Ontwerp van stents met pyFormex - Ghent Universitylib.ugent.be/fulltxt/RUG01/001/312/417/RUG01... · [1] P. Mortier, Eindige elementen simulatie van ballon-stent interactie, 2006

Ontwerp van stents met pyFormex

Pieter Vanderhaeghe

Promotoren: prof. dr. ir. Benedict Verhegghe, prof. dr. ir. Rudy Van Impe Begeleiders: dr. ir. Matthieu De Beule, ir. Peter Mortier Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk bouwkundig ingenieur Vakgroep Mechanische constructie en productie Voorzitter: prof. dr. ir. Joris Degrieck Vakgroep Bouwkundige constructies Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2007-2008


Pieter Vanderhaeghe

Promotoren: prof. dr. ir. Benedict Verhegghe, prof. dr. ir. Rudy Van Impe Begeleiders: dr. ir. Matthieu De Beule, ir. Peter Mortier Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk bouwkundig ingenieur Vakgroep Mechanische constructie en productie Voorzitter: prof. dr. ir. Joris Degrieck Vakgroep Bouwkundige constructies Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2007-2008

De auteur geeft de toelating deze thesis voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van

de thesis te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen

van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron

uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze thesis.

The author gives the permission to use this thesis for consultation and to copy parts of it for

personal use. Every other use is subject to the copyright laws, more specifically the source

must be extensively specified when using results from this thesis.

Pieter Vanderhaeghe Gent, 2 juni 2008

i

Dankwoord

In de loop van dit jaar hebben een groot aantal personen mij bijgestaan bij het maken van dit werk.

Al deze personen verdienen dan ook mijn dank.

De eerste vermelding gaat naar mijn begeleiders, Peter Mortier en Matthieu De Beule, die mij

gedurende dit jaar bijgestaan hebben en bij wie ik altijd terecht kon met mijn vragen en om samen te

zoeken naar mogelijke oplossingen. Hierbij wens ik Matthieu De Beule speciaal te bedanken. Zijn

aanstekelijke enthousiasme over stents wist mij vorig jaar te overtuigen om dit onderwerp te kiezen,

een keuze waarvan ik geen spijt heb gehad.

Natuurlijk verdienen ook mijn promotoren, Benedict Verhegghe en Rudy Van Impe, hier een

vermelding. Bij Professor Verhegghe kon ik altijd terecht met mijn vragen over pyFormex en Abaqus.

Hij maakte deze thesis bovendien mogelijk door de ontwikkeling van pyFormex en door de

beschikbaarheid van de BuMPer-cluster. Deze thesis is volledig gebaseerd op deze twee

sleutelelementen. Mijn tweede promotor, professor Rudy Van Impe, was dan wel niet rechtstreeks

betrokken bij mijn scriptie maar in zijn vakken, berekening van constructies en ruimtelijke

constructies, deed ik wel de nodige kennis op die mij in staat stelde dit werk tot een goed einde te

brengen.

Ook wens ik dr. Benny Drieghe te bedanken om mij de mogelijkheid te bieden de plaatsing van een

stent bij te wonen en zo een ruimer beeld te krijgen dan enkel numerieke aspect.

Als laatste wens ik mijn ouders en vriendin te bedanken, niet alleen voor de morele steun maar ook

voor het volledig nalezen van dit werk.

ii

Overzicht


door

Pieter Vanderhaeghe

Faculteit Ingenieurswetenschappen

Academiejaar 2007-2008

Scriptie ingediend tot het behalen van de graad van

Burgerlijk bouwkundig ingenieur

Promotoren: prof. dr. ir. Benedict Verhegghe, prof. dr. ir. Rudy Van Impe

Begeleiders: dr. ir. Matthieu De Beule, ir. Peter Mortier

Vakgroep Mechanische constructie en productie

Voorzitter: prof. dr. ir. Joris Degrieck

Vakgroep Bouwkundige constructies

Voorzitter: prof. dr. ir. Luc Taerwe

Samenvatting

In pyFormex werd een virtuele ontwerpomgeving gecreëerd voor het ontwerp en optimalisatie van

nieuwe stents en de vergelijking van bestaande stents. Deze ontwerpomgeving bestaat uit een pre-

en een postprocessor voor de Abaqus-berekeningen. De preprocessor kan aan de hand van een

eenvoudig tekenscript de geometrie importeren, meshen en wegschrijven naar Abaqusinputfiles.

Naast enkele uitvoerfuncties voor geometrieën, zijn er 4 berekeningen in de preprocessor

geïmplementeerd: flexibiliteittest, cilindrische expansie, ballonexpansie en radiale sterktetest. De 4

berekeningen zijn beschikbaar zowel met balk- als volume-elementen.

De postprocessor kan voor deze 4 berekeningen alle relevante resultaten afleiden en verwerken tot

grafieken. Verder bevat de postprocessor ook een functie om meerdere berekeningen te vergelijken

waardoor verschillende stents of opeenvolgende stappen van een optimalisatie met elkaar

vergeleken kunnen worden.

Al deze functies werden getest door 7 bestaande stentontwerpen te beproeven en met elkaar te

vergelijken.

Trefwoorden: stentontwerp, pyFormex, pre- en postprocessor, Abaqus, vergelijkende studie

iii

Stent Design with pyFormex Pieter Vanderhaeghe

Supervisors : Benedict Verhegghe, Rudy Van Impe, Peter Mortier and Matthieu De Beule

Abstract –Stenting is a safe and efficient way of

treating stenoses and aneurysms. Therefore any tool

for developing new and comparing existing

stentdesigns would be valuable. In this thesis a pre-

and postprocessor was developed using pyFormex.

The preprocessor can import a geometry from a

parametric adaptable script, creates a mesh,

determinates the quality of the mesh and writes a

complete Abaqus-inputfile. The postprocessor imports

coordinates and automatically calculates the length,

diameter, foreshortening, dogboning, etc. for the stent

and creates the corresponding plots. The

postprocessor also allows comparison of multiple

calculation. Using this function, seven stentdesigns

were compared.

Keywords – stent design, pre- and postprocessor,

comparative study

I INTRODUCTION

In Western countries heart diseases are one of the

leading causes of death. Mainly due to an unhealthy

lifestyle arteries can get clogged up. To avoid the

complicated surgery involved in making a bypass,

stenting was developed. A stent is a cylindrical

metal structure that during placement opens the

artery and remains in place to keep it open. The

biggest problem with stenting is restenosis, the

renarrowing of the artery inside the stent. Designers

are attempting to minimize this risk by optimizing

the mechanical behavior. A design environment

was developed in pyFormex to allow optimizing

these geometric characteristics by means of finite

element analysis. PyFormex is a tool under

development by Professor B. Verhegghe for

generating, manipulating and operating on large

geometrical models of 3D structures by sequences

of mathematical transformations. PyFormex was

not only used to draw the geometry but also to

create the complete Abaqus input file and to

process the results from Abaqus into data that are

easy to interpret and compare. This design tool

combines many of the already developed simulation

strategies (P. Mortier [1], A. De Pelsmaecker [2]

and M. De Beule [3]) into an automated process in

which the user selects the options by answering

some dialogwindows while the preprocessor creates

the Abaqus inputfile.

II PREPROCESSOR

The preprocessor has two build-in options for

importing a geometry: a script and a formex. The

script option is the standard due to the higher

efficiency. The script creates a centerline in the

XY-plane. The formex option is more widely

useable but less efficient. Once the geometry is

imported the preprocessor sweeps a grid along the

centerline to create a mesh of solid-elements. There

are 2 options available to check the quality of this

mesh.

The main part of the preprocessor however is the

creation of Abaqus-input files. Four different

calculations were implemented.

Fig. 1: Flexibility

Fig. 2: Cylindrical expansion

Fig. 3: Balloon expansion (with a complete balloon)

iv

Fig. 4: Cylindrical expansion with radial strength

testing

Each one can be executed with beam- and

solidelements (B32 and C3D8R). This was done to

offer the option to decrease computational times in

accordance with an article by Hall and Kasper [4].

Unfortunately testing showed that beam elements

were slower than solid elements except when a

cross-section consisting of a large number of

elements was used.

III POSTPROCESSOR

The postprocessor imports the result of the Abaqus-

calculation into pyFormex where stent related

parameters are automatically extracted: length,

diameter, foreshortening, dogboning, etc. These

data are stored in a data file from which plots can

be created.

Fig. 5: Dogboning result for the Cypher

An extra option was built in to compare multiple

calculations. This is required to compare different

stents with each other and to compare consequent

steps in an attempt to optimize a design.

IV COMPARING SEVEN STENT DESIGN

The pre- and postprocessor were tested and their

usefulness was shown by comparing seven existing

stent designs: Cypher, Multi-Link Vision, AMS,

Tenax, Multi-Link Penta, Endeavor and Taxus

Liberté. The geometry was created based on CT-

images.

Fig. 6: Radial strength comparison

The results show that the Cypher and the Taxus

have the highest radial strength. However, this is

directly related to their low flexibility.

Fig. 7: Flexibility comparison

No accurate data about the geometry and the

material used in the AMS were available. However

it becomes clear that creating a bioabsorbable stent

results in weaker performance on most other

characteristics due to inferior material properties.

ACKNOWLEDGEMENTS

The author would like to acknowledge Benedict

Verhegghe, Peter Mortier and Matthieu De Beule

for their assistance in making this thesis.

REFERENCES

[1] P. Mortier, Eindige elementen simulatie van ballon-stent

interactie, 2006

[2] A. De Pelsmaeker, Zoektocht naar een ideale stent via numerieke modellering, 2007

[3] Matthieu De Beule, Finite Element Stent Design, 2008

[4] G. J. Hall en E. P. Kasper, Comparison of Element Technologies for Modeling Stent Expansion, Journal of

Biomechanical Engineering, 128: 751-756, 2006

v

CD-rom

Op deze CD-rom bevinden zich alle scripts die in het kader van deze thesis werden gemaakt of

aangepast. Ook alle resultaten van de postprocessor in het kader van de vergelijkende studie zijn

erop te vinden.

vi

Inhoudstafel

Dankwoord ................................................................................................................................................ i

Overzicht ................................................................................................................................................. ii

Extended Abstract ................................................................................................................................... iii

CD-rom ….. ............................................................................................................................................... v

Inhoudstafel ............................................................................................................................................ vi

Gebruikte afkortingen ............................................................................................................................. ix

Deel 1 Literatuurstudie ............................................................................................................................ 1

Hoofdstuk 1 Gebruik en werking van stents .......................................................................................... 2

1.1 Inleiding .................................................................................................................................... 2

1.2 Stents ....................................................................................................................................... 4

1.2.1 Plaatsingsprocedure................................................................................................................. 4

1.2.2 Voor- en nadelen van stents .................................................................................................... 6

1.3 Soorten stents .......................................................................................................................... 7

1.3.1 Locatie ...................................................................................................................................... 7

1.3.2 Expansiewijze ........................................................................................................................... 7

1.3.3 Werking .................................................................................................................................... 9

1.4 Ontwerp van een stent .......................................................................................................... 10

1.4.1 Mechanische eisen ................................................................................................................. 10

1.4.1.1 Flexibiliteit .............................................................................................................................. 10

1.4.1.2 Zichtbaarheid ......................................................................................................................... 11

1.4.1.3 Elastische terugvering, radiale stijfheid en sterkte ................................................................ 11

1.4.1.4 Dogboning .............................................................................................................................. 13

1.4.1.5 Foreshortening ....................................................................................................................... 13

1.4.1.6 Contactoppervlak ................................................................................................................... 15

1.4.1.7 Vermoeiing ............................................................................................................................. 15

1.4.1.8 Spanningen ............................................................................................................................ 15

1.4.2 Medische eisen ...................................................................................................................... 15

1.4.2.1 Restenose ............................................................................................................................... 16

Hoofdstuk 2 Bestaande stentontwerpen .............................................................................................. 17

2.1 Bestaande stents .................................................................................................................... 17

2.1.1 Cypher .................................................................................................................................... 17

2.1.2 Cypher-Select Plus.................................................................................................................. 20

2.1.3 Multi-Link Vision .................................................................................................................... 21

2.1.4 Promus ................................................................................................................................... 21

2.1.5 Multi-Link Penta ..................................................................................................................... 22

2.1.6 AMS ........................................................................................................................................ 23

2.1.7 Tenax ...................................................................................................................................... 25

2.1.8 PRO-Kinetic ............................................................................................................................ 26

2.1.9 Endeavor ................................................................................................................................ 27

2.1.10 Taxus Liberté .......................................................................................................................... 29

2.2 Overzicht ................................................................................................................................ 31

2.3 Vergelijkende klinische studies .............................................................................................. 31

vii

2.3.1 Cypher .................................................................................................................................... 33

2.3.2 Promus ................................................................................................................................... 33

2.3.3 AMS ........................................................................................................................................ 33

2.3.4 Tenax ...................................................................................................................................... 34

2.3.5 Multi-Link Penta ..................................................................................................................... 34

2.3.6 Endeavor ................................................................................................................................ 34

2.3.7 Taxus-Liberté .......................................................................................................................... 35

2.3.8 Cypher-Select ......................................................................................................................... 35

2.3.9 Vision ...................................................................................................................................... 35

2.4 De vergelijking ........................................................................................................................ 35

Deel 2 Numerieke studie ....................................................................................................................... 37

Hoofdstuk 3 Doel en werkwijze van de numerieke studie .................................................................. 38

3.1 Doel van het numerieke deel van deze thesis ....................................................................... 38

3.2 Werkwijze .............................................................................................................................. 38

3.2.1 Onderlinge relaties tussen de scripts ..................................................................................... 38

3.2.2 Versnelde berekeningen ........................................................................................................ 43

3.3 Stentmodellen ........................................................................................................................ 45

3.3.1 Cypher .................................................................................................................................... 45

3.3.2 Multi-Link Vision / Promus ..................................................................................................... 47

3.3.3 AMS ........................................................................................................................................ 48

3.3.4 Multi-Link Penta ..................................................................................................................... 49

3.3.5 Tenax ...................................................................................................................................... 50

3.3.6 Endeavor ................................................................................................................................ 51

3.3.7 Taxus Liberté .......................................................................................................................... 53

Hoofdstuk 4 De preprocessor ............................................................................................................... 54

4.1 Nieuwe en gewijzigde plugins ................................................................................................ 54

4.1.1 Materialen (materials.py) ...................................................................................................... 54

4.1.2 Properties (properties.py) ...................................................................................................... 55

4.1.3 F2abq (f2abq.py) .................................................................................................................... 55

4.1.4 Definities (definities.py) ......................................................................................................... 56

4.1.4.1 Mesh Creëren ......................................................................................................................... 56

4.1.4.2 De controlefuncties ................................................................................................................ 57

4.1.4.3 Geometrie inputfiles .............................................................................................................. 58

4.1.4.4 Ballon ..................................................................................................................................... 58

4.1.4.4.1 Zonder uiteinden.................................................................................................................... 58

4.1.4.4.2 Met uiteinden ........................................................................................................................ 63

4.2 De Preprocessor (stentanalysis.py) ........................................................................................ 71

4.2.1 Geometrie aanmaken ............................................................................................................ 73

4.2.1.1 Import Model ......................................................................................................................... 73

4.2.1.2 Roll Up Beamstent ................................................................................................................. 75

4.2.1.3 Create mesh ........................................................................................................................... 75

4.2.2 De controlefuncties ................................................................................................................ 75

4.2.3 Materials ................................................................................................................................ 75

4.2.4 Algemene functies ................................................................................................................. 76

viii

4.2.5 De uitvoerfuncties .................................................................................................................. 76

4.2.5.1 Balkelementen ....................................................................................................................... 77

4.2.5.2 Volume-elementen ................................................................................................................ 77

4.2.5.3 Ballon ..................................................................................................................................... 77

4.2.5.4 Create Geometry Input Files .................................................................................................. 78

4.2.5.5 Create Cylindrical Expansion .................................................................................................. 78

4.2.5.6 Create Balloon Expansion ...................................................................................................... 78

4.2.5.7 Create Flexibility..................................................................................................................... 79

4.2.5.8 Create Cylindrical Expansion with Radial Strength ................................................................ 79

4.2.5.9 Create Balloon Expansion with Radial Strength ..................................................................... 79

Hoofdstuk 5 De postprocessor .............................................................................................................. 80

5.1 PostStentAnalysis.py .............................................................................................................. 80

5.1.1 Open Postproc Database ....................................................................................................... 81

5.1.2 Play postmain script ............................................................................................................... 81

5.1.3 Translate Abaqus .fil result file .............................................................................................. 82

5.1.4 Show Geometry ..................................................................................................................... 82

5.1.5 Create postprocessing............................................................................................................ 82

5.1.6 Create multiple calculations plots ......................................................................................... 83

5.2 De resultaten .......................................................................................................................... 84

5.2.1 Flexibiliteit .............................................................................................................................. 84

5.2.2 Cilindrische expansie .............................................................................................................. 88

5.2.3 Ballonexpansie ....................................................................................................................... 92

5.2.4 Cilindrische Expansie met radiale sterkte beproeving ........................................................... 98

5.3 Vergelijkende studie ............................................................................................................ 102

5.3.1 Flexibiliteit ............................................................................................................................ 102

5.3.2 Cilindrische Expansie ............................................................................................................ 105

5.3.3 Ballonexpansie ..................................................................................................................... 108

5.3.4 Cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving ......................................................... 113

5.4 Vergelijking tussen berekening met balkelementen en met volume-elementen ............... 114

5.5 Extra controles ..................................................................................................................... 126

5.5.1 De invloed van de mesh ....................................................................................................... 126

5.5.2 De invloed van het materiaal ............................................................................................... 127

5.5.3 De invloed van het aantal outputs ....................................................................................... 129

5.5.4 Invloed van het aantal ringen op de flexibiliteit .................................................................. 130

5.5.5 Invloed van het aantal verbindingen op de flexibiliteit ....................................................... 132

5.5.6 Invloed van de rotatieas op de flexibiliteit .......................................................................... 134

Hoofdstuk 6 Conclusie ........................................................................................................................ 136

6.1 Literatuurstudie ................................................................................................................... 136

6.2 Pre- en postprocessor .......................................................................................................... 136

6.3 Vergelijkende studie ............................................................................................................ 137

6.4 Verdere mogelijkheden........................................................................................................ 138

Bibliografie ........................................................................................................................................... 139

ix

Gebruikte afkortingen

AMS: Absorbable Metal Stent

BMS: Bare Metal Stent

CABG: Coronary Artery Bypass Graft

CT: Computed Tomography

CoCr: Cobalt-Chroom

DES: Drug Eluting Stent

DREAMS: DRug Eluting Absorbable Metal Stent

EAS: Equi Angle Skew

De Exterior diameter

Di Interior Diameter

1

Deel 1

Literatuurstudie

Hoofdstuk 1 Gebruik en werking van stents

2

Hoofdstuk 1

Gebruik en werking van stents

1.1 Inleiding

In de westerse maatschappij zijn hart- en vaatziekten één van de voornaamste doodsoorzaken. Ze

vertegenwoordigen ongeveer een derde van alle sterfgevallen. In deze categorie vallen onder andere

aneurismaes, trombosen, ritmestoornissen, hartklepproblemen en stenoses. Binnen deze groep is

atherosclerose (vaatvernauwing) de grootste.

Figuur 1: Stenose[1]

Atherosclerose is de vernauwing van het bloedvat ten gevolge van in het bloed opgeloste vetten die

in de vaatwand migreren. Deze aanhechting wordt een plaque genoemd. Er is een groot gamma aan

mogelijke oorzaken voor atherosclerose.

Er zijn oorzaken die men niet kan beïnvloeden zoals ouderdom en genetische voorgeschiktheid. Er

zijn echter ook enkele factoren die de kans vergroten: roken, hoge bloeddruk, te veel cholesterol en

overgewicht. Verder verhoogt de ziekte diabetes de risicofactor voor het optreden van hart- en

vaatziekten[2][4].

De gevolgen van stenoses worden sterk bepaald door de locatie maar worden veroorzaakt door een

verminderde bloed- en bijgevolg zuurstoftoevoer naar het afwaarts gelegen weefsel. Men spreekt in

het geval van het hart van coronaire insufficiëntie. Dit kan ook aanleiding geven tot een verminderde

nierwerking of in het geval van het hart en de hersenen tot respectievelijk een hartinfarct of een

beroerte.

Een stenose is een progressief verschijnsel dat, eenmaal begonnen, moeilijk kan gestopt worden.

Daarom is het beter door gezonde voeding en voldoende beweging de aandoening in het geheel te

vermijden.


3

Omwille van het hoge aantal sterfgevallen door hart- en vaatziekten heeft de medische sector een

breed gamma aan mogelijke behandelingen.

Een eerste werd reeds even aangehaald en bestaat erin de negatieve invloeden die de ziekte

veroorzaken of bevorderen uit de levenstijl van de patiënt te verwijderen. Deze gezondere levensstijl

werkt vooral preventief. Ze is daarom dan ook vooral geschikt voor personen die slechts de eerste

verschijnselen van problemen vertonen zoals een hoge bloeddruk en te veel cholesterol. De patiënt

kan hierbij geholpen worden door bloeddruk- en cholesterolverlagende medicijnen. Ook iedere

andere behandelingswijze zal moeten gecombineerd worden met een gezondere levensstijl, wil men

een langdurig resultaat bereiken en geen nieuwe verschijnselen ontwikkelen.

Een volgende techniek die ontwikkeld werd is de bypass. Deze is ontstaan via een zeer logische

redenering: men leidt het bloed via een alternatieve weg om de stenose heen zodat afwaarts

gelegen weefsels opnieuw voldoende zuurstof krijgen.

Figuur 2: Bypass [3]

Een bypass heeft een groot voordeel. De procedure is totaal onafhankelijk van de vorm en plaats van

de stenose. Zo kunnen verschillende stenoses in een keer overbrugd worden met een enkele bypass.

Dit voordeel heeft echter een grote prijs. De operatie vergt het openen van de borstkas en soms ook

het stilleggen van de hartspier. De werking wordt dan overgenomen door een hartlongmachine. Het

is duidelijk dat dit een zware ingreep is die artsen zoveel mogelijk willen vermijden.

De zoektocht naar een minimaal invasieve oplossing heeft geleid tot de angioplastie procedure en

het stentimplantatie. Beide maken gebruik van een katheter die via de lies of de arm wordt

ingebracht en via het bloedvatenstelsel tot bij de stenose wordt geduwd. Eenmaal ter plaatse wordt

bij angioplastie een ballon opgeblazen die de plaque plat duwt tegen de vaatwand en zo het vat

terug opent voor de bloedstroming. Angioplastie is een veilige en efficiënte manier om het bloedvat

terug te openen. Bij het leeglaten van de ballon reageert het vat elastisch en keert het in grote mate

terug naar zijn oorspronkelijke vorm, wat de efficiëntie van de techniek beperkt. De plaque is dan

gedeeltelijk plat geduwd tegen de vaatwand. Om het resultaat te maximaliseren kan de ballon

meerdere malen opgeblazen worden. Op lange termijn is de kans op het hervernauwen van het

bloedvat, ook restenose genoemd, echter zeer groot. Bij 20 tot 30% van de patiënten is een nieuwe

vernauwing vast te stellen binnen het eerste half jaar [6]. Bij stenting wordt een op de ballon


4

aanwezige stent in het lichaam achtergelaten. Deze zal bij het leeglaten van de ballon in veel grotere

mate voorkomen dat het vat elastisch terugveert en zo een veel grotere opening behouden.

1.2 Stents

1.2.1 Plaatsingsprocedure

Stents worden dus gebruikt om de resultaten van angioplastie op korte en lange termijn te

verbeteren. Omwille van het minimaal invasieve karakter van de ingreep moet de plaatsing gebeuren

met behulp van radiologische apparatuur (CT) waarmee de arts de locatie van de vernauwing kan

zien. Zo kan hij de correcte plaatsing van de stent garanderen. De arts ontsmet eerst de huid en

verdooft deze lokaal. Er wordt een sheath (Ned.: introduceer) geplaatst die de toegang vormt tot het

bloedvat. Via deze sheath wordt een geleidingsdraad ingebracht tot voorbij de vernauwing. Dit kan in

het geval van een coronaire plaatsing gebeuren via de liesslagader. In andere gevallen kunnen ook de

slagaders in de arm gebruikt worden.

Figuur 3: Pad van een stent

Hierna wordt een katheter met ballon ingebracht die over de geleidingsdraad wordt geschoven. Via

de katheter kan de arts een contrastvloeistof inspuiten om de vernauwing goed in beeld te brengen.

De stent dient dus een, soms heel kronkelig, traject af te leggen in de bloedbaan van de patiënt.

Hiervoor dient de stent voldoende flexibel, buigbaar, te zijn.


5

Figuur 4: Vernauwde nierslagaders[7]

Eenmaal de stent ter plaatse is wordt de ballon opgeblazen. Iedere stent heeft een druk-diameterkromme waaruit de arts de nodige opblaasdruk kan afleiden om de passende diameter te bekomen. In praktijk wordt de benodigde druk echter veelal op basis van de beelden bepaald. Ieder stentontwerp heeft een nominale diameter waarbij de stent optimaal steun verleent aan het bloedvat. Een stent te ver expanderen ten opzichte van de diameter van het vat kan leiden tot onaanvaardbare spanningen in de vaatwand, te weinig expansie kan leiden tot onvoldoende doorstroomopening om het ziektebeeld te verhelpen.


6

Figuur 5: De plaatsing van een stent[5]

In deze fase treden er grote plastische vervormingen op in de stent. Het is dus van belang dat de

geometrie deze vervormingen toelaat zonder dat de breukrek van het materiaal overschreden wordt.

Eenmaal de gewenste diameter bereikt is, wordt de ballon leeg gelaten en wordt nogmaals

contrastvloeistof geïnjecteerd om zo de plaatsing te controleren. Daarna worden de katheter en de

geleidingsdraad verwijderd en plaatst men een drukverband op het wondje. De patiënt moet het nog

enkele dagen rusten doen en medicatie nemen: antibiotica en bloedverdunners.

