A utilização de processos de fabricação por adição de material em camadas, mais especificamente de manufatura aditiva (AM), vem crescendo nos últimos anos, alavancadas fortemente pelas inovações tecnológicas e que as tornam uma importante aliada no processo de desenvolvimento de produto. Tendo como base essa tendência, este trabalho tem por objetivo apresentar a proposta de uma formulação de resina fotossensível para aplicação em AM. Para tanto, foram elaboradas e testadas algumas formulações compostas por alguns monômeros, oligômeros, fotoiniciadores e coiniciadores disponíveis no mercado nacional, com intuito de contribuir para uma tecnologia brasileira no tocante a novos compostos poliméricos fotossensíveis. Foram realizados testes preliminares para verificação do tempo mínimo de cura de sucessivas camadas de deposição em moldes de acrílico e exposição a uma fonte de radiação UV-C com comprimento de onda na faixa de 250 nm. Baseado nos tempos de cura de cada formulação proposta, foi possível determinar uma formulação composta por 8,4% de coiniciador, 46,2% de monômeros, 42% de oligômero e 3,4% de fotoiniciador, para realização de testes de resistência mecânica, possibilitando a obtenção de suas características por meio de testes de resistência à tração, testes de flexão, ensaios de dureza Shore A e espectrometria no infravermelho. Os resultados prelimirares se mostraram satisfatórios com relação à possibilidade de seu uso em um processo de AM baseado, por exemplo, em jateamento de material ou fotopolimerização em cuba. Sendo assim, é possível afirmar que, se aplicada, a resina gerará uma geometria definida com aplicação dentro dos limites de resistência mecânica estabelecidos pelos ensaios de caracterização realizados. / The use of manufacturing processes by adding layers of material, more specifically of additive manufacturing (AM), has been growing in recent years, strongly leveraged by technological innovations and making them an important ally in the product development process. Based on this trend, this work aims to present the proposal of a photosensitive resin synthesis for use in AM. Therefore, some syntheses composed of monomers, oligomers, photoinitiators and co-initiators, available in the national market, were developed and tested. The aim was to develop a Brazilian new acrylic resin, based in a photosensitive polymer compounds. Preliminary tests were performed to verify the minimum curing time of successive deposition layers on acrylic molds and exposed to radiation from UV-C with 250 nm of wavelength. Based on the curing times of each proposed synthesis, it was possible to determine a synthesis composed by 8,4% coinitiator, 46,2% monomers, 42% oligomer and 3,2% photoinitiatorto, to perform mechanical resistance test, bending tests, hardness tests Shore A and infrared spectrometry. Preliminary results were satisfactory, showing the possibility to use the resin in an AM process, for example, in material jetting based or vat photopolymerization based. It is possible to assert that, if applied, the resin will generate a defined geometry with application within the mechanical strength limits established by characterization performed.

Programa de Apoio à Capacitação Docente (PAC) - Universidade do Estado da Bahia (UNEB) / As microbolhas foram inicialmente introduzidas como agentes de contraste para ultrassonografia. Elas são capazes de modificar a relação de sinal-ruído em imagens, melhorando assim a avaliação da informação clínica sobre o tecido humano. Desenvolvimentos recentes têm demonstrado a viabilidade do uso destas bolhas como portadores na entrega localizada de fármacos. Nos dispositivos microfluídicos utilizados para a geração das microbolhas, elas são formadas na interface gás-líquido por meio de um processo de estrangulamento. O dispositivo que utiliza estas funcionalidades pode produzir microbolhas com uma pequena dispersão de tamanho em uma única etapa. O dispositivo T-junction proposto para a geração de microbolhas, foi fabricado utilizando a técnica de impressão 3D. O óleo de girassol foi utilizado como camada lipídica de revestimento das microbolhas. Foram levantadas curvas de distribuição do diâmetro das microbolhas em relação ao número de eventos (microbolhas geradas em um intervalo de tempo), bem como realizados estudos da estabilidade das microbolhas de diferentes diâmetros geradas a partir de uma mesma fase líquida com viscosidade conhecida, para avaliar a viabilidade da utilização destas como veículos carreadores de fármacos. As curvas de distribuição normal encontradas com pequena dispersão em relação ao diâmetro validam o processo de geração das microbolhas com baixo coeficiente de variação percentual, isto é, 0,4-1,90%. Os resultados indicaram que o dispositivo microfluídico concebido pode ser utilizado para a produção de microbolhas monodispersas usando óleo de girassol como uma matriz lipídica de revestimento. Em relação à estabilidade, a população de microbolhas tendo o ar como fase gasosa permaneceu estável durante 217 minutos para microbolhas com um diâmetro médio de 313,0 μm. Esta estabilidade foi reduzida para 121 minutos para microbolhas com diâmetro médio menor (73,7 μm). As microbolhas mostraram-se estáveis por períodos de tempo suficientemente longos para aplicações clínicas, mesmo utilizando o ar como fase gasosa. A estabilidade das microbolhas pode ser melhorada com a utilização de gases biocompatíveis de massas molares mais elevadas e menor permeabilidade relativa em relação à água (PFB