Análise de sensibilidade do comportamento à flexão de stent-grafts pelo método de elementos finitos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.A técnica de reparo endovascular de aneurisma (EVAR), que faz uso de endopróteses do tipo stent-graft (SG), tem sido utilizada com sucesso desde a década de 90 como alternativa minimamente invasiva à cirurgia aberta de reparo de aneurisma. Os SG são constituídos, via de regra,de um esqueleto metálico (stents) fixado a um tubo flexível de material polimérico (graft). Atualmente, existem no mercado vários modelos diferentes de SG, destinados a diversos tipos diferentes de aneurismas.As características geométricas e mecânicas de cada um desses modelos têm considerável influência sobre o sucesso de uma cirurgia de EVAR.Problemas pós-operatórios como a ocorrência de trombose e vazamentos foram relacionados a características mecânicas inadequadas de certos modelos de SGs. Nesse contexto, o objetivo deste estudo consistiu em adquirir a capacidade de utilizar simulações pelo Método de Elementos Finitos para avaliação mecânica de SGs. Na primeira parte do trabalho,o comportamento à flexão de 2 modelos comerciais de extensões ilíacas (Aorfix® e Zenith® Flex) foi investigado. Em cada um dos modelos,uma flexão de 180° foi simulada pelo Método de Elementos Finitos utilizando o método explícito de integração temporal. A porcentagem de redução do lúmen em cada um dos modelos, bem como as tensões e deformações relacionadas, mostraram boa correlação com resultados da literatura. Na segunda parte do trabalho, foi realizada uma análise de sensibilidade variando 2 parâmetros geométricos do modelo Zenith®Flex, totalizando 3 configurações alternativas. Cada uma delas foi comparada com o modelo original e avaliada em termos do comportamento à flexão. Os resultados obtidos atestam a validade do Método de Elementos Finitos como ferramenta auxiliar de projeto e avaliação mecânica de endopróteses do tipo stent-graft.Abstract: The endovascular aneurysm repair (EVAR) technique, which uses stentgraft(SG) endoprostheses, has been successfully used since the 90's asa minimally invasive alternative to surgical open repair of aneurysms. SGs are normally constructed out of a metallic scaffold (stents) tied to a flexible polymeric tube (graft). There are several different models of SGs currently available in the market, intended for several different kinds of aneurysms. The geometrical and mechanical characteristics ofeach model have considerable influence over the success of an EVAR surgery. Post-operative problems such as thrombosis and endoleaks wereassociated with deficient mechanical characteristics of certain SG models.In this context, the aim of this study consisted of acquiring the ability to perform Finite Element Method simulations for mechanical evaluation of SGs. In the first part of this work the bending behaviour of 2 marketed models of iliac extensions (Aorfix® e Zenith® Flex) was investigated. For each model, an 180°-bend was simulated using the Finite Element Method with explicit time integration. The ratio of luminal reduction,as well as the associated stresses and strains, have shown good agreement with the literature. In the second part of this work, a sensitivity analysis was carried out, varying 2 geometrical parameters of the Zenith® Flexmodel, resulting in 3 alternative configurations. Each one of them was compared to the original model in terms of its bending behaviour. The results thus obtained attest the feasibility of the Finite Element Method as an auxiliary tool for design and mechanical evaluation of SG endoprostheses