1.2.2 Voor- en nadelen van stents

Het voordeel van een stent is dat de patiënt enkel lokaal verdoofd dient te worden op de plaats waar

de katheter wordt ingebracht. Hierdoor loopt de patiënt veel minder risico en verloopt het herstel

veel sneller. Ten opzichte van de bypass hebben stents echter een nadeel. Zo zal voor iedere stenose

een nieuwe stent nodig zijn terwijl een bypass verschillende opeenvolgende stenoses in één keer kan

overbruggen. Toch is het verschil in risico zo groot dat de artsen er altijd voor zullen kiezen om een

stent te plaatsen als dit mogelijk is.

Het grootste probleem met stents is echter de in-stent-restenose. Dit is de hervernauwing van het

bloedvat in het inwendige van de stent. De kans op in-stent-restenose is echter kleiner dan de kans

op restenose bij een angioplastie, namelijk slechts 10 a 15% [6]. In dit geval zorgt de aanwezige stent

er wel voor dat er slechts beperkte behandelingsmethoden mogelijk zijn. In vele gevallen is dan toch

een bypass nodig of plaatst men een tweede stent in de vorige.

Figuur 6: Restenose [8]

De oorzaak van in-stent-restenose ligt in de beschadiging en verhoogde spanningstoestand van de

vaatwand enerzijds en anderzijds in de gewijzigde stromingssituatie. De ballonuiteinden maken

tijdens het expanderen contact met de vaatwand en beschadigen deze. Ook de stent maakt contact

en kan tijdens het expanderen ook nog langs de vaatwand wrijven. In het ontwerp van de stent zal

men dan ook proberen de parameters die invloed hebben op de beschadiging te optimaliseren.

Hieronder vallen onder andere de foreshortening, de dogboning en strutverdeling. Deze parameters

worden uitgebreid verklaard in paragraaf 1.4.1


7

Ook voor dit probleem hebben de producenten echter reeds alternatieven gevonden in de vorm van

drug-eluting-stents en absorbeerbare stents. Deze worden besproken in paragraaf 1.3.3.

1.3 Soorten stents

1.3.1 Locatie

Een eerste vorm van indeling kan gebeuren aan de hand van de locatie waar de stent geplaatst

wordt. In de tekst hierboven werd eigenlijk een specifiek geval besproken, namelijk een

ballonexpandeerbare stent in een kransslagader. Dit is slechts één toepassing van stents. Naast

(krans)slagaders kunnen stents in ieder inwendig kanaal van het lichaam gebruikt worden, zoals

bijvoorbeeld de slokdarm, luchtpijp en urinewegen. Voor iedere locatie is vanzelfsprekend een totaal

verschillend stentontwerp nodig. De locatie bepaalt ook de nodige flexibiliteit. Het af te leggen

traject tot de locatie van de stenose is hierbij doorslaggevend. Ook zal de nodige radiale sterkte sterk

afhankelijk zijn van de locatie. Bloedvaten die dicht tegen het huidoppervlak liggen kunnen

bijvoorbeeld worden blootgesteld aan uitwendige impacten. Een voorbeeld hiervan is de

halsslagader. Deze ligt dicht tegen het huidoppervlak en geniet dus niet de zelfde bescherming als

een coronaire stent in de borstkas. Als de stent door een externe impact zou dichtslaan, zou dit een

plots sterk verminderde bloedvoorziening van de hersenen veroorzaken met zelfs een mogelijk

dodelijke afloop. Daarom zal in dit geval een elastische terugvering van groot belang zijn. In dit geval

zal dan ook vaak geopteerd worden voor een zelfexpanderende stent met vormgeheugen. Deze

gedraagt zich volledig elastisch en keert dus na de belasting terug naar zijn originele vorm en

heropent zo het bloedvat. Kanalen op andere locaties ondergaan dan weer veel beweging waarmee

de stent compatibel moet zijn. Een voorbeeld hiervan is stenting ter hoogte van de knie. Bij het

buigen van de knie wordt het bloedvat samengedrukt en ondergaat hierdoor sterke vervormingen,

waarmee de stent compatibel moet zijn.

1.3.2 Expansiewijze

Een tweede klassering is gebaseerd op de expansiewijze. Men kan twee grote klassen onderscheiden:

de zelfexpanderende en de ballonexpanderende stents. De expansiewijze is een fundamenteel

gegeven in het ontwerp. Het is dus de eerste keuze die moet gemaakt worden bij het ontwerp van

een stent en ze zal in hoofdzaak bepaald worden door de locatie waar men een stent voor wil

ontwerpen.

Zelfexpanderende stents zijn stents die in geëxpandeerde toestand geproduceerd worden en die

daarna in een katheter worden geplaatst. Door de werking van het superelastisch materiaal en het

vormgeheugen zal de stent in het lichaam eenmaal hij de katheter verlaat terug zijn geëxpandeerde

vorm aannemen. Een tweede mogelijkheid is een stentstructuur die werkt elastisch reageert. Een

voorbeeld van dit type stent is de wirestent (Figuur 7). Deze stents hebben door hun opbouw een

elastisch gedrag en zullen dus na belasting terug openen. Dit zorgt ervoor dat dit type stent gebruikt

wordt op locaties waar de stent door externe belasting kan worden dichtgedrukt en zich daarna

terug dient te openen.


8

Figuur 7: Zelfexpanderende stent[8]

Het vormgeheugen is een materiaaleigenschap. Er dienen dus heel specifieke materialen gebruikt te

worden. Dit kan onder andere nitinol (nikkel-titaniumlegering) zijn.

Ballonexpanderende stents werken daarentegen met plastische vervormingen. De ballon duwt de

stent open en zorgt voor lokale plastische vervormingen in de stent. Eenmaal de stent volledig

geëxpandeerd is, wordt de ballon leeggelaten en ondergaat de stent een elastische terugvering

(recoil). Deze wordt bij voorkeur zo klein mogelijk gehouden.

Figuur 8: Ballonexpanderende stent: Cypher select

In de meeste ontwerpen zijn dan ook duidelijk opgevouwen circumferentiële ringen te zien die

onderling verbonden zijn door elementen die de nodige flexibiliteit verzekeren (Figuur 8). Er zijn

echter ook ontwerpen waarbij de stent als een geheel werkt voor beide functies en er dus geen

specifieke delen herkenbaar zijn (Figuur 9).


9

Figuur 9: De Pro-Kinetic stent

In het numerieke deel van deze thesis beschouwen we enkel ballonexpanderende stents, meer

specifiek de coronaire stent.

1.3.3 Werking

Ten slotte is er nog een derde indeling mogelijk: op basis van de werking. Een eerste generatie stents

die ontwikkeld werd is de bare metal stent (BMS). Het is een stent volledig vervaardigd uit metaal.

De werking is bijgevolg puur mechanisch: het openduwen van het bloedvat. Dit type stent heeft als

grootste nadeel de restenosegraad. De metalen struts veroorzaken een beschadiging van de

vaatwand wat de kans op restenose vergroot door littekenvorming.

Om dit te verhelpen werd een tweede soort stents ontwikkeld: de drug-eluting stents (DES, coated

stents, medicated stents, medicijnstents). Dit zijn bare metal stents die bovenop de metalen struts

een coating van medicijnen bevatten, welke restenose onderdrukken. Het plaatsen van de

medicijnen op de stent zorgt dat ze veel efficiënter werken dan medicijnen die op andere manieren

toegediend worden. De restenosegraad is niet alleen afhankelijk van het medicijn zelf maar ook van

de snelheid van vrijgeven. Om dit vrijgeven te regelen wordt het medicijn in een polymeer coating

aangebracht.

Er zijn voorlopig slechts een beperkt aantal DES op de markt.[9] De eerste DES was de Cypher stent

van Cordis in 2003. Hierdoor heeft de Cypher een groot marktaandeel weten te veroveren. Kort

hierna kwam de Taxus van Boston Scientific in 2004. Later kwam hierbij nog de Endeavor van

Medtronic (2005 in Europa en 2008 in USA). Ondertussen wordt volop gewerkt aan het op de markt

brengen van een tweede generatie DES. Hieronder vallen onder andere de Taxus Liberté, de Cypher

Select en de Promus. Hoewel deze stents bijna allemaal verschillende medicijnen gebruiken is de

werking altijd gebaseerd op het onderdrukken van de afstotingsverschijnselen en de bijhorende

littekenvorming.

De BMS en de DES zijn beide permanente implantaten die voor altijd in het bloedvat aanwezig

blijven. Dit is echter overbodig aangezien het bloedvat na enkele maanden zich reeds volledig heeft

gehermodelleerd aan zijn nieuwe vorm. Het is zelfs nadelig voor eventuele latere interventies.

Hieruit is het idee van de absorbeerbare stent (bvb. de absorbable metal stent of AMS) ontstaan.

Deze stent is gemaakt uit een materiaal (metaal of polymeer) dat na enkele maanden volledig oplost.

Het idee is dat eenmaal het bloedvat zich heeft aangepast aan zijn nieuwe vorm, de stent mag

verdwijnen en daarmee ook de nadelige langetermijneffecten. De vaatwand kan zich terug herstellen

zonder dat de stent spanningen induceert. Verder laat het gebruik van absorbeerbare stents toe dat

bij restenose opnieuw een stent geplaatst wordt in dezelfde sectie. Absorbeerbare stents hebben


10

duidelijk veel voordelen maar er zijn ook zeker nog punten die verder onderzoek vragen. Vooral de

snelheid van degradatie blijft een moeilijk punt. Dit is één van de redenen waarom er tot op heden

nog geen absorbeerbare stents op de markt zijn.

Men denkt reeds aan het maken van de combinatie van een AMS en een DES. In eerste fase zou dan

een medicijn vrijgegeven worden en op lange termijn zou de stent zelf degraderen. Dit idee heeft de

toepasselijke naam DRug Eluting Absorbable Metal Stent: DREAMS.

1.4 Ontwerp van een stent

Bij ieder nieuw stentontwerp probeert de ontwerper hetzelfde doel te bereiken: een zo groot

mogelijke doorstroomopening met minimale nadelige effecten op korte en lange termijn. Deze

werking kan bereikt worden door een combinatie van mechanische en biologische eigenschappen.

1.4.1 Mechanische eisen

1.4.1.1 Flexibiliteit

Een eerste eis is de flexibiliteit. Deze is noodzakelijk om de stent op de plaats van de vernauwing te

krijgen door soms sterk kronkelende vaten. Flexibiliteit is daarenboven ook belangrijk na expansie,

want in het ideale geval past de geëxpandeerde stent zich aan aan de lokale kromming van het

bloedvat. Bij de meeste ontwerpen vallen duidelijke zones op die instaan voor de flexibiliteit.

Figuur 10: De flexibiliteit van de cypherstent

Bij de Cypher-stent wordt de flexibiliteit geconcentreerd in specifieke zones tussen de ringen die

radiale sterkte voorzien. De flexibele zone bestaat uit kort op elkaar staande bochten. De

rotatiecapaciteit wordt bekomen door rek en stuik in axiale richting van deze zones.

Men kan er ook voor kiezen om de flexibiliteit te bereiken door lange dunne verbindingsstukken die

door buiging de flexibiliteit van de stent toelaten.


11

Figuur 11: De AMS met lange buigbare verbindingsstukken[10]

Een andere aanpak bestaat erin het aantal verbindingen tussen de ringen te verminderen. In

sommige ontwerpen zijn er om deze reden slechts twee verbindingen.

Figuur 12: De Endeavor-stent met slechts 2 verbindingen per ring

Natuurlijk zijn combinaties van meerdere strategieën mogelijk.

1.4.1.2 Zichtbaarheid

De plaatsing van een stent is een minimaal invasieve ingreep. Bijgevolg dient de arts volledig op

beelden te vertrouwen om de correcte plaatsing te bekomen. Het is dus noodzakelijk dat de stent op

deze beelden voldoende zichtbaar is. Tijdens het plaatsen kan men zich behelpen met markers die

zich ter hoogte van beide uiteinden van de stent in de katheter bevinden. Tijdens een follow-up

onderzoek dient de stent echter op zich voldoende zichtbaar te zijn. Deze eigenschap is afhankelijk

van het materiaal en van de dikte van de struts.

1.4.1.3 Elastische terugvering, radiale stijfheid en sterkte

Bij ballonexpandeerbare stents zal op het moment dat de ballon wordt leeggelaten een deel van de

vervorming verloren gaan door elastische terugvering.


12

Figuur 13: Spanning-rekdiagram.

Deze elastische terugvering is duidelijk een functie van het materiaal waaruit de stent gemaakt is,

maar ook van de geometrie. Deze zal de verhouding bepalen tussen de elastische vervorming en de

plastische. Zo zal de vervorming bij voorkeur gebeuren in enkel plastische scharnieren terwijl de

verbindingstukken minimale elastische vervormingen ondergaan.

In het bloedvat treedt samen met de elastische terugvering nog een tweede effect op. Tijdens het

expanderen worden de stenose en het vat open geduwd. Dit veroorzaakt trekkrachten in de

vaatwand. Deze tangentiële trekkrachten zorgen na het leeglaten van de ballon voor een radiale druk

op de stent. Hierdoor ondergaat de stent een verdere diametervermindering. De eigenschap om aan

deze vervormingen weerstand te bieden wordt de radiale stijfheid van de stent genoemd.

De eerste parameter die de radiale stijfheid beïnvloedt en die visueel te verklaren is, is de

strutoriëntatie na expansie. Figuur 14 verduidelijkt dit. Indien de ring volledig geëxpandeerd is, wordt

deze op normaalkracht belast door een radiale belasting. De ring zal bijgevolg heel stijf reageren op

deze belasting. In het tweede geval, bij een niet volledig geëxpandeerde ring, zullen naast

normaalkrachten ook buigende momenten optreden in de struts. Hierdoor zullen de vervormingen

veel groter zijn dan in het eerste geval. Dit leidt duidelijk tot de noodzaak de stent aan te passen aan

de benodigde diameter.


13

Figuur 14: Invloed van de strutoriëntatie

Bij ballonexpanderende stents bestaat het risico op het volledig dichtklappen (collapse) van de stent.

Dit treedt gelukkig zelden op maar kan zeer grote gevolgen hebben. In het ergste geval kan de

patiënt hierdoor een hartinfarct krijgen. In ieder geval zal de bloedstroming verminderd zijn en door

de hinder van de stentstruts in het bloedvat vergroot de kans op tromboses enorm. Kortom, in geval

van collapse zal een nieuwe operatie noodzakelijk zijn.

1.4.1.4 Dogboning

Dit overgangsverschijnsel veroorzaakt een beschadiging van de vaatwand.

Figuur 15: Dogboning bij stentexpansie[11]

Dogboning is onder andere het gevolg van de overlengte van de ballon. Deze overlengte, die

noodzakelijk is om te voorkomen dat de stent van de ballon schuift, zorgt ervoor dat de eindringen

een extra kracht ondervinden en bijgevolg sneller openen. Hierdoor komen ze sneller in contact met

de vaatwand en kunnen ze deze beschadigen

1.4.1.5 Foreshortening

Zoals reeds vermeld bij de radiale sterkte, bestaan ballonexpandeerbare stents uit opgeplooide

ringen die na expansie voor de radiale sterkte zorgen. Deze heroriëntering zorgt echter voor een

axiale verkorting van de ringen. Hoe deze verkorting invloed heeft op de lengteverandering van de


14

gehele stent is echter nog afhankelijk van de verbindingen, meerbepaald van de plaats waar ze

verbonden zijn met de ringen.

Figuur 16: Foreshortening[12]

Deze foreshortening beschadigt door de wrijving de vaatwand en kan dus een invloed op de

restenosegraad hebben. Daarom dient men in het geometrisch ontwerp een poging te doen om de

foreshortening te verminderen.

Duidelijke voorbeelden van stents waarbij rekening werd gehouden met foreshortening zijn de

Cypher en de Cypher-Select stent.

Figuur 17: Cypher-Select


15

Figuur 18: Cypher

De aansluiting is van de verbindingsstukken is duidelijk naar binnen gebracht in een poging de

foreshortening en dus wellicht de restenosegraad te verminderen.

1.4.1.6 Contactoppervlak

Om een optimale steun te geven zou een stent slechts kleine openingen tussen de struts mogen

toelaten en in extremum dus zelfs volledig cilindrisch zijn. Deze eisen staan echter haaks op de eisen

voor het minimaliseren van de afstotingsreactie. Deze is namelijk evenredig met het

contactoppervlak. Het is dus onmogelijk om beide te optimaliseren. In de praktijk wordt het beste

resultaat bekomen door ervoor te zorgen dat de struts evenredig verdeeld zijn over de vaatwand.

1.4.1.7 Vermoeiing

Een stent is een metalen structuur die na inplanting net als het bloedvat de wisselende bloeddruk

ondergaat. Dit leidt tot een variabele druk die het bloedvat uitoefent op de stent. Bijgevolg dient

men de vermoeiing van de metalen stent te controleren. Hiervoor is een duidelijk

spanningsonderzoek nodig. Praktisch kan dit enkel bekomen worden met een eindige-

elementenberekening. Een dergelijke berekening is dan ook vereist voor een nieuw stentontwerp op

de markt kan gebracht worden.

1.4.1.8 Spanningen

Door de expansie van de stent ontstaan er spanningen in de vaatwand. Het betreffen

contactspanningen ter hoogte van de struts, omtreksspanningen en axiale spanningen. Deze

spanningen kunnen aanleiding zijn voor beschadiging van de vaatwand en het daarmee

samengaande risico op restenose. Het kan dus soms nadelig zijn de stenose initieel volledig te

openen door de grotere spanningen die zo ontstaan [13].

1.4.2 Medische eisen

Naast de tot nu toe puur mechanische eisen zijn er ook enkele medische eisen. Deze worden hier

besproken maar komen niet meer aan bod in het numerieke deel.

De aanwezigheid van de stent kan meerdere nadelige gevolgen hebben. De bloedstroming kan lokaal

verstoord worden door de aanwezigheid van de stent. De stroming kan hierdoor locaal wervels


16

vertonen die samen met hoge wandschuifspanningen kunnen leiden tot beschadiging van

bloedcellen. Het andere uiterste, bijna geen stroming tussen de stentstruts, kan daarentegen

aanleiding geven tot de vorming van bloedklonters. Deze klonters kunnen in kleinere bloedvaten vast

komen te zitten en de bloedstroom volledig afsluiten. Dit is een tijdelijk probleem. Na enkele

maanden zijn de stentstruts overgroeid. Tijdens de beginperiode is het dan ook noodzakelijk dat de

patiënt bloedverdunnende medicatie neemt. Daarnaast mag de stent uiteraard geen grote

afstotingsreacties veroorzaken in het bloed en in de vaatwand. Dit geheel van biologische eisen

wordt kortweg biocompatibiliteit genoemd.

1.4.2.1 Restenose

Zoals reeds bij enkele eisen aangehaald, wordt de restenosegraad bepaald door een groot aantal

factoren waarvan de individuele invloed moeilijk vast te stellen is. Daarom kan de restenosegraad

enkel in klinische studies bepaald worden. In hoofdstuk twee worden enkele stents aan de hand van

gepubliceerde klinische studies met elkaar vergeleken.

17

Hoofdstuk 2

Bestaande stentontwerpen

In dit hoofdstuk worden enkele veel gebruikte stents van naderbij bekeken. Hierbij gaat de aandacht

ook naar een reeks nieuwe stents waarvan enkele zelfs nog niet op de markt zijn maar waarvan in

kader van deze thesis enkele exemplaren bestudeerd en de ingescande beelden bewerkt konden

worden. Van de meeste van deze stents is er ook een model gemaakt in pyFormex dat kan gebruikt

worden in numerieke simulaties. PyFormex is een programma ontwikkeld door Prof. dr. ir. B .

Verhegghe voor het genereren en bewerken van driedimensionale model door middel van

wiskundige transformaties.

Aan het einde van dit hoofdstuk wordt geprobeerd om aan de hand van klinische studies reeds een

beoordeling te geven van deze stents.

2.1 Bestaande stents

2.1.1 Cypher

De Cypher, van Cordis Corporation, is een van de meest gebruikte stents wereldwijd. Er gebeurden

reeds meer dan 3 miljoen implantaties. Deze positie heeft hij grotendeels te danken aan het feit dat

hij de eerste DES-stent was die op de markt kwam en zo is hij ingeburgerd geraakt bij de artsen. Zij

zien nu geen reden meer om deze bewezen stent niet te blijven gebruiken gebruiken ondanks enkele

mechanische beperkingen van het design (lage flexibiliteit, dikke struts,…). De combinatie van eerste

DES en het grote aantal plaatsingen heeft er ook voor gezorgd dat een zeer groot aantal studies is

uitgevoerd naar de Cypher. Deze maken de vergelijking met bare metal stents en ook met andere

DES.

Hoofdstuk 2 Bestaande stentontwerpen

18

Figuur 19: Plaatsing van een Cypher stent[14]

De geometrie van de Cypher stent is gebaseerd aan deze van de Bx Velocity stent, zijn bare metal

voorganger (de coating zorgt voor een extra strutdikte van ongeveer 10 micrometer). In de

geometrie zijn duidelijk de verschillende elementen te zien die instaan voor de radiale sterkte en de

flexibiliteit. Het is een gesloten-celontwerp bestaande uit roestvast stalen struts (316L stainless

steel). Dit gesloten stentontwerp moet ervoor zorgen dat er een uniforme steun is voor het bloedvat

en ook een uniforme verdeling van het actieve medicijn.

De Cypher is beschikbaar in diameters van 2.5 tot 3.5 mm en in lengtes van 8 mm tot 33 mm. De

nominale expandeerdruk is respectievelijk 10 atm en de Rated Brust Pressure (RBP) 16 atm.


19

Druk[atm] Diameter[mm]

4 2,59

5 2,67

6 2,74

7 2,81

8 2,88

9 2,94

10 (NP) 3,00

11 3,05

12 3,10

13 3,15

14 3,19

15 3,23

16 (RBP) 3,27

17 3,30

18 3,33

19 3,35

20 3,37

Tabel 1: Druk-diameterwaarden voor de Cypher

Het actieve medicijn is Sirolimus en is aangebracht in een polymeercoating. Deze coating controleert

de snelheid van het vrijgeven. Voor de Cypher is deze dosering weergegeven in onderstaande

grafiek. Na 3 maanden is de release volledig gebeurd. Deze periode is de tijd die nodig is voor het

bloedvat om zich te hermodelleren naar de stent.

Figuur 20: Drug Release(%) in functie van de tijd(dagen)

Sirolimus is een medicijn dat ook bekend is onder de merknaam Rapamune en dat gebruikt wordt om

afstotingsverschijnselen te onderdrukken. Bij de Cypherstent heeft Sirolimus meerdere werkingen:

Verminderen van de neointimale hyperplasie;

Verminderen van de afstotingsverschijnselen;

De groei van gladde spiercellen verminderen.


20

Deze effecten, die veroorzaakt worden door de beschadiging van de vaatwand, zijn de grootste

aanleiding voor restenose. Deze werking reduceert dus duidelijk de kans op restenose. Op de site van

de producent wordt dan ook reclame gemaakt met de volgende grafiek waarin de Cypher vergeleken

wordt met de Bx Velocity, die een stent is met een nagenoeg gelijke geometrie maar zonder coating.

Figuur 21: Vergelijkende studie tussen Cypher en Bx Velocity

2.1.2 Cypher-Select Plus

Zoals de naam reeds doet vermoeden is deze stent een opvolger van de reeds besproken Cypher

stent. Het ontwerp is enkel geometrisch gewijzigd ten opzichte van de originele Cypher. Het betreft

nog altijd een stent uit staal waarin de ringen en de flexibiliteitszones duidelijk te zien zijn. Ook het

een gesloten-cel ontwerp is behouden om een betere radiale steun te geven en een uniforme

dosering van de Sirolimus.

Figuur 22: De Cypher-Select

De verbindingen zijn nu centraler op de radiale ringen vastgemaakt. De ringen hebben hiervoor een

gewijzigde vorm gekregen. Dit is duidelijk een poging om de foreshortening te reduceren en bij

uitbreiding de restenosegraad.

Verder valt ook op dat de verbindingen dunner zijn. Dit gecombineerd met de extra lengte, om

centraal aan te sluiten, zou in belangrijke mate kunnen bijdragen tot een verbetering van de

flexibiliteit.


21

Als coating heeft Cordis geopteerd voor het behouden van de reeds beproefde coating van de

originele Cypher stent.

2.1.3 Multi-Link Vision

De Multi-Link Vision stent is een Bare Metal Stent van Abbott. Hij is gemaakt uit een Cobalt-

Chroomlegering. Deze legering is sterker en stralingsondoorlatender dan staal. Hierdoor worden

dunnere struts (80 µm) mogelijk zonder radiale sterkte of zichtbaarheid te verliezen. Verder heeft dit

als resultaat dat de niet-geëxpandeerde stent een kleine diameter heeft en dus beter in de stenose

gepositioneerd kan worden. In tegenstelling tot de Cypher betreft het hier een open-cel ontwerp. Dit

houdt in dat niet iedere bocht van de ring een verbinding heeft. Het resultaat is dan ook een

flexibelere stent.

De Vision is beschikbaar in diameters van 2.75 tot 4 mm en in lengtes van 8 mm tot 28 mm en heeft

een nominale expansiedruk van 9 atm en een RBP van 16 atm[15]. Kleinere diameters (2mm tot

2.5 mm) zijn beschikbaar in de vorm van de Multi-Link Mini Vision.

2.1.4 Promus

De Promus stent is een Everolimus-coated versie van de Multilink Vision. De stent is een ontwerp van

Abbott genaamd XIENCE V en wordt door Boston Scientific verdeeld onder de naam Promus. Boston

Scientific had namelijk al de Taxus en breidt hiermee dus zijn DES-gamma uit[16].

Figuur 23: De Promus

Zoals reeds vermeld is de Promus een gecoate versie van de Vision. Een bespreking van de geometrie

is dus overbodig, ze verschillen namelijk enkel door de dikte van de coating.

De druk-diameterwaarden zijn in onderstaande tabel weergegeven.