ou PFC). Foram também realizados estudos para caracterizar os padrões de fluxo, enfatizando a região onde as microbolhas eram geradas, além do levantamento do mapa de regime de fluxo para a região supracitada. Os resultados mostraram objetivamente as características dinâmicas do processo de geração, fornecendo indicações precisas dos parâmetros físicos relacionados com a produção de microbolhas monodispersas voltadas para aplicações clínicas. / Microbubbles were initially introduced as contrast agents for ultrasound examinations as they are able to modify the signal-to-noise ratio in imaging, thus improving the assessment of clinical information on human tissue. Recent developments have demonstrated the feasibility of using these bubbles as drug carriers in localized delivery. In micro fluidics devices used for microbubbles generation, the bubbles are formed at the liquid gas interface through a strangulation process. A device that uses these features can produce microbubbles with small size dispersion in a single step. A T-junction micro fluidic device constructed using 3D prototyping was made for the production of mono dispersed microbubbles. These microbubbles use sunflower oil as a lipid layer. Were raised distribution curves of the diameter of the microbubbles in the number of events (microbubbles generated in a time interval). Stability studies for microbubbles with different diameters generated from a liquid phase of the same viscosity was conducted to evaluate whether microbubbles have the potential to be used as drug carriers. The biocompatibility of the coating layer, the ability to withstand pressure variations are essential for the microbubbles to be safely used in the role of drug transporters. The normal distribution curves found with small dispersion in relation to the diameter validates the process of generation of microbubbles with a low percentage coefficient of variation e, i.e., from 0.4 to 1.90%. The results indicated that the microfluidic device conceived can be used to produce microbubbles with low percentage coefficient of variation, using sunflower oil as a coating matrix. The population of microbubbles with air as the gas phase remained stable for 217 minutes for microbubbles with a mean diameter of 313.0 m. This stability decreased to 121 minutes for microbubbles with smaller mean diameter (73.7 m). These carrier units shown to be stable for periods of time long enough for clinical applications, even when using air as gaseous phase. The stability of the microbubbles can be improved with the use of biocompatible gases of higher molar mass and lower permeability relative to water (PFB or PFC). Studies were also performed to characterize the flow patterns where the region emphasizing the microbubbles was generated and a survey map flow regime in the region mentioned above. The results objectively illustrate the dynamic of the bubble generation process providing accurate indications of the physical parameters related to the production of microbubbles monodisperse oriented to clinical applications.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A queixa mais freqüente dos pacientes que se submetem à cirurgia ortognática é em relação à estética facial. Apesar da cirurgia de avanço mandibular ser considerada um procedimento com alta estabilidade, ainda não é possível prever de forma fidedigna a resposta do tecido mole em relação a esta. Desta forma, este trabalho teve como objetivo avaliar se existe correlação entre o avanço do mento mole e do lábio inferior com o avanço do mento duro e dos incisivos inferiores respectivamente, e avaliar a estabilidade dos resultados obtidos com a cirurgia após um ano. A amostra constituiu-se de 25 pacientes submetidos à cirurgia de avanço de mandíbula isolada que realizaram tomografias computadorizadas de feixe-cônico imediatamente antes da cirurgia, seis semanas após a cirurgia quando ocorria a remoção do splint cirúrgico e um ano após a cirurgia. Com a utilização do software InsightSnap, desenvolvido pela Universidade da Carolina do Norte, foram feitas segmentações do pogônio mole, pogônio duro, lábio inferior e incisivos inferiores nas tomografias dos três tempos. As tomografias foram superpostas utilizando a segmentação da base do crânio e através do software CMF Application foram medidas as maiores distâncias entre as superfícies para avaliar o quanto de deslocamento ocorreu em cada região. Para cada superposição foi utilizado o coeficiente de Pearson e um modelo de regressão linear para testar se as mudanças no tecido duro estavam associadas com o tecido mole. Foi avaliado também se havia diferença significativa entre a superposição dos tempos seis semanas pós-cirúrgico com pré-cirúrgico e a superposição dos tempos um ano pós-cirúrgico com pré-cirúrgico. Foi feito estatística descritiva com valores médios de deslocamento para ambas as superposições, e para a superposição entre um ano pós-cirúrgico e seis semanas pós-cirúrgico os valores foram analisados separadamente, já que nesta superposição havia valores positivos, que significavam um deslocamento anterior, e valores negativos, que significavam deslocamento posterior. