Como os profissionais médicos estão usando a fabricação digital para criar modelos anatômicos de última geração

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

Das muitas aplicações médicas da fabricação digital, uma área específica que está em alta 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 se preparar para cirurgias em pacientes .

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

Por que criar modelos anatômicos?

Com tecnologias de fabricação digital, como software de modelagem 3D e impressoras 3D, agora é mais fácil do que nunca criar modelos anatômicos realistas de forma rápida e acessível para fins educacionais, de treinamento ou cirúrgicos.

Esses 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 imagens médicas para replicar fisicamente uma parte do corpo de um paciente individual.

Os modelos anatômicos específicos do paciente são uma das aplicações mais interessantes das tecnologias de fabricação digital, pois podem permitir que os cirurgiões vejam e sintam uma cópia realista do órgão danificado ou doente no qual precisam operar - às vezes bem antes do procedimento real .

Ao se familiarizar com um modelo em escala física, os cirurgiões podem se preparar muito melhor para a operação, experimentando várias incisões ou movimentos na réplica plástica antes de 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. Isso requer o uso de scanners de tomografia computadorizada ou ressonância magnética, 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 de um paciente.

Infelizmente, os 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 os médicos analisem o corpo de um paciente.

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

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

Fabricação digital de modelos anatômicos

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

Usando impressoras 3D de modelagem de deposição fundida (FDM) ou estereolitografia (SLA), os profissionais médicos podem fabricar modelos rapidamente usando as informações digitais convertidas de tomografias computadorizadas ou ressonâncias magnéticas. E como as impressoras 3D podem ser mantidas em laboratórios ou mesmo escritórios, leva muito pouco tempo para realizar todo o processo de construção.

Embora o FDM seja a tecnologia de impressão 3D mais comum e acessível, muitos na área médica preferem o SLA para modelos anatômicos. A tecnologia à base de luz é compatível com resinas translúcidas e semitranslúcidas, e a impressão 3D com esses 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 de uso mais geral – aqueles feitos para fins educacionais e não cirúrgicos, por exemplo – outras tecnologias podem ser tão úteis quanto a manufatura aditiva.

A moldagem por injeção, por exemplo, pode ser uma maneira econômica de fabricar várias cópias de um único modelo, que pode ser usado por vários usuários em hospitais ou instituições educacionais.

Os benefícios reais dos modelos anatômicos

A fabricação digital de modelos anatômicos é mais do que uma tendência passageira. De fato, inúmeras vidas já foram salvas em todo o mundo graças a réplicas de peças plásticas do corpo.

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

“A capacidade de imprimir um modelo 3D da anatomia do paciente em texturas variadas, com os meandros dos vasos sanguíneos claramente visíveis, nos permite diferenciar as relações anatômicas críticas entre as estruturas”, disse Pankaj Chandak, registrador de transplantes do hospital. “Os materiais flexíveis também nos permitiram imitar melhor a flexibilidade dos órgãos dentro do abdômen para simulação do ambiente cirúrgico.”

Antes desse procedimento, os médicos do Hospital Popular de Jilin, na China, usaram um modelo impresso em 3D para ajudar no tratamento de um bebê que sofria de um defeito cardíaco chamado Drenagem Anômala Venosa Pulmonar Total.

“Com o modelo, pudemos saber exatamente onde e como deveríamos cortar e qual o tamanho da incisão”, explicou o Dr. Zhang Xueqin. “E com um plano tão completo, passamos apenas metade do tempo que esperávamos para concluir a cirurgia.”

Com cada vez mais profissionais médicos adotando a fabricação digital para criar modelos anatômicos precisos, os médicos estão se tornando mais informados e mais bem equipados para salvar a vida de seus pacientes.

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