Jusqu'au bout : l'importance des tests de stent

Dec 05, 2023

par Alan Thomas

22 août 2023

09h30

Alan Thomas, responsable marketing chez ZwickRoell, donne un aperçu des tests mécaniques des stents métalliques effectués par l'entreprise.

Lorsque les artères du cœur sont obstruées en raison d’une maladie coronarienne, un moyen de traiter efficacement la maladie consiste à implanter un stent coronaire. Des stents sont implantés chirurgicalement dans les artères coronaires pour les maintenir ouvertes, permettant ainsi aux artères de fournir du sang au cœur plus efficacement. Les stents sont devenus l’un des dispositifs médicaux les plus largement implantés, et le processus d’installation du stent dans le corps n’est que peu invasif. Par conséquent, garantir la sécurité et l’efficacité de chaque stent est essentiel et nécessite par conséquent des tests mécaniques rigoureux.

Une variété de stents sont fabriqués en tressant ou en tricotant de fins fils métalliques. Cela se fait généralement sur un pied à coulisse métallique appelé mandrin. Plusieurs matériaux peuvent être utilisés pour les fils, les plus courants étant l'acier inoxydable de qualité médicale, les alliages nickel-titane, les alliages cobalt-chrome et les alliages de magnésium.

Les stents sont soumis à de lourdes charges lorsqu'ils sont insérés et laissés dans les vaisseaux sanguins et ces charges doivent être simulées avant que les stents puissent être utilisés en toute sécurité chez les patients. Outre l'obtention de valeurs caractéristiques précises du matériau, la détermination de la résistance à la compression radiale constitue le test le plus important pour les stents. Les stents doivent exercer une force radiale suffisante pour garantir que le dispositif reste dans l'artère rétrécie et empêcher la constriction des vaisseaux sanguins.

Des systèmes de tests mécaniques intégrant une chambre à température de 37 °C sont utilisés pour simuler des tests à température corporelle. Les appareils de test de compression radiale sont spécialement conçus pour tester les stents et sont disponibles pour s'adapter à différents diamètres et longueurs. Le luminaire simule la pression exercée par l'artère sur le stent. Le stent est inséré, comprimé radialement jusqu'à un diamètre cible minimum, puis libéré. Le logiciel de test prend en charge la séquence en mesurant les valeurs, compense les éventuelles auto-déformations et prend en compte les très légères forces de friction et d'inertie qui surviennent lors de la mesure.

Outre les tests portant sur l'ensemble du système, les composants tels que les fils simples et les supports de stent sont également testés mécaniquement. Cela inclut la résistance à la traction et la déformation à la rupture, ainsi que la limite d'élasticité minimale. Il définit la force à laquelle un matériau soumis à une charge de traction sur un seul axe ne présente aucune déformation permanente.

La meilleure façon d'obtenir une mesure précise de la déformation sur un fil mince lors d'un essai de traction uniaxial est d'utiliser un extensomètre. La probabilité d'erreur est beaucoup plus faible puisque les mesures sont prises directement sur l'éprouvette et donc en dehors du flux de force.

La sélection de l’extensomètre le plus adapté est essentielle. La différence réside dans le fait que l'extensomètre entre en contact avec l'échantillon pendant la mesure. Les extensomètres à pince sont économiques mais peuvent fausser les mesures en raison du contact direct qu'ils établissent ou endommager l'échantillon. C'est le danger des spécimens constitués de fil fin. Le poids de l’extensomètre à clipser à lui seul pourrait entraîner une flexion de l’échantillon. De plus, il existe un risque que les bords des couteaux glissent et endommagent le fil. Un moyen sûr et précis de mesurer la déformation consiste à utiliser un extensomètre sans contact.

Les extensomètres sans contact intégrant des lasers sont conçus pour les essais de traction, de compression et de flexion sur divers matériaux. Ils créent un motif moucheté sur la surface du spécimen, qui est enregistré par un appareil photo numérique pleine image. Ce motif crée une marque de jauge virtuelle sur l'échantillon, dont le mouvement sous charge est suivi avec un algorithme de corrélation spécial. L'évaluation de deux images séquentielles montre la déformation de l'échantillon avec une résolution inférieure à 0,15 μm. Cette mesure de déformation sans contact est également utilisée sur les stents pour obtenir des caractéristiques de matériau précises pour la simulation par la méthode des éléments finis (FEM), depuis le début de la déformation jusqu'à la déformation à la rupture.