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa entre os tempos seis semanas pós-cirúrgico e um ano pós-cirúrgico, o pogônio mole acompanhou o movimento do pogônio duro com uma proporção de 1:1 e o lábio inferior não apresentou uma correlação alta com o movimento dos incisivos inferiores. / The main complain of orthognathic surgery patients is their facial esthetics. Although the mandible advancement surgery is considered a highly stable procedure, there isnt an established method to preview how the soft tissue will react toward this. This study evaluated if there is a correlation between the soft chin and lower lip change and the hard chin and lower incisors movement respectively, and the stability of those results one year after surgery. The sample consisted in 25 patients submitted to mandible advancement surgery that had CT scans right before surgery, six weeks after surgery and one year after surgery. The software InsightSnap, developed by the University of North Carolina, was used to segment the soft chin, hard chin, lower lip and lower incisors at the three periods evaluated. The CT scans were superimposed in the cranium base and the changes in each region were measured using the software CMF Application. The Pearson correlation and a linear regression model were calculated to test if the changes in the hard tissue were associated to the soft tissue. It was also evaluated if there was any statistical significant change between the superimpositions of six weeks after surgery with pre-surgery and one year after surgery with pre-surgery. Descriptive statistics were done to both superimpositions and for the superimposition of one year and six weeks after surgery the values were analyzed separately, as this superimposition had positive and negative values that meant forward or backward movements. Only the lower lip had statistical significant changes between six weeks and one year after surgery, the soft chin had a high correlation with the hard chins movement and the lower lip didnt show a good correlation toward the lower incisors.

Embora a cirurgia de avanço mandibular seja considerada um procedimento altamente estável, existem algumas preocupações clínicas em relação a mudanças nos côndilos e nos segmentos proximais, que podem levar a recidiva sagital e abertura de mordida. A avaliação dos resultados da cirurgia através de ferramentas de geração e superposição de modelos virtuais tridimensionais (3D) permite a identificação e quantificação dos deslocamentos e remodelação óssea que podem ajudar a explicar as interações entre os componentes dentários, esqueléticos e de tecido mole que estão relacionados a resposta ao tratamento. Este estudo observacional prospectivo avaliou, através de tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT), mudanças na posição/remodelação 3D dos ramos mandibulares, côndilos e mento. Assim, exames CBCT de 27 pacientes foram adquiridos antes da cirurgia (T1), imediatamente após a cirurgia(T2), e 1 ano após a cirurgia(T3). Uma técnica automática de superposição na base do crânio foi utilizada para permitir a avaliação das mudanças ocorridas nas regiões anatômicas de interesse (RAI). Os deslocamentos foram visualizados e quantificados em mapas coloridos 3D através da ferramenta de linha de contorno (ISOLINE). Pelo teste t pareado compararam-se as mudanças entre T1-T2 e T2-T3. O coeficiente de correlação de Pearson verificou se os deslocamentos ocorridos nas RAI foram correlacionados entre si e entre os tempos de avaliação. O nível de significância foi determinado em 0,05. O avanço mandibular médio foi de 6,813,2mm em T2 e 6,363,41mm em T3 (p=0,13). Entre T2 e T3, a posição do mento variou positivamente (≥2mm) em 5 pacientes negativamente em 7. 12% dos pacientes sofreram recidivas ≥4mm. Para todas as outras RAI avaliadas, apenas a porção inferior dos ramos (lado direito - 2,342,35mm e lado esquerdo 2,972,71mm) sofreram deslocamentos médios >2mm com a cirurgia. No acompanhamento em longo prazo, esse deslocamento lateral da porção inferior dos ramos foi mantido (lado direito - 2,102,15mm, p=0,26; e lado esquerdo -2,762,80, p=0,46), bem como todos os outros deslocamentos observados (p>0,05). As mudanças na posição do mento foram correlacionadas a adaptações pós-cirúrgicas nos bordos posteriores dos ramos (esquerdo r=-0,73 e direito r=-0,68) e côndilos (esquerdo r=-0,53 e direito r=-0,46). Os deslocamentos médios sofridos pelas estruturas do lado esquerdo foram suavemente maiores do que no direito. Correlações dos deslocamentos ocorridos entre T1-T2 e T2-T3 mostraram que: os deslocamentos dos côndilos esquerdos com a cirurgia foram negativamente correlacionados às adaptações pós-cirúrgicas destes (r=-0,51); e que o deslocamento da porção superior do ramo esquerdo com a cirurgia foi correlacionado à adaptação pós-cirúrgica ocorrida nos bordos posteriores (r=0,39) e côndilos do mesmo lado (r=0,39). Pode-se concluir que: (1) os deslocamentos causados pela cirurgia foram de modo geral estáveis no acompanhamento de 1 ano, mas identificou-se uma considerável variação individual; (2) as mudanças pós-cirúrgicas na posição do mento foram correlacionadas a adaptações sofridas pelos côndilos e bordos posteriores dos ramos; e que (3) deslocamentos suavemente maiores causados pela cirurgia nas estruturas do lado esquerdo levaram a maiores adaptações pós-cirúrgicas no segmento proximal deste lado. / Although mandibular advancement surgery is considered a highly stable procedure, some clinical concerns have been raised regarding condylar and proximal segment changes that may lead to sagittal relapse and anterior bite opening. Assessment of surgical treatment outcomes using three-dimensional (3D) virtual models and superimposition tools allow the identification and quantification of bone displacement and remodeling that can help explain the interactions between