유한요소 해석을 이용한 스텐트 최적형상 설계 (A Study on Optimal Shape of Stent by Finite Element Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 18권 / 11호 / 1 ~ 6페이지
· 저자명 : 이태현, 양철호

초록

스텐트는 인체의 좁아지거나 막힌 부위에 삽입되어 혈류의 흐름을 정상화 시키는데 사용되는 금속망 형태의 임플란트로 관상 동맥 질환을 치료하는데 가장 일반적인 방법으로 널리 사용된다. 본 논문에서는 유한요소 해석과 다꾸지 방법을 이용하여 설정한 스텐트 설계 인자의 변화에 따른 기계적 반응을 고찰하였다. 스텐트 모델은 팔마즈 스텐트를 사용하였고 스텐트의 재료 모델로서는 탄소성 모델, 풍선은 초탄성 모델을 사용하였다. 연구의 주요 관심은 스텐트의 탄성 회복량 조절을 통한 혈관의 재 협착 문제를 감소시킬 수 있는 방안에 대한 설계 인자의 영향을 고찰하는데 있다. 스텐트 두께, 슬롯의 가로 길이, 슬롯의 세로 길이의 각도를 설계인자로 선택하여 직교배열표를 구성하였다. 유한요소 해석을 이용하여 혈관 내 스텐트의 반경 방향 탄성회복율과 길이 방향 탄성회복율을 계산하였고 다구찌 기법을 이용한 통계적 분석을 하여 재 협착의 가능성을 감소시킬 수 있는 스텐트의 최적 형상 설계 방향을 제시하였다. 최적형상은 기본 모델에 비하여 탄성회복율은 반경방향으로 약 1%, 길이방향으로 약 0.1% 감소함을 보였다.

영어초록

Stents are widely used as the most common method of treating coronary artery disease with implants in the form of a metal mesh. The blood flow is normalized by inserting a stent into the narrowed or clogged areas of the human body. In this study, the mechanical characteristics of a stent are investigated according to the variations of its design parameters by the Taguchi method and finite element analysis. A stent model of the Palmaz-Schatz type was used for the analysis. In the analysis, an elasto-plastic material model was adopted for the stent and a hyper-elastic model was used for the balloon. The main interest of this study is to investigate the effects of the design parameters which reduce the possibility of restenosis by adjusting the recoil amount. A Taguchi orthogonal array was constructed on the model of the stent. The thickness and length and angle of the slot were selected as the design parameters. The amounts of radial recoil and longitudinal recoil were calculated by finite element analysis. The statistical analysis using the Taguchi method showed that optimizing the shape of the stent could reduce the possibility of restenosis. The optimized shape showed improvements of recoil in the radial and longitudinal directions of ~1% and ~0.1%, respectively, compared to the default model.

참고자료

· 없음