Submitted by Newton Salvador Grande Neto (newsalgn@hotmail.com) on 2016-04-08T03:13:41Z No. of bitstreams: 1 Newton Salvador corrigido 30-03.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A técnica de replicar a morfologia de uma estrutura advinda do interior do corpo humano através de um modelo físico é conhecida como biomodelagem. Na área da saúde, um modelo da anatomia humana virtual ou físico é chamado de biomodelo, e este trouxe para a medicina um outro nível em relação a cirurgias modernas, como por exemplo, a possibilidade de o médico cirurgião realizar a simulação de uma cirurgia no biomodelo, analisando as melhores estratégias que serão adotadas para o sucesso da intervenção cirúrgica. Para a confecção de biomodelos são necessárias a execução de três etapas básicas: aquisição de imagens médicas via tomografia computadorizada, tratamento destas imagens utilizando um software específico e a confecção utilizando a manufatura aditiva, caracterizando assim todo o processo de biomodelagem. Todo este processo se tornou possível devido a integração entre as áreas de informática, engenharia, saúde, diagnóstico por imagens e principalmente pelo evento ímpar na área de processos de fabricação, o surgimento da manufatura aditiva. Utilizando um conjunto de tecnologias, a manufatura aditiva é capaz de reproduzir fisicamente, em vários materiais, um modelo virtual camada a camada. Diversas técnicas foram desenvolvidas na área de manufatura aditiva, em especial a impressão tridimensional (3DPrinter) tem seu funcionamento similar a uma impressora comercial a jato de tinta, porém deposita um aglutinante conhecido como binder ao invés de tinta, sobre camadas sucessivas de pó para prototipagem. A reação entre esses dois materiais consolida o formato bidimensional de cada camada, e depois de vários ciclos, um modelo tridimensional está completo. A não utilização de laser para a consolidação das camadas é uma vantagem desta técnica, ou seja, o valor de mercado do maquinário é relativamente mais barato quando comparado a outras técnicas vendidas no mercado. Pesquisas relacionadas a materiais alternativos nacionais são extremamente importantes, pois as descobertas de matérias-primas de baixo custo viabilizam cada vez mais a inclusão da biomodelagem em centros cirúrgicos. Este trabalho teve como objetivo a preparação de um material alternativo economicamente mais viável, utilizando uma proporção em volume de 94% pó de gesso comercial, 5% de ligante e 1% de agente higroscópico. Os resultados demonstram que o material alternativo proposto para este trabalho, se mostrou em torno de 121 vezes mais barato e também atingiu as características necessárias para a construção de biomodelos, como também se mostra tão eficiente em relação a resistência mecânica de manuseio, qualidade superficial e densidade quando comparado a materiais comerciais amplamente aceitos pelo mercado. Com a redução de custos, a técnica de biomodelagem poderá ser utilizada com mais frequência nas intervenções cirúrgicas, diminuindo os riscos existentes na cirurgia através de um planejamento cirúrgico de sucesso. / The technique to replicate a morphology of some interior structure of the human body through a physical model is known as biomodeling. In health care area, a virtual or physical human anatomy model is called biomodel, and this brings to the medicine another level in relation to moderns surgeries, for example, the surgeon has the possibility to perform a simulation of a surgery on a biomodel, making the opportunity to find the best strategies that will be adopted for the success of the surgery intervention. Three basic steps are required to ensure the fabrication of the biomodels: the acquisition of medical images via tomography or MRI, then, the treatment of these images using a specific software, to finally produce the biomodel by additive manufacturing, featuring then the whole process biomodeling. This entire process has become possible because of the integration of information technology, engineering, health, image diagnosis and especially the unique event in the area of manufacturing processes, the emergence of additive manufacturing. By a set of technologies, the additive manufacturing is able to physically reproduce, in several materials, a virtual model layer by layer. Several techniques have been developed in this area, especially the three-dimensional printing (3DPrinter), that operates similarly to a commercial inkjet printer, but, instead of ink, deposits an adhesive known as binder on successive layers of prototyping powder. The reaction between the binder and the powder consolidates the two-dimensional shape of each layer, and, after several cycles, a three-dimensional model is complete. Not utilizing lasers to consolidate the layers is the advantage of this technique that makes the market value of the machinery relatively inexpensive, compared to other market techniques. Researches related to national alternative materials are extremely important, because the Discovery of inexpensive raw materials can enable the inclusion of biomodeling in surgery rooms more and more. The aim of this study is the preparation of an alternative and economically viable material, using a volume proportion of 94% of comercial gypsum powder, 5% of binder and 1% of hygroscopic agent. The results show that the alternative material proposed by this study was about 121 times cheaper and also reached the necessary characteristics for the fabrication of the biomodels, as also shown as efficient regarding to mechanical strength handling, surface quality and density when compared to comercial materials widely accepted by the Market. By reducing the costs, the biomodeling technique can be used more often in surgical interventions, reducing the surgery risks through a success surgical planning.

