Structural analysis of the interaction between different types of stent and the tracheal tissue.

This project aims to analyse the deformations and stresses produced in the tracheal tissue when a stent is inserted, to determine the damage produced. Stents are springs as devices. Their placement aims to open the inside of the narrowed trachea to facilitate the passage of air through the trachea. In particular, the stent models analysed in this project are silicon stent models currently being tested at the University of Zaragoza. These models are also compared with a commercial stent made by Novatech, the Dumon. Similarly, to solve biocompatibility problems and for a more similar elastic rigidity with biological tissues, other materials were tested, such as Polyvinyl alcohol (PVA) and Polydimethylsiloxane (PDMS). In this study, we compare three stent models that are similar to each other but with certain modifications in the geometry of the external surface of the product. In fact, the outside of the stents was designed with an upward reinforcing structure that is similar to the typical X-pattern metallic stents. Attention was focused on the stents' structural behaviour, evaluated through a Finite Element Method software. In all the calculations performed during the project, a simplified morphology of a rabbit trachea was simulated, i.e. a section of the trachea was simulated as a cylinder in which two materials, cartilage and muscle, were differentiated. An already present model to simulate the respiratory cycle of a rabbit was drawn from the existing literature. In conclusion, the computational model is capable of designing, analysing and characterizing the device with the constraints and the requirements of the project.

Questo progetto mira ad analizzare le deformazioni e le sollecitazioni prodotte nel tessuto tracheale quando viene inserito uno stent, per determinare il danno prodotto. Gli stent sono dispositivi a molla. Il loro inserimento mira ad aprire l'interno della trachea ristretta per facilitare il passaggio dell'aria attraverso la trachea. In particolare, i modelli di stent analizzati in questo progetto sono modelli in silicone attualmente in fase di sperimentazione presso l'Università di Saragozza. Questi modelli vengono confrontati con uno stent commerciale prodotto da Novatech, il Dumon. Allo stesso modo, per risolvere i problemi di biocompatibilità e per ottenere una rigidità elastica più simile a quella dei tessuti biologici, sono stati testati altri materiali, come il Polyvinyl alcohol (PVA) e il Polydimethylsiloxane (PDMS). In questo studio, confrontiamo tre modelli di stent simili tra loro ma con alcune modifiche nella geometria della superficie esterna del prodotto. Infatti, la parte esterna degli stent è stata progettata con una struttura esterna di rinforzo, simile a quella dei tipici stent metallici a X. L'attenzione si è concentrata sul comportamento strutturale degli stent, valutato attraverso un software con metodo agli elementi finiti. In tutti i calcoli eseguiti durante il progetto, è stata simulata una morfologia semplificata della trachea di coniglio, cioè una sezione della trachea è stata simulata come un cilindro in cui sono stati differenziati due materiali, cartilagine e muscolo. Dalla letteratura esistente è stato tratto un modello già presente per simulare il ciclo respiratorio del coniglio. In conclusione, il modello computazionale è in grado di progettare, analizzare e caratterizzare il dispositivo con i vincoli e i requisiti del progetto.