Panduan Simulasi Medis: Analisis Stent dengan Shape Memory Alloy Menggunakan MSC Marc

Industri medis terus berkembang pesat seiring dengan kebutuhan alat kesehatan yang lebih aman dan efektif. Salah satu inovasi yang krusial adalah stent, alat penyangga pembuluh darah. Artikel ini akan mengulas bagaimana simulasi komputer membantu engineer merancang stent menggunakan material pintar Shape Memory Alloy (SMA) melalui perangkat lunak MSC Marc.

Apa Itu Stent dan Mengapa Simulasi Non-Linear Diperlukan?

Stent adalah tabung kawat kecil yang dimasukkan ke dalam pembuluh darah untuk menjaga saluran tetap terbuka. Tantangan utama dalam merancangnya adalah non-linearitas yang tinggi, baik dari segi perubahan bentuk yang ekstrem (deformasi besar) maupun kontak yang rumit antara balon pengembang dan dinding stent. Simulasi FEA (Finite Element Analysis) konvensional sering kali gagal menangani kompleksitas ini, sehingga dibutuhkan solusi khusus seperti MSC Marc.

Keunggulan MSC Marc dalam Industri Medis

MSC Marc merupakan perangkat lunak analisis struktur non-linear yang paling tangguh untuk menangani material unik.

• Non-Linearitas Material: Sangat mumpuni dalam memodelkan karet, jaringan tubuh manusia, hingga logam pintar.

• Advanced Contact: Menangani interaksi antar permukaan secara presisi meskipun terjadi gesekan atau perubahan geometri yang drastis.

• Robust Solver: Tetap stabil meskipun elemen mengalami distorsi yang ekstrim selama simulasi pengembangan stent.

Memahami Material Shape Memory Alloy (SMA) dan Hyper-Elastic

Dalam simulasi ini, pemilihan material sangat menentukan akurasi hasil:

1. Shape Memory Alloy (SMA): Digunakan untuk stent karena sifatnya yang mampu mengingat bentuk asli dan memiliki fleksibilitas tinggi di dalam tubuh manusia.

2. Hyper-Elastic (Mooney-Rivlin): Digunakan untuk memodelkan balon medis. Material ini dapat mengalami peregangan besar dan kembali ke bentuk semula tanpa kehilangan integritas strukturnya.

Tahapan Penting dalam Simulasi Stent

Proses simulasi dilakukan dengan ketelitian tinggi untuk memastikan keamanan perangkat medis tersebut.

1. Permodelan Geometri dan Meshing

Untuk efisiensi waktu, engineer sering menggunakan model Quarter (Seperempat) dari stent karena sifatnya yang simetris. Proses meshing atau pembagian elemen dilakukan secara detail menggunakan elemen Hybrid guna memastikan akurasi pada area tekukan stent.

2. Definisi Kontak dan Beban Tekanan (Pressure Load)

Interaksi antara balon dan stent didefinisikan melalui tabel kontak. Balon diberikan beban tekanan (pressure) secara bertahap menggunakan fungsi tabel independen terhadap waktu, sehingga pengembangan stent terjadi secara terkontrol dalam simulasi.

3. Analisis Konvergensi dan Hasil

Selama proses berjalan, konvergensi dipantau untuk memastikan hasil numerik valid. Hasil akhir akan menunjukkan:

• Equivalent Stress: Tegangan yang dialami stent untuk mencegah kegagalan material.

• Plastic Deformation: Bagaimana stent berubah bentuk secara permanen untuk menyangga pembuluh darah.

• Material Flow: Pola pengembangan balon yang mendorong stent keluar secara radial.

Kesimpulan: Inovasi Medis Melalui Simulasi Digital

Simulasi stent menggunakan Shape Memory Alloy di MSC Marc memberikan wawasan mendalam bagi para peneliti medis tanpa risiko uji coba langsung pada manusia di tahap awal. Dengan mengoptimalkan desain secara digital, perangkat medis dapat diciptakan dengan tingkat keberhasilan yang lebih tinggi dan durabilitas yang lebih baik.

Tertarik mencoba simulasi ini? Tersedia versi gratis untuk pelajar (Free Student Version) di portal belajar PT Tensor!