Prüfungen an Stents

Stents unterliegen bei der Einbringung und dem Verbleib im Blutgefäß starken Belastungen, auf die sie vorher getestet werden müssen.
Prüfung an vaskulärn Stents, ASTM F2081, ISO 25539

Radialdruckprüfung an Stents

Neben genauen Materialkennwerten ist die Bestimmung der radialen Kompressionskraft die zentrale Prüfung bei Stents. Sie müssen eine ausreichend hohe Radialkraft ausüben, um sowohl die örtliche Fixierung an der bislang verengten Stelle zu gewährleisten als auch eine erneute Verengung der Blutgefäße zu verhindern. Die Norm ASTM F3067 beschreibt die Radialdruckprüfung an ballonexpandierbaren und selbstexpandierbaren Stents.

Zwick bietet hierzu eine Prüflösung basierend auf einer Materialprüfmaschine der Serie zwickLine, die mit einer 37 °C-Kammer ausgestattet ist, um Prüfungen unter Körpertemperatur zu simulieren. Die zur Messung der Radialkraft entwickelten Radialdruckvorrichtungen der Firma Blockwise sind speziell für die Prüfung von Stents konzipiert und für unterschiedliche Durchmesser und Längen erhältlich. Sie simulieren den von der Arterie auf den Stent ausgeübten Druck und die Rückstellkraft durch segmentförmig angeordnete Keile, die eine gleichmäßige Flächenpressung erzeugen. Zur Prüfung wird der Stent eingelegt, radial bis zu einem minimalen Zieldurchmesser zusammengedrückt und danach wieder entspannt. Unterstützt wird der Ablauf der Messungen durch die Prüfsoftware testXpert II. Sie kompensiert nicht nur mögliche Eigenverformungen, sondern berücksichtigt auch die bei Zwick Maschinen ohnehin schon sehr geringen Reib- und Trägheitskräfte durch Messungen.

Berührungslose Dehnungsmessung an Drähten und Stentstegen

Für die Simulation von Stentsystemen werden detaillierte Materialkennwerte benötigt. Neben Prüfungen am Gesamtsystem werden oftmals Komponenten wie einzelne Drähte und Stentstege untersucht. Dazu gehört neben der Messung von Zugfestigkeit und Bruchdehnung auch die Bestimmung der Mindeststreckgrenze. Sie definiert die Kraft, bei der ein Werkstoff unter einachsiger Zugbelastung noch keine dauerhafte Verformung zeigt. Effizienter und vor allem präziser ist die Dehnungsmessung mit einem Extensometer. Er umgeht die genannten Fehlerquellen, da die Messung direkt an der Probe und somit außerhalb des Kraftflusses erfolgt.

Das Unternehmen Zwick in Ulm bietet neben einem breiten Portfolio von Materialprüfmaschinen auch eine Vielzahl von Extensometern an. Denn für jede Anwendung muss der am besten geeignete Aufnehmer ausgewählt werden. Diese unterscheiden sich grundsätzlich darin, ob sie die Probe während der Messung berühren oder nicht. Ansetz-Aufnehmer messen zwar sehr kostengünstig, können aber die Messung durch den direkten Kontakt verfälschen oder die Probe zerstören. Diese Gefahr besteht beispielsweise bei dünnen Drähten. Allein das Gewicht des Ansetz-Aufnehmers kann dazu führen, dass er verbogen wird. Außerdem besteht die Gefahr, dass die zugehörigen Messschneiden abrutschen und den Draht beschädigen. Eine sichere und zugleich präzise Lösung in der Materialprüfung ist daher der Einsatz von berührungslosen Extensometern.

Der von Zwick entwickelte berührungslose Extensometer laserXtens ist für Zug-, Druck- und Biegemessungen an unterschiedlichen Materialien konzipiert. Er erzeugt auf der Oberfläche der Probe ein Speckle-Muster, das mit Vollbild-Digitalkameras aufgezeichnet wird. Dieses Muster dient als virtuelle Messmarke auf der Probe, deren Bewegung unter Belastung mit Hilfe eines speziellen Korrelationsalgorithmus verfolgt wird. Die Auswertung von zwei aufeinander folgenden Aufnahmen zeigt die Dehnung der Materialprobe mit einer Auflösung kleiner als 0,15 μm. Diese berührungslose Dehnungsmessung wird auch an Nitinol-Proben eingesetzt, um genaue Materialkennwerte für die FEM-Simulation zu erhalten - vom Beginn der elastischen Verformung bis hin zur Bruchdehnung.
Zwick bietet den berührungslosen Extensometer laserXtens in verschiedenen Ausführungen an. Der laserXtens Compact ist als Ein-Kamera-Messsystem speziell für die Prüfung von kurzen und dünnen Proben konzipiert. Er erfüllt die Klasse 0,5 der ISO 9513 (Klasse B2 der ASTM E83) und kann mit allen Tisch- und Standprüfmaschinen der AllroundLine Prüfmaschinen von Zwick verwendet werden. Eine noch genauere Variante, um kleinste Veränderungen erkennen zu können, ist der laserXtens Compact HP. Er erreicht eine Auflösung von 0,04 μm.

Für das Einstellen unterschiedlicher Messlängen benötigt der Betreiber mit dem laserXtens nur wenige Sekunden. Hinzu kommt das einfache Ein- und Umrüsten, kombiniert mit den weitgehend automatischen Prüfabläufen, das den Personal- und Zeitaufwand deutlich reduziert. Das erhöht gleichzeitig die Qualität der Prüfungen. Denn subjektive Einflüsse werden minimiert, was gerade für Serienprüfungen oder bei Tests, die in einer Produktionskette integriert sind, effizient und sinnvoll ist. Messungen an Proben in Temperierkammern sind ebenfalls möglich.

Dauerfestigkeitsuntersuchung unter Druck- und Torsionsbelastung

Werkzeug zur Ermittlung der Dauerfestigkeit an bis zu 30 Stents
Eine weitere Entwicklung von Zwick prüft die Dauerfestigkeit eines Stents unter einer sich periodisch verändernden Belastung. Für diese Dauerschwingversuche hat Zwick ein Werkzeug entwickelt, das die Aufnahme von bis zu 30 Stents gleichzeitig ermöglicht. Diese Lösung mit einem elektrischen Torsionsantrieb (1 Nm) wird in Kombination mit der servohydraulischen Prüfmaschine HC10 (10 kN) verwendet und ermöglicht sowohl eine getrennte als auch eine überlagerte Belastung der Stents auf Druck und Torsion (5 Hz bei ± 60°). Der Einspannbereich der Stents kann bei Bedarf mit einem Mediumbehälter versehen werden, der Prüfungen unter physiologischen Bedingungen ermöglicht.

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Radialer Druckversuch an Stents

Zwick Materialprüfmaschine zwickiLine, Druckversuche an Stents

Präzision für´s Leben: Prüfung von memory alloy Stents

Hochgenaue Prüfungen im Mikrobereich haben es in sich: Die Proben sind zu klein für berührende Messsysteme, zudem empfindlich und die Ergebnisse sollen auch im Mikrobereich hochgenau sein. Admedes Schuessler hat das Problem mit einem laserXtens Compact HP gelöst: Das Laser-Extensometer von Zwick arbeitet berührungslos auf Basis einer innovativen Technologie.
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