the dental, skeletal and soft tissue components that underpin the response to treatment. This prospective observational study evaluated changes in the 3D position and remodeling of the mandibular rami, condyles and chin at splint-removal and 1 year after mandibular advancement surgery. For that, pre-surgery(T1), splint-removal(T2), and one year post-surgery(T3) cone-beam computed tomography (CBCT) scans of 27 subjects were used. An automatic technique of cranial base superimposition was used to assess changes in the anatomic regions of interest (ROI). Displacements were visually displayed and quantified in three-dimensional color maps by means of a contour line tool (ISOLINE). A paired t-test was used to compare changes between T1-T2 and T2-T3. Pearson correlation coefficients were used to check if displacements at the ROI were correlated within each other and along the evaluated times . The level of significance was set at 0.05. The mean mandibular advancement was 6.813.2mm at T2 and 6.363.41mm at T3 (p =0.13). Between T2 and T3, the chin position was further forward 2mm or more for 5 subjects and relapsed backwards ≥2mm for 7 subjects. 12% of patients showed relapses ≥4mm. For all other evaluated ROI, only the inferior rami (right 2.342.35mm and left 2.972.71mm) had mean displacements >2mm with surgery. In the long-term follow-up, those inferior rami lateral displacements were maintained (right 2.102.15mm, p=0.26 and left 2.762.80,p=0.46), as well as all other observed displacements (p>0.05). Post-surgical movement in the position of the chin was significantly correlated to changes in the posterior borders (left r=-0.73 and right r=-0.68) and condyles (left r=-0.53 and right r=-0.46). Mean displacements of the structures at the left side were slightly greater when comparing to the right side. Correlations of T1-T2 with T2-T3 displacements showed that the displacement of the left condyles with surgery were negatively correlated to its post-surgical adaptations (r=-0.51); and that superior portion of the left ramus surgery displacement was correlated to the post-surgical adaptation at the ramus posterior border (r=0.39) and condyle at the same side (r=0.39). It can be concluded that: (1) surgery changes were generally stable in one year follow up, but with a considerable individual variability; (2) post-surgical changes at the chin position are correlated to adaptations at condyles and rami posterior borders; and that (3) slightly greater displacements with surgery at the left side lead to greater post-surgical adaptations in the proximal segment at this side.

Apesar de ser uma técnica muito difundida, a radioterapia pode causar danos ao reparo ósseo, como por exemplo, a diminuição da vascularização. Entretanto, a rede vascular óssea tem um papel importante na capacidade de regeneração dos ossos, pois fornece oxigênio e nutrientes essenciais, logo, ferramentas que auxiliem a análise dessas redes são importantes para o estudo de diversas terapias que têm influência sobre o tecido ósseo. Para analisar tais redes foi feita a reconstrução tridimensional de imagens coletadas a partir do seccionamento dos fêmures de um rato que recebeu doses de radiação em seu fêmur esquerdo, enquanto que o direito não foi irradiado sendo, portanto, utilizado para controle. Com o objetivo de auxiliar a análise desses volumes foi utilizada a técnica de esqueletização, que tem a finalidade de diminuir a quantidade de informação dos objetos e tornar a análise mais precisa e eficiente. Entretanto, existem diversos tipos de algoritmos esqueletização, sendo eles, de Afinamento, Geométricos, baseados na Transformada Distância, em Campo de Força e em Propagação de Ondas. Com o objetivo de analisar qual deles produz melhores resultados em volumes de redes vasculares foi escolhida uma implementação de cada tipo para ser testada e analisada em volumes pertencentes às redes vasculares. Além disso, o algoritmo escolhido para representar os métodos baseados em Propagação de Ondas foi desenvolvido e proposto neste trabalho exclusivamente para extrair canais de redes vasculares. Por fim, os esqueletos das redes vasculares conseguiram reproduzir com clareza a rede estudada e possibilitaram a conclusão de análises relacionadas ao impacto da radioterapia sobre a topologia vascular. Além disso, a comparação entre os tipos de algoritmos de esqueletização possibilitou um estudo aprofundado sobre o tema e sobre as diversas características de esqueletos de curva que podem ser usadas para classificar e comparar os métodos presentes na literatura. / Although a common technique, the radiotherapy can cause damage to bone repair, such as decrease in vascularization. However, the bone vascular network has an important role in capacity of bone regeneration because it provides oxygen and nutrients, therefore, tools that helps the analysis of vascular networks are important for the study of various therapies that have influence on the bone repair. In order to analyze such networks, we mande three-dimensional reconstructions of collected images from the sectioning of a mouse femurs that received radiation doses in the left femur, while the right was not irradiated and used for control. In order to aid the analysis of these volumes, skeletonization techniques were used to decrease the amount of the objects’s information and make the analysis more accurate and efficient. However, there are several types of skeletonization algorithms which uses different approachs as based on Forcefield, Thinning, based