Aplicação de Modelos 3D na Biomedicina

Os modelos de teste utilizados na biomedicina podem ser realizados in vivo (pessoas e animais), in vitro (cadáveres e simuladores físicos) ou através de modelos 3D teóricos (ou modelos tridimensionais matemáticos). Os avanços científicos na utilização de modelos 3D têm sido elevados, pelo que têm contribuído fortemente para um melhor diagnóstico de patologias.


Para que os modelos 3D teóricos existam, há a necessidade do tratamento e da conversão de imagens de tomografia axial computorizada (TAC) obtidas em situações reais de clínica médica. As técnicas mais utilizadas na obtenção desses modelos dizem respeito ao tratamento da imagem médica para a posterior utilização na prototipagem rápida, através da construção do modelo 3D.


Uma tomografia axial computorizada (TAC) é um exame complementar de diagnóstico não invasivo efetuado em hospitais ou clínicas médicas. A TAC é um método de exame confiável, seguro, rápido, simples e indolor. Utiliza um aparelho de raios X que roda à volta do paciente, fazendo radiografias transversais do seu corpo. Consiste numa sequência de imagens, representando várias fatias paralelas e uniformemente espaçadas, de uma parte anatómica em análise. Essas imagens apresentam-se num formato próprio e na forma bidimensional (2D).


A designação de modelo tridimensional (3D) é dada a uma forma ou objeto a três dimensões, obtida através de programas informáticos específicos. Com base num processo de representação matemática e recurso a formas geométricas, podem ser obtidas malhas mais ou menos complexas, que permitem dar a forma ao objeto final designado por 3D. Estes modelos podem ser obtidos através do tratamento de imagens 2D provenientes de uma TAC.


A prototipagem rápida é uma técnica largamente utilizada em áreas da engenharia, tais como indústria automóvel, aerospacial, telecomunicações, começando hoje em dia a estar muito difundida na área da biomedicina. Muitos investigadores têm utilizado esta técnica na fabricação de próteses, dispositivos e protótipos de uso médico, por exemplo. Esta técnica refere-se à fabricação do modelo 3D, através de um processo por deposição de um material próprio juntamente com uma resina acrílica, camada a camada, utilizando para o efeito uma impressora 3D.


Desta forma, os modelos 3D podem ser utilizados na biomedicina para o diagnóstico, para o planeamento ou até no auxílio em cirurgia. Estes modelos permitem a visualização, a manipulação e a análise das diversas estruturas anatómicas. A sua utilização originou um grande impacto na biomedicina, traduzindo-se, ainda, no desenvolvimento de novos dispositivos médicos e de instrumentação.

Figura 1 – TAC e processo de prototipagem rápida

Figura 2 - Modelo físico 3D impresso

Jairson Dinis, Luísa Barreira, Elza Fonseca, Ana Pereira (Instituto Politécnico de Bragança) - 2012-08-28 11:28:24