Desenvolvimento de um método de apoio para cirurgias de reconstrução buco-maxilo-facial auxiliadas por tecnologias tridimensionais - Costi, Lucas Buratti (My University, 2021)
This work presents the development of a method to support the planning of oral and maxillofacial reconstruction surgeries, through the application of three-dimensional technologies and additive manufacturing. Thus, it seeks to promote the use of virtual analysis in preoperative processes, given all the benefits involved, both for the dental team and for the patient, as well as the insertion of Mechanical Engineering in the medical area. To enable such development, a case was selected to apply the proposed method. The conventional methods for oral and maxillofacial reconstruction surgeries, the treatment and transformation of images in the medical field, and the additive manufacturing techniques allied to the oral and maxillofacial specialty, identified in the literature, were studied. The method developed was divided into three main stages: clinical case capture and biomodel generation; file transformation into editable formats; and application of three-dimensional technologies to support surgical planning. The medical images of the case study were captured through a traditional CT scan in a 54-year-old female patient with the condition of ankylosis of the right temporomandibular joint, who underwent surgical procedures for osteoma removal in 2015, and a fixation plate was applied on the right side of the mandible. The image exam was imported into InVesalius 3.1 software and, through segmentation of the regions of interest, the biomodel of the mandible was generated and exported in STL. Subsequently, using Rhinoceros 7 software, this file was treated, in mesh format, with the necessary corrections and adjustments to enable its fabrication by rapid prototyping. The file was then transformed into a surface, and exported in STEP format, in order to be used in CAD software during the development of solutions to support the necessary procedures. As defined by the surgeon, during the surgical planning, the possibility of developing a surgical guide to assist the low condylectomy was verified. For this, the Rhinoceros 7 software was used again, aiming to reduce the number of softwares required. The 3D modeling of the guide was then performed, taking into account the operative procedures involved, as well as the materials and equipment to be used. By exporting the files in STL format, the mandible and the guide were printed and, through physical tests, the guide was perceived as approved, promoting the acceptance of the developed method for the development of similar solutions to support planning of oral and maxillofacial reconstruction surgeries. [resumo fornecido pelo autor]
O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um método de apoio ao planejamento de cirurgias de reconstrução buco-maxilo-facial, através da aplicação de tecnologias tridimensionais e da manufatura aditiva. Dessa forma, busca-se fomentar a utilização de análises virtuais em processos pré-operatórios, visto todos os benefícios envolvidos, tanto para a equipe odontológica quanto para o paciente, além da inserção da Engenharia Mecânica na área da saúde. Para possibilitar tal desenvolvimento, foi selecionado um caso para aplicação do método proposto. Foram estudados os métodos convencionais para cirurgias de reconstrução buco-maxilo-facial, o tratamento e transformação de imagens na área médica, e as técnicas de manufatura aditiva aliadas a especialidade buco-maxilo-facial, identificadas na literatura. O método desenvolvido foi dividido em três etapas principais: etapa de obtenção do caso clínico e geração de biomodelos; etapa de transformação de arquivos em formatos editáveis; e etapa de aplicação de tecnologias tridimensionais como apoio ao planejamento cirúrgico. As imagens médicas do caso de estudo foram obtidas através de um exame de tomografia computadorizada tradicional, em um paciente do sexo feminino, com 54 anos de idade, com a condição de anquilose da articulação têmporo-mandibular do lado direito, o qual passou por procedimentos operatórios de remoção de osteoma, em 2015, sendo aplicada uma placa de fixação no lado direto da mandíbula. O exame de imagem foi importado para o software InVesalius 3.1 e, através da segmentação das regiões de interesse, foi gerado o biomodelo da mandíbula, o qual foi exportado em STL. Posteriormente, através da utilização do software Rhinoceros 7, esse arquivo foi tratado, ainda em formato de malha, com as devidas correções e ajustes para possibilitar a fabricação do mesmo por prototipagem rápida. O arquivo foi então transformado em uma superfície, e exportado em formato STEP, a fim de serem utilizados softwares de CAD durante o desenvolvimento das soluções de apoio aos procedimentos necessários. Conforme definido pelo cirurgião, durante o planejamento cirúrgico, verificou-se a possibilidade de desenvolvimento de um guia cirúrgico para auxiliar a condilectomia baixa. Para tal, foi utilizado novamente o software Rhinoceros 7, visando reduzir o número de softwares necessários. Realizou-se então a modelagem 3D do guia, tendo em vista os procedimentos operatórios envolvidos, bem como os materiais e equipamentos a serem utilizados. Através da exportação dos arquivos em formato STL, a mandíbula e o guia foram impressos e, por meio de testes físicos, o guia foi entendido como aprovado, promovendo a aceitação do método desenvolvido para o desenvolvimento de soluções semelhantes no apoio ao planejamento de cirurgias de reconstrução buco-maxilo-facial. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Manufatura aditiva; Projeto auxiliado por computador; Tecnologia cirúrgica; Engenharia mecânica; Engenharia biomédica