on Distance Transform, Geometrical and based on Wave Propagation. In order to analyze which of them produces the best results in vascular networks, an implementation of each type was chosen to be tested and analyzed in vascular network volumes. Furthermore, the algorithm chosen to represent the methods based on Wave Propagation was developed and proposed in this work exclusively to extract vascular networks. Finally, the skeletons of the vascular networks reproduced the network studied with clarity and enabled the conclusion of analysis related to the radiation impact on vascular topology. In addition, the comparison between the types of skeletonization algorithms allowed a deep study about the subject and on the various curve skeletons characteristics that can be used to classify and compare the methods in the literature. / Dissertação (Mestrado)

Introdução: Há uma demanda social de produção de material educacional interativo, flexível e visualmente atrativo; que tenha fácil acesso, comunicação e veiculação por meio das mídias e da internet, e principalmente que possibilite a difusão do conhecimento. Objetivos: O presente estudo teve como objetivos a construção e validação de objeto de aprendizagem com uso de computação gráfica 3D sobre odontogênese. Método: Baseou-se nos princípios da educação de adultos e na aprendizagem significativa. A construção do objeto de aprendizagem partiu da revisão da literatura e da discussão com grupo de especialistas multiprofissional. A partir destes dados, foi construído um roteiro baseado em uma matriz de objetivos educacionais. Este roteiro direcionou uma produção intelectual em formato de vídeo. Para a validação dessa produção intelectual, foi construído um processo de revisão por pares com análise crítica e sistematizada aplicada a um conjunto de 22 professores e profissionais de expertise reconhecida na área e atuantes em várias universidades distribuídas pelo território brasileiro. Resultados: O objeto de aprendizagem sobre odontogênese incluiu um vídeo elaborado a partir da tecnologia de computação gráfica 3D e narração, com nove minutos de duração. A análise das respostas do grupo de validadores mostrou unanimidade de visão positiva em vários itens do instrumento de validação destacando as afirmativas relacionadas aos movimentos das cenas, entendimento de todas as fases da odontogênese, assim como o uso de imagens tridimensionais e animação auxiliaram o entendimento e aprendizado do tema. Foi considerada uma ferramenta útil para a prática, por trazer uma síntese de informações, condensando conceitos relevantes apresentados de forma dinâmica com propósito educacional. Além disto, foi considerado um objeto de aprendizado flexível por atender a diversos interesses de aprendizado, sendo adaptável a diferentes públicos e objetivos, podendo contribuir com a formação de estudantes, pós-graduandos e profissionais da área de saúde. Conclusão: O processo de validação contribui para o aprimoramento do objeto de aprendizagem considerado adequado, útil, inovador e flexível. De acordo com os validadores, ter contato com essa tecnologia durante suas graduações, teria facilitado o entendimento sobre odontogênese / Introduction: There is a social demand for the production of an interactive educational material, which is flexible and visual attractive; that has an easy access, communication, media and internet placement and primarily that makes the diffusion of knowledge possible. Objective: The aim of this study was the construction and validation of a learning object with the use of 3D computer graphics about odontogenesis. Method: It was based on adults\' education principals and on the significant learning. The construction of the learning object started on the literature review and the discussion with a group of multiprofessional specialists. From these data it was constructed a script based on an educational objectives matrix. This script has directed to an intellectual production in a video format. For the validation of this intellectual production, it was built a pair review process with a critical and systematized analysis applied to a set of 22 professors with expertise in the area and active in several universities distributed in the Brazilian territory. Results: The learning object about odontogenesis resulted a nine minute video elaborated with narration and 3D computer graphics technology. The analysis of the group of validators\' answers showed a positive view unanimity in several items of the validation instrument, highlighting the affirmations related to the movements of the scenes, understanding of all phases of odontogenesis, as well as the use of threedimensional images and animation that assisted the understanding and learning of the theme. It was considered a useful tool for the practice for bringing a synthesis of information, condensing relevant concepts presented dynamically for educational purposes. Furthermore, it was considered a flexible learning object for attending various learning interests, being adaptable to different publics and objectives; it could contribute with potenciality to undergraduate, for the learning of postgraduate students and health professionals. Conclusion: The validation process contributed to the improvement of the learning object that was considered adequate, useful, innovative and flexible. According to the validators, having contact with this technology during their graduation course would have facilitated odontogenesis understanding