Orientador: Ruís Camargo Tokimatsu / Resumo: A técnica de replicar a morfologia de uma estrutura advinda do interior do corpo humano através de um modelo físico é conhecida como biomodelagem. Na área da saúde, um modelo da anatomia humana virtual ou físico é chamado de biomodelo, e este trouxe para a medicina um outro nível em relação a cirurgias modernas, como por exemplo, a possibilidade de o médico cirurgião realizar a simulação de uma cirurgia no biomodelo, analisando as melhores estratégias que serão adotadas para o sucesso da intervenção cirúrgica. Para a confecção de biomodelos são necessárias a execução de três etapas básicas: aquisição de imagens médicas via tomografia computadorizada, tratamento destas imagens utilizando um software específico e a confecção utilizando a manufatura aditiva, caracterizando assim todo o processo de biomodelagem. Todo este processo se tornou possível devido a integração entre as áreas de informática, engenharia, saúde, diagnóstico por imagens e principalmente pelo evento ímpar na área de processos de fabricação, o surgimento da manufatura aditiva. Utilizando um conjunto de tecnologias, a manufatura aditiva é capaz de reproduzir fisicamente, em vários materiais, um modelo virtual camada a camada. Diversas técnicas foram desenvolvidas na área de manufatura aditiva, em especial a impressão tridimensional (3DPrinter) tem seu funcionamento similar a uma impressora comercial a jato de tinta, porém deposita um aglutinante conhecido como binder ao invés de tinta, sobre camadas sucessivas ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The technique to replicate a morphology of some interior structure of the human body through a physical model is known as biomodeling. In health care area, a virtual or physical human anatomy model is called biomodel, and this brings to the medicine another level in relation to moderns surgeries, for example, the surgeon has the possibility to perform a simulation of a surgery on a biomodel, making the opportunity to find the best strategies that will be adopted for the success of the surgery intervention. Three basic steps are required to ensure the fabrication of the biomodels: the acquisition of medical images via tomography or MRI, then, the treatment of these images using a specific software, to finally produce the biomodel by additive manufacturing, featuring then the whole process biomodeling. This entire process has become possible because of the integration of information technology, engineering, health, image diagnosis and especially the unique event in the area of manufacturing processes, the emergence of additive manufacturing. By a set of technologies, the additive manufacturing is able to physically reproduce, in several materials, a virtual model layer by layer. Several techniques have been developed in this area, especially the three-dimensional printing (3DPrinter), that operates similarly to a commercial inkjet printer, but, instead of ink, deposits an adhesive known as binder on successive layers of prototyping powder. The reaction between the binder and th... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Resumo: Na medicina atual, uma técnica destaca-se cada vez mais, a biomodelagem. Esta técnica consiste na construção de um biomodelo físico a partir de imagens bidimensionais (de tomografias, ressonâncias, ultrassom), que são tratadas e através de softwares transformadas em um biomodelo virtual que por fim torna-se um biomodelo físico, impresso por uma impressora tridimensional, possibilitando a equipe médica, a percepção de detalhes dificilmente observados apenas através de imagens bidimensionais. Porém o material importado utilizado na biomodelagem é de custo elevado. Neste trabalho o objetivo foi através de uma formulação tida como ideal, publicada no artigo de (Meira), variar as porcentagens de sua composição, o ligante utilizado, o método de mistura, as granulometrias dos pós e adicionar um novo constituinte (sulfato de magnésio), e assim, adquirir um material mais barato e observar qual a influência da composição e granulometria em propriedades fundamentais para a qualidade de um pó para manufatura aditiva, tais como fluidez para distribuição homogênea, alto empacotamento das partículas para maximizar a densidade das peças, espessura da camada maior que as dimensões dos aglomerados e bom acabamento superficial após a camada ser depositada. Posteriormente, foram produzidos corpos de prova com diferentes composições, granulometrias e submetidos a ensaios de compressão e flexão três pontos. Após estes ensaios, médias e desvios padrões foram calculados para cada composição e granul... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Submitted by NICOLAS COELHO SALES null (nicolasposmecanica@gmail.com) on 2017-10-31T15:08:55Z No. of bitstreams: 1 dissertacao repositorio pdf.pdf: 4748422 bytes, checksum: b9837e8ad08555c57f13ba26fb6416c1 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-10T19:36:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sales_nc_me_ilha.pdf: 4748422 bytes, checksum: b9837e8ad08555c57f13ba26fb6416c1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-10T19:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sales_nc_me_ilha.pdf: 4748422 bytes, checksum: b9837e8ad08555c57f13ba26fb6416c1 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na medicina atual, uma técnica destaca-se cada vez mais, a biomodelagem. Esta técnica consiste na construção de um biomodelo físico a partir de imagens bidimensionais (de tomografias, ressonâncias, ultrassom), que são tratadas e através de softwares transformadas em um biomodelo virtual que por fim torna-se um biomodelo físico, impresso por uma impressora tridimensional, possibilitando a equipe médica, a percepção de detalhes dificilmente observados apenas através de imagens bidimensionais. Porém o material importado utilizado na biomodelagem é de custo elevado. Neste trabalho o objetivo foi através de uma formulação tida como ideal, publicada no artigo de (Meira), variar as porcentagens de sua composição, o ligante utilizado, o método de mistura, as granulometrias dos pós e adicionar um novo constituinte (sulfato de magnésio), e assim, adquirir um material mais barato e observar qual a influência da composição e granulometria em propriedades fundamentais para a qualidade de um pó para manufatura aditiva, tais como fluidez para distribuição homogênea, alto empacotamento das partículas para maximizar a densidade das peças, espessura da camada maior que as dimensões dos aglomerados e bom acabamento superficial após a camada ser depositada. Posteriormente, foram produzidos corpos de prova com diferentes composições, granulometrias e submetidos a ensaios de compressão e flexão três pontos. Após estes ensaios, médias e desvios padrões foram calculados para cada composição e granulometria. Por fim, a composição que apresentou os melhores resultados foi comparada ao material importado atualmente utilizado. O novo material, com custo de produção por volta de dez vezes menor, atendou às necessidades mecânicas que um biomodelo exige, como por exemplo, resistência mínima ao manuseio. / In modern medicine, a technique that stands out increasingly is biotemplating. This technique involves the construction of a physical biomodel from two-dimensional images (tomography, resonance, ultrasound) which are handled and by software processed in a virtual biomodel which eventually becomes a physical biomodel printed by the 3D printer, allowing the medical team, the perception of details hardly observed through two-dimensional images. However the material used in the imported biotemplating is relatively expensive. In this work the aim was through regarded as optimum formulation published in the article (Meira, 2013) vary the percentages of composition (and adding a new constituent, magnesium sulfate), the binder used, the mixing method and granulometry of powders, and thus acquire a more inexpensive material and understand which influences the composition and granulometry properties essential to the quality of a powder additive manufacturing, such as flowability for homogeneous distribution, higher packing of the particles to maximize the density of manufactured, thickness of the layer higher than the dimensions of the agglomerates and good surface finish after the layer is deposited. Later, produced specimens with different compositions and particle sizes, and subjected them to compression tests and bending three points. After these tests, averages and standard deviations were calculated for each composition and grain size. Finally, the best results were compared to the imported material currently used. The new material, with a cost around ten times lower, meets the mechanical requirements that a biomodel requires, for example, minimum handling strength.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:09:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantaBarbara_Ailton_D.pdf: 28995237 bytes, checksum: 860d67449ccbd6cc9dec4632d2313d39 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver o software In Vesalius, que cria modelos virtuais tridimensionais de estruturas anatõmicas a partir de imagens médicas tomográficas. O software In Vesalius permite a visualização, análise e segmentação dos modelos virtuais, além de viabilizar a confecção de modelos físicos com o auxílio da prototipagem rápida, por meio da exportação de dados no formato apropriado. Para que o software In Vesalius funcione de maneira adequada e gere modelos fiéis e precisos das anatomias que se quer representar, os dados que chegam até ele devem, obrigatoriamente, respeitar determinados parâmetros de qualidade. Este trabalho analisa quais são esses parâmetros e propõe um protocolo para a aquisição de imagens médicas, em exames de tomografia computadorizada, destinadas à reconstrução tridimensional. São apresentadas e discutidas as técnicas envolvidas no processo de transformação dessas imagens em modelos virtuais e, posteriormente, em modelos físicos. A propedêutica por imagem é uma ferramenta chave na medicina - tanto para diagnóstico, especialmente o precoce, quanto