بخشی از مقاله
مروري برپارامترهاي مکانيکي موثر در طراحي بهينه استنت
چکيده
بيماري هاي عروق کرونر از مهم ترين عوامل مرگ و مير در دنيا هستند که مي توان به آترواسکلروز به عنوان شايع ترين آن ها اشاره کرد. راه هاي مختلفي براي درمان اين بيماري وجود دارد که در حال حاضر استنت گذاري در خيلي از موارد مناسب ترين راه مي باشد. با اين حال درمان از طريق استنت داراي عوارض جانبي از جمله تنگي مجدد عروق است که منجر به عدم موفقيت اين روش در بعضي موارد خواهدشد. براي طراحي بهينه ي استنت و کاهش اين عوارض ، شناخت صحيح از جنس بدنه ، خواص مواد و روکش استنت و گردآوري اطلاعات راجع به خصوصيات هندسي مختلف آن مانند طول ، ضخامت ، طرح داربست فلزي ، لينک و ...ضروري است .
همچنين آگاهي داشتن از چالش هاي مهم استنت گذاري در انشعابات ، نحوه ي اتساع و فشار اتساع استنت و مناطق بحراني تنش گريزناپذير مي باشد. طراحي بهينه ي استنت ها در آينده با شبيه سازي و استفاده از روش هاي عددي و شناخت کافي از بيومکانيک استنت و شريان امکان پذير است . در اين مقاله با مرور بر مطالعات بيومکانيکي انجام شده در اين حوزه و گردآوري و طبقه بندي نتايج آن ها، يک مجموعه اطلاعاتي مفيد براي ادامه ي تحقيقات در جهت طراحي و ساخت استنتي کارآمدتر ارائه شده است .
کلمات کليدي
استنت ، پارامترهاي بيومکانيکي ، شريان کرونر، طراحي ، آترواسکلروز
١- مقدمه
شريان هاي کرونر وظيفه ي رساندن اکسيژن و موادغذايي به عضله ي قلب را به عهده دارند و از اين رو بيماري هاي عروق کرونر و عمدتا آتروسکلروز يکي از مهمترين علل مرگ ومير در دنيا هستند.
اترواسکلروز رسوب ليپيد و کلسترول و بافت همبند کلسيم بر روي ديواره ي داخلي شريان است که باعث ايجاد پلاک و در نهايت انسداد عروق مي شود. اين خود منجر به محروم شدن بافت ها از اکسيژن شده و خطرات جبران ناپذيري مانند انفارکتوس و مرگ را ايجاد مي کند[١٢]. سيگار، فشارخون و کلسترول بالا از عوامل تحريک کننده ي اين عارضه مي باشند[١٢]. راه هاي مختلفي براي درمان اين عارضه وجود داردکه هرکدام از روش ها معايب و مزاياي خود را دارند.شايع ترين وکم خطرترين روش درمان در حال حاضر، استنت گذاري است . استنت ها تورينه هاي فنري کوچکي هستند که از يک سري حلقه ي صلب تشکيل شده اند و نقش حمايت از ديواره ي رگ و کمک به بر را ي جريان خون را دارا هستند[١٩]. بعد از آنژيوپلاستي ، بالني که روي آن استنت قرار دارد را وارد عروق کرونر کرده و در محل مسدود رگ قرار مي - دهند.با بادشدن بالن ، استنت متسع مي شود و پلاک را به ديواره ي شريان فشرده و گرفتگي را برطرف مي کند. گاهي اوقات بعد از مدتي گرفتگي مجدد عروق پيش مي آيد که علت آن انسداد ناگهاني داخل استنت و تشکيل لخته با تحريک جسم خارجي و يا انسداد تدريجي در اثر رشد اندوتليوم عروق کرونر مي باشد[٢٧,٣] که در هر دو صورت موفقيت استنت گذاري تحت تاثير قرار مي گيرد لذا همچنان نياز به ادامه تحقيقات در اين زمينه احساس مي شود.
در اين مقاله ، مطالعات بيومکانيکي انجام شده پيرامون استنت ها مرور و جمع بندي شده اند تا يک مجموعه اطلاعاتي مفيد براي ادامه مسير در جهت طراحي بهينه استنت ها در اختيار محققين قرار گيرد.