Objetivo: Avaliar a precisão e a acurácia de medidas lineares da mandíbula em modelos tridimensionais gerados a partir da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) em dois programas (Dolphin®. Material e Métodos: Dez mandíbulas com marcadores de sílica foram submetidas à TCFC seguindo o protocolo de voxel 0,3 mm do aparelho i-CAT Classic®. Vinte medidas lineares foram realizadas duas vezes, de maneira aleatória, nos modelos tridimensionais nos programas Dolphin®, nos filtros Translúcido e Sólido-1, e InVesalius®. As medidas físicas foram realizadas com um paquímetro digital diretamente nas mandíbulas por um segundo examinador. Análise de variância para medidas repetidas (ANOVA), coeficiente de correlação intraclasse, teste de Bland-Altman e erro absoluto e percentual foram utilizados para avaliar a precisão e a acurácia (p<0,05). Resultados: Alta precisão foi encontrada no programa Dolphin®, filtro Translúcido e Sólido-1 e InVesalius®, com diferença máxima entre as mensurações de 0,27; 0,26 e 0,17 mm, respectivamente. Com relação à acurácia, 10 variáveis no filtro Translúcido; oito no filtro Sólido-1 e 13 no programa inVesalius® foram diferentes estatisticamente em relação as medidas físicas. Porém, 95%, 100% e 90% das medidas apresentaram valores abaixo do valor considerado clinicamente relevante (1 mm) nos filtros Translúcido e Sólido-1 e no programa InVesalius®, respectivamente. Conclusão: Os modelos tridimensionais com marcadores hiperdensos, gerados pelos programas Dolphin®, filtro Translúcido e Sólido-1, e InVesalius® podem ser utilizados com precisão e acurácia para a obtenção de medidas lineares. / Objective: The purpose of this study was to determine the accuracy and reliability of mandibular linear measurements obtained from 3-dimensional cone-beam computed tomography (CBCT) scans of dry human mandibles using different software (Dolphin® and InVesalius®). Methods: Ten dry human mandibles were scanned at voxel size of 0.3 mm (i-CAT Classic®). Twenty measurements were made twice, randomized, on 3D model generated by the software Dolphin (filter Translucent and Solid-1) and InVesalius. Subsequently, physical measurements were made using a digital caliper. Analysis of variance for repeated measures (ANOVA), Intraclass correlation (ICC) BlandAltman, absolute and percentage mean error were used for evaluating accuracy and reliability (p<0.05). Results: Excellent reliability values were found for linear measurements from CBCT volume rendering images in all methods (Dolphin Translucent, Solid-1 and InVesalius), with the mean measurement of 0.27; 0.26 and 0.17 mm, respectively. Ten measurement errors for Dolphin Translucent, eight for Solid-1 and 13 for InVesalius were statistically significant different from physical measurements; however, 95%, 100% and 90% of the measurements were, respectively, below the value clinically relevant (1 mm). Conclusion: Linear measurements on 3D model generated by the software Dolphin (Translucent and Solid-1) and InVesalius are reliable and accurate and can be used for linear measurements.

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T00:20:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rudek_Marcelo_D.pdf: 2300973 bytes, checksum: e02ac88751e4619e52590e1ee9fb82b5 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O trabalho apresenta um método baseado em imagens digitais para a determinação da posição espacial e do volume ocupado por um sólido. O objetivo é conhecer estes parâmetros sem a necessidade da reconstrução tridimensional completa do objeto. A aplicação da técnica proposta é baseada nas projeções da imagem do objeto a ser medido. O processo se baseia na utilização de uma caixa de contorno (bounding box) que pode ser ajustada sobre uma região de interesse na imagem. A posição desta caixa de contorno descreve a orientação espacial do objeto, e as suas dimensões espaciais definem o volume aproximado do sólido. O trabalho propõe um método para ajustar as arestas da caixa de contorno sobre as bordas do objeto, usando como referencial os pontos de fuga que formam os vértices da caixa de contorno. Os vértices formam um conjunto reduzido de pontos e a reconstrução tridimensional destes pontos permite definir um polígono retangular no espaço que representa as informações métricas do objeto real. O contexto do trabalho se situa no campo da visão computacional e processamento de imagens utilizando um conjunto de ferramentas aplicadas à teoria de reconstrução 3D. São apresentados os resultados obtidos da aplicação do método para imagens reais, bem como é descrita uma aplicação do método em um ambiente de manufatura integrada / Abstract: This work presents a method based on digital images to determine the spatial position and volume occupied by a solid. The objective is to find these parameters without a complete tri­dimensional reconstruction of the object. The application of this technique is based on the image projections of a solid target. The process is based on a contour bounding box that is adjusted around a region of interest. The box position describes the object spatial orientation and its spatial dimensions can define the approximated volume. The work proposes a method to adjust the contour box lines on the object borders using vanishing points as reference to form each vertex of the bounding box. The vertices form a reduced set of points and the 3D reconstruction of such points can define a rectangular polygon in the space representing the metric information about the real