22


8 2,93

9 (NP) 3,01

10 3,08

11 3,14

12 3,19

13 3,24

14 3,28

15 3,31

16 (RBP) 3,35

17 3,38

18 3,42

Het actieve element in de coating betreft een Everolimus. Everolimus (merknaam Certican) is een

afgeleide van Sirolimus en werkt bijgevolg op een gelijkaardige manier. Het voorkomt restenose door

de afstotingsreactie van de vaatwand te onderdrukken.

2.1.5 Multi-Link Penta

De Multi-Link Penta is net als de Vision een product van Abbott. Het betreft een bare metal stent

316L roestvast stalen stent. De Penta is de 5de stent in een reeks. Er is echter reeds een opvolger: de

Multi-Link Zeta. De Zeta bestaat uit een zelfde stent. Het verschil zit in het gebruik van een andere

ballon.

Figuur 24: De geëxpandeerde Multi-Link Penta[4]


23

Het is opnieuw een open-cel ontwerp met 3 verbindingen per ring. In deze stent bevinden de

flexibiliteitszones zich tussen de opgevouwen radiale ringen.

Figuur 25: De Multi-Link Penta

De uiteinden wijken nogal sterk af van het centrale deel van de stent. Deze eindringen vertonen

grote gelijkenissen met de ringen van de Vision stent. Beide zijn dan ook van dezelfde producent.

De Penta is beschikbaar in diameters van 2.75 tot 4 mm en in lengtes van 8 mm tot 38 mm en heeft

een nominale expansiedruk van 8 atm en een RBP van 16 atm[17].

2.1.6 AMS

De AMS (Absorbable Metal Stent) is zoals de naam reeds duidelijk maakt een stent die niet

permanent ter plaatse blijft zitten maar na verloop van tijd oplost in het bloed. Het is een product

van Biotronik. Deze werking volgt uit het feit dat een stent slechts een beperkte tijd noodzakelijk is

om het bloedvat open te houden. Daarna heeft het bloedvat zichzelf opnieuw gemodelleerd naar zijn

nieuwe vorm en behoudt het deze ook zonder de aanwezigheid van de stent. Als hierbij ook nog

rekening gehouden wordt met de problemen die een aanwezige stent creëert bij herbehandeling is al

snel duidelijk dat de idee van een AMS-stent potentieel heeft. De AMS biedt ook de mogelijkheid om

bij kinderen een stent te plaatsen. Door de absorptie worden alle nadelige effecten op lange termijn,

zoals het feit dat de patiënt bloedverdunnende medicatie moet nemen, vermeden.


24

Figuur 26: De AMS-stent[10]

De AMS-stent is gemaakt uit een magnesiumlegering. Deze legering is volledig biologisch compatibel

en wordt binnen 2 à 3 maanden volledig geabsorbeerd. De keuze voor magnesium werd verder

gestimuleerd doordat magnesium een mineraal is dat het lichaam nodig heeft. Het lichaam heeft

ongeveer 350mg/dag nodig. Bijgevolg zal de kleine extra hoeveelheid van de stent van 4.5 mg in de

bloedsomloop geen probleem zijn[18].

Figuur 27: Verloop van de absorptie van de AMS [19]

De magnesiumlegering heeft iets zwakkere eigenschappen dan staal maar heeft vooral een beperkte

breukrek. Bij het ontwerp zal het dus noodzakelijk zijn om de rekken te beperken. Dit is de verklaring

voor de relatief grote bochten. Deze spreiden de plastische vervorming uit. Bij het stentontwerp

dient er een compromis gemaakt te worden. Door gebruik van het absorbeerbare materiaal zal deze

stent slechter scoren op meerdere van de geometrische karakteristieken.

Biotronik vat de voordelen van een AMS samen in deze figuur.


25

Figuur 28: De voordelen van een AMS-stent[19]

2.1.7 Tenax

De Tenax is ook een stent uit 316L roestvast staal die ontwikkeld werd door Biotronik. De geometrie

is op een andere manier opgebouwd. De ring is niet een enkelvoudige kromme maar bestaat uit

kleinere mazen die opengeduwd worden. De ringen zijn slechts met 2 verbindingen onderling

verbonden. De flexibiliteit wordt dus gegarandeerd door het aantal verbindingen te beperken tot het

absolute minimum.

Figuur 29: De Tenax-stent[19]


26

Figuur 30: De geëxpandeerde Tenax

De Tenax stent heeft een passieve coating. Dit is een tussenversie tussen een BMS en een DES. De

coating bestaat uit een materiaal dat een betere biocompatibiliteit heeft dan het originele staal. Er is

echter geen vorm van vrijgave van medicijnen.

Er worden verschillende materialen gebruikt voor passieve coating. Enkele voorbeelden zijn goud,

heparin, koolstof, TiNOX, …

De Tenax heeft een waterstofhoudende siliciumcarbide coating. Klinische studies hebben

aangetoond dat deze coating veilig is en efficiënt in het verminderen van een aantal nadelige

effecten op lange termijn.

2.1.8 PRO-Kinetic

De PRO-Kinetic is net als de Vision een stent gemaakt uit Colbalt-Chroom. Het is opnieuw een

ontwerp van Biotronik. Deze stent heeft een vernieuwend ontwerp voor ballonexpandeerbare

stents. De meerdere radiale ringen zijn vervangen door een dubbele helixstructuur. Er is dus geen

duidelijk verschil meer tussen de elementen die de radiale stijfheid voorzien en deze die voor de

flexibiliteit instaan.

Figuur 31: De Pro-Kinetic


27

Deze structuur vereist een speciale oplossing voor de uiteinden van de stent. Hier sluiten beide

helicoïdale ringen aan op een volledige en een halve ring.

Figuur 32: Het uiteinde van de PRO-Kinetic

De bestudeerde geometrie was deze van een diameter van 3 mm en een lengte van 18 mm. De

nominale expansiedruk is 10 atm en de RBP is 16 atm. Deze waarden worden in onderstaande tabel

weergegeven.


10 (NP 3,00

11 3,05

12 3,10

13 3,14

14 3,17

15 3,21

16 (RBP) 3,24

Tabel 2: Druk-diameterwaarden voor de PRO-Kinectic

Ook deze stent heeft een passieve coating. Deze keer betreft het een koolstofcoating. Deze heeft als

functie een betere biocompatibele overgang te maken van het stentmateriaal naar het bloed en de

vaatwand.

2.1.9 Endeavor

De Endeavor is een nieuw ontwerp van Medtronic. Hij is reeds een tijdje op de markt in Europa maar

kreeg pas in februari 2008 een goedkeuring van de FDA. De oorzaak hiervoor was het algemeen

probleem bij DES-stents van de verhoogde kans op tromboses. Het betreft een drug-eluting stent

gemaakt uit Cobalt-chroom. De geometrie is op het eerste zicht relatief eenvoudig: duidelijk

zichtbare opgevouwen ringen. Toch vallen twee grote verschillen op met alle eerder besproken

geometrieën.


28

Figuur 33: De Endeavor stent

Als eerste vallen de verbindingen op. Deze bestaan niet uit lange flexibele stukken maar uit een

kleine gelaste verbinding. Om toch voldoende flexibiliteit te verkrijgen wordt het aantal verbindingen

in omtreksrichting beperkt tot 2, met uitzondering van de uiteinden waar 3 verbindingen aanwezig

zijn. De producent beroept zich op deze flexibiliteit gecombineerd met de kleine diameter in niet-

geëxpandeerde toestand om uitstekende plaatsingsmogelijkheden te promoten. Deze extra

verbindingen van de eindringen zullen voor extra stijfheid zorgen en dus mogelijk leiden tot een

vermindering van de dogboning.

Figuur 34: De verbinding bij de Endeavor stent

Een tweede opvallend verschil is de doorsnede van de struts. De Endeavor heeft namelijk ronde

struts (diameter 90 µm) in tegenstelling tot alle andere stents die in dit hoofdstuk besproken

worden. Deze keuze werd gemaakt om grote spanningsconcentraties te vermijden in de vaatwand

ter hoogte van de hoeken van de struts. Deze strutsectie zal wellicht ook een beperktere impact

hebben op de bloedstroming.

De bestudeerde stent had een diameter van 3 mm, een lengte van 12 mm en deze bijhorende druk-

diameterwaarden.


29


6 2.84

7 2.89

8 2.95

9 (NP) 3

10 3.02

11 3.05

12 3.08

13 3.12

14 3.15

15 3.19

16 (RBP) 3.22

17 3.25

18 3.29

Tabel 3: Druk-diameterwaarden voor de Endeavor

Zoals reeds vermeld is de Endeavor een DES. Het actieve medicijn is Zotarolimus, een afgeleide van

Sirolimus. Zotarolimus is specifiek ontwikkeld voor het gebruik bij stents. Ook hier bestaat de werking

dus uit het onderdrukken van de afstotingsreactie en de hiermee samengaande ontwikkeling van

littekenweefsel. De Zotarolimus bevindt zich in een polymeer dat ervoor zorgt dat het medicijn

gedurende de eerste maand wordt vrijgegeven en dus in deze kritieke periode het bloedvat laat

herstellen zonder grote afstotingsverschijnselen. Het daarna achterblijvende polymeer,

phosphorylcholine, is zo ontworpen dat het de kenmerken van een rode bloedcel benadert en dus zo

voor de biocompatibiliteit op lange termijn instaat[20].

2.1.10 Taxus Liberté

De laatste stent die in dit hoofdstuk wordt besproken is de Taxus Liberté van Boston scientific. Deze

stent is een roestvast stalen drug-eluting stent. De geometrie bestaat uit een zeer dichte pakking van

struts.

Figuur 35: De Taxus Liberté stent

Onderstaande figuur geeft een duidelijker beeld van de geometrie.


30

Figuur 36: Een schets van de Liberté stent[21]

Op de schets is te zien dat de struts voornamelijk in langse richting georiënteerd zijn en de korte,

brede verbindingen de struts in omtreksrichting verbinden.

De Liberté is voorhanden in diameters van 2.75 mm tot 5 mm en in lengte tot 32 mm. De foto’s zijn

genomen van een stent met diameter 3 mm en een lengte van 32 mm. Hiervoor geldt volgende druk-

diametertabel.


8 (NP) 2.97

9 3.02

10 3.08

11 3.14

12 3.19

13 3.23

14 3.27

15 3.31

16 3.34

17 3.37

18 (RBP) 3.39

Tabel 4: Druk-diameterwaarden voor de Taxus Liberté

De coating van de Liberté bevat het actieve element Paclitaxel. Dit medicijn, dat in hoofdzaak

gebruikt wordt bij kankerbestrijding, voorkomt dat de cellen zichzelf kunnen delen en voorkomt op

deze manier dat er een overvloed aan littekenweefsel ontstaat.


31

2.2 Overzicht

Een overzicht van de besproken stents aan de hand van 2 tabellen:

BMS DES Absorbeerbaar

Multi-Link Vision Cypher AMS

Tenax Cypher-Select

Multi-Link Penta Promus

PRO-Kinetic Endeavor

Taxus Liberté

Tabel 5: Overzicht volgens werking

Staal (316L) CoCr Mg WE 43

Cypher Multi-Link Vision AMS

Cypher-Select PRO-Kinetic

Tenax Promus

Multi-Link Penta Endeavor

Taxus Liberté

Tabel 6: Overzicht volgens legering

2.3 Vergelijkende klinische studies

Gegevens met betrekking tot geometrische karakteristieken zijn zo goed als onvindbaar. Bijna alle

producenten bevelen echter hun stent aan als een zeer flexibel ontwerp dat ideaal is om moeilijk

bereikbare locatie te behandelen en optimale steun verleent aan het vat. Een objectieve vergelijking

kan dus zeker geen kwaad. Dit is dan ook het doel van het numerieke deel van deze thesis.

Er worden een groot aantal studies besteed aan stents, onder andere met het oog op het verkrijgen

van een CE (Conformité Européne) of een FDA (Food and Drug Administration) erkenning. Dit zijn

echter allemaal klinische studies die bij patiënten na inplanting enkele parameters controleren. Dit is

dan ook het doel van het ontwerp van stent: de patiënt doeltreffend behandelen. Het is dan ook

logisch dat voor de goedkeuring van een ontwerp naar deze parameters wordt gekeken.

Deze paragraaf zal dan ook proberen reeds een vergelijking uit te voeren tussen de bestudeerde

stents aan de hand van deze gepubliceerde studies.

Er zijn een groot aantal studies die hun resultaten op veel verschillende parameters afwegen. Een

eerste klasse zijn de niet-klinische parameters. Hieronder vallen onder andere de restenosegraad en

de Late Lumen Loss (LLL). Bij iedere stenting treedt er in min of meerdere mate restenose op. Per

patiënt kan men bepalen hoeveel procent van de doorsnede opnieuw gestenoseerd is. De LLL is de

aangroei van het endotheel. Deze parameter geeft dus rechtstreeks een maat voor de restenose. Een

te kleine LLL kan ook nadelig zijn. De stentstruts zijn dan onvoldoende bedekt wat de kans op


32

tromboses kan verhogen. De resultaten van niet-klinische parameters zijn zeer patiëntafhankelijk en

worden daardoor gepubliceerd met een gemiddelde waarde en een standaardafwijking.

Daarnaast bestaan er ook nog klinische parameters. In de literatuur worden de volgende klinische

parameters ingevoerd.

Target Vessel Revasculisation (TVR)

Dit is het percentage van patiënten die een tweede ingreep (stenting of bypass) moet ondergaan

omdat opnieuw te weinig bloed het afwaarts gelegen weefsel bereikt. Aangezien deze parameter op

het volledige vat slaat, vallen ook andere stenoses in hetzelfde vat hieronder. Op deze manier kan

stenting vergeleken worden met een bypass, die het volledige vat in 1 maal behandelt.

Target Lesion Revasculisation (TLR)

Deze parameter bevat, in tegenstelling tot de vorige, enkel de behandelde stenose. Bijgevolg zal deze

waarde altijd lager liggen dan de TVR.

Target Vessel Failure (TVF)

Deze parameter staat voor alle gevallen waarin de plaatsing van de stent niet geholpen heeft. Ze

bevat de volgende deelgroepen: sterfgevallen (ten gevolge van hartproblemen), hartaanvallen en

TVR(zie hieronder). Het is duidelijk dat deze parameter een globaal beeld geeft van de

doeltreffendheid van de stent.

Major Adverse Cardiac Event (MACE)

Deze parameter kan verschillen van studie tot studie. Ze bevat altijd de volgende deelgroepen:

sterfgevallen (ten gevolge van hartproblemen) en hartaanvallen. In sommige studies wordt hierbij

ook TVR(zie hierboven) opgeteld. In dat geval is deze parameter gelijk aan de TVF.

Trombose

Dit is het percentage van de patiënten dat na plaatsing van de stent tromboses (bloedklonters) krijgt.

Het is duidelijk dat deze parameters heel eenvoudig vast te stellen zijn zonder bijkomende

onderzoeken. Deze klinische parameters hebben echter een nadeel. Om een statistisch relevant

resultaat te bekomen dient de groep testpersonen een stuk groter te zijn. In veel studies bekomt

men dan ook resultaten die onvoldoende onderbouwd zijn. De statistische significantie wordt dan

ook telkens meegegeven om aan te tonen hoe zwaar de resultaten doorwegen[22]. Deze waarde kan

het resultaat van een chi-kwadraattest [23].

Naast deze statische significantie dient ook telkens de samenstelling van de groep patiënten te

worden meegegeven. Deze samenstelling kan de studie sterk beïnvloeden en zo betere of slechtere

resultaten opleveren. Soms worden de resultaten ook voor aparte subgroepen berekend, vooral in

het geval van diabetespatiënten.


33

2.3.1 Cypher

Doordat de Cypher de eerste DES was zijn er een groot aantal studies uitgevoerd naar zijn

doeltreffendheid. In deze studies wordt hij vergeleken met de Bx Velocity, zijn ongecoate voorloper

met dezelfde geometrie en later ook met de Taxus, de tweede DES die op de markt kwam.

Stent Mace [%] TVR [%] TLR [%] TVF [%] Trombose[%] Duur

opvolging Bron

Velocity 26,5 2,8

1 jaar [24] Cypher 10,2 0,8

CABG 11,6

Velocity 33,5 24,2 34,7 5 jaar [25]

Cypher 20,3 9,4 22,5

Cypher 9,3 2,5 1,5 jaar [26] Taxus

express 11,2 2,9

Cypher 3,2 2,4 6 maanden [27] Taxus

express 7,6 7,2

Tabel 7: Klinische resultaten van de Cypher

2.3.2 Promus

In het kader van het bekomen van een FDA-goedkeuring zijn voor de Promus de Spirit studies

uitgevoerd. In deze testen werd de Promus vergeleken met de Taxus Express, de DES van Boston

Scientific die reeds op de markt is.


opvolging Bron

Promus 8,3 0,3 1 jaar [28] Taxus

express 10,8 0,6

Promus 2,7 0,5 1 jaar [29] Taxus

express 9,2 0,6

Promus 7,2 0,5 9 maanden [30] Taxus

express 9 0,6

Promus 5,8 7,5 5,6 1,1 1 jaar [30] Taxus

express 9,9 6,1 3,3 0,6

Tabel 8: Klinische resultaten van de Promus

2.3.3 AMS

De AMS is een absorbeerbare stent. Het is dan ook te verwachten dat de resultaten op lange termijn

minder goed zullen zijn dan bij andere ontwerpen. De zeer hoge graad van herbehandeling valt

onmiddellijk op. De hoge waarde van MACE wordt uitsluitend veroorzaakt door de hoge graad van

TLR. Vandaar ook de huidige inspanning om de AMS te combineren met de afgifte van medicijn.


34


opvolging Bron

AMS 23.8 38 4 maanden [18]

Tabel 9: Klinische resultaten van de AMS

2.3.4 Tenax

De Tenax heeft een passieve siliciumcarbidecoating. Het is dan ook te verwachten dat de resultaten

gelegen zullen zijn tussen deze van de DES en de BMS in. In onderzoeken wordt deze stent

vergeleken met de ongecoate stalen Nir stent.


opvolging Bron

Tenax 15,8 7,1 0,8 1 jaar [31]

Tenax 12 ± 81 weken [32]

Nir 14,3

Tenax 2 0,8 4,7 maanden [33]

Nir 1,6

Tenax 5 3 6 maanden [34]

Tabel 10: Klinische resultaten van de Tenax

In tegenstelling tot de verwachtingen scoort de Tenax niet merkelijk beter dan de Nir. Hierbij dient er

wel opgemerkt te worden dat alle studies een te kleine testgroep hadden om statistisch significant te

zijn.


De Penta is een BMS en dat blijkt ook uit de resultaten.


opvolging Bron

Penta 24,4 18,6 9 maanden [35]

Penta 14.5 9 maanden [36]

Tabel 11: Klinische resultaten van de Penta

2.3.6 Endeavor

De Endeavor stent is een van de nieuwste drug-eluting stents. Door de ontwikkeling van het concept

zijn er dan ook betere resultaten te verwachten van deze moderne stent. De Driver-stent is een

ongecoate versie van de Endeavor.


opvolging Bron

Endeavor 7,2 1,0 3 jaar

[37] Endeavor 4,2 6,8

9 maanden Taxus Express

2,7 7,4

Endeavor 9,3 7 0 2 jaar [38]

Cypher 11,6 4,5


35

Endeavor 8,6 6,9 8,6 0,9 6 maanden [39] Taxus

Express 9,4 6,8 10,8 0,4

Endeavor 2 1 1 jaar [40]

Endeavor 4,6 8,1 0 9 maanden [41]

Driver 12,1 15,4

Tabel 12: Klinische resultaten van de Endeavor

2.3.7 Taxus-Liberté

In deze studie werd de nieuwe Taxus Liberté vergeleken met zijn voorganger, de Taxus Express.


opvolging Bron

Taxus Liberté

8,0 0,8 9 maanden [42]

Taxus Express

7,1 0,7

Tabel 13: Klinische resultaten van de Taxus Liberté

2.3.8 Cypher-Select

In tegenstelling tot de Cypher zijn er over de Cypher-Select nog maar weinig studies gepubliceerd.


opvolging Bron

Cypher Select

3,35 2,4 1,2 9 maanden [43]

Cypher Select

6,51 5,14 1 jaar

Tabel 14: Klinische resultaten van de Cypher-Select

2.3.9 Vision

Ook voor de Vision werden slechts weinig resultaten gevonden.


opvolging Bron

Multi-Link Vision

6,8 1,4 1,4 6 maanden [44]

Tabel 15: Klinische resultaten van de Multi-Link Vision

2.4 De vergelijking

Met deze gegevens wordt een poging gedaan om een rangschikking te maken. Om de gegevens

enigszins te kunnen vergelijken dient er rekening gehouden te worden met de duur van de opvolging.

De keuze viel op 9 maanden omdat voor deze periode de meeste gegevens beschikbaar waren.

Indien deze niet beschikbaar waren werd de dichtstbijzijnde duur gebruikt.


36

Stent Mace [%] TVR [%] TLR [%] TVF [%] Duur

opvolging

AMS 23,8 38 4 maanden

Multi link Penta 24,4 18,6 14,5 9 maanden

Tenax 15,8 7,1 1 jaar

Multi link Vision 6,8 1,4 1,4 6 maanden

Cypher 3,2 2,4 6 maanden

10,2 1 jaar

Endeavor 4,2 4,6 6,8 - 8,1 9 maanden

Cypher Select 3,35 2,4 9 maanden

Taxus Liberté 8,0 9 maanden

Promus 5,8 7,5 5,6 1 jaar

7,2 9 maanden

Tabel 16: Vergelijking klinische resultaten

De tabel lijkt de te verwachten resultaten in grote mate te bevestigen. De AMS scoort het slechtst.

Het absorbeerbare materiaal heeft duidelijke nadelen in vergelijking met andere ontwerpen.

Daarna volgen de Multi-Link Penta en de Tenax. Ook dit zijn geen verrassingen. De Penta is een BMS

en is dus nog onderhevig aan een hoge restenosegraad. De Tenax scoort reeds aanzienlijk beter door

de aanwezigheid van een passieve SiC-coating.

Daarna volgt de groep van de DES. Hierin is geen duidelijk rangschikking te vinden. Ze scoren

allemaal goed met resultaten onder de 10%.

De afwijking op deze rangschikking is de Multi-Link Vision. In het beschouwde onderzoek scoorde

deze opmerkelijk goed voor een BMS. Deze resultaten moeten met enige voorzichtigheid beschouwd

worden aangezien het slechts om 1 studie gaat over een duur van 6 maanden.

Hoofdstuk 3 Doel en werkwijze van de numerieke studie

37

Deel 2

Numerieke studie


38

Hoofdstuk 3

Doel en werkwijze van de numerieke studie

3.1 Doel van het numerieke deel van deze thesis

Eerdere thesissen[45][46] hebben reeds een groot aantal numerieke simulaties uitgevoerd. Hierbij

werden de berekeningen rechtstreeks in de Abaqus CAE aangemaakt. Het tekenen van de geometrie

en het ingeven van alle nodige gegevens in Abaqus is een tijdrovende bezigheid. Voor het modelleren

van één stent valt dit nog mee, maar indien men meerdere ontwerpen of opeenvolgende stappen

van een optimalisatie met elkaar wil beproeven en vergelijken gaat hier nodeloos veel tijd verloren.

Om deze reden is het doel van deze thesis het creëren van een ontwerpomgeving voor het meer

geautomatiseerd ontwerpen van stents. Deze ontwerpomgeving dient het mogelijk te maken om een

geometrie te tekenen aan de hand van enkele parameters, waarna met de aangemaakte geometrie

enkele berekeningen kunnen worden uitgevoerd. De gebruiker hoeft alleen maar via dialoogvensters

enkele keuzes in te geven. De preprocessor resulteert in een Abaqus-Inputfile die zonder verder werk

op een Abaqus-rekencluster kan geplaatst worden. Na afloop van de berekeningen is het mogelijk

enkele belangrijke stentparameters automatisch te bepalen en ze in grafieken voor te stellen.

Deze ontwerpomgeving werd volledig binnen pyFormex aangemaakt. PyFormex is een programma in

volle ontwikkeling onder leiding van en door prof. dr. ir. B. Verhegghe dat gebruik maakt van de

python-programmeertaal om complexe ruimtelijke geometrieën te tekenen door gebruik te maken

van wiskundige transformaties. Behalve voor het tekenen en te analyseren van de geometrie werd

pyFormex in deze thesis ook gebruikt om de overgang van en naar Abaqus automatisch te laten

verlopen.

In de thesis van Wim Cosaert[47] werd dit reeds gedaan voor zelfexpandeerbare draadstents. In deze

thesis worden dan ook enkel ballonexpandeerbare stents bestudeerd.

3.2 Werkwijze

3.2.1 Onderlinge relaties tussen de scripts

In het kader van deze thesis is een ontwerpomgeving gemaakt voor het testen en optimaliseren van

stentontwerpen. Een eigen ontwerp of optimalisatie viel buiten deze thesis en daarom werden

enkele bestaande stents gemodelleerd om de verschillende functies te testen en hun nut aan te

tonen. Het einddoel was een vergelijking tussen de verschillende geïmplementeerde ontwerpen.

Deze modellen werden gecreëerd aan de hand van ingescande micro-CT-beelden. Op basis van 3D

reconstructie werden stl bestanden gemaakt die het oppervlak van de stent beschrijven aan de hand


39

van driehoeken. Deze beelden werden in pyFormex ontrold en doorsneden langs hun middenvlak. In

dit vlak werd de hartlijn getekend. De ingescande beelden worden enkel gebruikt om deze hartlijnen

te tekenen. Ze komen dus niet rechtstreeks tussen in de berekeningen.

