Влияние отжига на циклическую устойчивость опорного каркаса протеза клапана сердца

Аннотация:

Проведен анализ методом конечных элементов механического поведения опорных каркасов протеза клапана сердца аортальной модификации с позиции оценки усталостной прочности и влияния на нее технологического этапа отжига. Показано, что напряжения по Мизесу, возникающие на этапах производственной обработки, обладают амплитудой, близкой к критической (пределу прочности материала), с локализацией в области ламелей торцевых секций, однако введение в производственный процесс этапа отжига снижает максимум напряжений на 14,8...23,3 % относительно аналогичных образцов без процедуры. Ожидаемо показано, что опорные каркасы, прошедшие отжиг, демонстрируют более удовлетворительные показатели усталостной прочности при одинаковом переменном напряжении цикла. В процессе своей эксплуатации в организме пациента протезы клапанов сердца подвержены воздействию длительной знакопеременной нагрузки, которая ведет к накоплению дефектов в элементах данного медицинского изделия: опорном каркасе, створках, облицовке. Клинические осложнения применения некоторых протезов клапанов сердца, а также стентов демонстрируют особую важность оценки циклической усталости для всего периода эксплуатации изделия. Так, показано, что возникающие разломы опорного каркаса протеза «Melody™» («Medtronic Inc.», США) с частотой вплоть до 34% требуют коррекции хода вмешательства, в том числе предварительного стентирования или повторной имплантации аналогичного протеза. Для снижения риска подобных осложнений в мировой практике критерий длительной циклической усталости реализован в виде анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) численными методами, длительностью воздействия не менее 200 млн циклов «нагрузка-разгрузка». При этом в качестве анализа возможно использовать метод конечных элементов с формированием истории НДС изделия, в частности методом Гудмана. С практической точки зрения, одним из методов улучшения циклической прочности, применяемых в производстве, например коронарных стентов из нержавеющей стали, является процесс отжига, задача которого заключается в релаксации остаточных напряжений, накопленных в процессе технологических этапов. Потенциально внедрение данного этапа в технологическую цепочку способно в значительной мере перераспределить НДС конструкции разрабатываемого опорного каркаса протеза клапана сердца и тем самым увеличить запас его циклической прочности. Однако, учитывая сложность отжига и его потенциальное влияние на прочностные характеристики изделия, необходимо обоснование использования данного этапа с точки зрения эффективности изменения НДС и повышения циклической прочности опорных стентоподобных каркасов протезов.

Авторы:

Издание: Медицинская техника
Год издания: 2021
Объем: 4с.
Дополнительная информация: 2021.-N 2.-С.38-41. Библ. 13 назв.
Просмотров: 17