para escolha e planejamento terapêuticos. Por isso, o software In Vesalius foi desenvolvido para ser utilizado de forma corrente nos serviços públicos dé saúde brasileiros: trata-se de uma ferramenta simples, robusta, multiplataforma (executável em Windows e Linux), com comandos em português, funções claras e diretas, de fácil manuseio e rápida quando executada em microcomputador PC. Livre e gratuito, o In Vesalius emprega os mais recentes desenvolvimentos da engenharia de software, como a programação orientada a objetos, e integra softwares livres de fontes confiáveis. Sua interface amigável diferencia-o dos produtos similares já existentes - softwares importados com alto custo de aquisição, uso e manutenção, interessantes para pesquisa, mas não para a prática médica diária. A possibilidade de trabalhar com imagens tridimensionais em seu consultório ou no hospital é de grande valor para o cirurgião. Os modelos tridimensionais facilitam e complementam a elaboração mental que o cirurgião faz, a partir de imagens médicas bidimensionais, das estruturas anatômicas de seus pacientes. Com os modelos, ele tem uma visão mais realista dessas estruturas, o que favorece o processo de diagnóstico e a escolha da conduta. Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas e de prototipagem rápida. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais e físicos permitem que o cirurgião faça um planejamento detalhado e simule com antecedência as intervenções mais complexas - que envolvem, por exemplo, alto grau de deformidade facial ou a colocação de próteses. Os modelos virtuais e físicos ainda podem servir como um meio de compartilhamento de idéias e de integração entre os membros das equipes médicas. Eles melhoram a capacidade de visualização, verificação, interação e otimização diante da situação clínica, possibilitando a realização de testes e exames e a identificação precoce de problemas. O software In Vesalius é uma ferramenta complementar a todos os métodos convencionais utilizados atualmente para planejamento cirúrgico. Seu desenvolvimento é resultado de uma estreita colaboração entre engenharia e medicina: o aperfeiçoamento do software e a adaptação da tecnologia de prototipagem rápida ao uso médico aconteceram com base em experiências clínicas concretas. Ao mesmo tempo, o contato dos cirurgiões com essas novas tecnologias tem contribuído para o avanço da própria prática médica. Espera-se que o processo aqui apresentado da aquisição de imagens tomográficas à confecção de modelos virtuais e físicos - seja crescentemente divulgado e passe a fazer parte da rotina dos procedimentos cirúrgicos, sobretudos nos serviços de saúde pública / Abstract: The aim of this project was to develop the ln Vesalius.. ln Vesalius is software, which, based on computed tomography or magnetic resonances images, creates three-dimensional virtual models of anatomical structures. In Vesalius software not only allows visualization, analysis and segmentation of images, but also generates virtual models required for rapid prototyping, handling the appropriate data format. In order to work adequately and to generate faithful and precise models of the anatomical structures, appropriate data has to be entered in the software, respecting a certain format and parameters of quality. This work show and analyzes what parameters should be set, proposing a protocol for medical images' acquisition destined to the three-dimensional reconstruction. In addition, techniques involved in both virtual and physical models' transformation process are presented and discussed. Propedeutics by image is a key tool in medicine, consisting on non-invasive techniques such as images and models reconstruction for clinical analysis. It is used for diagnosis, especially in precocious cases, being also used for therapeutical decisions and planning. Therefore, In Vesalius is software of extreme importance. The software was developed to be currently used in Brazilian public health services: it is a uncomplicated, robust and multiplatform (can be operated under Windows and Linux) tool. It hascommands in Portuguese and the use of its functionalities is clear and direct, being easy to manipulate. InVesalius can be run on PC microcomputer, while other programs in the area require expensive enterprises. Free and without associated cost, it uses the most recent developments of software engineering. Written with an object-oriented language, it integrates large project's open source codes, as VTK and ITK libraries. In regards to human computer interface, the software's friendly graphical interface differentiates it from the similar products in the market. These products consist of imported soft wares with high cost of acquisition, use and maintenance. In addition, they are interesting for research, but not for the daily medical practice. The opportunity of working with three-dimensional images at one's office or at the hospital is of great value to the surgeon. Three-dimensional virtual models facilitate and complement the model surgeons usually create