object. The work is within the context of computer vision and image processing by the use of a set of 3D reconstruction tools. Results obtained of the application of this method to real images are presented, as well as an application to an integrated manufacturing process / Doutorado / Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Introdução: Escoliose é definida como um complexo desalinhamento tridimensional da coluna vertebral na qual há o aparecimento de uma curvatura lateral no plano coronal, normalmente associada com o aplanamento das curvaturas no plano sagital e rotação vertebral em seu eixo longitudinal. O padrão ouro para seu diagnóstico e monitoramento é a medida radiográfica pelo ângulo de Cobb, que possui como principais desvantagens o fato de não avaliar as curvas em três dimensões e expor os pacientes, principalmente os que estão em fase de crescimento, a consideráveis doses de radiação. Objetivo: Esta pesquisa teve como objetivo principal o desenvolvimento de um sistema de avaliação e representação da coluna vertebral em três dimensões, capaz de possibilitar ao usuário a análise quantitativa dos desvios da coluna vertebral nos planos coronal, sagital e transverso. São objetivos secundários estimar a precisão e a exatidão do sistema proposto, e avaliar a sua aplicabilidade a partir de um estudo de caso. Métodos: O Sistema desenvolvido, denominado de Spine 3D, é baseado no uso do controle de videogame Wiimote para rastrear LEDs infravermelhos que compõe um marcador multiplanar em uma cena, e tem como objetivo reconstruir em um ambiente 3D a pose das vértebras torácicas e lombares e, com isto, obter as variáveis angulares e de translação que descrevem seu alinhamento nos planos coronal, sagital e transverso. O experimento para a avaliação da exatidão e precisão consistiu em posicionar o marcador a 50 centímetros de distância do Wiimote, ambos alinhados em um mesmo plano. O marcador foi transladado em intervalos de 10 mm e rotacionado em 5°, 10°, 20° e 30° nos eixos X, Y e Z, com auxílio de um inclinômetro e um paquímetro digital. Os dados foram coletados a 100 Hz. A exatidão foi calculada comparando os resultados encontrados pelo sistema com os valores obtidos pelo inclinômetro e paquímetro digital. A precisão foi calculada a partir do desvio-padrão dos pontos coletados. Resultados: A exatidão média do sistema foi de 0,90° e 0,78mm. A precisão média do sistema foi de 0,62° e 0,42mm. Para o ângulo de Cobb na escoliose, a exatidão e precisão foram de 1,46° e 1,72°, e para a cifose torácica e lordose lombar, a exatidão e precisão foram de 2,82° e 1,60°, respectivamente. Durante o estudo de caso, a diferença entre o Spine3D e a radiografia, para o ângulo de Cobb foi de 1,3° para escoliose curva torácica e 2,24° para escoliose curva lombar. Conclusão: O sistema mostrou ter boa exatidão e precisão após os testes de validação interna. O estudo de caso sugere que a técnica possui potencial para aplicação clínica na avaliação dos desvios da coluna vertebral em três dimensões. / Introduction: Scoliosis is a complex three-dimensional malalignment of the vertebral column in which there is lateral curvature of the spine in the coronal plane, usually associated with flattening of the contour in the sagittal plane and rotation of the vertebrae around their longitudinal axes. Routine clinical analysis of the scoliotic spine is currently based on the radiographic measurement of Cobb angle. Although considered as the golden standard, it has the disadvantage of look over only the two-dimensional aspects of the curve and, over a period of years, the patient will be exposed to a large dose of radiation, especially in early onset curves. There is evidence that this may increase the risk of developing several types of cancer. Objective: This paper describes a new low-cost and radiation-free system to evaluate the three-dimensional aspects of scoliosis, and its concurrent validation in terms of accuracy and precision. Its applicability was tested in a case study. Methods: The system, named Spine3D, has the ability to track an infrared beacon equipped with LEDs (IRLED) to reconstruct the pose of each lumbar and thoracic vertebra in 3D space. The system also calculates the spine alignment to the coronal, sagittal and transverse planes. For accuracy and precision evaluation of the system, the beacon was positioned 50 cm away from the IR camera (Wiimote), aligned with in the same plane. The beacon was increasingly translated at 10 mm intervals and rotated at 5°, 10°, 20° and 30° on all three axes. The capture achieved rate was of 100 Hz roughly and accuracy was calculated comparing the results of Spine3D, digital paquimeter and digital inclinometer. Precision was considered as the standard deviation of the collected data. Results: The average accuracy obtained for the system is 0.90° and 0.78 mm, with precision of 0.62° and 0.42 mm. For Cobb angle calculations in coronal plane, accuracy and precision were of 1.46° and 1.72°, and for thoracic kyphosis and lumbar lordosis, the values were 2.82° and 1.60°. During the case study, the difference between the Cobb angle measured by Spine3D and radiography was 1.3° for thoracic scoliosis curve and 2.24° for lumbar scoliosis curve. Conclusion: The Spine3D system offers a non-invasive and radiation-free alternative for three-dimensional spine assessment and representation. Future studies should indicate if the measures taken by the Spine3D system have correlation with the Cobb angle measured by other methods.

