimetro più adatto è fondamentale. La differenza sta nel fatto se l'estensimetro entra in contatto con il provino durante la misurazione. Gli estensimetri a clip sono economici ma possono falsificare le misurazioni a causa del contatto diretto che stabiliscono o danneggiare il provino. Questo è il pericolo con i campioni realizzati con filo sottile. Il solo peso dell'estensimetro a clip potrebbe portare alla flessione del provino. Inoltre sussiste il rischio che i bordi dei coltelli scivolino e danneggino il filo. Un modo sicuro e accurato per misurare la deformazione consiste nell'utilizzare un estensimetro senza contatto.

Gli estensimetri senza contatto che incorporano laser sono progettati per prove di trazione, compressione e flessione su vari materiali. Creano un motivo a chiazze sulla superficie del campione, che viene registrato da una fotocamera digitale a immagine intera. Questo modello crea un segno di riferimento virtuale sul provino, il cui movimento sotto carico viene tracciato con uno speciale algoritmo di correlazione. La valutazione di due immagini sequenziali mostra la deformazione del campione con una risoluzione inferiore a 0,15 μm. Questa misurazione della deformazione senza contatto viene utilizzata anche sugli stent per ottenere caratteristiche precise del materiale per la simulazione del metodo degli elementi finiti (FEM), dall'inizio della deformazione fino alla deformazione a rottura.