mentally. This mental mo de! is based on two-dimensional images acquired through medical tests, giving an imprecise idea of the real anatomical structures of one' s patients. Having the models InVesalius generates in hands, a surgeon has a more realistic view of these structures, what enables a more precise diagnostic and the decision for a more adequate procedure according to the case. The surgical procedures required in the treatment of diverse pathologies can be simpler, cheaper and more efficient with the use of the technologies of three-dimensional visualization and analysis of medical images and rapid prototyping. Besides facilitating the diagnosis, the virtual model and physical rapid prototyping mode! allow the surgeons to make a detailed planning and to simulate interventions that are more complex. Virtual and physical models can also serve as a way of sharing ideas and integrating the members of the medical teams. They improve the capacity of visualization, verification, interaction and optimization in face of the clinical situation, making possible the accomplishment of tests and examinations and the precocious identification of problems. In Vesa/ius software is a complementary tool to all the conventional methods used currently for surgical planning. Its development is the result of a narrow collaboration between engineering and medicine. In one hand, the software development and the adaptation of rapid prototyping technology towards medical area have been based on concrete clinical experiences. On the other hand, the contact of the surgeons with these new technologies has been contributing for the advance of medical practice. Mostly, it expects that the process presented in this document - from the acquisition of tomography images to the creation of virtual and physical models - will be increasingly divulged and become a part of the routine of the surgical procedures, especially in the public health services / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Helder Anibal Hermini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ulbrich_CristianeBrasilLima_D.pdf: 84757609 bytes, checksum: 0e1951a84d3580485473e14857428ba6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR) é uma tecnologia da engenharia mecânica que tem sido utilizada para produzir protótipos físicos, conhecidos como biomodelos para auxiliar o planejamento cirúrgico, onde as informações da anatomia são obtidas através de exames de imagem, como a Tomografia Computadorizada (TC). A tecnologia de digitalização tem como principal finalidade à captura de coordenadas de pontos da superfície de um modelo. Estas coordenadas resultam em uma nuvem de pontos que possibilita uma inspeção tridimensional pela comparação entre modelos. O presente trabalho analisou as diferenças tridimensionais em três estudos de caso. A metodologia empregada foi dividida em quatro etapas de trabalho: a aquisição de imagens por Tomografia Computadorizada (TC); a segmentação das imagens dando origem aos modelos virtuais (utilizando três softwares InVesalius, Analyze, ScanIP); a confecção dos protótipos (utilizando três equipamentos de prototipagem: sendo um de SLS, e dois de 3DP com suas respectivas matériasprimas) e a comparação entre modelos virtuais e físicos (utilizando dois equipamentos de digitalização: ModelMaker e Orcus e quatro softwares de comparação: CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Os modelos foram comparados aos pares, sendo os resultados apresentados em forma de mapas de cores com as diferenças tridimensionais encontradas. A partir da metodologia empregada e dos resultados obtidos, foi observado que o processo de fabricação de biomodelos é viável. A comparação de cada etapa de trabalho permite validar a geometria obtida para então passar a etapa seguinte. A introdução do procedimento de inspeção dos biomodelos por métodos de comparação traz mais confiabilidade para o processo. Demonstra-se assim que os biomodelos auxiliam no planejamento cirúrgico, contribuindo para a redução do tempo de cirurgia, risco de infecção, além do potencial de redução de custos para o sistema público e privado de saúde / Abstract: Rapid Prototyping (RP) is a technology from mechanical engineering, using to produce physical prototypes called biomodel that could be use to planning surgical. Computer Tomography (CT) provides image data from that propose. Scanning technology would use to capture 3D coordinates in a model. These coordinates result in a cloud of points that could be use to compare models by three-dimensional inspect. The present resource was analyzing the threedimensional differences in three cases studies. The methodology used was divided in four steps: data image acquisition using Computer Tomography (CT); image segmentation to create virtual model (three software was used InVesalius, Analyze, ScanIP); prototype construction (using three kinds of rapid prototype equipments: one of SLS and two of 3DP with the respective materials) and a compare of virtual model with physical model (using two digitalize equipaments: ModelMaker and Orcus) and four compare software: (CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Models were compared in pars and, the results were showed using colours maps to illustrate three-dimensional errors found. The results of this resource confirm that biomodel fabrication process is feasible. Compares were made in each step to check the geometry created, until go to the next step. The introduce of inspection biomodel in the process using compare methods turn it more trustful. Thus, it was demonstrate that biomodels could help surgical plan, and they could in fact, contribute to reduce costs, surgical times and infection risks in health care system / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

