철저하게: 스텐트 테스트의 중요성

Dec 05, 2023

앨런 토마스

2023년 8월 22일

09:30

ZwickRoell의 마케팅 담당자인 Alan Thomas는 회사의 와이어 스텐트 기계 테스트에 대한 통찰력을 제공합니다.

관상동맥 질환으로 인해 심장 동맥이 막히는 경우, 이 상태를 효과적으로 치료하는 한 가지 방법은 관상동맥 스텐트를 이식하는 것입니다. 관상동맥에 스텐트를 외과적으로 이식하여 관상동맥을 열어두어 동맥이 심장에 혈액을 보다 효율적으로 공급할 수 있도록 합니다. 스텐트는 가장 널리 이식되는 의료 기기 중 하나가 되었으며, 스텐트를 신체에 설치하는 과정은 최소 침습적입니다. 따라서 모든 스텐트의 안전성과 효능을 보장하는 것이 중요하며 결과적으로 엄격한 기계적 테스트가 필요합니다.

얇은 금속선을 땋거나 편직하여 다양한 스텐트를 제조한다. 이것은 일반적으로 맨드릴(mandrel)이라고 불리는 금속 캘리퍼에서 수행됩니다. 와이어에는 여러 가지 재료가 사용될 수 있으며 일반적인 재료로는 의료용 스테인레스 스틸, 니켈-티타늄 합금, 코발트-크롬 합금 및 마그네슘 합금이 있습니다.

스텐트는 혈관에 삽입 및 방치될 때 큰 하중을 받게 되며, 스텐트를 환자에게 안전하게 사용하기 전에 이러한 하중을 시뮬레이션해야 합니다. 정확한 재료 특성 값을 얻는 것과 함께 방사형 압축 강도를 결정하는 것이 스텐트에 대한 가장 중요한 테스트입니다. 스텐트는 장치가 좁아진 동맥에 남아 혈관 수축을 방지할 수 있을 만큼 충분한 방사형 힘을 발휘해야 합니다.

37°C 온도 챔버를 통합한 기계적 테스트 시스템을 사용하여 체온 테스트를 시뮬레이션합니다. 방사형 압축 테스트 치구는 스텐트를 테스트하기 위해 특별히 설계되었으며 다양한 직경과 길이를 수용할 수 있습니다. 고정 장치는 동맥이 스텐트에 가하는 압력을 시뮬레이션합니다. 스텐트를 삽입하고 최소 목표 직경까지 방사형으로 압축한 다음 해제합니다. 테스트 소프트웨어는 값을 측정하여 시퀀스를 지원하고, 가능한 자체 변형을 보상하며, 측정 중에 발생하는 매우 작은 마찰 및 관성력을 설명합니다.

전체 시스템에 대한 테스트와 함께 단일 와이어 및 스텐트 스트럿과 같은 구성 요소도 기계적으로 테스트됩니다. 여기에는 인장 강도와 파단 변형률은 물론 최소 항복 강도도 포함됩니다. 이는 단일 축 인장 하중을 받는 재료가 영구 변형을 나타내지 않는 힘을 정의합니다.

단축 인장 시험에서 가는 와이어의 정확한 변형률 측정은 신율계를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 측정은 시편에서 직접 수행되므로 힘 흐름 외부에서 수행되므로 오류 확률이 훨씬 작습니다.

가장 적합한 신장계를 선택하는 것이 필수적입니다. 차이점은 측정 중에 신율계가 시편과 접촉하는지 여부입니다. 클립형 신율계는 비용 효율적이지만 직접적인 접촉으로 인해 측정이 잘못되거나 시편이 손상될 수 있습니다. 이것은 얇은 와이어로 만들어진 표본의 위험입니다. 클립형 신율계의 무게만으로도 시편이 휘어질 수 있습니다. 또한, 칼날이 미끄러져 와이어가 손상될 위험이 있습니다. 스트레인을 측정하는 안전하고 정확한 방법은 비접촉 신율계를 사용하는 것입니다.

레이저를 통합한 비접촉 신장계는 다양한 재료의 인장, 압축 및 굴곡 테스트를 위해 설계되었습니다. 표본 표면에 반점 패턴을 생성하고 이는 전체 이미지 디지털 카메라로 기록됩니다. 이 패턴은 시편에 가상 게이지 표시를 생성하며 하중을 받은 시편의 움직임은 특별한 상관 관계 알고리즘을 통해 추적됩니다. 두 개의 연속 이미지를 평가하면 0.15μm 미만의 해상도로 시편의 변형률이 나타납니다. 이 비접촉 변형률 측정은 변형 시작부터 파단 변형률까지 유한요소법(FEM) 시뮬레이션을 위한 정확한 재료 특성을 얻기 위해 스텐트에도 사용됩니다.