Figuur 37: De hartlijn van de Multi-Link Penta


40

Figuur 38: Vergelijking tussen het ingescande CT-beeld (zwart) en het parametrisch model (rood) van de Multi-Link Penta

Deze vlakke hartlijn is noodzakelijk om de functies van de preprocessor te gebruiken. Omdat er ook

berekeningen met een volumemesh zijn, dienen er bij het opstellen van deze hartlijn enkele

beperkingen van het sweepalgoritme in rekening genomen te worden:

Enkel property 1 en 2 mogen gebruikt worden, bij alle hogere nummers worden de eigenschappen van property 2 gebruikt;

Maximaal 3 elementen mogen samenkomen in 1 knoop en er is een minimum van 6 elementen tussen 2 knopen;

Een bifurcatie dient te bestaan uit 1 doorgaande tak van property 1 en 1 eindigende tak van property 2 waarvan het eerste element langer dient te zijn dan de halve breedte van property 1;

De losse uiteinden dienen volgens de y-as georiënteerd te zijn.

Deze voorwaarden zijn voldaan voor alle bestaande geometrieën die via een script getekend worden.

Er dient dus enkel rekening mee gehouden te worden bij het maken van nieuwe scripts. Indien aan

deze voorwaarden niet voldaan kan worden, kan de geometrie in de vorm van een formex

aangemaakt worden.

Het tekenen van deze hartlijn gebeurt in een apart script; dit om een volledig onafhankelijke

preprocessor te bekomen. De overgang gebeurt bijgevolg aan de hand van een export-functie. Deze

exporteert niet alleen de geometrie maar ook meerdere parameters die bij latere functies nodig

zullen zijn. Het gaat hier vooral om parameters die de dwarssecties van de verschillende struts

bepalen. Het doel van het uitvoeren van het script is het exporteren van deze waarden.


41

Naast deze tekenfunctie is het ook aan te bevelen om een parameterinput te implementeren in het

script. Dit maakt het mogelijk een parametrisch onderzoek en bij uitbreiding een optimalisatie uit te

voeren zonder manueel wijzigingen in het script aan te brengen. Er is wel voor gezorgd dat er telkens

defaultwaarden worden voorgesteld. Deze waarden leiden tot een zo goed mogelijke benadering van

de geometrie van de bestaande stent. Naast enkele geometrische parameters worden ook een

bestandnaam en optioneel enkele parameters die de fijnheid van de mesh bepalen gevraagd. Deze

bestandsnaam, die hier wordt ingegeven, zal worden meegegeven aan alle bestanden die op basis

van deze geometrie geschreven worden.

Figuur 39: Voorbeeld van de parameters die de mesh-fijnheid bepalen

Met deze geometrie kunnen de algemene functies in het preprocessingscript (stentanalysis.py)

gestart worden en bijgevolg de berekeningen uitgevoerd worden. Meer uitleg over de preprocessor

volgt in hoofdstuk 4.

Na de berekeningen kunnen de resultaten verwerkt worden door de postprocessor

(poststentanalysis.py). Meer uitleg over de preprocessor volgt in hoofdstuk 5.

Een overzicht van de onderlinge relaties tussen de pre- en postprocessor wordt weergegeven in

onderstaande figuur.


42

Figuur 40: Overzicht van de verbanden tussen scripts en de onderling door te geven bestanden

De preprocessor geeft 4 bestanden met dezelfde naam, maar met verschillende extensies, als

resultaat.

‘.txt’-bestand

‘.inp’-bestand

‘.request’-bestand

‘_postmain.py’-bestand

Het ‘.txt’-bestand bevat enkel informatie (bvb. details geometrie) over het model. Het heeft als enige

nut de gebruiker te informeren over wat er precies in de bijhorende inputfile is weggeschreven.

Het ’.inp’-bestand, de Abaqusinputfile, bevat de berekening zelf. Deze inputfile kan onmiddellijk in de

request-map van de rekencluster geplaatst worden. De berekening wordt gestart door de bijhorende

‘.request’-file voor de bumpercluster in dezelfde request-map te plaatsen.

Als laatste kan er optioneel een ‘_postmain.py’-bestand gecreëerd worden. Dit is een python-script

dat een dictionary bevat en deze exporteert. De gegevens in het script zijn noodzakelijk voor de


43

werking van de postprocessor. Het betreft gegevens die moeilijk uit het ‘_post.py’-bestand kunnen

gehaald worden maar wel perfect gekend zijn door de preprocessor.

De postprocessor maakt een ‘.data’-bestand dat specifieke resultaten bevat voor de

stentberekeningen. Aan de hand van deze ‘.data’-bestanden kunnen grafieken getekend worden. De

postprocessor kan zelf enkel de initiële geometrie tekenen. Voor afbeeldingen van de vervormde

stent is de gebruiker nog aangewezen op het openen van de ‘.odb’-database in de Abaqus CAE. Dit is

het gevolg van de keuze om enkel heel specifieke gegevens in het ‘_post.py’-bestand te laten

wegschrijven om zo de bestandsgrootte te beperken en tevens de tijd nodig om de resultaten door

pyFormex te verwerken.

3.2.2 Versnelde berekeningen

Een eerste optie is het model opbouwen uit balkelementen. De berekeningen met balkelementen

bevatten slechts 1 element per dwarssectie. Bij solidelementen variëert het aantal elementen

meestal van 6 tot 12. Hierdoor zouden optimalisatiestappen met balkelementen kunnen gebeuren

waarna een nauwkeurigere (en reeds gevalideerde) berekening met solidelementen gemaakt kan

worden.

Het vermoeden dat de berekeningen met balkelementen sneller gaan wordt onderbouwd door het

artikel van G. J. Hall[48]. In dit artikel werd een vergelijking gemaakt door een cilindrische expansie

uit te voeren met balkelementen (B31), schaalelementen (S4R,S4) en solidelementen

(C3D8R,C3D8,C3D8I). In het artikel wordt aangetoond dat voor een grove mesh er minimale

verschillen zijn. Voor een fijnere mesh kan het verschil tussen B31- en C3D8R-elementen een factor

15 bedragen. Een zelfde trend wordt waargenomen in de geheugenvereisten.

Deze werkwijze met balkelementen is overal toe te passen en heeft geen beperkingen. Door

daarnaast rekening te houden met het feit dat de modellen in pyFormex vertrekken van een

getekende hartlijn, werd gekozen om deze werkwijze te implementeren. Een probleem dat wel bij

deze balkelementen optreedt is het onderlinge contact. Het contact tussen de twee lijnvormige

elementen gebeurt pas als de hartlijnen elkaar raken. In realiteit gebeurt dit sneller door de

strutbreedte. Dit is vooral van belang bij de flexibiliteits- en radiale sterktetest.

Andere methodes om de rekentijd te verkorten steunen vooral op het principe van het verkleinen

van het model. Hierbij kan onder andere gebruik gemaakt worden van symmetrie. In onderstaande

afbeelding is een voorbeeld gegeven van de Palmaz-Schatzstent waar door longitudinale en

omtrekssymmetrie het model kan herleid worden tot een vierentwintigste van de totale stent.


44

Figuur 41: Verkleinen van het model van de Palmaz-Schatz stent [49]

Deze methode is uiterst geschikt voor deze stent, die een zeer hoge graad van symmetrie heeft. Niet

alleen de stent maar de volledige berekening dient wel symmetrisch te zijn om deze techniek toe te

passen. Hierdoor is het meteen onmogelijk om deze werkwijze toe te passen op een

flexibiliteitsberekening. Ook bij de ballonexpansie kunnen problemen ontstaan. Het totale model,

bestaande uit stent en ballon, dient te voldoen aan de symmetrie. Bij een ballon met 3 vouwen is

deze techniek dus al beperkt tot een factor 3 in radiale richting. Het is ook moeilijk om deze

werkwijze automatisch te laten verlopen.

Deze techniek werd niet toevallig aan de hand van de relatief oude Palmaz-schatzstent aangetoond.

De nieuwere generaties stents (zie Figuur 42) zijn wegens hun complexere geometrie minder

geschikt om te vereenvoudigen door symmetrie.

Figuur 42: De Taxus Liberté (links) en de PRO-Kinetic (rechts)

Een werkwijze die gebaseerd is op deze voorgaande is die van de Repeated Unit Cell[50]. Deze

methode selecteert een zo klein mogelijke cel uit het model die zich zowel in longitudinale als in

radiale richting herhaalt. Aan de randen van dit model worden speciale randvoorwaarden toegekend.

De tegenover elkaar liggende randen moeten wegens de repetiviteit identieke verplaatsingen en

krachten ondervinden. In het geval van een stent resulteert deze werkwijze in het model van een

oneindig lange cilinder. Bijgevolg is deze werkwijze enkel nuttig voor een cilindrische expansie.


45

Het selecteren van een cel kan bovendien bijna onmogelijk automatisch gebeuren. Deze werkwijze

heeft dus een beperkt toepassinggebied en stelt enkele bijkomende problemen.

Er werd gekozen voor de werkwijze met balkelementen omwille van de volgende eigenschappen:

Voor alle berekeningen toepasbaar;

Geen manuele tussenkomst nodig om gereduceerd model te selecteren;

Er is reeds over een model in balkelementen beschikbaar.

Een andere beschikbare manier om snellere resultaten te bekomen is de grovere mesh. Deze

werkwijze vermindert de nauwkeurigheid van de berekening maar kan wegens zijn eenvoud van

toepassen wel altijd gebruikt worden. Alle modellen beschikken dan ook over een optie om de

meshfijnheid aan te passen.

3.3 Stentmodellen

Hierna volgt een korte bespreking van de opgestelde modellen en hun parameters.

3.3.1 Cypher

Het eerste model dat opgesteld werd was dit van de Cypher. De keuze viel op de Cypher vanwege

zijn positie als marktleider bij de DES maar ook door zijn relatief eenvoudige geometrie. De eerste

stap bestaat uit een widget die vraagt naar enkele parameters.

De geometrische keuzeparameters zijn in onderstaande figuren voorgesteld.


46

Figuur 43: De parameters van de Cypher

Figuur 44: De Cypher en zijn parameters


47

3.3.2 Multi-Link Vision / Promus

De Promus verschilt alleen van de Vision doordat deze eerste een drug-eluting coating heeft. Er is

bijgevolg geen reden om te differentiëren op gebied van het geometrisch model.

De geometrie van de Vision is een stuk complexer dan deze van de Cypher en heeft bijgevolg een

veelvoud aan parameters die de geometrie bepalen. Daarom werd gekozen om slechts enkele

basisparameters rechtstreeks beschikbaar te maken. Dit zijn vooral globale parameters zoals het

aantal ringen en de diameter van de stent. Enkele andere parameters kunnen ook optioneel

veranderd worden terwijl nog andere, minder belangrijke, enkel in het script gewijzigd kunnen

worden.

Op onderstaande figuren worden de meeste parameters voorgesteld.

Figuur 45: De parameters van de Vision


48

Figuur 46: De Multi-Link Vision en enkele van zijn talrijke parameters

3.3.3 AMS

De geometrie van de absorbable metal stent is de enige die niet afgeleid is van een CT-scan

aangezien er geen beelden beschikbaar waren. De geometrie is dan ook gebaseerd op de afmetingen

die reeds werden gebruikt in de thesis van Andy De Pelsmaeker[45].

De AMS heeft, net als de Cypher, een beperkt aantal parameters nodig om de geometrie te

definiëren en bijgevolg kunnen ze allemaal worden ingegeven in een enkel menu.

Figuur 47: De parameters van de AMS


49

Figuur 48: De AMS


De Penta is een stent met twee duidelijk verschillende types ringen. De eerste en laatste ring zijn een

aangepaste versie van de ringen van de Vision, die ook een product van Abbott is. De centrale ringen

zijn echter relatief eenvoudig. Ze bestaan hoofdzakelijk uit rechte stukken. De ingave van de

parameters voor de centrale ringen gebeurt rechtstreeks, de linkparameters worden daarentegen

enkel optioneel gevraagd.

Figuur 49: De parameters van de Multi-Link Penta


50

Figuur 50: De Multi-Link Penta en zijn parameters

3.3.5 Tenax

De geometrie van de Tenax is relatief eenvoudig. De parameters zijn bijna allemaal kromtestralen en

bijhorende middelpuntshoeken.


51

Figuur 51: De Tenax en zijn parameters

3.3.6 Endeavor

Het model van de Endeavor is anders opgesteld dan dat van voorgaande stents. De reden hiervoor is

dat de verbindingen erg verschillen van die van vorige stents. De verbindingen zijn bij de Endeavor

geen struts maar eerder puntlassen tussen de verschillende ringen. Het model is dan ook opgebouwd

uit verschillende ringen die ter hoogte van de verbindingen samenvallende knopen hebben en die

dus in de berekening als verbonden beschouwd zullen worden.

Figuur 52: De Endeavor


52

Een tweede noodzaak om het model voor deze stent verschillend op te bouwen is de vorm van de

doorsnede van de struts. Deze zijn namelijk rond. Door deze twee verschillen kan de standaard

werkwijze niet gebruikt worden. Om toch berekeningen te kunnen doen met deze stent werd een

extra optie ingebouwd in het script stentanalysis.py. Aan de hand van deze optie kan men de stent

als formex inlezen. Deze formex kan men aanmaken met het script Endeavor.py. In dit script wordt

eerst een hartlijn getekend. Hierna wordt een rooster van vierkanten aangemaakt dat langs de

hartlijn gesweept wordt. Er zijn twee roosters beschikbaar. Het eerste rooster heeft 12 elementen,

het tweede heeft er 20.

Figuur 53: De roosters van de Endeavor

Met beide roosters stemmen 2 formexen overeen, respectievelijk Endeavor12 en Endeavor20. Beide

kunnen in het script ‘stentanalysis.py’ geïmporteerd worden zodat er vervolgens inputfiles mee

aangemaakt kunnen worden. Om de rekentijd te beperken werd de versie met 12 elementen per

dwarsdoorsnede gebruikt in de berekeningen.

Figuur 54: De verbindingen in de Endeavor

De verbindingen komen tot stand door te zorgen dat de knopen lokaal samenvallen. Deze verbinding

zal tijdens de berekeningen hoogstwaarschijnlijk aanleiding geven tot aanzienlijke

spanningsconcentraties. Deze zullen in de werkelijke stent niet voorkomen aangezien de aanwezige

las een zekere uitgestrektheid heeft. De gebruiker dient dan ook, net als bij andere eindige-

elementenberekeningen, de spanningsresultaten voor deze locatie met het nodige inzicht te

interpreteren.


53

3.3.7 Taxus Liberté

Net als de Endeavor is het model van de Taxus opgesteld in de vorm van een formex. Ook hier lag het

probleem bij de verbindingen.

Figuur 55: De Taxus Liberté

Hier zijn de verbindingen gecreëerd door een kort lijntje evenwijdig met de struts te tekenen en dit

te meshen met de nodige breedte om de opening ertussen op te vullen.

Figuur 56: De verbindingen van de Taxus Liberté

Hoofdstuk 4 De preprocessor

54

Hoofdstuk 4

De preprocessor

Alvorens de eigenlijke preprocessor te bespreken, wordt dieper ingegaan op enkele nieuwe en

gewijzigde plugins die nodig waren om de preprocessor te maken. Deze wijzigingen zijn gebaseerd op

de officiële pyFormex release 0.7.

4.1 Nieuwe en gewijzigde plugins

4.1.1 Materialen (materials.py)

Als eerste werd een materialendatabase met bijhorende functies geïmplementeerd. Dit kan gezien

worden als een uitbreiding van de reeds bestaande database. Deze uitbreiding was noodzakelijk om

ook eigenschappen als plasticiteit en demping te kunnen meegeven. Hierbij werden enkele functies

ontwikkeld om in de GUI te gebruiken bij het ingeven en wegschrijven van materialen.

De materialendatabase is gebaseerd op de klasse flatkeydb, een reeds geïmplementeerde klasse.

Deze keuze werd gemaakt om gebruik te kunnen maken van de bestaande functies om de database

naar een tekstbestand te schrijven en ook terug te lezen.

De database kan geïnitieerd worden met 4 materialen: staal (316L), cobalt-chroom, magnesium WE

43 en nylon. Dit zijn alle nodige materialen om alle berekeningen uit te voeren met de

gemodelleerde stents. De gegevens voor magnesium zijn niet gevalideerd en bijgevolg dienen de

berekeningen met de dit materiaal, alle berekeningen met de AMS, als indicatief gezien te worden.

Verder is er natuurlijk een functie om nieuwe materialen toe te voegen. Deze functie vraagt alle

noodzakelijke parameters en biedt de mogelijkheid om plasticiteit en één andere karakteristiek in te

geven zoals demping. Bij iedere parameter is de defaultwaarde van staal meegegeven. Dit om de

gebruiker een voorbeeld te geven van het formaat dat ingegeven dient te worden.

Verder zijn er meerdere functies die specifiek dienen om materialen uit de database te gebruiken bij

het wegschrijven van een Abaqus-inputfile. Er is een functie die enkel een meegeleverd materiaal in

een inputfile wegschrijft. Deze functie zit nu ook in de aangepaste versie van de plugin f2abq.

Hiervoor is er geen inbreng van de gebruiker nodig. Daarnaast bestaat er een functie voor het

wegschrijven van een materiaal via de GUI. De gebruiker wordt dan gevraagd om een materiaal uit

de database te kiezen of zelf nog een nieuw materiaal aan te maken. Na een bevestiging van de

gegevens worden deze weggeschreven.

In het ‘stentanalysis’-script wordt een aangepaste versie van deze laatste functie gebruikt. Deze

schrijft het materiaal niet naar een inputfile maar geeft de dictionary terug, zodat deze kan gebruikt


55

worden bij het maken van de element properties. Op deze manier kan de definitie writeAbqInput

nog steeds volledig automatisch plaatsvinden.

Ten slotte is er nog een functie die de database afdrukt in de GUI.

4.1.2 Properties (properties.py)

Om de berekeningen te kunnen wegschrijven naar een inputfile via de f2abq plugin dienen de nodige

gegevens opgeslagen te worden in de properties. Het was in het kader van deze thesis nodig deze

properties uit te breiden om zo meer gegevens te kunnen bijhouden.

Een eerste grote uitbreiding is de nieuwe klasse modelproperties. Deze klasse bevat alle gegevens die

niet aan knopen of elementen kunnen verbonden worden. Voorlopig bevat deze klasse dus

amplitudes, interaction properties en interactions.

Een amplitude wordt ingegeven als een eendimensionale lijst. De gebruiker dient er dus voor te

zorgen dat er zich een even aantal elementen in de lijst bevindt.

Deze amplitude kan daarna verbonden worden aan twee andere klassen: NodeProperty en Elemload.

Op deze manier is het dus mogelijk om belastingen en verplaatsingen op te leggen volgens een

gedefinieerde amplitude.

De interaction properties worden aangemaakt met twee gegevens: het type en een getalwaarde. Het

type dient tevens als het Abaqus keyword. In deze thesis wordt telkens gebruik gemaakt van het type

‘friction’ en hierbij hoort dus een wrijvingscoëfficiënt.

Met de interaction property kan men vervolgens een interaction aanmaken. Naast de property is ook

nog een interactionname nodig. Bij de interactions zijn er twee mogelijkheden die aan de hand van

de interactionname worden opgeroepen.. De eerste is de interaction “Allwithself”. Deze optie

activeert meteen alle mogelijke contacten zonder de noodzaak alle oppervlakken aan te maken. Het

nadeel is dat ze enkel in Abaqus Explicit beschikbaar is. De tweede contactoptie is het “surface to

surface”-contact. Dit contacttype heeft vanzelfsprekend twee extra parameters nodig: de twee

contactoppervlakken. Deze optie is ook beschikbaar in Standard, maar heeft het nadeel dat Abaqus

er niet in slaagt het contactprobleem op te delen over meerdere cpu’s. De oppervlakken die hiervoor

nodig zijn, kunnen op hun beurt dan weer aangemaakt worden binnen de klassen NodeProperty en

ElemProperty. In beide klassen kan optioneel een oppervlaknaam meegegeven worden. Tijdens het

wegschrijven van de abaqus-inputfile worden aan de hand van deze oppervlaknamen ook node-

based en element-based surfaces weggeschreven. Het script schrijft per property waar een

oppervlaknaam is ingegeven het oppervlak weg.

In deze thesis wordt enkel de optie “Allwithself” gebruikt.

4.1.3 F2abq (f2abq.py)

Nu deze nieuwe functies opgeslagen kunnen worden dienen ze ook nog in de inputfile geschreven te

worden. Hiervoor waren een aantal veranderingen nodig in de plugin f2abq. In de algemene functie

writeAbqInput werden enkele extra lijnen code geschreven die ondergeschikte functies oproepen die

de oppervlakken en modelproperties wegschrijven.


56

De grootste wijziging is echter het implementeren van de keuze tussen Abaqus Standard en Abaqus

Explicit. Deze optie is geïmplementeerd met een ‘if’ in de functie writeStep. Dit was pas mogelijk

indien voor alle belastingen amplitudes waren geïmplementeerd. Bij een berekening in Explicit wordt

automatisch met een niet-lineaire geometrie gerekend, tenzij de gebruiker specifiek een lineaire

berekening kiest. Het is ook de gebruiker die aandacht dient te besteden aan de definiëring van de

tijdsstap. Bij een berekening in Standard bestaat de parameter time uit een rij van vier getallen, bij

Explicit daarentegen is slechts 1 getal vereist. Bovendien zal bij Explicit de tijdstap een

doorslaggevende rol spelen in het bepalen van de rekentijd en de dynamische effecten. Terwijl men

bij Standard meestal een eenheidstijdsstap neemt zal men bij Explicit een tijdstap nemen van typisch

slechts enkele duizendsten van een seconde .

In het kader van de postprocessor werden ook reeds enkele wijzigingen uitgevoerd voor het

uitvoeren van de resultaten. Dit was nodig omdat in Explicitberekeningen niet kan gewerkt worden

met een uitvoer naar de ‘.dat’-file. Hiervoor werd in de klasse ‘Result’ enkele wijzigingen

aangebracht. Er was reeds de optie ‘frequency’. Deze optie bepaalt per hoeveel increments de

resultaten opgeslagen worden. Voor de hier geïmplementeerde berekeningen is het echter moeilijk

een inschatting te maken naar het totale aantal increments dat nodig zal zijn voor de berekeningen.

Daarom werd dit gewijzigd naar de optie ‘Number Interval’. Deze optie legt het totaal aantal outputs

vast. Deze worden evenredig verdeeld over de tijdsstap. Standaard staat deze waarde op 20. Nadien

werd deze optie ook ingebouwd in de klasse Odb om zo ook in de CAE de tijdelijke toestanden in

beeld te kunnen brengen.

Verder werden ook de sections die bij de nodige elementtypes (3D solids, membrane en rigid) horen

voor deze berekeningen geïmplementeerd.

Na het realiseren van deze wijzigingen en uitbreidingen kon gestart worden met het maken van de

preprocessor zelf.

4.1.4 Definities (definities.py)

In deze plugin zijn functies opgenomen die specifiek ontwikkeld zijn voor gebruik in het stentanalysis-

script. Voor de bespreking zijn de functies gegroepeerd volgens hun doel.

4.1.4.1 Mesh Creëren

Een groot deel van de definities in dit script dient om de mesh te sweepen. Deze functies werden ter

beschikking gesteld door Peter Mortier. Naast de kernfunctie, sweepGrid, zijn er ook enkele meer

uitgewerkte functies die de volledige stent meshen. Hiervoor wordt per property een dwarssectie

gemaakt, deze sectie wordt langs alle onvertakte stukken van het lijnenpatroon gesweept waarna in

de laatste stap de bifurcaties gemesht worden.

Het meshen gebeurt door het rooster van de dwarssectie, bestaande uit vierkanten, in iedere knoop

van het balkmodel ter plaatsen. Hierbij wordt het rooster georiënteerd volgens de bissectrice van de

hoek tussen de twee aanpalende elementen. Aan de vrije uiteinden kan deze bissectrice niet bepaald

worden. Bijgevolg zijn er drie opties voor het oriënteren van dit laatste rooster. Een eerste is het niet

meshen van dit element. Bij de tweede optie wordt het rooster gewoon loodrecht op het laatste

element geplaatst. In het stentanalysisscript wordt er echter gebruik gemaakt van de derde optie.

Hierbij wordt een vector opgegeven voor de oriëntatie van het rooster. In het script wordt het laatste


57

rooster loodrecht op de y-as georiënteerd. De hexaëderelementen worden gemaakt door de

corresponderende knopen in twee opeenvolgende roosters te verbinden.

De laatste elementen in de bifurcatie worden gecreëerd door het laatste rooster in de zijtak te

verbinden met de knopen in het zijvlak van de hoofdtak. Hierdoor dient de gebruiker bij het tekenen

van de vlakke stent bestaande uit balkelementen extra aandacht besteden aan deze bifurcaties. De

lengte en de oriëntatie van het eerste element van de zijtak zijn doorslaggevend. De lengte dient

minimaal de halve breedte van de hoofdtak te zijn en de oriëntatie is in een optimale situatie

loodrecht. Desondanks blijven deze elementen meestal de meest onregelmatige in de mesh.

In de definitie meshStentCyl, die alle nodige deelfuncties groepeert in één definitie, wordt hierna nog

een oproloperatie toegepast op de nodes. De keuze om deze operatie enkel toe te passen op de

nodes, in plaats van op de formex, is gemaakt om het algoritme zo snel mogelijk te maken. Door het

oprollen komen er namelijk dubbele knopen in de formex die moeten weggewerkt worden door

gebruik te maken van het commando feModel. Dit commando is behoorlijk tijdrovend. Deze tijd kan

beperkt worden door de operatie enkel op de nodes toe te passen. De knopen en elementen van het

model vormen het eindresultaat van al deze functies.

4.1.4.2 De controlefuncties

Zoals hierboven reeds beschreven staat, wordt de getekende mesh volledig bepaald door de

verschillende keuzes van de gebruiker. Vooral de verdeling in elementen van de centerlijn is hierbij

belangrijk. Zo bepaalt de gebruiker onrechtstreeks de kwaliteit van de mesh. Daarom was het nodig

om de gebruiker de mogelijkheid te geven om zijn mesh te controleren en indien nodig te verbeteren

alvorens er berekeningen mee uit te voeren. Hij kan hiervoor kiezen uit twee controles die beide

specifiek zijn voor hexaëderelementen.