The aim of this study was to evaluate the dimensional alterations of dental arches of cleft lip and palate children after cheiloplasty at two rehabilitation centers. The sample was composed of 94 digital models and divided in two groups: Group I 23 children, assisted at University of Zurich with presurgical orthopedic intervention (Hotz plate); Group II 24 children, assisted at Hospital for Rehabilitation of Craniofacial Anomalies of the University of São Paulo without presurgical orthopedic intervention. The three dimensional images were used to evaluate before lip repair (stage 1) and approximately 1 year old (stage 2). The obtained measures were: intercanine distance, intertuberosity distance, anterior-posterior arch distance, anterior-posterior cleft length, anterior and posterior cleft width. The comparison between stages 1 and 2 was evaluated in group I, group II and between group I and II. The alterations between groups were verified by Independent t test. If the sample did not present a normal distribution, Wilcoxon and Mann-Whitney tests were used. In Group I, the comparisons between stages 1 and 2 showed that the intertuberosity and anterior-posterior arch distance increased and the intercanine, anterior and posterior cleft distances decreased. In Group II, the comparisons between stages 1 and 2 showed that intertuberosity distance increased and intercanine, anteriorposterior cleft length distances, anterior and posterior cleft widths decreased. The comparison of the dimensional alterations of dental arches between the two rehabilitation centers exhibited differences: in the stage 1, the intercanine distance decreased in Group II; in the stage 2, the anterior cleft width, the intercanine distance and the anterior-posterior cleft length decreased in Group II, suggesting the superposition of maxillary segments; in Group II, there was a greater narrowing of the anterior and posterior cleft widths, suggesting that Hotz plate induced a more evenly and equidistant approximation of maxillary segments in Group I. It is worth emphasizing that more studies should be conduct to reduce the variability in treatment protocols for cleft lip and palate patients, thus assuring the best evidencebased treatment. / O propósito deste estudo foi avaliar as alterações dimensionais dos arcos dentários de crianças com fissura de lábio e palato após a queiloplastia em dois centros de reabilitação. A amostra foi composta por 94 imagens digitais de modelos de gesso, e dividida em dois grupos: Grupo I - 23 crianças, tratas na Universidade de Zurique, com intervenção ortopédica pré-cirúrigica (placa de Holtz); Grupo II - 24 crianças tratadas no Hospital de Reabilitação de Anomalias Craniofaciais da Universidade de São Paulo, sem intervenção ortopédica pré-cirúrgica. As imagens tridimensionais dos modelos de gesso foram avaliados antes da queiloplastia (estágio 1) e com aproximadamente 1 ano de idade (estágio 2). As seguintes dimensões foram obtidas: comprimento anteroposterior da fissura, amplitude anterior da fissura, amplitude posterior da fissura, comprimento anteroposterior do arco, distância intercaninos e distância intertuberosidades. As comparações foram realizadas entre os estágios 1 e 2 e entre os grupos I e II. As diferenças entre os grupos foram verificadas pelo teste t independente, os testes de Wilcoxon e Mann-Whitney foram usados. No Grupo I, entre os estágios 1 e 2, as distâncias intertuberosidade aumentou e as distâncias intercaninos, distância anteroposterior da fissura, amplitude anterior e posterior da fissura diminuíram. A comparação entre as alterações dimensionais dos arcos dentários entre os dois centros de reabilitação apresentaram diferenças: no estágio 1, a distância intercaninos foi menor no Grupo II que no Grupo I; e no estágio 2, a amplitude anterior da fissura, a distância intercaninos e o comprimento anteroposterior da fissura foram menos no Grupo II que no Grupo I, sugerindo sobreposição dos segmentos maxilares. No Grupo II, houve maior estreitamento nas amplitudes anterior e posterior da fissura, sugerindo que a placa de Holtz no Grupo I induziu a aproximação dos segmentos maxilares de forma mais uniforme e equidistante. É importante salientar que mais estudos longitudinais precisam ser conduzidos a fim de reduzir a variabilidade de protocolos de tratamento em pacientes com fissura de lábio e palato, garantindo o melhor tratamento baseado em evidências científicas.