٢- دسته بندي استنت ها بر اساس نحوه انبساط
يکي از مسائل پراهميت در مورد استنت ها نحوه انبساط آنها در محل گرفتگي است . ازاين نظر مي توان آنها را به چند دسته ي مختلف تقسيم کرد:
استنت هاي حافظه گرمايي ١: در آن ها آلياژ نايتينول (نيکل ، تيتانيوم ) که داراي حافظه ي گرمايي است به کار رفته و با اعمال گرما شکل خود را از دست مي - دهند و در محيط بيولوژيک شکل خود را مجددا بدست مي آورند[٥]. استنت - هاي بازشونده با بالن ٢: که اساس کارشان بر پايه ي تغيير شکل پلاستيک فلز پس از عبور از ناحيه ي الاستيک است [٦]. استنت هاي خودبازشونده ٣: فنري هستند و در جهت قطري محدودند و با برداشتن قيود به قطر از پيش تعيين - شده خود مي رسند. اين استنت ها قابليت بازيابي خوب از طريق تغييرشکل الاستيک را دارند[٦] .
٣- پارامترهاي طراحي استنت ها
٣-١- پارامترهاي هندسي
پارامترهاي طراحي هندسه استنت را مي توان شامل طول استرات ٤، مساحت و شکل سطح مقطع استرات ، زاويه استرات و تعداد استرات ها دانست . شماتيکي از طول و زاويه استرات نشان داده شده است (شکل ١). در واقع با تغيير اين پارامترها، استنت رفتار مکانيکي مختلفي نشان مي دهد[٢٦] .
هرچه طرح لينک هاي استنت متقارن تر باشد، انعطاف پذيري آن بيشتر است .در(شکل ٢) استنت با لينک هاي مختلف نشان داده شده است . که لينک wشکل به علت تقارن انعطاف پذيري بيشتري دارد[٢٢].
استنت از لحاظ ساختارسيمي مي تواند چند حالت مختلف داشته باشد (شکل ٣). نوع سلول باز٥ از چند حلقه به هم جوش خورده تشکيل مي شود و انعطاف پذيري بيشتري نسبت به استنت هاي سلول بسته ٦ دارد. استنت هاي سلول بسته لوله هاي شيارداري هستندکه با ليزر شکل مي گيرند و نسبت به مدل سلول باز سختي شعاعي بيشتري دارند. همچنين نوع ترکيبي هم ازين دو حالت وجود دارد که به آن نوع سلول پيوندي ٧ گفته مي شود که هم سختي شعاعي و هم انعطاف پذيري مناسبي دارند [٦].
٣-٢- انعطاف پذيري و سختي شعاعي
براي عملکرد بهتر استنت به سختي شعاعي بالا و در عين حال انعطاف پذيري زياد نياز است که نسبت معکوس باهم دارند. انعطاف پذيري براي تحويل استنت به محل گرفتگي و سختي شعاعي بالا بعد از مرحله ي جاي گيري استنت براي جلوگيري از تنگي مجدد مورد نياز است .استنت بايد طوري طراحي شود که در زمان مخصوص ، ويژگي مورد نظر را نشان دهد.براي اين هدف طراحي طوري انجام مي شود که استنت ها با تغيير زاويه در هنگام تحويل ، انعطاف بالا و با عمود و ثابت شدن زاويه بعد از جاي گيري در محل انسداد، سختي شعاعي بالا داشته باشند[٢٤,٢٢,٨].
٣-٣- تمرکز تنش و خستگي
يکي از اهداف طراحي بهينه استنت افزايش طول عمر خستگي آن است .عوامل ايجاد تنش شامل تقابل استنت -رگ و بالن -رگ و همچنين افزايش بيش از حد فشار هنگام باز شدن استنت مي باشد[٤]. از جمله مناطق بحراني براي تنش مناطق نزديک به دوشاخگي ،محل تماس شکاف هاي استنت ،انتهاي پلاک ،قسمت هاي انحناي استنت و همچنين گوشه و وسط شکاف (به سوراخ هايي که در سطح استنت وجود دارد شکاف گفته مي شود) است [١٥,١٣,١٠,٧,٤] .
از راه هاي کاهش تنش در طراحي مي توان به کم کردن پهناي سيم استنت ، کاهش طول شکاف ، استفاده از استنت هاي با بدنه يا روکش زيست تخريب پذير اشاره کرد[١٣,١٢,٩,٤, ٢٣,١٥].
