ニチノールステント付き僧帽弁のインプラントには、あまり研究されていない故障モードがあります。それは、低サイクル疲労によるステント支柱の破損です。この現象は、展開中のデバイスの不完全な拡張に関連しています。このケースの分析は、画像セグメンテーションのためのMaterialise Mimicsと、故障の機械的原因を調査するためのAnsysによる有限要素シミュレーションを統合した3Dパイプラインで行われました。
3Dパイプライン：構造的故障のセグメンテーションとシミュレーション 🔧
プロセスはMaterialise Mimicsから始まり、CTスキャンからステントと周囲の解剖学的構造の形状が再構築されます。モデルはAnsysにエクスポートされ、心周期の周期的負荷をシミュレートする構造解析が行われます。不完全な拡張状態は、破損した支柱の基部に局所的な応力集中を生み出します。シミュレーションによると、低サイクル疲労の特徴である累積塑性変形が、拍動ごとに材料の限界を超え、早期破損に至ることが示されています。
限界に達した支柱 💥
時々、ニチノールは決して疲れない奇跡の素材だと思うかもしれません。しかし、うまく拡張しないと、永久に休憩を取ることになります。まるで、ハンマーで叩いて傘をケースに無理やり入れようとするようなものです。どこかが必ず曲がってしまいます。低サイクル疲労は容赦なく、ステントの支柱は破損することでそれを表現しました。少なくとも、この故障はMimicsとAnsysで遊ぶ完璧な言い訳を与えてくれました。それは、患者に弁が機能しなくなったと説明するよりも楽しいことです。