5.1. Conclusiones
El trabajo fin de grado realizado ha permitido llegar a las siguientes conclusiones:
1. Se ha simulado el funcionamiento de un stent expandible con balón y un stent autoexpandible, lo que ha permitido comprobar las diferencias existentes entre ambos tipos de stents.
El stent expandible con balón, como su propio nombre indica, necesita una fuerza exterior para poder expandirse. Esa fuerza viene suministrada por el globo situado en su interior. Cuando el stent se localiza en la zona dañada, el globo se hincha, transmitiendo al stent una fuerza radial de expansión. El stent entra en contacto con las paredes arteriales, y al superarse el límite elástico del material, plastifica adoptando el diámetro de la arteria. A continuación se produce una pequeña contracción del stent como consecuencia de la deformación elástica inicial que sufre.
Por su parte, el stent autoexpandible no requiere de ninguna fuerza externa para realizar el proceso de expansión dentro de la arteria dañada. Los stents autoexpandibles se suministran en una funda y cuando el stent se sitúa en el interior de la arteria, dicha funda es retirada. Como consecuencia, el stent se autoexpande, acoplándose a las paredes arteriales. Como el stent quiere expandirse totalmente, esta fuerza de expansión es la que se transmite a la pared arterial, permitiendo que la arteria obstruida se “abra” nuevamente, recuperando su diámetro original.
Por tanto, se concluye que los materiales necesarios para adaptarse al funcionamiento de un stent de tipo expandible con balón deben presentar un límite elástico bajo, para que el material se deforme fácilmente con la presión que el globo le suministra. Asimismo, el módulo elástico deberá ser alto para evitar que tenga lugar la contracción del stent por la deformación elástica del material, y para que el material se endurezca tras la expansión. Esto resulta esencial, ya que de no ser así el stent colapsaría y la arteria se volvería a “cerrar”.
Por el contrario, los materiales empleados en la fabricación del stents autoexpandibles deberán poseer un módulo elástico bajo y un límite elástico alto. Esto resulta necesario para garantizar grandes deformaciones elásticas del material. Por tanto, se concluye que las propiedades de los materiales empleados
CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS
en la fabricación de stents expandibles con balón y autoexpandibles son contrarias, lo que hace que cada familia utilice materiales distintos, y que estos no sean intercambiables.
2. Con las simulaciones realizadas se ha analizado el comportamiento de los materiales a partir de los cuales se fabrican estas dos familias de stent, obteniéndose los niveles de tensión y deformación a los cuales estaría sometido el stent durante todo el proceso, desde su inserción en la arteria obstruida hasta que entra en contacto con las paredes arteriales. Además, se han identificado los puntos débiles del stent, que serán objeto de un análisis mayor de cara a la fabricación del mismo.
El material más comúnmente utilizado para la fabricación de stents expandibles con balón es el acero inoxidable, mientras que el nitinol es el material por excelencia empleado en la fabricación de stents autoexpandibles.
Del análisis de las distintas simulaciones se concluye que tras el proceso de expansión, en el caso de stents expandibles con balón (acero inoxidable), o el ciclo de carga y descarga de stents autoexpandibles (material hiperelástico y nitinol), el stent presenta un estado de tensión que se caracteriza por presentar zonas sometidas a tensiones de tracción, y zonas sometidas a tensiones de compresión. Este efecto se debe a la flexión a la que se ven sometidos los codos, ya que son estos sobre los que recae la expansión o compresión del stent (son los que al “estirarse” permiten las expansión del stent, mientras que al contraerse y volver a su posición de equilibrio, permiten la compresión).
Asimismo, tanto las simulaciones realizadas con SolidWorks como las desarrolladas con Abaqus han permitido concluir que las zonas que más sufren, como cabía de esperar, son las zonas de los puentes y codos, y principalmente las de estos últimos. Esto se ha demostrado ya que las zonas de los codos son aquellas que mayores valores de tensión según el criterio von Mises y de deformación tanto plástica como elástica acumulan. Por tanto, ello implica que en caso de producirse el fallo en el dispositivo, este comenzaría por los codos, siendo estos los puntos débiles en el diseño de stents.
3. Por último, como conclusión global del proyecto, establecer que la combinación de herramientas CAD, como el diseño paramétrico de “Open
Stent Design”, y de CAE, para la realización del estudio por elementos
finitos posterior, constituyen una ventaja sustancial y de vital importancia para los diseñadores y fabricantes de stents, suponiendo un gran ahorro en tiempo y dinero.
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5.2. Líneas futuras
Como consecuencia del alcance de este proyecto fin de grado y su extensión temporal se han tenido que delimitar los aspectos a tratar. Por esta razón, no se han podido abordar otras de líneas de estudio en las cuales se podría profundizar. Algunas de ellas son las que se citan a continuación:
Buscar la forma de simular correctamente con Abaqus, o con otro programa de elementos finitos, el comportamiento de un stent autoexpandible fabricado con nitinol.
Tomar un material concreto y estudiar el comportamiento del mismo para distintos cambios en la geometría de un stent. Por ejemplo: cambios en el ancho y largo de los puentes, reducción o ampliación del número de puentes, cambios en la longitud y el ancho de los struts.
Siguiendo el punto anterior, utilizando un material concreto, comparar el funcionamiento de distintos modelos de stent (stents con mallados y diseños distintos), con el fin de comprobar el modelo que mejor se adapta a ese material.
Asimismo, estudiar la posibilidad de diseñar un nuevo modelo de stent, distinto a cualquiera que en la actualidad se pueda encontrar en el mercado. Por último, realizar un catálogo de stents donde se refleje el tipo de stent, el
material, la presión arterial a la que se puede someter y su rango de aplicación. Esto es posible con la combinación de las herramientas de CAD, haciendo uso del diseño paramétrico, lo cual permitiría generar distintos modelos de stent, y CAE, para realizar el análisis por el elementos finitos.
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