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High-profile study on improved vascular stents for minimally invasive procedures published
Researchers at the Research Campus STIMULATE, in collaboration with national and international partners, have made a significant contribution to the further development of bioresorbable vascular stents. The scientific findings have been published in the renowned journal “International Journal of Mechanical Sciences” (Impact Factor: 11.4) and make a significant contribution to the development of safer and more effective implants for minimally invasive vascular procedures. The lead author of the publication is Amr F. Mohamed, who carried out the research in collaboration with PD Dr Philipp Berg and Prof. Dr Daniel Behme from the STIMULATE research groups Medical Flows and Interventional Angiography.
The study focused on the question of how braided stents behave mechanically when inserted into very thin catheters. These stents must be compressed significantly prior to the procedure before they return to their original shape at their destination within the blood vessel. The ends of the implants, in particular, are subjected to high mechanical stresses during this process, which can impair their function or durability. To better predict these stresses, the research team developed a new mathematical model that realistically describes the deformation of the stent ends. Compared with complex computer simulations, the new approach enables significantly faster calculations whilst still providing precise insights into critical stresses, bending stresses and the forces generated during compression. The results were comprehensively validated using finite element simulations and experimental data.
These new findings may help in future to develop braided stents in a more targeted manner and to assess their safety as early as the initial stages of development. Particularly for bioresorbable metal stents, which dissolve on their own once the vessel has healed successfully, the new modelling approach opens up new possibilities for optimising implants more efficiently and shortening development times.
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The research was conducted in collaboration with Embocraft GmbH and within the BIOMEND Doctoral Network. This project has received funding from the European Union’s EU Framework Program for Research and Innovation Europe Horizon. Grant Agreement No 101120006.
Hochrangige Studie zu verbesserten Gefäßstützen für minimal-invasive Eingriffe veröffentlicht
Forschende des Forschungscampus STIMULATE haben gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung bioresorbierbarer Gefäßstützen (Stents) geleistet. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal International Journal of Mechanical Sciences (Impact Factor: 11,4) veröffentlicht und leisten einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung sichererer und leistungsfähigerer Implantate für minimal-invasive Gefäßeingriffe. Erstautor der Publikation ist Amr F. Mohamed, der die Forschungsarbeiten gemeinsam mit PD Dr. Philipp Berg und Prof. Dr. Daniel Behme aus den STIMULATE-Forschungsgruppen Medical Flows und Interventionelle Angiographie durchgeführt hat.
Im Mittelpunkt der Studie stand die Frage, wie sich geflochtene Stents beim Einbringen in sehr dünne Katheter mechanisch verhalten. Diese Stents müssen vor dem Eingriff stark zusammengedrückt werden, bevor sie am Zielort im Blutgefäß wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Besonders die Enden der Implantate sind dabei hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die ihre Funktion oder Haltbarkeit beeinträchtigen können. Um diese Belastungen besser vorhersagen zu können, entwickelte das Forschungsteam ein neues mathematisches Modell, das die Verformung der Stent-Enden realitätsnah beschreibt. Im Vergleich zu aufwendigen Computersimulationen ermöglicht der neue Ansatz deutlich schnellere Berechnungen und liefert dennoch präzise Aussagen über kritische Belastungen, Biegespannungen und die beim Zusammendrücken entstehenden Kräfte. Die Ergebnisse wurden umfassend mit Finite-Elemente-Simulationen und experimentellen Daten validiert.
Die neuen Erkenntnisse können künftig dazu beitragen, geflochtene Stents gezielter zu entwickeln und ihre Sicherheit bereits in frühen Entwicklungsphasen zu bewerten. Insbesondere für bioresorbierbare Metallstents, die sich nach erfolgreicher Gefäßheilung selbst abbauen, eröffnet der neue Modellierungsansatz neue Möglichkeiten, Implantate effizienter zu optimieren und Entwicklungszeiten zu verkürzen.
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Die Forschungsarbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Embocraft GmbH und im Rahmen des BIOMEND-Doktoranden-Netzwerks durchgeführt. Dieses Projekt wurde aus Mitteln des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation „Horizont Europa“ der Europäischen Union gefördert. Fördervereinbarung Nr. 101120006.