Une simulation qui va droit au cœur
Secteur: Technique médicaleDiscipline: Multiphysique, Mécanique des structuresPour le développement d'un nouveau stent en nitinol, l'entreprise ADMEDES Schuessler s'est servie des connaissances acquises grâce à un modèle de simulation généré par CADFEM avec Ansys Multiphysics, afin de mieux comprendre les interactions entre le fluide et la structure de la valve aortique pendant les pulsations.
Résumé
Tâche
Pour prédire avec précision l'interaction entre le stent et la valve cardiaque pendant une pulsation, il fallait développer un modèle de simulation qui reflète exactement les processus transitoires entre le liquide (sang) et la structure (réseau de stents). En outre, il devait être possible de tirer des conclusions sur les effets du fonctionnement continu sur la durée de vie du stent.
Solution
Un processus de simulation proche de la réalité a été mis en place à l'aide de la plateforme ANSYS Multiphysics. Une première analyse structurelle a fourni les données de tension et de déformation du stent à l'état dilaté. Cette structure sous tension a ensuite été associée aux valves à voile du cœur. Une analyse d'interaction transitoire fluide-structure a permis d'inclure le stent et l'aorte, ainsi que les forces de pression du sang agissant sur les valvules des voiles.
Avantages clients
ADMEDES Schuessler a obtenu un processus de simulation détaillé pour prédire la durabilité et la durée de vie du stent dans des conditions environnementales très variées.
L'entreprise ADMEDES Schüssler est l'un des principaux fournisseurs mondiaux d'implants en nitinol auto-expansibles prêts à l'emploi. Pour prédire avec précision l'interaction entre le stent et la valve cardiaque pendant une pulsation, il fallait développer un modèle de simulation qui reflète exactement les processus transitoires entre le liquide (sang) et la structure (réseau du stent). En outre, il devait être possible de tirer des conclusions sur les effets du fonctionnement continu sur la durée de vie du stent.
Ce projet pilote a fourni :
- des connaissances inédites sur l'évolution des forces et des tensions pendant une pulsation systolique,
- une preuve de la stabilité et de la robustesse du stent dans les conditions simulées,
- des informations approfondies qui ne sont pas accessibles avec des mesures expérimentales,
- une méthode de modélisation sur mesure pour prédire la stabilité et la durée de vie du stent dans différentes conditions de travail.
Un processus de simulation proche de la réalité a été mis en place à l'aide de la plateforme Ansys Multiphysics. En partant d'un stent expansé (Fig. Position a), une première analyse structurelle a fourni l'état de tension et de déformation après le sertissage et le positionnement contre la paroi aortique (Fig. Position b). La structure précontrainte a ensuite été reliée aux valves à voile du cœur (Fig. Position c). Au cours d'une analyse d'interaction transitoire fluide-structure, le stent et la paroi aortique ont ensuite été pris en compte et les forces de pression ont été transmises du sang aux valves à voile (Fig. Position d). L'évolution des tensions dans le matériau du stent, le nitinol, a été déterminée par une pulsation systolique complète (Fig. Modèle de stent avec diagramme). Les propriétés anisotropes du matériau du péricarde ont également été prises en compte, de même qu'un modèle de matériau pour l'alliage à mémoire de forme nitinol et un modèle de viscosité non newtonienne pour le sang humain.