The current clinical management of abdominal aortic aneurysm (AAA) disease is based on measuring the aneurysm maximum diameter to decide when timely intervention can be recommended to a patient. However, other parameters may also play a role in causing or predisposing the AAA to either an early or delayed rupture relative to its size. Therefore, patient-specific assessment of rupture risk based on physical principles such as individualized biomechanics can be conducive to the development of a vascular tool with translational potential. To that end, the present doctoral research materialized into a framework for image based patient-specific vascular biomechanics assessment. A robust generalized approach is described herein for image-based volume mesh generation of complex multidomain bifurcated vascular trees with the capability of incorporating regionally varying wall thickness. The developed framework is assessed for geometrical accuracy, mesh quality, and optimal computational performance. The relative influence of the shape and the constitutive wall material property on the AAA wall mechanics was explored. This study resulted in statistically insignificant differences in peak wall stress among 28 AAA geometries of similar maximum diameter (in the 50 – 55 mm range) when modeled with five different hyperelastic isotropic constitutive equations. Relative influence of regionally varying vs. uniform wall thickness distribution on the AAA wall mechanics was also assessed to find statistically significant differences in spatial maxima of wall stresses, strains, and strain energy densities among the same 28 AAA geometries modeled with patient-specific non-uniform wall thickness and two uniform wall thickness assumptions. Finally, the feasibility of estimating in vivo wall strains from individual clinical images was evaluated. Such study resulted in a framework for in vivo 3D strain distributions based on ECG gated, unenhanced, dynamic magnetic resonance images acquired for 20 phases in the cardiac cycle. Future efforts should be focused on further development of the framework for in vivo estimation of regionally varying hyperelastic, anisotropic constitutive material models with active mechanics components and the integration of such framework with an open source finite element solver with the goal of increasing the translational potential of these tools for individualized prediction of AAA rupture risk in the clinic.

ABSTRACT The porphyrias are a diverse group of metabolic disorders arising from diminished activity of enzymes in the heme biosynthetic pathway. They can present with acute neurovisceral symptoms, cutaneous symptoms, or both. The complexity of these disorders is demonstrated by the fact that some acute porphyria patients with the underlying genetic defect(s) are latent and asymptomatic while others present with severe symptoms. This indicates that there is at least one other risk factor required in addition to the genetic defect for symptom manifestation. A systematic review of the heme biosynthetic pathway highlighted the involvement of a number of micronutrient cofactors. An exhaustive review of the medical literature uncovered numerous reports of micronutrient deficiencies in the porphyrias as well as successful case reports of treatments with micronutrients. Many micronutrient deficiencies present with symptoms similar to those in porphyria, in particular vitamin B6. It is hypothesized that a vitamin B6 deficiency and related micronutrient deficiencies may play a major role in the pathogenesis of the acute porphyrias. In order to further investigate the porphyrias, a computational model of the heme biosynthetic pathway was developed based on kinetic parameters derived from a careful analysis of the literature. This model demonstrated aspects of normal heme biosynthesis and illustrated some of the disordered biochemistry of acute intermittent porphyria (AIP). The testing of this model highlighted the modifications necessary to develop a more comprehensive model with the potential to investigated hypotheses of the disordered biochemistry of the porphyrias as well as the discovery of new methods of treatment and symptom control. It is concluded that vitamin B6 deficiency might be the risk factor necessary in conjunction with the genetic defect to trigger porphyria symptoms.