De eerste controle is de zogenaamde EdgeRatio. Deze bepaalt de maximale verhouding van de

langste zijde tot de kortste binnen een element. Deze is optimaal gelijk aan 1, wat een perfecte

kubus voorstelt. Daar deze methode al meteen de lengtes van alle zijden bepaalt, wordt ook meteen

de lengte van de kortste zijde in het hele model afgedrukt om zo een indicatie te geven naar de

rekentijd toe.

De andere controlemogelijkheid werd EquiAngleSkew genoemd. Deze controle is gebaseerd op de

hoeken tussen de zijden. Ze bepaalt de genormeerde afwijking ten opzichte van 90°.

9090

90

9090

90

hoekals hoek

EAShoek

als hoek

Deze controle levert voor het ideale geval van kubussen de waarde 0 en kan maximaal 1 worden. Een

mesh met een EAS kleiner dan 0.3 wordt als goed beschouwd.

Deze controles vindt nagenoeg altijd de elementen in de bifurcaties als slechtste elementen.


58

4.1.4.3 Geometrie inputfiles

Met deze functies worden inputfiles gemaakt die enkel de geometrie bevatten. Zo is het mogelijk om

in de Abaqus CAE zelf andere berekeningen aan te maken dan de standaard geïmplementeerde. Om

dit te vereenvoudigen zijn er ook functies die de geometrie met ballon en katheter tekenen.

4.1.4.4 Ballon

Om de ballonexpansie te modelleren werden enkele functies geprogrammeerd om de geometrie aan

te maken.

De ballon en katheter worden getekend aan de hand van de volgende parameters:

Naam Beschrijving

overLenghtCath De overlengte van de katheter ten opzichte van de stent

overLenghtBalloon De overlengte van de ballon ten opzichte van de stent

nrk Het aantal elementen in radiale richting

nlk Het aantal elementen in longitudinale richting

N Het aantal plooien in omtrekszin

Atrans De hoek waarin de lagen de overgang maken van binnen naar buiten

(verduidelijking in Figuur 58)

Dsb De afstand tussen ballon en stent en tussen ballon en katheter

Dbb De afstand tussen de lagen van de ballon onderling

D0 De onbelaste diameter van de ballon

Include Balloonends Bepaalt of de ballon met of zonder uiteinden getekend wordt

Tabel 17: De parameters voor de ballon

De defaultwaarden zijn ingesteld om een raptor-ballon van 3 mm te modelleren.

4.1.4.4.1 Zonder uiteinden

Eerst werd een opgevouwen ballon gemodelleerd zonder de uiteinden. Dit model werd reeds eerder

gebruikt in thesissen van Peter Mortier[46] en Andy De Pelsmacker[45].


59

Figuur 57: De ballongeometrie

Voor het tekenen kan beginnen, wordt een controle uitgevoerd. Er wordt nagegaan of er drie of vijf

lagen nodig zijn om de nodige onbelaste omtrek van de ballon te tekenen. De controle bepaalt naast

het aantal lagen ook de middelpuntshoek van de boog van de buitenste laag (verduidelijking in

Figuur 58).

Figuur 58: Dwarsdoorsnede ballon

Aan de hand van deze resultaten wordt vervolgens één van de twee tekenfuncties, respectievelijk

drie of vijf lagen, opgeroepen om de dwarsdoorsnede te tekenen. Deze dwarssectie wordt daarna in

longitudinale richting geëxtrudeerd. Deze extrusie gebeurt over de lengte van de stent vermeerderd

met de ingegeven overlengte aan beide zijden.

Daarna wordt een katheter getekend binnen in de ballon. Deze katheter is nog iets langer dan de

ballon om zo zeker te zijn dat de ballon overal een invloed van de katheter voelt tijdens de expansie.

Atrans

Hoek

buitenste laag


60

Aan dit ballonmodel wordt een lineaire elasticiteitswet toegekend. De elasticiteitsmodulus wordt

bepaald zoals beschreven door Peter Mortier[46]. Uit de druk-diametergegevens van de ballon

worden ware rekken en spanningen afgeleid. Hieruit kan de modulus bepaald worden in functie van

de druk. Aan de hand daarvan wordt dan een schatting gemaakt voor de gemiddelde

elasticiteitsmodulus. In het kader van deze thesis werd dit nog eens uitgevoerd voor een nieuwe

ballon: de Sequent (3mm) van BBraun.

Sequent

Druk [N/mm²] Diameter [mm] Ware rek[-] Ware spanning[N/mm²] E [N/mm²]

0 2,76 0,00 0,00

0,1 2,80 0,01 5,82 404,5

0,2 2,84 0,03 11,97 419,0

0,3 2,88 0,04 18,46 433,8

0,41 2,92 0,06 25,30 449,0

0,51 2,96 0,07 32,49 464,4

0,61 3,00 0,08 40,04 480,1

0,71 3,04 0,10 47,95 496,2

0,81 3,08 0,11 56,24 512,6

0,91 3,12 0,12 64,91 529,4

1,01 3,15 0,14 73,96 546,4

1,11 3,20 0,15 83,41 563,9

1,22 3,24 0,16 93,26 581,6

1,32 3,28 0,17 103,52 599,7

1,42 3,32 0,18 114,20 618,2

1,52 3,36 0,20 125,30 639,9

Tabel 18: Druk-diameterwaarden voor de Sequent ballon

In deze tabel zijn de diameterwaarden voor drukken kleiner dan 0,40 N/mm² geëxtrapoleerd. In realiteit is bij deze drukwaarden de ballon nog niet volledig ontrold. In het model wordt echter uitgegaan van een reeds cilindrische ballon. Hiervoor is het dus nodig een onbelaste diameter te kennen van de ballon om de initiële geometrie te kunnen tekenen.

Aan de hand van deze resultaten wordt een schatting van 570 N/mm² gemaakt.


61

Figuur 59: Bepalen E-modulus

Deze schatting wordt aan de hand van een Abaqusberekening gecontroleerd. Een niet opgevouwen

ballon wordt geëxpandeerd. De bekomen druk-diameterwaarden worden daarna vergeleken met

deze van de producent.

Figuur 60: Controleberekening

Dit waren de resultaten:


62

Druk Diameter

0 2,760003

0,100025 2,788703

0,200072 2,818623

0,300025 2,84878

0,400077 2,880153

0,500054 2,914156

0,600023 2,949922

0,700098 2,988678

0,80001 3,029657

0,90002 3,070311

1,00004 3,116141

1,10005 3,166632

1,20008 3,219616

1,3001 3,277817

1,40007 3,340715

1,5 3,414434

Tabel 19: Druk-diameterwaarden van de controleberekening

Figuur 61: De druk-diameterkrommen van de producent en van de controleberekening

Met de lineaire benadering kan in het werkingsinterval de diameter benaderd worden met een

maximale afwijking van 1,68%. Deze kleine fout is zeker aanvaardbaar in verhouding tot de

vereenvoudiging die het model ermee krijgt.

Raptor

In deze thesis werd bij de berekeningen het model van de Raptor gebruikt. Met deze ballon werd

nogmaals een ballondilatatie , deze keer vertrekkend van de opgevouwen toestand. Door het

ontplooien treden er dynamische effecten op die te zien zijn in Figuur 62. Hierbij werd geen demping

in rekening gebracht.


63

Figuur 62: De druk-diameterkrommen van de producent en van de controleberekening

4.1.4.4.2 Met uiteinden

Hoewel het model zonder de uiteinden reeds zijn doeltreffendheid heeft bewezen, voldoet het niet

echt aan de werkelijkheid. Tot nu toe werden de uiteinden verwaarloosd omdat de geometrie te

complex was om te tekenen in Abaqus. Door gebruik te maken van pyFormex en een

coördinatentransformatie beschreven door Laroche et al. [51] is het nu wel mogelijk om deze

geometrie vlot te creëren. Daarom werd de optie om een ballon met uiteinden te simuleren in het

script ingebouwd.


64

Figuur 63: Ballonuiteinde (versie 1)

De eerste berekeningen met deze ballon stuitten echter op enkele problemen. De

coördinatentransformatie wijzigt de vorm van de elementen. Deze vervorming wordt daarna in

Abaqus gezien als een spanningsloze begintoestand. Dit probleem is merkbaar in de overgang tussen

het cilindrisch deel en het conische einde.


65

Figuur 64: Geëxpandeerde ballon (versie 1)

In dit contactvlak vertoont de ballon drie uitstulpingen. Een eerste verbetering werd bekomen door

een tweede coördinatentransformatie uit te voeren op het ballonuiteinde. De transformatie voert

een wringbeweging uit op het uiteinde. Hiermee wordt de maximale vervorming van de elementen

verminderd. De totale vervorming wordt nu verdeeld aan beide zijden van de vouw.


66

Figuur 65: Ballonuiteinde (versie 2)


67

Figuur 66: Geëxpandeerde ballon

Hoewel er nu dubbel zoveel uitstulpingen zijn, zijn de zones waarin ze een invloed hebben een stuk

kleiner. De ballon wordt hierdoor sneller cilindrisch. Ook zijn de spanningen veel uniformer verdeeld

over de omtrek.

Een tweede probleem komt pas tot uiting als de druk-diameterkromme bekeken wordt.

Figuur 67: Druk-diameterkromme voor de ballon met uiteinde


68

De diameter is voor alle drukken te klein. Een eerste poging toonde aan dat de elasticiteitsmodulus

slechts weinig invloed heeft. De oorzaak van dit verschijnsel werd dan ook gezocht in het opvouwen

van de ballon. Het opvouwen van de ballon is een operatie die op de knopen wordt toegepast.

Bijgevolg is het een discontinu proces. De elementen zijn rechte lijnen tussen de knopen. Hierdoor

verschilt de uiteindelijke geometrie van deze die in de transformatie beoogd wordt. Dit wordt

duidelijker in de onderstaande schets:

Figuur 68: Afsnijden van hoeken door transformatie

De transformatie kan de hoeken afsnijden in het model, waardoor de onbelaste omtrek van de ballon

vermindert en er dus een te kleine diameter wordt opgemeten. In onderstaande figuur waren alle

elementen even lang voor de transformatie uitgevoerd werd. Het kortere element toont dus aan dat

er wel degelijk een stuk is afgesneden.

Figuur 69:Afgesneden hoeken ballon (versie 2)

Er werd een poging gedaan om ook dit probleem te verhelpen. Dit gebeurde door te zorgen dat bij

het aanmaken van de mesh een knopenlijn op de vouw ligt. Dit gebeurde wel enkel voor het centrale

gedeelte waar de vouw op een vaste plaats ligt.


69

Figuur 70: Ballon (versie 3)

Bij deze derde versie horen de volgende druk-diameterwaarden.


Deze derde versie wijkt het minst af van de gegevens van de producent. Bij de hogere drukken

worden echter duidelijk grotere diameters opgemeten. Door aandachtig de vervormingen te bekijken

werd ook hiervoor een verklaring gevonden. Door de heel kleine afstand tussen de twee elementen

die samenkomen in de vouw treedt er in Abaqus een automatische correctie op.


70

Figuur 72: De onbelaste geometrie: De inputfile (links) en na de abaquscorrectie (rechts)

Deze correctie is niet beperkt tot de locatie van de vouw maar heeft een invloed op een groot aantal

elementen. Dit verschijnsel kan duidelijk een kleine toename in onbelaste omtrek verklaren.

Voor dit probleem was de oplossing eenvoudig: het lichtjes herschalen van de ballon met een factor

van 0,96. In het normale werkingsgebied van 1 N/mm² tot 1,5 N/mm² is de druk-diametergrafiek

ongeveer evenwijdig aan de waarden van de producent waardoor het vermoeden bestaat dat door

herschalen de vorm van de kromme behouden zal blijven terwijl ze lichtjes daalt op de diameteras.


71


De resultaten van deze vierde versie van de ballon liggen duidelijk het dichtst bij de waarden van de

producent. Voor de berekeningen werd echter met de derde versie gewerkt. Deze keuze werd

gemaakt om de invloed van de willekeurige herschaling uit te schakelen. Deze schalingfactor zal

namelijk verschillend zijn voor iedere stent daar de inwendige diameter van de stent de vorm van de

ballon bepaalt.

4.2 De Preprocessor (stentanalysis.py)

De volledige preprocessor wordt gestuurd vanuit het centrale script stentanalysis.py. Het uitvoeren

van dit script resulteert enkel in het verschijnen of vernieuwen van het menu stentanalysis.


72

Figuur 74: Het menu “Stent Analysis” in pyFormex

Dit menu bevat de volgende opties:

Geometrie aanmaken

Import model

Roll up Beamstent

Create mesh Controle mesh

Control mesh 1: edgeRatio

Control mesh 2: equiAngleSkew Materials

Materials o Create new materialsDB o Add new material o Show current materialsDB

Create Input files

Create Geometry Input Files o Create a Solid Geometry o Create a Beam Geometry o Create a Solid Geometry with Expansion Balloon o Create a Beam Geometry with Expansion Balloon o Create Balloon

Create Input files o Create Cylindrical Expansion: Solid o Create Cylindrical Expansion: Beam o Create Balloon Expansion: Solid


73

o Create Balloon Expansion: Beam o Create Flexibility: Solid o Create Flexibility: Beam o Create Cylindrical Expansion with Radial Strength: Solid o Create Cylindrical Expansion with Radial Strength: Beam o Create Balloon Expansion with Radial Strength: Solid o Create Balloon Expansion with Radial Strength: Beam

Draw functie

Draw mesh

Draw mesh unrolled

Draw control 1

Draw control 2 Algemene functies

Reset

Close

In de volgende paragraaf worden deze functies, hun werking en hun relevatie verklaard.

4.2.1 Geometrie aanmaken

4.2.1.1 Import Model

Dit is de beginfunctie van het script. Deze functie importeert een stentontwerp. Er zijn twee totaal

verschillende manieren om dit te doen.

De eerste mogelijkheid bestaat erin een python-script te selecteren, bijvoorbeeld createCypher.py.

De functie zal dit script uitvoeren en daarna proberen het ontwerp en de nodige parameters te

importeren. Het script moet hiervoor een centerlijn van een stent tekenen en de volgende

parameters exporteren: nodes, elems, fileName, D, Di, De, Rings, n, Links, w1, w2, n2, n1, h, m,

Material en Prop.


74

Naam Beschrijving

nodes De coördinaten van de knopen

elems De connectiviteit van de knopen

fileName De bestandnaam die aan de Inputfile gegeven zal worden

D De gemiddelde diameter

Di De interne diameter

De De externe diameter

Rings Het aantal ringen

n Het aantal lussen per ring

Links Het aantal verbindingen tussen 2 ringen

w1 De breedte van de struts met property 1

w2 De breedte van de struts met property 2

n2 Het aantal elementen over de breedte van property 1

n1 Het aantal elementen over de breedte van property 2

h De hoogte van alle struts

m Het aantal elementen over de hoogte

Material De naam van het materiaal

Prop Een lijst van de property nummers

Tabel 20: De te exporteren gegevens

Al deze parameters dienen onder de naam ’stent’ geëxporteerd te worden. Zoals reeds in hoofdstuk

3 uitgelegd werd, dienen deze scripts aan enkele voorwaarden te voldoen om het sweep-algoritme

erop te kunnen toepassen.

De tweede manier om een geometrie te importeren is het inlezen van een formex. Deze werkwijze

werd ontwikkeld om de beperkingen in geometrie, opgelegd door het sweep-algoritme, te omzeilen.

De geometrie wordt apart getekend en daarna weggeschreven naar een ‘.formex’-bestand. Dit werd

ondermeer gedaan voor de Endeavor, omdat zo problemen met de verbindingen worden vermeden.

De verbindingen waren te kort om te sweepen en het sweepen van bifurcaties is voorlopig enkel

mogelijk met rechthoekige secties.

Er ontstaan door deze werkwijze echter enkele andere problemen. Bij het inlezen van een formex

kunnen geen bijhorende parameters ingelezen worden naar het stentanalysis-script. Bijgevolg dient

de gebruiker deze zelf nog apart in te geven via een widget. Voor een volumemesh zijn de

bestandsnaam en de interne diameter van groot belang. Deze laatste is nodig voor het positioneren

van de ballon en cilinder die bij expansie gebruikt worden. De andere parameters zijn vooral nodig

voor het bepalen van de dwarsdoorsnede van de struts. Bijgevolg dienen deze parameters enkel

ingegeven te worden als de formex bestaat uit balkelementen.

Deze werkwijze biedt uitgebreidere mogelijkheden dan het werken met een script. Enkele

knelpunten voor het meshen kunnen vermeden worden. Deze functie zou in de toekomst kunnen

uitgebreid worden om met ingescande geometrieën te werken. De gebruiker dient echter wel

aandachtig te zijn. De functies roepen niet automatisch de correcte voorgaande stappen op. De

gebruiker dient zelf de verschillende functies te selecteren in het menu. De gebruiker dient eerst de

geometrie te importeren, daarna kunnen alle functies, die met volume-elementen werken, gebruikt

worden. Bovendien is de wachttijd langer door het inlezen van de formex en door het maken van een


75

eindige-elementenmodel (.feModel()) en is de geometrie enkel parametrisch aan te passen in het

script dat de formex aangemaakt heeft en niet rechtstreeks vanuit de preprocessor.

Daar deze optie duidelijk minder efficiënt is dan werken met een script dient ze beperkt te blijven tot

de gevallen waar de normale werkwijze op problemen stoot. Aangezien de te verwachten problemen

bij het sweepen liggen zal het in de meeste gevallen mogelijk zijn om voor balkelementen een script

te gebruiken.

Samengevat kan aangenomen worden dat men werken met een formex het best zoveel mogelijk

beperkt door deze methode uitsluitend bij volume-elementen te gebruiken. Balkelementen zullen

immers meestal via een script mogelijk zijn en vergen te veel manuele ingave van parameters.

4.2.1.2 Roll Up Beamstent

Nadat de vlakke geometrie van balkelementen is geïmporteerd uit een script, rolt deze functie ze op tot een cilindrisch model.

4.2.1.3 Create mesh

Zoals de naam reeds doet vermoeden is het deze functie die de overgang maakt van de vlakke

centerlijn naar de opgerolde hexaëdermesh. Dit gebeurt door middel van het sweep-algoritme. Dit

houdt in dat er per doorsnede een rechthoekige dwarsdoorsnede van de strut gemaakt wordt.

Hiervoor zijn de parameters w1,w2,h,n1,n2 en m nodig. Deze dwarssectie wordt langs de centerlijn

verschoven. De hexaëders ontstaan door twee vierkantjes uit twee opeenvolgende dwarssecties te

verbinden. Daarna worden ook nog de bifurcaties gemesht.

Het sweepen resulteert meteen in de knopen en elementen in eindige elementenformaat. Dit heeft

het voordeel dat de functie ‘.feModel()’ niet meer nodig is en bij uitbreiding het creëren van de

inputfiles heel snel kan gebeuren. Voor grafische doeleinden worden er twee formexen gemaakt: een

opgerolde mesh en een ontrolde mesh.

4.2.2 De controlefuncties

Deze functies roepen de hierboven beschreven definities op voor het controleren van de gecreëerde

mesh. De resultaten worden tekstueel afgedrukt in pyFormex. Er wordt niet automatisch een

grafische voorstelling gemaakt van de slechte elementen. Daarvoor is een aparte knop in het menu

voorzien, omdat het tekenen in een oudere versie van pyFormex lang kan duren. De grafische

voorstelling gebeurt door bovenop de mesh de slechte elementen te tekenen. Deze zijn het best

zichtbaar door de mesh transparant te tekenen.

4.2.3 Materials

Dit (kleine) submenu bevat 3 functies uit het bestand materials.py. De eerste is ‘Create a new DB’.

Deze functie moet eenmalig uitgevoerd worden om er voor te zorgen dat de database geschreven is

en gebruikt kan worden. Daarna is het onnodig deze functie nog te gebruiken. Er is tevens de

mogelijkheid een nieuw materiaal aan de database toe te voegen. Natuurlijk is het ook mogelijk de

database weer te geven.

Behalve het eenmalig aanmaken van de database is het verder niet nodig dit menu te gebruiken. Bij

alle functies die inputfiles maken wordt er gevraagd een materiaal te kiezen. Indien het materiaal


76

niet in de database voorkomt, kan het op dat ogenblik nog ingegeven en toegevoegd worden aan de

database.

4.2.4 Algemene functies

Verder zijn er nog twee algemene functies. De resetfunctie kan nuttig zijn als de gebruiker nog aan

zijn geometrie werkt, zoals het optimaliseren van de mesh. Deze functie verwijdert alle bestaande

geometrieën, waardoor alle functies automatisch de voorgaande geometrische stappen zullen

oproepen in plaats van op de bestaande geometrie te werken.

Hieronder een voorbeeld ter verduidelijking:

De gebruiker heeft net de controle EdgeRatio gebruikt en wil zijn mesh verbeteren. Hij gebruikt de

reset functie en vervolgens de controle functie. Het script zal automatisch een geometrie importeren

en daarvoor de mesh aanmaken (waarbij de gebruiker opnieuw de mogelijkheid krijgt de mesh aan

te passen) en de controle doorvoeren.

Ten slotte heeft het menu ook een ‘close’ waarmee de gebruiker het menu kan afsluiten.

4.2.5 De uitvoerfuncties

Eenmaal de geometrie is gecreëerd wil de gebruiker natuurlijk overgaan op berekeningen. Voor dit

doel is dan ook een relatief groot aantal functies voorhanden in het menu. Deze functies maken een

volledige Abaqus-inputfile (met uitzondering van de geometrie files). Deze file kan meteen op de

rekencluster geplaatst worden. De Abaqus CAE is dus niet meer nodig. In sommige gevallen, onder

andere voor het gebruik van de postprocessor, worden er zelfs opties gebruikt die (nog) niet in de

Abaqus CAE beschikbaar zijn en zou het gebruik van de Abaqus CAE leiden tot het negeren van deze

opties.

De gebruiker heeft voor iedere berekening de keuze tussen balkelementen en volume-elementen. De

keuze tussen beide dient gebaseerd te worden op een afweging tussen kwaliteit en tijd. De volume-

elementen zullen een beter beeld geven van de spanningen en ook realistischere contacten

simuleren. Bij de balkelementen hoopt de gebruiker sneller een voldoende nauwkeurige schatting te

kunnen maken om deze daarna verder te kunnen optimaliseren.

Alle berekeningen worden uitgevoerd met Explicit. Deze keuze was noodzakelijk om de stabiliteit van

de berekening te verzekeren en de uitgebreide contactdefinities mogelijk te maken. Er wordt

namelijk gebruik gemaakt van de contactdefinitie “All With Self”. Deze definitie zoekt automatisch

alle mogelijke contactoppervlakken. Het script moet deze dus niet meer zoeken en wegschrijven. De

optie “All with self” is enkel bruikbaar in Explicit.

Daarnaast, indien men toch met contacten tussen eigen gedefinieerde oppervlakken werkt, kan

Abaqus dit contact niet opdelen. Hierdoor kan de berekening dus niet verdeeld worden over

meerdere processoren en gaat bijgevolg een groot deel van de tijdswinst verloren.

Al deze functies maken automatisch de nodige nodesets aan en zorgen dat voor deze nodesets de

bijhorende resultaten worden weggeschreven naar een “.fil”-bestand. Indien de gebruiker deze

resultaten wil gebruiken in de automatische postprocessor dient hij de optie “Create Postfile” aan te


77

vinken. Hiermee wordt er een klein scriptje gemaakt dat enkele parameters bevat en dat nodig is als

invoer van het ‘poststentanalysis.py’-script.

4.2.5.1 Balkelementen

Bij het aanmaken van inputfiles met balkelementen worden er twee belangrijke functies

opgeroepen. De eerste is de addNode-functie. Deze functie plaatst per element van de formex een

extra knoop in het midden. Hierdoor kan gebruik gemaakt worden van het elementtype B32. Dit is

een kwadratisch element en zal hierdoor een beter resultaat geven dan het lineaire element met

twee knopen.

Eens dit is gebeurd, wordt er gestart met het aanmaken van de eigenschappen. Door de soms

complexe structuren was het om de algemeenheid te behouden noodzakelijk om de oriëntatie per

element te bepalen.

Bij grote modellen leidt dit tot meer dan 1000 dwarssectie-eigenschappen.

4.2.5.2 Volume-elementen

Bij de berekeningen met volume-elementen wordt, indien dit nog niet gebeurd is, eerst een mesh

aangemaakt. Hierdoor zal het automatisch iets langer duren om een inputfile met volume-elementen

te schrijven in vergelijking met balkelementen. Dit verschil van enkele seconden is echter te

verwaarlozen ten opzichte van de totale rekentijd. Voor de berekeningen wordt er gebruik gemaakt

van C3D8R-elementen.

4.2.5.3 Ballon

Bij het aanmaken van het eindige-elementenmodel met een ballon zonder uiteinden krijgt de

gebruiker de keuze tussen twee mogelijke randvoorwaarden. Een eerste is het vasthouden van de z-

coördinaat. De knopen kunnen in hun vlak bewegen en dus kan de ballon in zijn geheel ontvouwen.

De tweede optie is het opleggen van een verplaatsing in de z-richting volgens een in te geven

amplitude. Dit simuleert de longitudinale rek die veroorzaakt wordt door de ballonuiteinden.

Bij de ballon met uiteinden is er geen keuze. De uiteinden zijn fysiek vastgemaakt aan de katheter en

dienen dus ook een volledig vaste randvoorwaarde opgelegd te krijgen.

Na enkele eerste berekeningen bleek dat de oriëntatie van de membraanelementen waaruit de

ballon is opgebouwd niet constant is. Dit is afhankelijk van de doorloopzin van de gesorteerde

dwarssectie van de ballon. Daarom werd er controle ingebouwd die aan de hand van de hoek tussen

de oppervlaknormaal en de radiale as van het cilindrisch assenstelstel het teken van een inwendige

druk bepaalt .

Voor de berekeningen wordt de ballon gemodelleerd met menbraanelementen. Voor de ballon

zonder uiteinden en het centrale deel van de ballon met uiteinden zijn dit M3D4-elementen. Voor de

ballonuiteinden worden M3D3-elementen gebruikt.


