Effect of material and geometry on dogboning in coronary stents

The aim of the study was to evaluate the effect of the material used, wall thickness and the number of segments in a stent on the increments in the diameters in the proximal and distal ends, i.e. dogboning. The study analysed a model of a slotted-tube stent using the finite element method (FEM). The numerical calculations for all the stents studied showed that the stents with the highest number of segments and the highest thickness of the wall exhibited the lowest value of the diameter in the proximal and distal end of the implant. For the stent made of titanium-matrix alloy (Ti-6Al-7Nb), the authors observed the highest values of dogboning. Expansion of this stent occurred only through bending individual wires, without using connectors. As results from the calculations, the lowest values of dogboning were found for the geometry of a stent made of Cr-Ni-Mo steel. It can be observed for this material that the stent was expanded evenly. The choice of mechanical properties of metals as a biomaterial and the shape of the stent is an important problem when creating new applications. The findings of this study show that the thicker the stent's structure, i.e. the higher the number of wires, the better results are obtained for dogboning effect, which impacts on the properties of stent expansion. Designation of dogboning is necessary for reduction in the frequency of undesirable restenoses. Numerical analysis presented in the study provides basis for development and optimization of stent's design.

---

Celem pracy jest określenie wpływu materiału, grubości ścianki i liczby segmentów na uzyskane przyrosty średnicy na początku i na końcu stenta, tzw. dogboning. Do analizy modelu stentu rurkowego z nacięciami (slotted tube) wykorzystano metodę elementów skończonych. Przeprowadzone obliczenia numeryczne dla wszystkich analizowanych stentów wykazały, że stenty o największej liczbie segmentów przy największej grubości ścianki stentu uzyskały najmniejszy przyrost średnicy na początku i na końcu implantu. Dla stenta wykonanego ze stopu na osnowie tytanu Ti-6Al-7Nb uzyskano największe wartości dogboningu. Rozprężenie tego stentu zachodziło jedynie przez rozginanie poszczególnych ramion, bez udziału łączników. Z uzyskanych obliczeń wynika, iż najmniejsze wartości dogboningu uzyskała geometria stenta wykonanego ze stali Cr-Ni-Mo. Dla tego materiału można zauważyć, iż stent ulega równomiememu rozpreżeniu. Dobór własności mechanicznych metali jako biomateriału oraz kształt stentu są ważną kwestią przy tworzeniu nowych aplikacji. Wyniki przeprowadzonej analizy wskazują, że im struktura stentu jest gęściejsza, czyli im większa jest liczba ramion, tym uzyskuje się lepsze wyniki dogboningu, który wpływa na właściwości rozpreżania stentu. Wyznaczenie dogboningu jest niezbędne w celu ograniczenia niepożądanych restenoz. Analiza numeryczna przedstawiona w pracy daje podstawy do projektowania i optymalizacji struktury stentu.