脳動脈瘤を治療するための頭蓋内ステントの機械的設計

ステントを使用した脳動脈瘤の血管内治療は、近年著しく進歩しています。機械的には、脳血管ステントは非常に柔軟に縦方向に柔軟であり、放射状の剛性が低い必要があります。ただし、有限要素法（FEM）と実験を使用した脳血管ステントのストレス分布と変形を調べた研究はありません。ステントはオープンセル構造と閉細胞構造を持つことができ、オープンセルステントは、柔軟性が高いため、小脳血管系で臨床的に使用されます。しかし、オープン細胞構造は、正常な親動脈にステントストラットが突出したため、ステント内狭窄のリスクを与えます。したがって、閉鎖構造を備えた柔軟なステントが必要です。臨床的に有用で、非常に柔軟な閉鎖セルステントを設計するには、閉鎖構造の機械的特性を調べる必要があります。この研究では、メッシュパターンと閉鎖ステントの機械的特性との関係を調査しました。いくつかのメッシュパターンが設計され、数値シミュレーションを使用してその特性が研究されました。結果は、閉細胞ステントの曲げ剛性がステントセルの幾何学的構成に依存することを示した。ステントセルが円周方向に伸びると減少します。オープンセル構造に等しい機械的柔軟性は、ステントセルの幾何学的構成を変化させることにより、閉細胞構造で得られました。

Endovascular treatment of cerebral aneurysms using stents has advanced markedly in recent years. Mechanically, a cerebrovascular stent must be very flexible longitudinally and have low radial stiffness. However, no study has examined the stress distribution and deformation of cerebrovascular stents using the finite element method (FEM) and experiments. Stents can have open- and closed-cell structures, and open-cell stents are used clinically in the cerebrovasculature because of their high flexibility. However, the open-cell structure confers a risk of in-stent stenosis due to protrusion of stent struts into the normal parent artery. Therefore, a flexible stent with a closed-cell structure is required. To design a clinically useful, highly flexible, closed-cell stent, one must examine the mechanical properties of the closed-cell structure. In this study, we investigated the relationship between mesh patterns and the mechanical properties of closed-cell stents. Several mesh patterns were designed and their characteristics were studied using numerical simulation. The results showed that the bending stiffness of a closed-cell stent depends on the geometric configuration of the stent cell. It decreases when the stent cell is stretched in the circumferential direction. Mechanical flexibility equal to an open-cell structure was obtained in a closed-cell structure by varying the geometric configuration of the stent cell.