78

4.2.5.4 Create Geometry Input Files

Zoals de naam reeds doet vermoeden schrijven deze functies enkel de geometrieën weg naar de

inputfile. Dit kan nuttig zijn voor iemand die in de CAE een berekening wil aanmaken die nog niet

geprogrammeerd is. Er kan ook gekozen worden om niet enkel de stent, maar de stent samen met

een ballon en een katheter te exporteren.

De vijfde functie in dit menu wijkt af van de andere vier. De functie ‘Create Balloon’ maakt namelijk

wel een inputfile die de volledige berekening bevat. Het is een inputfile die de vrije expansie van de

ballon berekent zonder aanwezigheid van een stent. Toch vraagt het script een stentgeometrie te

selecteren. Dit is nodig om de lengte en maximale diameter van de ballon te bepalen. De lengte kan

evenwel verkort worden door de parameter ‘overLengthBalloon’ negatief te kiezen. Deze functie kan

benut worden om een model van een ballon, met of zonder uiteinden, te valideren.

4.2.5.5 Create Cylindrical Expansion

In deze berekening wordt de stent cilindrisch opengeduwd. Dit gebeurt door een cilinder

verplaatsingsgestuurd te expanderen. Deze berekening stemt niet overeen met de werkelijke

expansie maar biedt wel de mogelijkheid snel behoorlijk wat bij te leren over het ontwerp. De

werkelijke expansie met de ballon zal in de laatste fase, nadat de ballon ontplooid is, ook cilindrisch

gebeuren. Het is dus aan te nemen dat deze berekening in eindtoestand niet zo sterk zal verschillen

van de werkelijke expansie.

Deze vereenvoudiging kan tijdens het ontwerp toch gebruikt worden om de meeste geometrische

karakteristieken te bepalen. Enkel het effect van dogboning wordt volledig onderdrukt. Door niet te

werken met een ballon wordt de rekentijd gevoelig verkort. Het is dus zeker aan te raden om tijdens

optimalisatie deze berekeningen te gebruiken.

In deze berekening wordt ook standaard de recoilfase uitgevoerd. De cilinderdiameter neemt terug

af en de stent ondergaat hierbij ook een kleine elastische terugval.

4.2.5.6 Create Balloon Expansion

Zoals reeds hierboven vermeld kan de cilindrische expansie niet alle effecten simuleren. Daarom zal

het soms nodig zijn deze gedetailleerde berekening te gebruiken. Door de langere rekentijd is het

aan te bevelen deze enkel te gebruiken om ballonafhankelijke effecten te bestuderen, zoals

dogboning en de invloed van de plooivorm van de ballon op de strutverdeling.

Bij de ballonexpansie wordt eerst een ballon en bijhorende katheter getekend. Deze ballon kan een

grote invloed uitoefenen op de expansie. Er zijn dan ook een groot aantal opties beschikbaar voor de

ballon. De belangrijkste zijn het aantal plooien, de onbelaste diameter en het al dan niet in rekening

brengen van de ballonuiteinden.

Naast de ballon moeten ook materialen gekozen worden om aan de ballon en de stent toe te

kennen. Het materiaal van de ballon is vereenvoudigd tot een lineair elastisch materiaal. Het bepalen

van de karakteristieken is hierboven reeds beschreven. Verder is er ook nog een keuze over de

amplitude van de druk. Standaard zal het script een lineaire amplitude nemen bepaald door de druk

en de tijdsstap. Om dynamische effecten te minimaliseren kan het echter noodzakelijk zijn om voor

een periode, waar de diameter plots toeneemt, een tragere toename van de druk te nemen. Deze


79

periode kan eenvoudig gevonden worden door eerst een keer per geometrie te rekenen waar de

trage druktoename reeds start bij 0 N/mm² en doorloopt tot een punt waarop de stent zeker zal

open gegaan zijn. Op deze wijze hebben traagheidseffecten geen invloed.

Er is voor gekozen geen recoil te laten plaatsvinden. Deze eigenschap wordt al bepaald bij de snellere

cilinderexpansie en zou de ballonexpansie nodeloos vertragen.

4.2.5.7 Create Flexibility

Deze berekening is het buitenbeentje in de groep. Het betreft namelijk geen expansie. Bij deze

berekening wordt de stent verbogen. Hierbij wordt het reactiemoment opgemeten.

Dit reactiemoment in functie van de relatieve hoekverdraaiing is een maat voor de flexibiliteit van de

stent.

De stent wordt aan beide uiteinden vastgehouden door een stijve structuur die eraan wordt

vastgemaakt door middel van samenvallende knopen. Deze stijve structuur werd opgebouwd uit

vlakke driehoeken (R3D3) omdat Abaqus Explicit geen stijve balkelementen kent. De

randvoorwaarden worden in de centrale knoop van deze stijve structuur opgelegd. Van het eerste

uiteinde worden alle vrijheidsgraden vastgelegd behalve natuurlijk de opgelegde rotatie. Het tweede

uiteinde ondergaat een tegengestelde rotatie en kan in longitudinale richting vrij bewegen. Er

worden dus een mes- en een rolopleggingen gesimuleerd.

Voor deze berekening worden ook twee extra parameters gevraagd: de opgelegde rotatie en een

hoek. Deze stent wordt over die hoek geroteerd om zijn omwentelingsas. Deze optie was

noodzakelijk aangezien het deze keer geen axiaal symmetrisch probleem is en er dus een variatie kan

ontstaan door rotatie om deze as.

4.2.5.8 Create Cylindrical Expansion with Radial Strength

Deze berekening heeft dezelfde eigenschappen als de eerder besproken cilinderexpansie. Er worden

echter twee stijve vlakken, gemodelleerd als twee R3D4 elementen, boven en onder de stent

getekend die na de recoilfase naar elkaar toe bewegen en zo de stent platdrukken. Uit deze

berekening kan een grafiek afgeleid worden die de diametervermindering in functie van de kracht

uitdrukt. Dit is dus een maat voor de radiale sterkte. Hoewel deze berekening ook alle resultaten van

de eenvoudig cilindrisch expansie oplevert, is ze toch niet noodzakelijk beter. Door de extra acties is

de nodige tijdsstap veel groter dan bij de eenvoudige expansie: 5 ms in vergelijking met 2,5 ms. De

rekentijd zal dus verdubbelen en dus is het aan te raden niet nodeloos voor deze berekening te

kiezen.

4.2.5.9 Create Balloon Expansion with Radial Strength

In deze berekening wordt de stent geëxpandeerd door een opgevouwen ballon waarna hij door twee

platen wordt platgedrukt. Deze berekening mag dan wel correcter zijn dan de vorige, toch is het niet

aan te bevelen om deze berekening te gebruiken tijdens een optimalisatie. Alle parameters kunnen

uit de afzonderlijke berekeningen gehaald worden. Deze berekening kan wel een mooi totaalbeeld

geven van de geoptimaliseerde stent. Voor deze berekening werd dan ook geen postprocessor

ontworpen.

80

Hoofdstuk 5

De postprocessor

5.1 PostStentAnalysis.py

Nadat de berekeningen uitgevoerd zijn, dienen de bekomen resultaten te worden geïnterpreteerd. In

Abaqus kan men rechtstreeks verplaatsingen en spanningen opvragen. Voor de stents zijn we echter

meer geïnteresseerd in enkele afgeleide waarden zoals de recoil, dogboning, foreshortening ,etc.

Hoewel het perfect mogelijk is deze resultaten manueel uit Abaqus te halen is dit een behoorlijk

tijdrovend werk. Daarom werd deze postprocessor ontwikkeld.

De postprocessor heeft twee gegevens nodig: een ‘_post.py’-script en een ’_postmain.py’-script. Het

‘_postmain.py’-script wordt optioneel door het script stentanalysis.py aangemaakt bij het aanmaken

van de inputfiles. Het dient om enkele gegevens van de preprocessor door te geven aan de

postprocessor die moeilijk uit het resultatenbestand kunnen gehaald worden. In het bijzonder valt

het berekeningstype hieronder.

Een tweede nodige gegeven zijn natuurlijk de Abaqusresultaten. De inputfile zal automatisch een

‘.fil’-bestand aanmaken met de resultaten. Door in de ‘.request’-file de regel ‘postproc=postabq’ te

plaatsen wordt dit ‘.fil’-bestand automatisch door de cluster reeds vertaald naar een ‘_post.py’-

script. Hierin zijn alle resultaten van de berekening weggeschreven. Deze omzetting kan ook manueel

vanuit de postprocessor gebeuren. Deze omzetting werd geïmplementeerd door professor

Verhegghe en dient samen gebruikt te worden met een nieuwe plugin ‘fePost.py’.

De specifieke postprocessor voor de stentberekeningen is te vinden in het script

PostStentAnalysis.py. Dit script creëert het menu zoals afgebeeld in Figuur 75: Het menu van de

postprocessor. Dit script is gebaseerd op het script ‘postproc-menu.py’ dat algemene resultaten kan

verwerken.

Hoofdstuk 5 De postprocessor

81

Figuur 75: Het menu van de postprocessor

Input van gegevens

Open Postproc Database

Play postmain script

Translate Abaqus .fil result file

Verwerking van de gegevens

Show Geometry

Create Postprocessing

Create multiple calculations plots

Menu sluiten

Close menu

5.1.1 Open Postproc Database

Deze functie opent een script dat Abaqusresultaten bevat, een ‘_post.py’-bestand, en voert het script

uit. Het resultatenscript exporteert automatisch zijn resultaten, waarna deze functie ze voor alle

berekeningen importeert onder de naam ‘DB’.

5.1.2 Play postmain script

Deze functie voorziet de tweede noodzakelijke input. De gebruiker selecteert hier een script dat

uitgevoerd wordt. De ‘_postmain.py’-scripts exporteren hun data ook. Dit gebeurt onder de naam

‘Data’.


82

5.1.3 Translate Abaqus .fil result file Indien de gebruiker enkel over een ‘.fil’-bestand beschikt kan hij deze nog eerst omzetten in een

‘_post.py’-script en hiermee verder werken. Bij berekeningen uitgevoerd op de Bumper-cluster is het

eenvoudiger deze omzetting te laten uitvoeren door de cluster. Dit kan door in het ‘.request’ –

bestand ‘postproc=postabq’ te plaatsen.

5.1.4 Show Geometry Deze functie toont de initiële geometrie van het model. Deze wordt afgeleid uit de modelgegevens in

het ‘_post.py’-script. Ze biedt de gebruiker de mogelijkheid grafisch het model te bekijken. De

gebruiker kan zo enkele duidelijke parameters controleren zoals het stenttype en het aantal ringen

waaruit het model is opgebouwd.

5.1.5 Create postprocessing Dit is de hoofdfunctie van de postprocessor. De functie begint met het vragen naar de twee nodige

gegevens. Daarna wordt het model afgebeeld.

Het hoofdbestanddeel van deze functie is het afleiden van de parameters uit de Abaqusresulaten. De

parameters worden voor ieder increment, dat in het ‘.fil’-bestand is neergeschreven, bepaald. De

bepaalde parameters zijn afhankelijk van het type berekening. Voorlopig zijn er 4 berekeningen

voorzien in de functie: flexibiliteitstest, cilindrische expansie, ballonexpansie en cilindrische expansie

met radiale sterktetest.

De mogelijke resultaten zijn in onderstaande tabel weergegeven.

Naam Beschrijving

inc Het increment nummer

time De tijd

length De lengte van de stent op de gegeven tijd

diameter De diameter van de stent op de gegeven tijd

pressure De druk op het inwendige van de ballon

foreshortening De procentuele verkorting van de stent

dogboning De procentuele dogboning van de stent

RF2 De kracht uitgeoefend door de vlakken op de stent

RM1 Het reactiemoment nodig om de stent te verbuigen

relative rotation De relatieve hoekrotatie

relative diameter changes De verandering van de diameter door radiale sterktebeproeving

Tabel 21: De gegevens die in het databestand terug te vinden zijn

Nadat deze waarden voor ieder increment bepaald zijn worden ze in een ‘.data’-bestand opgeslagen.

In dit bestand wordt voor de waarden die niet bepaald kunnen worden voor de gegeven berekening

een kolom nullen weggeschreven (bvb. bij een flexibiliteitstest zijn er geen waarden voor de druk in

de ballon). Op deze manier heeft iedere parameter een vaste kolom waardoor de databestanden

verder door de algemene tekenfunctie kunnen gebruikt worden.


83

Nadat de functie dit data bestand heeft gemaakt worden er enkele bij de berekening passende

grafieken aangemaakt met gnuplot. Het tekenen van deze grafieken gebeurt aan de hand van de

waarden in het databestand.

De grafiektypes worden aangeduid met twee letters. De eerste letter duidt de variabele op de x-as

aan, de tweede de variabele op de y-as.

Volgende grafieken worden automatisch aangemaakt.

Flexibiliteitstest

RM Het reactiemoment in functie van de opgelegde rotatie

Cilindrische expansie

DS De foreshortening in functie van de diameter

Ballonexpansie

PS De foreshortening in functie van de druk

PD De diameter in functie van de druk

PG De dogboning in functie van de druk

Cilindrische expansie met radiale sterktetest

DS De foreshortening in functie van de diameter

FC De relatieve diametervermindering in functie van de kracht

Tabel 22: De automatisch gegenereerde grafieken

5.1.6 Create multiple calculations plots Hoewel de vorige functie iedere berekening kan behandelen dient in het kader van de postprocessor

ook de mogelijkheid te bestaan om meerdere berekeningen te vergelijken met elkaar. Dit kan zijn om

meerdere stents met elkaar te vergelijken of om bij een optimalisatie de verschillende stappen na te

gaan.

Deze functie biedt de gebruiker deze mogelijkheid. De gebruiker wordt gevraagd om een of

meerdere databestanden te selecteren en een grafiektype in te geven. Het script zal voor iedere

datafile een curve tekenen op eenzelfde grafiek. De verschillende berekeningen zijn dus zeer

eenvoudig te vergelijken.

De gebruiker dient één of meerdere databestanden te selecteren, het grafiektype te kiezen en een

bestandsnaam toe te kennen aan de grafiek die getekend zal worden. Het grafiektype wordt bepaald

door twee letters, een voor elke as.

Voor de grafiek kan men kiezen uit deze variabelen.


84

Positie Letter Label

1 I Increment Number

2 T Time [s]

3 L Stent Length [mm]

4 D Stent Diameter [mm]

5 P Pressure [N/mm2]

6 S Foreshortening [%]

7 G Dogboning [%]

8 F Reaction Force [N/mm]

9 M Reaction Moment [Nmm]

10 R Relative Rotation [rad/mm]

11 C Relative diameter change [%]

Tabel 23: De mogelijke grafiekparameters en hun as-labels

Sommige parameters worden niet bepaald voor iedere berekening. In het databestand wordt dan

een kolom nullen neergeschreven. Bijgevolg zullen als de gebruiker zo’n verkeerde parameters kiest

alle waarden op een as liggen.

Door in deze functie slechts 1 databestand te selecteren kan de gebruiker een willekeurige grafiek

tekenen die niet automatisch werd aangemaakt bij de postprocessing van de berekening.

5.2 De resultaten

Hieronder zijn afbeeldingen weergegeven van enkele van de berekeningen. Om de bestandsgrootte

te beperken worden niet alle resultaten weggeschreven in het ‘.fil’/’_post.py’-bestand maar enkel

deze die nodig zijn voor het uitvoeren van de postprocessor. De afbeeldingen zijn dan ook gemaakt

door de ‘.odb’-file te openen in Abaqus CAE. De grafieken weegegeven in dit hoofdstuk zijn het

resultaat van de ontwikkelde postprocessor. Verder dient benadrukt te worden dat voor de

berekeningen met de AMS zowel op vlak van de geometrie als van de materiaaleigenschappen geen

exacte gegevens beschikbaar waren en de resultaten dus slechts als een indicatie mogen beschouwd

worden.

5.2.1 Flexibiliteit Hieronder zijn afbeeldingen weergegeven uit de flexibiliteitsberekening van de Multi-Link Penta

uitgevoerd met volume-elementen. De afbeeldingen zijn gemaakt door de ‘.odb’-file te openen in

Abaqus CAE.


85

Figuur 76: De flexibiliteitsberekening toegepast op de Multi-Linik Penta

Deze afbeeldingen tonen ook het optreden van het flaring verschijnsel. Doordat dit een ‘open cel’-

ontwerp is zijn sommige bochten niet verbonden met de volgende ring. Hierdoor buigen ze niet mee

met de globale stent. Ze vormen uitwendig of inwendig (naargelang de zijde van de stent)

uitstekende elementen. De bochten die naar binnen doordringen kunnen dit in werkelijkheid niet

doen door de aanwezigheid van de ballon en katheter. De flexibiliteit is immers vooral van belang bij

het ter plaatse brengen van de stent. Op dat moment bevindt de gekrompen stent zich nog op de


86

opgevouwen ballon. Een uitgebreider model zou ook de aanwezigheid van de ballon en katheter

kunnen simuleren.

De postprocessor stelt een grafiek op die het nodige reactiemoment bepaalt in functie van de

opgelegde relatieve hoekverdraaiing. Deze relatieve hoekverdraaiing wordt bepaald door de

opgelegde rotatie aan de eindvlakken te delen door de lengte ven de stent.

Een voorbeeld van dit type grafiek is hieronder weergegeven. Het betreft een flexibiliteitsberekening

van de Cypher met een model bestaande uit twee ringen.

Figuur 77: Flexibiliteitsberekening van de Cypher


87

Figuur 78: De resultaten voor de flexibiliteit van de Cypher

In de grafiek zijn duidelijk drie zones te herkennen. Een eerste zone, tot een relatieve rotatie van

0,02 rad/mm, is het elastisch gebied. In dit gebied zijn de spanningen is de stent kleiner dan de

vloeigrens. Het reactiemoment neemt snel toe bij relatief beperkte rotatie.

Een tweede gebied tussen een rotatie van, 0,02 rad/mm en 0,13 rad/mm, is het plastische gebied. In

dit gebied vloeit de stent lokaal en neemt het reactiemoment slechts weinig toe bij een grote

toename van rotaties. De geringe toename van het moment is te verklaren door de versteviging van

het materiaal.

Het derde gebied treedt op bij rotaties groter dan 0,13 rad/mm. Vanaf dit moment treedt er contact

op tussen de struts. Hierdoor komt er extra weerstand tegen het verbuigen en neemt het moment

dan ook sneller toe. Niet iedere stent zal deze derde zone vertonen. Het ogenblik van het contact kan

variëren, net als de weerstand die het oproept. Het is dus mogelijk dat er contact optreedt maar dat

dit niet te zien is op de grafiek.


88

Figuur 79: Het contact tijdens verbuigen van de stent

5.2.2 Cilindrische expansie Een voorbeeld van de cilinder expansie van de Tenax is hieronder weergegeven.


89

Figuur 80: De cilinder expansie van de Tenax


90

In het databestand worden twee extra lijnen weggeschreven die de recoil en maximale

foreshortening opslaan. De postprocessor zal voor de cilindrische expansie ook slechts één grafiek

automatisch tekenen: de foreshortening in functie van de diameter. Op deze grafiek zijn zowel de

maximale foreshortening als de recoil te zien. Bij volume-elementen is de diameter de inwendige

diameter aangezien deze de vrije doorstroomopening bepaalt. Bij de balkelementen houdt de

contactdefinitie geen rekening met de hoogte van de strut en dus liggen de elementen rechtstreeks

op de cilinder. De druk wordt dus op het vlak van de balkelementen uitgevoerd. Aangezien zowel bij

de cilindrische als bij de ballonexpansie de expanderende krachten aangrijpen in dit vlak en om beide

elementtypes met elkaar te vergelijken werd gekozen om bij balkelementen de diameter van de

elementen zelf te gebruiken.

Figuur 81: De diameter-foreshortening grafiek van de Tenax

Tijdens de expansie verkort de stent initieel weinig. De struts zijn nog volgens de longitudinale

richting georiënteerd. De rotatie om een plastisch scharnier gebeurt via een cirkelboog en er zal dus

initieel slechts een heel geringe component van de verplaatsing longitudinaal gebeuren.


91

Figuur 82: Schets strutrotatie

Het begin van de curve tot het moment van maximumdiameter kan op deze wijze verklaard worden.

Daarna valt een vermindering van diameter in de grafiek waar te nemen: de recoil. Hierbij ontstaan

in dit voorbeeld fluctuaties van de foreshortening. Deze fluctuaties zijn het gevolg van dynamische

effecten. Ze zijn duidelijker zichtbaar in de onderstaande grafiek die de foreshortening in functie van

de tijd weergeeft. Deze grafiek is geen standaard grafiek. Hij werd aangemaakt met de functie

‘Create multiple calculations plots’.

Figuur 83: De tijd-foreshorteninggrafiek van de Tenax

In Figuur 83 zijn niet alleen de fluctuaties maar ook de stabilisatieperiode zichtbaar. In deze periode

wordt de diameter constant gehouden om zo dynamische effecten van de expansie te voorkomen.

Dit is nog duidelijker te zien in Figuur 84.


92

Figuur 84: De tijd-diametergrafiek van de Tenax

In de tijd-diametergrafiek is de opgelegde verplaatsing duidelijk te zien. Deze neemt eerst lineair toe

waarna de stabilisatieperiode volgt. Daarna volgt de enige periode van de berekening waar de

diameter niet opgelegd is: de recoil.

5.2.3 Ballonexpansie Deze berekening is een betere benadering van de werkelijke expansie. De afbeeldingen tonen de

expansie van de Cypher, uitgevoerd met balkelementen.


93


94

Figuur 85: De ballonexpansie van de Cypher zonder uiteinden


95

Figuur 86: De ballonexpansie van de Cypher met uiteinden

Ook bij deze berekening worden in het databestand twee extra regels tekst weggeschreven. Hier

bevatten ze de maximale foreshortening en de maximale dogboning. Wegens mogelijke asymmetrie

tussen beide uiteinden van de stent moest gekozen worden welke waarde gebruikt zou worden in

het resultaat. Uiteindelijk werd gekozen om de maximale dogboning van beide uiteinden te nemen.

max

links midden

midden

rechts midden

midden

D D

DDogboning

D D

D


96

Daar deze berekening drukgestuurd is, worden alle plots in functie van de druk getekend. In deze

plots worden het verloop van de diameter, de dogboning en de foreshortening weergegeven.

Voorbeelden van deze grafieken zijn hieronder weergegeven. De grafieken tonen de expansie van de

Cypher met balkelementen.

Figuur 87: Druk-diametergrafiek van de Cypher

De vorm van de druk-diametergrafiek is eenvoudig te verklaren. In de beginfase drukt de nog

opgevouwen ballon tegen de stent, maar hij heeft te weinig kracht en kan daardoor enkel een

elastische vervorming oproepen. Eenmaal de druk voldoende is toegenomen om lokaal vloeien te

veroorzaken neemt de diameter sterk toe bij nagenoeg gelijkblijvende druk. In deze zone verloopt de

druktoename in functie van de tijd trager om dynamische effecten te vermijden en dit uit zich in het

dichter bij elkaar liggen van de opgemeten punten. Tijdens deze plotse toename ontvouwt de ballon

zich. Hierna is hij nagenoeg cilindrisch. Als laatste fase treedt er nog een geringe verdere toename

van de diameter op. In deze fase gebeurt de diametertoename van de ballon uitsluitend door rek en

verloopt het expanderen nagenoeg cilindrisch.


97

Figuur 88: Druk-dogboninggrafiek van de Cypher

Er is slechts één opvallend kenmerk in de dogboninggrafiek: de piek. Deze piek treedt op in de fase

waar de snelle diametertoename gebeurt. In deze fase gaan eerst de uiteinden van de stent open,

kort daarna gevolgd door het centrale deel. Dit is ook te zien in de grafiek. Na de piek valt de

dogboning terug tot een lichtjes negatieve waarde. Dit duidt erop dat het centrale deel een lichtjes

grotere diameter vertoont dan beide uiteinden. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door

dynamische effecten waarbij het centrale deel door zijn kinetische energie tijdelijk verder opent dan

uiteinden.


98

Figuur 89: Druk-foreshorteninggrafiek van de Cypher

Zoals reeds bij cilindrische expansie duidelijk werd is de foreshortening in grote mate afhankelijk van

de diameter. Dit is ook in Figuur 89 merkbaar. De vorm van deze grafiek is nagenoeg identiek aan

deze van de druk-diametergrafiek.

5.2.4 Cilindrische Expansie met radiale sterkte beproeving

De eerste helft van deze berekening is identiek aan de cilindrische expansie. In de tweede fase

worden echter twee stijve platen naar elkaar toe bewogen om zo de stent plat te duwen. Hieronder

opnieuw een grafisch voorbeeld, toegepast op de Multi-Link Vision.

Bij het platduwen wordt de stent ovaler en begint hij over een groter oppervlak contact te maken

met de vlakken terwijl de zijkanten zich zijwaarts verplaatsen.


99


100

Figuur 90: Cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving (In het linkerbeeld is het bovenvlak niet getekend)

De twee stijve platen worden initieel gepositioneerd aan de hand van de maximaal opgelegde

diameter van de cilinder (een marge van 20 procent is voorzien voor de struts). Ze komen pas in

beweging eenmaal de recoil heeft plaatsgevonden. De platen naderen elkaar tot 60 porcent van de

maximale diameter van de cilinder.

Bij de postprocessing worden twee grafieken automatisch gemaakt. De eerste is dezelfde als bij de

cilindrische expansie: de foreshortening in functie van de diameter. Hierbij wordt enkel het stuk van

de grafiek getekend voor het optreden van her eerste contact met de platen.

De tweede is een grafiek die de radiale sterkte aanduidt. Hij toont de relatieve diametervermindering

(volgens de y-as) in functie van de kracht per lengte in longitudinale richting.

Voor deze grafiek wordt enkel gekeken vanaf het moment dat de platen contact maken met de stent.

Dit gebied wordt gevonden door te zoeken naar een reactiekracht verschillend van nul.


101

Figuur 91: De foreshortening in functie van de diameter.

Figuur 92: De radiale sterke van de Vision

De foreshortening resulteert in een gelijkaardige grafiek aan deze bekomen bij de cilindrische

expansie. De radiale sterkte van de Vision toont dat bij een toenemende kracht de stent steeds

sneller plat gedrukt wordt.

