بررسی تاثیر خواص ماده آلیاژ هوشمند بر عملکرد استنت به کار برده شده در نای انسان با استفاده از مدلسازی به روش المان محدود

مقدمه: استنت از جنس آلیاژ هوشمند می‌تواند با کاهش مشکلاتی نظیر تغییر شکل متناسب با شرایط واقعی بدن نسبت به سایر استنت‌ها برای استفاده در سیستم تنفسی فوقانی به ‌کار رود. در این مطالعه با استفاده از روش المان محدود رفتار دو نوع استنت از جنس آلیاژ هوشمند با خواص متالورژیکی متفاوت مورد مطالعه قرار گرفت. روش: هندسه نای از تصاویر توموگرافی کامپیوتری یک فرد سالم به دست آمد. سپس یک مدل المان محدود از یک نای واقعی انسانی برای تجزیه و تحلیل تغییر شکل نای پس از کاشت پروتز انتخاب شد. نهایتا تحت بیشترین فشار متوسط استاتیک ورودی به نای با استفاده از رویکرد تعامل سیال و سازه مورد تحلیل قرار گرفت. یک شبکه مبتنی بر المانهای سازمان ‌یافته برای دیواره نای و یک شبکه غیر سازمان ‌یافته برای سیال هوا برای انجام شبیه‌سازی‌ها در نرم افزار انسیس ایجاد گردید. یافته ها: تغییر شکل استنت آنالیز و با تغییر شکل نای سالم در غیاب پروتز مقایسه ‌شد. نتایج نشان داد که بیشترین تغییر شکل ایجاد شده در نای قبل از استنت گذاری تا 8.3 میلیمتر می باشد. رفتار آلیاژ هوشمند 2 با تغییر شکل 5.8 میلیمتر بیشتر هماهنگ با شرایط تغییر شکل نای برای شرایط واقعی بدن بدون حضور استنت بود. نتیجه گیری: هر چه تغییر شکل با میزان تمرکز تنش در محل اتصال استنت به نای کاسته شود، از خطرات جابجایی استنت و خفگی بیماران پرهیز می گردد. این تحقیق می تواند راهی مناسب برای تعیین رفتار استنت های هوشمند با توجه به اثرات خواص متالوژیکی متفاوت آنها ارائه کند.

investigating the effect of intelligent alloy material properties on the performance of stents used in human trachea using fem

introduction: an intelligent alloy stent can be used in the upper respiratory system to reduce problems such as deformation according to the actual body conditions compared to other stents. this study studied the behavior of two types of intelligent alloy stents with different metallurgical properties using the finite element method (fem).methods: tracheal geometry was obtained from a healthy person's computed tomography (ct) images. then, a finite element model of a real human trachea was selected to analyze the deformation of the trachea after the prosthesis implant. finally, it was analyzed under the maximum average static pressure entering the trachea using the fluid-structure interaction (fsi) approach. a mesh based on structured elements for the tracheal wall and an unstructured mesh for air-fluid were created to perform simulations in ansys software.findings: the deformation of the stent was analyzed and compared with the deformation of the healthy trachea in the absence of the prosthesis. the results showed that the most deformation in the trachea before stenting is up to 3.8 mm. the behavior of intelligent alloy 2 with 5.8 mm deformation was more consistent with tracheal deformation conditions for real body conditions without the presence of a stent. as much as the deformation is reduced by the amount of stress concentration in the stent-trachea junction, the risks of stent displacement and patient suffocation are avoided.conclusion: this research can provide a suitable way to determine the behavior of intelligent stents according to the effects of their different metallurgical properties.