Pesquisas desenvolvidas para fundamentar tese de doutorado defendida na Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp geraram uma nova técnica de auxílio ao planejamento cirúrgico. O método aplicado é a inspeção por digitalização em uma metodologia conhecida como prototipagem rápida, ou seja, a impressão de peças em três dimensões que reproduzem modelos reais em diversos tipos de materiais.
Cristiane Ulbrich, pesquisadora responsável pela tese, explica que a prototipagem rápida é usada amplamente em vários setores, como o automobilístico, design, embalagens, equipamentos e bens de consumo. Segundo ela, a idéia é reproduzir fisicamente o projeto virtual de maneira que a equipe tenha na mão um modelo pronto antes de começar a produzir em escala. “Há a possibilidade de se verificar se as peças encaixam-se, ou se há a necessidade de se fazer alterações no projeto”, afirma a pesquisadora, que foi orientada pelo professor Helder Anibal Hermini. O protótipo pode ser produzido em diversos tipos de material, tamanhos e até mesmo cores, dependendo da aplicação desejada.
Na área médica, a técnica pode ter várias aplicações, como na confecção de próteses personalizadas, de implantes, e de biomodelos utilizados em simulações de planejamento cirúrgico. “Com a peça na mão, o médico tem mais possibilidades para o planejamento da cirurgia”, avalia.
De acordo com a pesquisadora, embora o uso médico corresponda atualmente a apenas 9% do mercado de prototipagem rápida, há espaço para crescimento, uma vez que a técnica pode gerar muitos benefícios para médicos, pacientes e hospitais. Segundo Cristiane, no Centro de Pesquisas Renato Archer (Cenpra), em Campinas, nos últimos quatro anos foram feitos pelo menos 700 estudos com o uso da prototipagem rápida, com resultados positivos. “Com este tipo de planejamento, o tempo da operação pode diminuir, o que é bom para o médico e para o paciente. Além disso, pode haver queda nos custos gerais do procedimento”, explica.
A pergunta levantada pela pesquisadora em sua tese foi se as técnicas de prototipagem rápida reproduzem com precisão as dimensões e os detalhes anatômicos do corpo humano a ponto de serem uma referência confiável para o médico no momento do planejamento cirúrgico. “Um dos principais questionamentos do uso de prototipagem rápida era o quanto havia de variação entre a peça e o modelo e se essa variação poderia interferir no planejamento de uma cirurgia”, explica Cristiane, que também é sócia de uma empresa especializada no desenvolvimento de equipamento médico hospitalar.
Para a análise desta questão, Cristiane desmembrou todas as informações sobre o processo. Ela explica que o processo de prototipagem rápida é feito em três etapas. Na primeira etapa, o paciente passa por uma tomografia computadorizada, por meio da qual são obtidos os dados. Depois, há a segmentação da imagem – o médico pode determinar a área a ser reproduzida, se é o tecido, ou o osso, por exemplo. Nesta etapa é gerado um modelo virtual conhecido por CAD (Computer Aided Design), que vai ser a referência para a impressão da peça. Na terceira etapa é feita a confecção de um modelo por prototipagem rápida.
Em cada etapa do processo foram testados três tipos diferentes de técnicas, para efeitos comparativos. A intenção foi verificar se não haveria diferenças de resultados entre softwares e equipamentos diferentes.
Cristiane verificou a existência de 28 tipos de prototipagem rápida, mas optou pela Impressão Tridimensional da Z Corporation por apresentar o menor custo (equipamento e máquina). Ademais, a pesquisadora afirma que o equipamento oferece a possibilidade de se atuar com materiais diferentes, gera pouco ou nenhum lixo tóxico e várias instituições de pesquisa no país já têm a máquina, que dispõe de assistência técnica nacional. “Escolhi a impressora tridimensional porque a idéia é tornar este tipo de serviço mais acessível”, afirma. Hoje, cada peça reproduzida custa entre R$ 300 e R$ 600, de acordo com a área a ser reproduzida e o tamanho do modelo.
Cristiane também adicionou mais uma etapa a este processo: a inspeção por digitalização. Nesta etapa a peça final é digitalizada para que seja feita a verificação de suas dimensões. Este é um dos diferenciais do trabalho, porque ela substituiu a medição linear pela medição tridimensional.
Usando esta metodologia ela fez três estudos de caso, usando protótipos de crânio como referência. Seu primeiro estudo de caso foi a reprodução do rosto de uma múmia conhecida por “A Bela de Tebas”, que está no Museu Nacional no Rio de Janeiro. Cristiane lembra que a mesma técnica foi utilizada na reconstituição do rosto de um dos faraós mais conhecidos do Egito – Tutankamon – realizada em 2005.
Resultados – Outros dois modelos apresentaram resultados semelhantes e positivos para a técnica. Segundo Cristiane, os modelos virtuais são bastante similares entre si. “O erro médio na dimensão dos protótipos avaliados na pesquisa ficou em torno de 0,6%”. Contudo, Cristiane é cautelosa quando afirma que os resultados obtidos dependem dos recursos de software utilizados e do treinamento técnico do operador. “É recomendável que o processo de segmentação de imagens seja acompanhado por um profissional especializado e de preferência supervisionado e aprovado pela equipe médica que utilizará o biomodelo”.
Outro resultado de seu trabalho é o desenvolvimento de uma peça colorida, que demonstra a partir das cores as variações entre o tamanho da peça e o modelo real. Cristiane descreve que no modelo gerado em seu trabalho as partes vermelhas sinalizam as áreas onde a variação no tamanho é maior, enquanto nas partes azuis a variação é menor e as partes verdes correspondem ao tamanho exato. “As partes amarelas estão bem no limite”, afirma.
A pesquisadora acredita que, se adotadas como parte do procedimento de planejamento cirúrgico, as peças coloridas podem ser um diferencial. “A partir das cores, médicos podem mensurar e visualizar melhor possíveis diferenças dimensionais, prevenindo que as mesmas interfiram no processo”, afirma.
Do Jornal da Unicamp