Bij sommige stents is dit nog veel sterker en treedt er echt bezwijken op. Een voorbeeld hiervan is de

AMS.


102

Figuur 93: De radiale sterkte van de AMS

5.3 Vergelijkende studie

Al deze berekeningen zijn voor alle stentmodellen uitgevoerd, dit zowel met balk- en volume-

elementen, uitgezonderd voor de Endeavor en de Taxus waarvoor enkel berekeningen met volume-

elementen werden uitgevoerd. Na alle resultaten te hebben verwerkt met de postprocessor werden

voor eenzelfde berekening alle waarden in 1 grafiek geplot om een vergelijking mogelijk te maken.

De resultaten van de AMS dienen enkel ter verduidelijking. Zowel voor de geometrie als voor het

materiaal waren geen werkelijke gegevens beschikbaar en werden aannames gemaakt.

Alle berekeningen zijn uitgevoerd met een kleiner aantal ringen dan in werkelijkheid, dit om de

nodige rekentijd te beperken. Wegens de repetiviteit van gelijke ringen in het werkelijke model

zullen deze kortere modellen de realiteit goed benaderen zonder al te lange rekentijden. Voor

flexibiliteit is dit misschien niet zo. Daarom werd de invloed hiervan gecontroleerd in paragraaf 5.5.4.

5.3.1 Flexibiliteit

De resultaten zijn weergegeven in onderstaande grafieken. Hoe lager de curve van een stent ligt hoe

flexibeler de stent is. De verschillende resulterende relatieve hoekverdraaiing is een gevolg van de

verschillende stentlengtes. De opgelegde rotatie was in elke berekening gelijk. Om de invloed van de

rotatieas zoveel mogelijk te minimaliseren werden voor alle modellen 4 ringen gebruikt,

uitgezonderd de Vision(3) en de Endeavor(6).


103

Figuur 94: De flexibiliteitsresultaten voor berekeningen met balkelementen

Figuur 95: De flexibiliteitsresultaten voor berekeningen met volume-elementen


104

Hier dient omgemerkt te worden dat voor de berekening met balkelementen de resultaten van de

Cypher beperkt werden tot een relatieve rotatie van 0,55 rad/mm. Dit werd gedaan omdat na deze

waarde het reactie moment onrealistisch begint te fluctueren. Het op en neer gaan met een snel

toenemende amplitude van de kromme doet het vermoeden rijzen dat er een vorm van dynamische

resonantie optreedt in het model. Eenzelfde verschijnsel is ook waar te nemen bij de berekening van

de Multi-Link Penta. De resultaten van de Cypher hebben in tegenstelling tot Figuur 78 betrekking tot

een model van vier ringen

Figuur 96: Flexibiliteit van de Cypher met balkelementen

Uit de twee grafieken blijkt duidelijk dat de Cypher, de Tenax en de AMS slecht scoren op dit eerste

criterium. Bij de Cypher kan dit verklaard worden doordat hij als enige stent een ‘gesloten cel’-

ontwerp heeft en dit nog combineert met heel dikke struts. Ook de initiële piek van de AMS kan

hierdoor verklaard worden. Daarna kent de AMS echter een heel sterke afname van het moment.

Om dit te verklaren wordt er naar de vervormde geometrie van de AMS gekeken.

Figuur 97: De vervormde toestand van de AMS


105

Tussen de derde en de vierde ring vervormt de geometrie zeer sterk. Zo goed als alle verbuiging grijpt

hier aan. In de rechte verbindingen aan boven- en onderzijde heersen respectievelijk druk- en

trekkrachten. In onvervormde toestand zorgen deze ook in de ringen voor normaalkrachten. In de

vervormde toestand is de hoek tussen beide delen echter zo groot dat deze krachten momenten in

de struts opwekken en dus grotere vervormingen toelaten bij kleinere krachten. In werkelijkheid zal

deze daling in reactiemoment niet voorkomen wegens de aanwezigheid van de katheter waardoor

deze vervorming niet kan optreden. De katheter in het model opnemen kan dus een duidelijke

meerwaarde geven zoals reeds werd aangetoond door Andy De Pelsmaecker[45].

Ook bij de berekeningen van de AMS met volume-elementen is er speciale piek te zien. Bij een

relatieve rotatie van 0,9 rad/mm daalt het reactiemoment plots. Ook hier kon de verklaring

gevonden worden in het bekijken van de geometrie.

Figuur 98: Flexibiliteitsberekening van de AMS met volume-elementen

Op de afbeelding is te zien dat, op het ogenblik van de piek, de strut naast de verbinding terecht

komt en zo verder kan vervormen.

De Endeavor, de Multi-Link Penta en de Multi-Link Vision blijken de meest flexibele stents in deze

groep te zijn

5.3.2 Cilindrische Expansie

In de grafieken hieronder zijn de resultaten weergegeven voor de cilindrische expansies.


106

Figuur 99: Foreshorteningresultaten voor berekeningen met balkelementen

Figuur 100: Foreshorteningresultaten voor berekeningen met volume-elementen


107

Balk Volume

AMS 11,395 11,075

Cypher 6,541 8,349

Endeavor 2,774

Multi-Link Penta 2,496 2,387

Taxus Liberté 2,434

Tenax 2,354 2,821

Vision 5,330 6,170

Tabel 24: Resultaten voor de maximale foreshortening

Alle grafieken hebben in grote mate dezelfde vorm: een exponentieel stijgende kromme.

De AMS, de Cypher en de Vision scoren merkbaar minder goed dan de overige stents in deze studie.

Bij de AMS is dit te verklaren door de noodzaak een compromis te maken met het zwakkere

materiaal.

Zoals getoond in Figuur 101 is een ontwerp waarbij de verbindingen aan de zijkanten van de ringen

zijn vastgemaakt, zoals bij de Cypher, nadelig voor foreshortening.

Figuur 101: De invloed van de positie van de verbindingen op de foreshortening

Bij de Multi-Link Penta waar de verbindingen volledig tussen de ring zijn geplaatst treedt er initieel

zelfs een kleine verlenging op. Dit komt doordat de verbindingstukken naar buiten worden geduwd

bij het opengaan van de ringen.

Uit de grafieken kan ook een maat voor de recoil afgelezen worden. De correcte waarden worden

echter uit het ‘.data’-bestand gehaald.


108

Balk Volume

AMS 1,170 1,717

Cypher 2,512 2,704

Endeavor 6,300



Tenax 3,399 5,230

Vision 3,010 3,293

Tabel 25: Resultaten voor recoil

De resultaten voor recoil zijn net tegengesteld aan alle vorige. Hier scoren net de Cypher en de AMS

beter. Dezelfde redenen die bij de flexibiliteit negatief waren (dikke struts en ‘gesloten cel’-ontwerp)

werken hier positief om recoil te verminderen. De Endeavor is op dit vlak de slechtst presterende

stent.

In paragraaf 5.5.2 wordt ook nog de invloed van het materiaal op de recoil onderzocht.

5.3.3 Ballonexpansie

Voor de ballonexpansie bekijken we alle grafieken in functie van de druk. De gebruikte ballon is een

model gebaseerd op de Raptor die bij de Cypher gebruikt wordt. De resultaten van de andere stents

kunnen dus afwijken.

Figuur 102: Diameterresultaten voor berekeningen met balkelementen


109

Figuur 103: Diameterresultaten voor berekeningen met volume-elementen

Alle grafieken hebben dezelfde vorm. Na een periode met kleine vervormingen gaan ze plots zeer

snel open waarna ze bij verder toenemende druk nog een heel geringe diametertoename kennen. Als

we deze resultaten vergelijken met de door de producent bekendgemaakte gegevens merken we

echter dat de diameters overschat worden.

Nominale druk [N/mm²] Volume [mm] Balk [mm]

Cypher 1,0 3,11 3,13

Tabel 26: De diameter bij nominale drukken

Deze diameter die normaal 3 mm zouden moeten zijn wordt dus duidelijk overschat. We kijken ook

nog naar de diameter bij een druk van 1,5 N/mm² en vergelijken deze met de waarden gegeven door

de producent.

Producent [mm] Volume [mm] Balk [mm]

Cypher 3,23 3,22 3,26

Tabel 27: De diameter bij 1,5 N/mm²

De waarden bij deze druk benaderen deze van de producent veel beter. Bij de plotse

diametertoename openen de stents te veel wegens dynamische effecten ondanks de tijdelijk tragere

druktoename. Daarna nemen ze trager in diameter toe waardoor ze bij hogere drukken toch naar de

waarden van de producenten toe evolueren.


110

Figuur 104: Dogboningresultaten voor berekeningen met balkelementen

Figuur 105: Dogboningresultaten voor berekeningen met volume-elementen


111

Figuur 106: Foreshorteningresultaten voor berekeningen met balkelementen

Figuur 107: Foreshorteningresultaten voor berekeningen met volume-elementen


112

Balk Volume

AMS 26,172 33,147

Cypher 68,657 147,296

Endeavor 105,550



Tenax 108,289 139,768

Vision 32,266 41,686

Tabel 28: De maximale dogboning [%]

De dogboning is afhankelijk van de overlengte van de ballon. Alle berekeningen werden uitgevoerd

met een overlengte van 1 mm aan beide zijden van de stent.

De dogboning resultaten verschillen soms sterk tussen de berekening met balkelementen en deze

met volume-elementen. De vermoedelijke oorzaak voor dit verschil ligt in het heel vluchtige karakter

van de dogboning. De resultaten worden met een constante tussentijd gemeten. Het is hierdoor

mogelijk dat de echte piek van de dogboning tussen twee neergeschreven resultaten valt. Bij de twee

berekeningen kan door het verschil in model de piek met een tijdsverschil optreden waardoor de

piek bij een van beide beter voorgesteld wordt in de resultaten.

De Cypher, Endeavor en Tenax scoren het slechtst op vlak van dogboning. De Multi-Link Penta, de

AMS en de Vision scoren daarentegen goed.

Balk Volume

AMS 13,390 13,598

Cypher 10,200 12,793

Endeavor 7,635



Tenax 5,911 6,795

Vision 10,287 9,653

Tabel 29: De maximale foreshortening [%]

De waarden in deze tabel zijn groter dan deze bekomen bij de cilindrische expansie. Hiervoor zijn

twee verklaringen. Deze stents werden door de druk tot een grotere diameter geëxpandeerd.

Bovendien heeft de dogboning waarschijnlijk een invloed op de foreshortening. Door de dogboning

krullen de uiteinden naar binnen, is er een naar binnen gerichte kracht van de ballon op de stents en

kunnen ze door de reeds geëxpandeerde uiteinden deze verkorting teniet doen als de stent opnieuw

cilindrisch wordt.

De gelijkvormigheid tussen de druk-diametergrafieken en de druk-foreshorteninggrafieken toont

opnieuw een duidelijk verband tussen de diameter en de foreshortening. Een stent te ver

expanderen zal dus niet alleen grotere spanningen in de vaatwand oproepen maar door een grotere

foreshortening ook de vaatwand meer beschadigen. Beide factoren hebben een negatieve invloed op

het totale risico op restenose.


113

5.3.4 Cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving

Figuur 108: Radiale sterkte resultaten voor berekeningen met volume-elementen

Uit de berekening met volume-elementen volgen duidelijke resultaten. Initieel biedt de stent een

hoge weerstand zonder al te veel te vervormen. Bij toenemende kracht neemt de vervorming steeds

sneller toe tot de vervorming zelfs toeneemt bij quasi gelijkblijvende kracht. Op dat moment bezwijkt

de stent dus volledig. De beschouwde stents kunnen in drie groepen geklasseerd worden.

Een eerste groep, bestaande uit de Cypher en de Taxus, heeft een zeer grote radiale sterkte. Pas bij

krachten groter dan 0,25 N/mm daalt de relatieve diameter onder de 85%.

Een twee groep bestaat uit de Multi-Link Vision, de Multi-Link Penta en de Endeavor. Deze stents

vertonen nagenoeg dezelfde resultaten. Bij een kracht van 0,15 N/mm² is de relatieve diameter reeds

afgenomen tot ongeveer 80%.

Aan het zwakkere uiteinde bevinden zich de Tenax en de AMS. Hoewel de berekening van de Tenax

sterkt fluctuerende resultaten geeft kan toch duidelijk gezien worden dat beide stents bezwijken bij

een kracht kleiner dan 0,1 N/mm².


114

Figuur 109: Radiale sterkte resultaten voor berekeningen met balkelementen

De resultaten van de berekeningen met balkelementen zijn duidelijk inferieur aan deze met volume-

elementen. Dit is door het fluctueren van de reactiekracht en dus een probleem in de Abaqus

berekening dat duidelijk optreedt bij alle berekeningen. Het is dan ook aan te raden voor het bepalen

van de radiale sterkte de optie met volume-elementen te gebruiken.

Uit deze berekening worden ook de foreshorteningsresultaten bepaald. Deze zijn echter identiek aan

die van de cilindrische expansie en worden dus niet nogmaals besproken.

5.4 Vergelijking tussen berekening met balkelementen en met

volume-elementen

Daar deze thesis tot doel had berekeningen met balkelementen te gebruiken om

optimalisatiestappen uit te voeren en de berekeningen met volume-elementen te benutten om een

nauwkeuriger spanningsbeeld te krijgen, wordt ook een vergelijking gemaakt tussen de berekeningen

met balkelementen en die met volume-elementen.

In onderstaande grafiek worden alle resultaten vergeleken.


115

Figuur 110: De flexibiliteit

De flexibiliteitsresultaten zijn nagenoeg identiek. Enkel in het eerste elastische deel zijn de

optredende fluctuaties iets verschillend. In het plastische gedeelte vallen de krommen samen. De

resultaten voor de berekening met balkelementen is opnieuw afgesneden vanaf 0,55 rad/mm.

Figuur 111: De cilindrische expansie

De expansie met de volume-elementen vertoont een duidelijk hogere foreshortening. Er is een

verschil tussen beide dat varieert van 0 tot 2%.


116

Figuur 112: De ballonexpansie zonder uiteinden


117

Initieel valt een duidelijk grotere diameter bij de balkelementen op. De verklaring hiervoor is dat de

diameter bij beide berekeningen anders gedefinieerd is. Bij de balkelementen wordt er gestart vanaf

de gemiddelde diameter terwijl bij volume-elementen de inwendige diameter gebruikt wordt. Deze

keuze werd gemaakt gekozen om het verschil te compenseren in de locatie waar de ballon contact

maakt. Deze locatie bepaalt de diameter. Na de plotse opening zijn de twee krommen dan ook

gelijklopend.

Een tweede verschil is dat bij de volume-elementen de stent iets later opent en een grotere

dogboning vertoont. Deze grotere dogboning kan een verklaring zijn voor de grotere foreshortening.

Voor de Cypher werd ook de expansie uitgevoerd met een ballon met uiteinden.

Figuur 113: Ballonexpansie met uiteinden

De curve heeft hetzelfde initiële diameterverschil dat na de expansie verdwijnt. De waarden

verschillen ook van deze van de ballon zonder uiteinden. Daarom worden ze met de druk-

diameterwaarden van de producent vergeleken.


118

Figuur 114: Validatie van de ballonexpansie van de Cypher

Op grafiek is duidelijk te zien dat de berekeningen met uiteinden een betere weergave zijn van de

realiteit. De resultaten van de ballon zonder uiteinden komen niet echt overeen met vroegere

resultaten. Uit het bekijken van de expansie van de ballon in paragraaf 4.1.4.4 lijkt de oorzaak niet te

wijten aan het ballonmodel.


119

Figuur 115: De cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving

De diameter-foreshorteningsgrafiek is vergelijkbaar met deze van de eenvoudige cilindrische

expansie.

De krommen betreffende de radiale sterkte verschillen zeer sterk. De berekening met volume-

elementen vertoont een zeer vloeiende lijn die bij een kracht van ongeveer 0,35 N/mm bezwijkt. De

resultaten van de berekening met balkelementen vertonen daarentegen een zeer grillige vorm die te

wijten is aan fluctuatie in de reactiekracht die door Abaqus berekend wordt. In dit geval geeft de

berekening met balkelementen dus een duidelijk inferieure resultaten ten opzichte van de

balkelementen.

Als laatste wordt nog een overzicht gegeven van de foreshortening die uit de verschillende

berekeningen volgt.


120

Figuur 116: De foreshortening in verschillende berekeningen

In deze grafiek is duidelijk te zien dat de foreshortening bij ballonexpansies zonder uteinden een stuk

groter is dan bij de cilindrische expansie. Ook tussen de ballonexpansies zonder uteinden onderling is

er een verschil. Het vermoeden ontstaat dat de foreshortening groter is door de optredende

dogboning. Bij dogboning openen de uiteinden en door hun rotatie verkort de stent en krijgt de druk

uitgeoefend door de ballon een longitudinale component gericht naar het midden van de stent. Als

het centrale deel van de stent opent voorkomen de ballonuiteinden het opnieuw verlengen van de

stent. De berekeningen met de ballonuiteinden daarentegen vertonen bij grotere diameters een

gelijkaardige verkorting als de cilindrische expansies.

Naast de resultaten wordt ook gekeken naar de rekentijd. In onderstaande tabel zijn de rekentijden

weergegeven voor elke berekening met de Cypher stent bestaande uit 4 ringen (14040 C3D8R, 1812

B32).

Cypher Cpu’s Steptime Balk Volume Verhouding

Flexibiliteit 4 0,002 3u42 2u47 1,329

Cilindrische expansie 4 0,0025 3u12 2u38 1,215

Ballonexpansie (zonder uiteinden)

8 0,0031 5u27 3u53 1,403

Ballonexpansie (met uiteinden)

8 0,0031 16u40 10u59 1,517

Cilindrische expansie met radiale sterkte

4 0,005 6u48 5u31 1,233


121

In tegenstelling tot het gehoopte resultaat zijn de berekeningen met balkelementen niet sneller. Ze

zijn zelfs gemiddeld 20 tot 40 procent trager. Dit negatief resultaat is waarschijnlijk het gevolg van de

noodzaak om voor ieder balkelement de oriëntatie individueel te definiëren en het daaruit volgende

aantal dwarssecties. Ook werd, in tegenstelling tot het artikel van Hall en Kasper[48], gekozen om

met B32-elemeten te werken in plaats van de in het artikel gebruikte B31-elementen.

In de eerste berekeningpogingen, waar nog Abaqus Standard werd gebruikt, werd wel een aanzienlijk

verschil in rekentijd waargenomen. Deze berekeningen slaagden echter enkel voor de flexibiliteit van

de Cypher. Bij de andere stents kon Abaqus de berekening niet tot een goed einde brengen. Dat was

een van de redenen waarom werd overgeschakeld op Explicit.

We gaan deze resultaten ook na voor een tweede stent: de Multi-Link Vision. Ook nu kijken we eerst

naar de resultaten.

Figuur 117: De flexibiliteit


122

Figuur 118: De cilindrische expansie


123

Figuur 119: De ballonexpansie


124

Figuur 120: De cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving

Ook hier zijn de resultaten sterk gelijklopend. De ballonexpansie en de cilindrische expansie vertonen

een nog betere gelijkenis dan bij de Cypher. Ook hier is er in het begin een verschil in diameter

wegens de strutdikte.

Bij de berekening van de radiale sterkte wijkt de berekening met balkelementen sterk af van de te

verwachten resultaten. De opgemeten reactiekracht fluctueert. Net als bij de Cypher kunnen we dus

besluiten dat de resultaten van de berekening met balkelementen onrealistische resultaten oplevert.

Alle onaanvaardbare berekeningsproblemen met balkelementen zijn te wijten aan reactiekrachten:

alle radiale sterktes en de flexibiliteit van de Cypher en de Penta. Voor deze berekeningen lijkt het

dan ook beter om volume-elementen te gebruiken.

Net als voor de Cypher, werd voor de Vision de ballonexpansie nogmaals uitgevoerd met een model

met ballonuiteinden. De resultaten van alle ballonexpansies werden vergeleken met de gegeven van

de producent voor de Promus. Die heeft op de coating na dezelfde geometrie als de Vision en dus

zouden de druk-diameterwaarden moeten overeenstemmen. De gebruikte ballon is de Raptor. Dit is

dus niet de ballon waarmee de Vision/Promus normaal geëxpandeerd wordt.


125

Figuur 121: Vallidatie van de ballonexpansie van de Vision

Bij de nominale druk van 0,9 N/mm² is er een heel goede overeenstemming tussen de

producentgegevens en de expansie met uiteinden. Bij hogere drukken echter komen de

berekeningen zonder uiteinden dichter bij de gegevens van de producent al is het verschil tussen de

vier berekeningen bij die drukken klein.

De tijdsverhoudingen zijn ook voor de Vision berekend (14304 C3D8R, 983 B32). Deze hoge

verhouding in het aantal elementen komt doordat er voor de ringen een dwarssectie wordt gebruikt

van vier op vier rechthoeken. Bij de Cypher zijn dit er maar drie op twee.

Tenax Cpu’s Steptime Balk Volume Verhouding

Flexibiliteit 4 0,002 1u01 2u16 0,448

Cilindrische

expansie

4 0,0025 2u20 3u37 0,645

Ballonexpansie

(zonder uiteinden)

Balk 4

Volume 8

0,0031 2u49 3u26 0,820

Ballonexpansie

(met uiteinden)

4 0,0031 14u36 14u55 0,979

Cilindrische

expansie met

radiale sterkte

4 0,005 2u52 5u50 0,491

In dit model lijken de balkelementen wel sneller, maar dit is enkel te danken aan de verhouding in

het aantal elementen: een factor 14,5.


126

Hoewel de balkelementen dus relatief gelijklopende resultaten geven als de volumeberekeningen

moet besloten worden dat ze hun doel, snellere optimalisatiestappen, niet bereiken. Ze halen het

enkel op rekentijd als er een zeer fijne mesh gebruikt wordt bij de volume-elementen. Voor snellere

resultaten in bij de berekeningen van de Cypher aangetoond dat een grove mesh beter is. In

paragraaf 5.5.1 wordt hier verder op ingegaan.

5.5 Extra controles

5.5.1 De invloed van de mesh

De manier waarop de bifurcaties gemesht worden zorgt ervoor dat de geometrie lichtjes

meshgevoelig is. De laatste elementen van de zijtak zijn afhankelijk van deze in de hoofdtak.

Figuur 122: De meshafhankelijkheid van de geometrie

De cilindrische expansie werd uitgevoerd met twee verschillende meshes.

C3D8R M3D4 Rekentijd

Grof 14040 200 3u54

Fijn 22032 200 5u47

Hieronder staan de resultaten van de cilindrische expansie.


127

Figuur 123: De resultaten van de invloed van de mesh

Er zijn geen noemenswaardige verschillen in de resultaten. Op de rekentijd echter wel. Deze is een

derde korter met de grove mesh. Na deze resultaten werd er dan ook voor gekozen om alle

berekeningen met de Cypher uit te voeren met een grove mesh. Dit gegeven gecombineerd met het

relatief eenvoudig model van de Cypher zorgde ervoor dat de Cypher een ideale geometrie heeft om

berekeningen en de invloed van meerdere parameters te testen.

Een grovere mesh gebruiken blijkt dus wel een doeltreffend middel om de rekentijd te verkorten

5.5.2 De invloed van het materiaal

De invloed van het materiaal is sterk afhankelijk van de uitgevoerde berekening. Het testen gebeurt

door de berekening met drie materialen uit te voeren: Staal, Cobalt-Chroom en Magnesium. Eerst

wordt de cilindrische expansie van de Cypher nader bekeken. De opgemeten recoil is in

onderstaande tabel afgedrukt.

Hierbij dient opgemerkt te worden dat materiaalgegevens voor magnesium niet gevalideerd zijn en

enkel ter illustratie werden meegenomen in deze vergelijking.

Materiaal Recoil Elasticiteitsmodulus

[Mpa]

Vloeigrens

[Mpa] fy/E Recoil*E/fy

Staal 2,58% 196000 375 0.001913 13.4848

Cobalt-Chroom 2,99% 243000 629 0.002588 11.5512

Magnesium 1,57% 156000 190 0.001218 12.8905


128

Figuur 124: Spanning-rekdiagram

Uit van Figuur 124 wordt afgeleid dat de elastische terugvering grotendeels beïnvloed wordt door de

elastische reactie van het materiaal. Dit wordt bevestigd door het bekijken van de verhouding recoil x

elasticiteitsmodulus / vloeigrens. De beperkte spreiding op deze verhouding duidt op een

gedeeltelijke correlatie tussen beide. Materiaal heeft dus duidelijk een rechtstreekse invloed op de

recoil. Hoe sterker het materiaal hoe groter de recoil. Dit verklaart de grote recoil waargenomen bij

de Endeavor.

Uit dezelfde berekening kan ook de foreshortening bepaald worden.

Figuur 125: De invloed van het materiaal op de foreshortening

Uit de grafiek blijkt duidelijk dat de foreshortening niet beïnvloed wordt door van het materiaal en

bijgevolg volledig bepaald is door de geometrie.


129

Ook de invloed op de flexibiliteit werd bekeken. Ook hiervoor werd het model van de Cypher

gebruikt.

Figuur 126: De invloed van het materiaal op de flexibiliteit

5.5.3 De invloed van het aantal outputs

Al snel werd duidelijk dat de 20 standaardoutputs van een Abaqus Explicit berekening onvoldoende

waren om een goed beeld te krijgen over transiënte effecten. Dit is enkel van doorslaggevend belang

bij de ballonexpansie waar er specifiek naar de dogboning gekeken wordt.

De invloed wordt onderzocht door het bestuderen van de expansie van de Cypher. Er werden drie

berekeningen uitgevoerd met respectievelijk 10, 30 en 50 outputs.

De resultaten zijn weergegeven in onderstaande grafieken.


