Manufatura Digital Revoluciona Modelagem Anatômica na Medicina Moderna

A manufatura digital está causando grande impacto em muitas áreas da medicina, desde pequenas coisas como usinagem de suportes de tubo de ensaio de alumínio até práticas futuristas como impressão 3D de implantes de titânio.

Das muitas aplicações médicas da manufatura digital, uma área particular que avança a passos largos é a criação de modelos anatômicos — réplicas físicas de órgãos, ossos e outras partes do corpo que podem ser usadas por profissionais médicos para treinar médicos ou preparar cirurgias em pacientes.

Estes modelos anatômicos podem ser feitos usando diferentes tecnologias de fabricação e de diferentes materiais, e seu uso está em ascensão em todo o mundo.

Por que criar modelos anatômicos?

Com tecnologias de manufatura digital como software de modelagem 3D e impressoras 3D, agora é mais fácil do que nunca criar rapidamente modelos anatômicos realistas para educação, treinamento ou propósitos cirúrgicos.

Estes modelos podem ser genéricos e usados para ilustrar partes do corpo saudáveis ou afetadas em palestras ou aulas, ou podem ser específicos do paciente, criados usando dados de imagem médica para replicar fisicamente uma parte do corpo de um paciente individual.

Modelos anatômicos específicos do paciente são uma das aplicações mais empolgantes das tecnologias de manufatura digital, pois permitem que cirurgiões vejam e sintam uma cópia realista do órgão danificado ou doente no qual precisam operar — às vezes bem antes do procedimento real.

Ao lidar com um modelo físico em escala, cirurgiões podem estar muito mais preparados para a operação, testando várias incisões ou movimentos na réplica plástica antes de ter que realizar a cirurgia real. Este nível adicional de preparação prática ajuda a aumentar as chances de um resultado positivo para o paciente.

Transformando imagens médicas em modelos 3D

Uma grande parte do processo de criação de modelos médicos específicos do paciente é obter dados do corpo do paciente. Fazer isso requer o uso de scanners CT ou MRI, equipamentos usados em hospitais para examinar pacientes e verificar vários problemas.

Esses scanners usam raios-X ou campos magnéticos fortes para obter uma imagem do cérebro, pulmões ou outras partes do corpo do paciente.

Infelizmente, dispositivos de imagem médica não são projetados para capturar imagens 3D. Em vez disso, eles produzem uma série de fatias 2D, que — tomadas como um todo — permitem que médicos analisem o corpo de um paciente.

Mas essas fatias 2D podem ser transformadas em uma forma 3D com bastante facilidade: uma vez que profissionais médicos têm seu conjunto de imagens 2D, que são comumente armazenadas no formato Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), software pode ser usado para converter os dados em um modelo 3D digital.

Esse modelo na tela pode então ser alterado, redimensionado ou até colorido, e pode então ser processado da forma relevante antes de ser enviado para uma impressora 3D ou outra máquina.

Manufatura digital de modelos anatômicos

Uma das melhores novas formas de criar modelos anatômicos — tanto do tipo específico do paciente quanto genérico — é manufatura aditiva, ou impressão 3D.

Usando impressoras 3D de Modelagem por Deposição Fundida (FDM) ou Estereolitografia (SLA), profissionais médicos podem fabricar rapidamente modelos usando a informação digital convertida de scans CT ou MRI. E como impressoras 3D podem ser mantidas em laboratórios ou até escritórios, leva apenas um tempo muito curto para realizar todo o processo de construção.

Embora FDM seja a tecnologia de impressão 3D mais comum e acessível, muitos na área médica preferem SLA para modelos anatômicos. A tecnologia baseada em luz é compatível com resinas translúcidas e semi-translúcidas, e a impressão 3D com tais materiais pode ser útil para apresentar um órgão complexo com seções internas (que por sua vez podem ser embelezadas com cores distintas).

Para modelos anatômicos com uso mais geral — aqueles feitos para propósitos educacionais em vez de cirúrgicos, por exemplo — outras tecnologias podem ser tão úteis quanto manufatura aditiva.

Moldagem por injeção, por exemplo, pode ser uma forma econômica de fabricar múltiplas cópias de um único modelo, que podem então ser usadas por múltiplos usuários em hospitais ou instituições educacionais.

Os benefícios reais dos modelos anatômicos

A manufatura digital de modelos anatômicos é mais que uma tendência passageira. De fato, incontáveis vidas já foram salvas ao redor do mundo graças a réplicas plásticas de partes do corpo.

No início deste ano, cirurgiões do hospital Guy's and St Thomas' em Londres usaram impressão 3D multi-material para preparar um transplante de rim complexo em uma criança de dois anos.

"A capacidade de imprimir um modelo 3D da anatomia do paciente em texturas variadas, com as complexidades dos vasos sanguíneos claramente visíveis dentro dele, nos permite diferenciar relações anatômicas críticas entre estruturas," disse Pankaj Chandak, Registrador de Transplantes no hospital. "Os materiais flexíveis também nos permitiram imitar melhor a flexibilidade dos órgãos dentro do abdômen para simulação do ambiente cirúrgico."

Antes desse procedimento, médicos do Hospital Popular de Jilin na China usaram um modelo impresso em 3D para auxiliar seu tratamento de um bebê sofrendo de um defeito cardíaco chamado Drenagem Anômala Total das Veias Pulmonares.

"Com o modelo, pudemos saber precisamente onde e como deveríamos cortar, e qual deveria ser o tamanho da incisão," explicou o Dr. Zhang Xueqin. "E com um plano tão completo, gastamos apenas metade do tempo que esperávamos para completar a cirurgia."

Com mais e mais profissionais médicos adotando manufatura digital para criar modelos anatômicos precisos, médicos estão se tornando mais informados e melhor equipados para salvar as vidas de seus pacientes.

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