Coronary stent and delivery system : development of a numerical model and suggestion of a comprehensive validation procedure

Nowadays, finite element analysis is widely used to understand and predict phenomena related to medical devices. Despite the numerous advantages deriving from the use of computational models, they are currently scarcely used since the validity and reliability of the results are difficult to ascertain. In order to give credibility to a numerical model, a validation process is required. In this context, the aim of this thesis is to suggest a comprehensive validation procedure for a coronary stent model and its delivery system, through comparison between experimental and computational tests. Once the in-silico model for the stent and each component of the delivery system has been defined, different strategies were used to carry out the experimental and computational tests of traction, crush between parallel planes and confined expansions in rigid, PVC and Agilus30 tubes of different geometries. This study proves the robustness of the numerical strategies adopted, since it was found a good correlation between the computational and the respective experimental tests’ results in all the considered scenarios.

Ad oggi, l’analisi agli elementi finiti è ampliamente impiegata per comprendere e prevedere i fenomeni relativi ai dispositivi medici. Nonostante i numerosi vantaggi derivanti dall’uso dei modelli computazionali, sono ancora scarsamente utilizzati in quanto la validità e attendibilità dei risultati sono di difficile accertamento. Per dare credibilità a un modello numerico è necessario un processo di validazione. In questo contesto, l’obiettivo di questa tesi, è quello di suggerire un percorso di validazione completo per un modello di stent coronarico e del suo delivery system, tramite confronto tra prove sperimentali e computazionali. Dopo aver definito il modello in-silico per lo stent e ciascun componente del delivery system, sono state impiegate diverse strategie per realizzare le prove sperimentali e computazionali di trazione, schiacciamento tra piani paralleli ed espansioni confinate in diverse geometrie di tubi rigidi, in PVC e Agilus30. Da questo studio emerge che le strategie numeriche adottate sono robuste, in quanto è stata riscontrata una buona correlazione tra i risultati delle prove computazionali con le rispettive prove sperimentali in tutti gli scenari considerati.