130

Figuur 127: De invloed van het aantal outputs op de dogboning

De maximumwaarden voor de dogboning zijn respectievelijk 25,8%, 88,1% en 76,6%. De resultaten

afgeleid uit de berekening met 10 outputs zijn duidelijk onaanvaardbaar onnauwkeurig. De waarde

van 25,8% is een grote onderschatting van de werkelijke dogboning. De waarden voor de twee

overige berekeningen liggen dichter bij elkaar. Ook de grafieken zijn gelijkvormig. Hoe groter het

aantal outputs, hoe nauwkeuriger de piek van de dogboning zal worden gevonden. Een te klein

aantal zal de piek niet nauwkeurig benaderen en daardoor de dogboning onderschatten. Dit is

duidelijk het geval voor de berekening met 10 outputs.

Desondanks merken we een hogere waarde bij de berekening met 30 outputs. Dit verschijnsel kan

verklaard worden door een andere verdeling van de outputs in de tijd. We dienen ook te vermelden

dat er een positief effect ontstaat door de amplitude van de druk. In het kritieke gebied verloopt de

druktoename trager. Hierdoor liggen de punten in de grafiek in deze zone dichter op elkaar,

waardoor automatisch reeds een betere benadering bekomen wordt. Het aantal outputs heeft geen

invloed op de rekentijd. De extra tijd die nodig is in de postprocessor om de resultaten te verwerken

is ook beperkt tot een aantal seconden. Er is dus geen reden om deze parameter klein te houden en

bijgevolg worden er in de preprocessor standaard 50 outputs gevraagd.

5.5.4 Invloed van het aantal ringen op de flexibiliteit

Voor de flexibiliteit wordt in veel gevallen het model verkleind door slechts een beperkt aantal ringen

te nemen. De invloed van deze vereenvoudiging wordt hier nagegaan. Hiervoor wordt de flexibiliteit

van de Cypher berekend met 2 en met 4 ringen.


131

Figuur 128: De flexibiliteit van de Cypher met 2 en 4 ringen

De resultaten zijn weergegeven in onderstaande grafiek.

Figuur 129: De invloed van het aantal ringen op de flexibiliteit


132

Een eerste opvallend verschil is dat voor de langere stent de relatieve rotaties bij eenzelfde

opgelegde hoekverdraaiing aan de eindvlakken, veel kleiner zijn en daardoor de punten veel dichter

op elkaar liggen. Om deze reden werd het mogelijk gemaakt om de hoekrotatie die wordt opgelegd

in te geven in de preprocessor.

Verder zien we dat de langere stent iets flexibeler (kleinere reactiemomenten) toont. Dit valt te

verklaren door de opbouw van de Cypher te bekijken. In de vervormde toestand is duidelijk te zien

dat de flexibiliteit enkel door de verbindingen verzorgd wordt. Het lange model bezit 3

verbindingszones, het korte slechts 1. Het lange model is echter maar 2,27 keer zolang als het korte,

wat resulteert in meer flexibiliteitszones per lengte en bijgevolg een hogere flexibiliteit.

5.5.5 Invloed van het aantal verbindingen op de flexibiliteit

In deze paragraaf wordt het voordeel van de parametrisch aanpasbare geometrie aangetoond door

het toe te passen op de flexibiliteitsberekening van de Cypher.

Uit de vergelijking met de andere stents volgt al snel dat de Cypher slecht scoort op gebied van

flexibiliteit. Een mogelijke oplossing hiervoor zou zijn om over te gaan op een ‘open cel’-design.

Er werden drie modellen beproefd: de originele Cypher met zes verbindingen, een model met drie

verbindingen en een model met twee verbindingen.


133

Figuur 130: De 3 verschillende modellen met respectievelijk 2, 3 en 6 verbindingen

De resultaten zijn weergegeven in onderstaande grafiek.


134

Figuur 131: De invloed van het aantal verbindingen op de flexibiliteit

Het is duidelijk dat het reactiemoment rechtstreeks evenredig is met het aantal verbindingen. Verder

valt ook op dat enkel in het geval met 6 verbindingen de verstijving ten gevolge van het contact

optreedt.

Deze berekeningen hebben aangetoond dat door een eenvoudige wijziging de Cypher veel beter kan

scoren op gebied van flexibiliteit. Toch is door de ontwerpers specifiek gekozen om dit niet te doen.

De reden hiervoor zijn de grote openingen die ontstaan waar de verbindingen ontbreken. Hierdoor

zou tijdens de expansie de ballon tussen de stent doordringen en de vaatwand beschadigen. Ook zou

hier een zone ontstaan die geen steun krijgt en ook te weinig van de medicijncoating ontvangt. Dit

was volgens de ontwerpers blijkbaar belangrijker dan de lage flexibiliteit.

5.5.6 Invloed van de rotatieas op de flexibiliteit

De flexibiliteitsberekening is een asymmetrische berekening. Hoewel de stents repetitief zijn in

omtreksrichting kan de flexibiliteit binnen dit interval variëren. De Cypher is repetitief om de 60

graden. Daarom wordt in deze paragraaf de Cypher om zijn longitudinale as geroteerd om een hoek

van 15, 30 en 45 graden. Voor deze berekening wordt een model met slechts twee ringen gebruikt.

Meer uitleg hierover in paragraaf 5.5.4


135

Figuur 132: De invloed van de rotatieas op de flexibiliteit

Er zit een lichte spreiding op het reactiemoment maar dit is in dit geval slechts een kleine invloed.

Bij een stent zoals de Tenax kan dit een relatief groot effect hebben. De Tenax heeft slechts twee

verbindingen die ten opzichte van elkaar verschoven zijn over 180°. In realiteit bestaat de stent uit

een groter aantal ringen en zal de invloed van de rotatieas beperkter zijn doordat de

flexibiliteitszones ten opzichte van elkaar geroteerd zijn.

136

Hoofdstuk 6

Conclusie

6.1 Literatuurstudie

Uit de zoektocht naar gegevens over de beschouwde stents bleek al snel dat de producenten slechts

heel weinig numeriek vergelijkbare gegevens publiceren. Op hun websites promoten ze wel allemaal

dat hun stent optimale plaatsingsmogelijkheden combineert met een ideale steun. Een objectief

vergelijkend berekeningshulpmiddel kan dus zeker zijn nut bewijzen.

De enige vergelijkbare gepubliceerde waarden zijn de resultaten van de klinische studies. Daarom

werd een eerste vergelijkende studie gebaseerd op deze gegevens. Deze resultaten bevestigden de

verwachtingen. Er is een duidelijke ordening volgens de coating. De drug eluting stents scoren

aanzienlijk beter met een herbehandelingsgraad die steeds kleiner dan 10% is en meestal zelfs onder

de 5% ligt. Daarna volgen de stents met passieve coating gevolgd door de bare metal stents. Voor

deze laatste kan de noodzaak van een herbehandeling tot 20 % oplopen.

De enige afwijking op deze rangschikking is de Multi-Link Vision die opmerkelijk goed scoort voor een

BMS. Er dient opgemerkt te worden dat er slechts één studie werd gevonden en deze slechts over

een periode van 6 maanden liep.

Hoewel de idee van een absorbeerbare stent enkele duidelijke voordelen heeft, leidt dit principe

duidelijk tot een compromis. In de enige klinische studie die gevonden werd was er sprake van een

herbehandeling (TLR) van 38 procent. Door de absorptie kan deze herbehandeling wel eenvoudiger

gebeuren. De betreffende stent is wel nog in volle ontwikkeling en nog niet commercieel

beschikbaar.

6.2 Pre- en postprocessor

In het kader van deze thesis werd een pre- en postprocessor ontwikkeld voor de Abaqus

rekencluster. Deze pre- en postprocessor zijn ontwikkeld in de vorm van scripts in pyFormex en

kunnen beide volledig vanuit de GUI worden aangestuurd. De preprocessor bevat een groot aantal

functies. Enkele daarvan dienen om een geometrie te importeren, te bewerken en te controleren.

Het belangrijkste onderdeel zijn echter de functies voor het automatisch aanmaken van Abaqus

inputfiles. Er zijn enkele functies die enkel de geometrie naar Abaqus exporteren en een functie die

de inputfile van een ballondilatatie maakt.

Hoofdstuk 6 Conclusie

137

In de preprocessor staan echter die functies centraal die inputfiles met volledige berekeningen

aanmaken. Er zijn vier berekeningen waaruit samen enkele zeer belangrijke ontwerpeisen afgeleid

kunnen worden.

Flexibiliteit;

Cilindrische expansie;

Ballonexpansie;

Cilindrische expansie met radiale sterkte beproeving.

Door pyFormex kan de gebruiker in minder dan een minuut een volledige inputfile maken met

inbegrip van het tekenen van de geometrie. Dit toont de kracht van deze preprocessor. De gebruiker

kan zonder veel werk een groot aantal berekeningen maken om een ontwerp parametrisch te

optimaliseren. Door middel van deze pre- en postprocessor is de enige beperking de rekentijd.

In deze thesis werd een poging gedaan om de optie in te bouwen optimalisatieberekeningen uit te

voeren met balkelementen. Nadien bleek deze optie echter niet het verwachte hogere rendement op

te leveren. Bij de berekening van de radiale sterkte en soms bij flexibiliteit worden er bovendien

onrealistische resultaten bekomen voor de reactiekrachten. Om toch snel tot een resultaat te komen

kan de gebruiker kiezen om een grovere mesh te gebruiken.

Binnen elke berekening zijn verschillende opties ingebouwd. Sommige opties zijn gebaseerd op

eerdere thesissen, sommige zijn nieuw. Bij deze nieuwe optie bevindt zich onder andere het

simuleren van de volledige ballon met inbegrip van de uiteinden

Voor al deze berekeningen is een bijhorende postprocessor ontworpen die de resultaten verwerkt

tot specifieke waarden voor het berekenen van stents: lengte, diameter, dogboning, … . Met deze

resultaten kunnen grafieken getekend worden. Deze grafieken kunnen per berekening opgesteld

worden maar er kunnen ook meerdere berekeningen samen voorgesteld worden op 1 grafiek om zo

een onderlinge vergelijking mogelijk te maken.

6.3 Vergelijkende studie

Om de functies van de pre- en postprocessor te testen en hun kracht aan te tonen werd een

vergelijkende studie uitgevoerd tussen de zeven getekende geometrieën. Door de verschillende

karakteristieken voor de verschillende stents in grafiek af te beelden konden de stents gerangschikt

worden.

Enkele tendensen vielen op. Een eerste zijn de zwakke resultaten van de AMS. Hoewel de

berekeningen slechts een indicatie zijn, door het gebrek aan een exacte geometrie en exacte

materiaalparameters, is duidelijk dat de idee van een absorbeerbare stent gepaard gaat met grote

compromissen op het vlak van sterkte en andere ontwerpeisen.

De Cypher scoort het best op het vlak van radiale sterkte maar kan deze goede resultaten niet

handhaven op andere vlakken. Inzake flexibiliteit en foreshortening scoort enkel de AMS slechter.

Voor deze beide parameters lijkt er echter verbetering op komst met de Cypher-Select.

Hoofdstuk 6 Conclusie

138

De nieuwere ontwerpen hebben een kleinere radiale sterkte maar scoren hierdoor beter op andere

vlakken.

Het is dus duidelijk dat sommige eisen elkaar rechtstreeks tegenspreken, bijvoorbeeld de flexibiliteit

en de radiale sterkte. Hieruit volgt dat een afweging zal moeten gemaakt worden tussen de

verschillende eisen. Deze ideale afweging zal voor iedere stentimplantatie anders zijn.

6.4 Verdere mogelijkheden

Tijdens het bestuderen van de resultaten werden reeds enkele mogelijke verbeteringen aangehaald.

Een eerste is het modelleren van de katheter en de ballon bij de flexibiliteitsberekening.

Een tweede is het beter valideren van de ballonexpansie. Een identiek model aan dit gebruikt in

eerdere thesissen[45][46] geeft jammergenoeg afwijkende resultaten. Het model met de

ballonuiteinden echter geeft wel realistische waarden en is dus een stap in de richting van een van

volledige realistische simulatie.

In deze thesis werd enkel een vrije expansie behandeld. In realiteit wordt de stent in een vernauwde

slagader geëxpandeerd. De stenose heeft daarbij een enorme invloed op de expansie. Daarom is het

modeleren van de expansie in een stenose zeker een van de volgende stappen naar een patiënt

specifieke modellering toe. Daarbij kan de vorm en opbouw van de stenose uit medische beelden

wordt gehaald, waarna verschillende stents virtueel worden geëxpandeerd is de stenose om hun

doeltreffendheid te vergelijken. PyFormex lijkt hiervoor ideaal wegens de reeds aanwezige optie om

met verschillende beeldformaten te werken. Hiermee zou de arts een goed gefundeerde keuze

kunnen maken om de patiënt een optimaal resultaat te bezorgen.

139

Bibliografie [1] http://www.aktion-meditech.de

[2] http://www.cardiologischeliga.be/nl/03_vasculair_arth.cfm

[3] http://www.asante.org/Images/Import/Heart/Bypass.gif

[4] http://www.e-gezondheid.be/nl/ziekten_en_aandoeningen/Atherosclerose-3757-890-art.htm

[5] http://www.nhlbi.nih.gov/health/dci/Diseases/Angioplasty/Angioplasty_howdone.html

[6] http://www.uza.be/UZA/downloads/RE-UZA-Kathlab.pdf

[7] http://www.umcn.nl/patient/

[8] MICHELE CONTI, Finite Element Analysis of self-expanding braided wirestent, 2007

[9] http://www.ptca.org/des.html

[10] RON WAKSMAN, Absorbable Metal Stent, Clinical Update and DREAMS – Drug Eluting

Absorbable Metal Stent, Concept and pre-clinical data, 2007,

http://www.congress.co.il/ici2007/images/ppt2/1400_Waksman_C_Mon.ppt

[11] http://navier.ugent.be/public/biomed/research/research.htm

[12] US Patent 6955686, 2005

[13]G.A. HOLZAPFEL, D.E.KIOUSIS, Biomechnical Characterization of the stented artery, computional

solid mechanical aspects, ESVB 2007 – New Technologies in Vascular Biomaterials. Fundamentals

About Stents II, Chapter 2, page 11-23, 2007

[14] http://www.cordis.com

[15]

http://www.abbottvascular.com/av_dotcom/url/content/en_US/10.10.355.10:10/general_content/

Abtdiv_General_Content_0000124.htm

[16] http://news.thomasnet.com/companystory/492716

[17]

http://www.abbottvascular.com/av_dotcom/url/content/en_US/10.10.360.20:20/general_content/

Abtdiv_General_Content_0000157.htm

[18] RAIMUND ERBEL, LUIS GRUBERG ,PROGRESS-AMS: Coronary Stenting With Magnesium-Alloy

Absorbable Metal Stent, Medscape, 2006,

[19] RON WAKSMAN, Absorbable Metal Stent: the new answer to the question of restenosis, 2004,

http://www.europcronline.com/fo/lecture/view_slide.php?congres_id=66&id=1481

[20] http://www.endeavorstent.com/html/en/hcp_endspr_differentbydesign.html

http://www.aktion-meditech.de/

http://www.cardiologischeliga.be/nl/03_vasculair_arth.cfm

http://www.asante.org/Images/Import/Heart/Bypass.gif

http://www.e-gezondheid.be/nl/ziekten_en_aandoeningen/Atherosclerose-3757-890-art.htm

http://www.nhlbi.nih.gov/health/dci/Diseases/Angioplasty/Angioplasty_howdone.html

http://www.uza.be/UZA/downloads/RE-UZA-Kathlab.pdf

http://www.umcn.nl/patient/

http://www.ptca.org/des.html

http://navier.ugent.be/public/biomed/research/research.htm

http://www.cordis.com/

http://www.abbottvascular.com/av_dotcom/url/content/en_US/10.10.355.10:10/general_content/Abtdiv_General_Content_0000124.htm


http://news.thomasnet.com/companystory/492716



http://www.endeavorstent.com/html/en/hcp_endspr_differentbydesign.html

140

[21]

http://www.bostonscientific.com/templatedata/imports/collateral/Coronary/liberte_guid_01_us.pdf

[22] SIGMUND SILBER, Which Parameter Should Be Chosen as Primary Endpoint for Randomized

Drug-Eluting Stent Studies?, Journal of Interventional Cardiology, Volume 17, Number 6, December

2004 , pp. 375-385(11)

[23] NELSON RODRIGUES NETTO, JR., JEAN IKONOMIDIS and CESAR ZILLO, Routine ureteral stenting

after ureteroscopy for ureteral lithiasis: is it really necessary?, The Journal of Urology, Volume 166,

Issue 4, Pages 1252-1254, October 2001

[24] http://files.shareholder.com/downloads/JNJ/0x0x51853/dd1f8d1a-b820-4182-ab3c-

149b0beea9e4/JNJ_News_2005_3_6_Financial_Releases.pdf

[25] http://www.jnj.com/news/jnj_news/20070327_093215.htm

[26] http://www.medpagetoday.com/Cardiology/PCI/tb/8157

[27] http://www.entrepreneur.com/tradejournals/article/154515715.html

[28] http://www.abbott.com/global/url/pressRelease/en_US/60.5:5/Press_Release_0528.htm

[29] http://www.abbottvascular.com/en_US/content/document/Fact_Sheet_SPIRIT_Trial.pdf

[30] http://www.medicalnewstoday.com/articles/86284.php

[31] DIDIER CARRIÉ M.D., KHALIFÉ KHALIFÉ M.D., MARTIAL HAMON M.D., BERNARD CITRON M.D.,

JEAN PIERRE MONASSIER, M.D., RÉMI SABATIER M.D., JANUS LIPIECKY M.D., SAMI MOURALI M.D.,

LAURENT SARFATY M.D., MEYER ELBAZ M.D., JOELLE FOURCADE M.D., JACQUES PUEL M.D.* (2001)

Initial and Follow-Up Results of the Tenax Coronary Stent, Journal of Interventional Cardiology,

Volume 14 Issue 1 Page 1-5, February 2001

[32] MARTIN UNVERDORBEN MD, PHDA, BABETT SIPPEL MDA, RALF DEGENHARDT PHDA, KATHERINE

SATTLER MDA, ROLAND FRIES MDB, BERND ABT MDA, EBERHARD WAGNER MDA, HENNING

KOEHLER MDA, GABRIELE DAEMGEN MDA, MANFRED SCHOLZ MDA, HASSAN IBRAHIM MDA, KARL-

HEINZ TEWS PHDC, BENNO HENNEN MDB, HEINER K. BERTHOLD MD, PHDA AND CHRISTIAN

VALLBRACHT MDA, Comparison of a silicon carbide-coated stent versus a noncoated stent in human

beings: The Tenax versus Nir Stent Study's long-term outcome, American Heart Journal , Volume 145

, Issue 4 , Page E17

[33] MARTIN UNVERDORBEN M.D., PH.D, KATHERINE SATTLER M.D, RALF DEGENHARDT PH.D,

ROLAND FRIES M.D, BERND ABT M.D, EBERHARD WAGNER M.D, HENNING KOEHLER M.D, MANFRED

SCHOLZ M.D, HASSAN IBRAHIM M.D, KARL-HEINZ TEWS PH.D, BENNO HENNEN M.D, GABRIELE

DAEMGEN M.D, HEINER K. BERTHOLD M.D., PH.D, CHRISTIAN VALLBRACHT M.D, Comparison of a

Silicon Carbide Coated Stent versus a Noncoated Stent in Humans:. The Tenax™-Stent Study (TENISS),

Journal of interventional cardiology, 16(4):325-33, Augustus 2003

[34] http://www.ivtindia.com/stent.html

http://www.bostonscientific.com/templatedata/imports/collateral/Coronary/liberte_guid_01_us.pdf

http://files.shareholder.com/downloads/JNJ/0x0x51853/dd1f8d1a-b820-4182-ab3c-149b0beea9e4/JNJ_News_2005_3_6_Financial_Releases.pdf

http://files.shareholder.com/downloads/JNJ/0x0x51853/dd1f8d1a-b820-4182-ab3c-149b0beea9e4/JNJ_News_2005_3_6_Financial_Releases.pdf

http://www.jnj.com/news/jnj_news/20070327_093215.htm

http://www.medpagetoday.com/Cardiology/PCI/tb/8157

http://www.entrepreneur.com/tradejournals/article/154515715.html

http://www.abbott.com/global/url/pressRelease/en_US/60.5:5/Press_Release_0528.htm

http://www.abbottvascular.com/en_US/content/document/Fact_Sheet_SPIRIT_Trial.pdf

http://www.medicalnewstoday.com/articles/86284.php

http://www.ivtindia.com/stent.html

141

[35] HISATAKA SASAO, HITOKO OGATA and DAISUKE HOTTA, Clinical and Angiographic Outcomes

After Multi-Link PENTA Stent Implantation in Japanese Patients With Coronary Artery Disease, Int

Heart J, VOL.46, NO.6, PAGE.997-1006, 2005

[36] ALEXANDRA J. LANSKY, MD; RICARDO A. COSTA, MD; GARY S. MINTZ, MD; YOSHIHIRO TSUCHIYA,

MD; MARK MIDEI, MD; DAVID A. COX, MD; CHARLES O’SHAUGHNESSY, MD; ROBERT A. APPLEGATE,

MD; LOUIS A. CANNON, MD; MICHAEL MOONEY, MD; ANTHONY FARAH, MD; MARK A.

TANNENBAUM, MD; STEVEN YAKUBOV, MD; DEAN J. KEREIAKES, MD; S. CHIU WONG, MD; BARRY

KAPLAN, MD; ECATERINA CRISTEA, MD; GREGG W. STONE, MD; MARTIN B. LEON, MD; WILLIAM D.

KNOPF, MD; WILLIAM W. O’NEILL, MD, for the DELIVER Clinical Trial Investigators, Non–Polymer-

Based Paclitaxel-Coated Coronary Stents for the Treatment of Patients With De Novo Coronary

Lesions, Angiographic Follow-Up of the DELIVER Clinical Trial, American Heart Association, Inc. ,2004

[37]

http://wwwp.medtronic.com/Newsroom/NewsReleaseDetails.do?itemId=1191591931845&lang=en_

US

[38] http://www.crtonline.org/pr.aspx?PAGE_ID=4135

[39] http://biz.yahoo.com/bw/080330/20080330005055.html?.v=1

[40] http://findarticles.com/p/articles/mi_m0EIN/is_2004_August_31/ai_n6175069

[41]

http://www.thefreelibrary.com/Clinical+Results+of+Pivotal+Trial+Show+ENDEAVOR+Drug+Eluting+St

ent...-a0129791929

[42] http://www.bio-medicine.org/medicine-technology/Positive-Results-for-Second-Generation-

Taxus-Liberte-Coronary-Stent-0ASystem-Highlighted-in-Journal-of-American-College-of-Cardiology-

484-1/

[43] RUN-LIN GAO, BO XU, SHU-ZHENG LU, JI-LIN CHEN, YA-LING HAN, JUN-ZHU CHEN, LU-YUE GAI,

JUN-BO GE, WEI-MIN WANG, ZHI-MIN DU, YONG HUO, LE-FENG WANG, WEI GAO, JI-YAN CHEN, BEN

HE, GUO-LIANG JIA, ZHI-JIAN YANG, KE-JIANG CAO, WEI-MIN LI, WEI-FENG SHEN, ZHENG WAN, DE-

JIA HUANG, GUO-YING ZHU and for the CCSR Investigators, Safety and efficacy of the CYPHER Select

Sirolimus-eluting stent in the “Real World”—Clinical and angiographic results from the China CYPHER

Select registry, International journal of cardiology, 125(3):339-46, April 2008

[44] XU YA-WEI, WEI YI-DONG, TANG KAI, CHEN YAN-QING, LI WEI-MING, YU XUE-JING, QIN YONG-

WEN, QI GUO-XIAN, QU PENG, HOU YU-QING, ASHOK JAIN, PARVEZ GRANT, GUDAPATI RAMESH,

BASAVAPPA RAMESH, CHUMPOL PIAMSOMBOON, SRUN KUANPRASERT, HYEON-CHEOL GWON,

YOON HAENG CHO, HAIZAL HAROON KAMAR, HUANG CONG-XIN, Multi-link Vision and MiniVision

stent registry in Asian patients with coronary artery disease: a prospective, multi-center study,

Chinese Medical Journal (Engl), 20;120 (12), juni 2007

[45] A. DE PELSMAEKER, Zoektocht naar een ideale stent via numerieke modellering, 2006-

2007

[46] P. MORTIER, Eindige elementen simulatie van ballon-stent interactie,2005,2006

http://www.bio-medicine.org/medicine-technology/Positive-Results-for-Second-Generation-Taxus-Liberte-Coronary-Stent-0ASystem-Highlighted-in-Journal-of-American-College-of-Cardiology-484-1/



142

[47] W. COSAERT, Optimalisatie van zelfexpandeerbare draadstents, 2006-2007

[48] G. J. HALL and E. P. KASPER, Comparison of Element Technologies for Modeling Stent

Expansion, Journal of Biomechanical Engineering, Vol. 128: 751-756, Oktober 2006

[49] M. DE BEULE en P. MORTIER, De Eindige Elementen Methode in de Biomechanica, Een

Abaqus introductie

[50] ZIHUI XIAA, FENG JUA and KATSUHIKO SASAKI, A general finite element analysis method

for balloon expandable stents based on repeated unit cell (RUC) model, Finite Elements in Analysis

and Design, Volume 43 , Issue 8, Pages 649-658, May 2007

[51] DENIS LAROCHE, SEBASTIEN DELORME, TODD ANDERSON, and ROBERT DIRADDO, Computer Prediction of Friction in Balloon Angioplasty and Stent Implantation

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V36-4N55TBP-1&_user=794998&_coverDate=05%2F31%2F2007&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000043466&_version=1&_urlVersion=0&_userid=794998&md5=a9a84e86da05dba2d84e2bdfab133

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V36-4N55TBP-1&_user=794998&_coverDate=05%2F31%2F2007&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000043466&_version=1&_urlVersion=0&_userid=794998&md5=a9a84e86da05dba2d84e2bdfab133

Documents

Ontwerp van stents met pyFormex - Ghent Universitylib.ugent.be/fulltxt/RUG01/001/312/417/RUG01... · [1] P. Mortier, Eindige elementen simulatie van ballon-stent interactie, 2006