Effect of geometrical parameters on the mechanical performance of a stent retriever for treatment of ischemic ictus

Mechanical thrombectomy with stent retriever is among the latest and most advanced therapeutic techniques in the case of brain ischemia. Although these devices have proven their effectiveness and are connected to a greater recovery and patient safety rate, they are still connected to a series of limitations regarding their use in the clinical scenarios. The removal of thrombi from the cerebral arteries is a complex procedure and influenced by a large variety of factors, which therefore requires a large number of experiments and a more in-depth knowledge. Computational models, or in silico, could represent the future of experimentation in this field. These would allow, on the one hand the formulation of a realistic reconstruction of the pathological situations in which to test the stent retrievers, and on the other hand to create an environment in which to investigate the different parameters impacting the outcome of the treatment. This thesis work aims to achieve these objectives, firstly creating a Finite Element Model in silico of experiments conducted in vitro by the University of Gallway to calibrate a complete computational thrombectomy; and secondly, always using FEM software, conduct a parametric analysis to study the influence of the geometric design of the stents in determining their mechanical and functional characteristics. The precepts of Simulation Lifecycle Management were the guideline for the creation and organization the high number of computational analyzes required.

La trombectomia meccanica con stent retriever è tra le ultime e più avanzate tecniche terapeutiche nel caso di ischemia celebrale. Sebbene questi dispositivi abbiano dimostrato la loro efficacia e siano connessi ad un maggiore tasso di recupero e sicurezza del paziente, sono tutt’ora connessi ad una serie di limitazioni riguardanti il loro utilizzo in ambito clinico. La rimozione dei coaguli dalle arterie celebrali è una procedura complessa ed influenzata da una grande varietà di fattori, che richiede dunque un elevato numero di sperimentazioni ed una conoscenza più approfondita. I modelli computazionali, o in silico, potrebbero rappresentare in questo ambito il futuro della sperimentazione. Questi permetterebbero da una parte la formulazione di una ricostruzione realistica della situazione patologica nella quale testare gli stent retriever, e dall’altra di creare un ambiente nel quale indagare i diversi parametri impattanti sull’esito del trattamento. Questo lavoro di tesi si propone di raggiungere questi obiettivi, creando in primo luogo un modello agli elementi finiti in silico di esperimenti condotti in vitro dall’Università di Gallway per tarare una trombectomia computazionale completa; ed in secondo luogo usando sempre i software di FEM condurre un’analisi parametrica per studiare l’influenza del design geometrico degli stent nella determinazione delle loro caratteristiche meccaniche e funzionali.Il precetti del Simulation Lifecycle Management sono stati la linea guida per la realizzazione ed organizzazione dell’alto numero di analisi computazionali richieste.