Modelamento médico é uma técnica utilizada por cirurgiões no auxílio da diagnose, comunicação com o paciente, estudos pré-operatórios, definição e simulação de procedimentos cirúrgicos, visando diminuir o tempo cirúrgico e de convalescença do paciente. Em aplicações mais recentes, esta técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de próteses personalizadas, possibilitando que reconstituições de grande complexidade sejam feitas de maneira rápida e segura. Resumidamente, a técnica consiste em produzir um protótipo em terceira dimensão do tecido ou deformidade em estudo. Utiliza-se hoje de modernas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida entre outras, representando um exemplo significativo de integração entre diferentes áreas do conhecimento. Este trabalho apresenta e discute o modelamento médico no que se refere às suas aplicações, enfocando a integração entre as tecnologias de prototipagem rápida, engenharia reversa (RE) e projeto e engenharia assistidos por computador (CAD/CAE). É feita uma descrição dos procedimentos de geração dos modelos médicos usando técnicas de prototipagem rápida a partir de dados obtidos de tomografia computadorizada, e um estudo de sua precisão dimensional e geométrica. São explorados os recursos possibilitados pela integração com sistemas CAD/CAE, e apresentadas aplicações reais das técnicas na área de cirurgias craniofaciais, evidenciando as vantagens de sua utilização e validando os procedimentos propostos. / Medical modeling is a technique used by surgeons in the diagnosis, communication with the patient, preoperative studies, definition and simulation of surgical procedures. It helps to reduce the operative and convalescence time. It consists of producing a prototype in third dimension of the tissue or deformity in study. In some more recent applications, this technique has been used to develop customized prosthesis, enabling that quite complex reconstructions can be made in a safe and fast way. Nowadays, it uses modern technologies as the computer tomography and rapid prototyping, and it represents significant example of integration among different areas of the knowledge. This work presents the medical modeling and discusses its applications, with emphasis in the integration of the technologies of rapid prototyping, reverse engineering (RE) and computer aided design and engineering (CAD/CAE). It is made a description of the procedures to generate the medical models using rapid prototyping techniques starting from computer tomography data, and a study regarding the dimensional and geometric precision of the medical models generated by rapid prototyping. The advantages of the integration with CAD/CAE technologies are shown and a case study is developed aiming to validate the proposed procedures.

Modelamento médico é uma técnica utilizada por cirurgiões no auxílio da diagnose, comunicação com o paciente, estudos pré-operatórios, definição e simulação de procedimentos cirúrgicos, visando diminuir o tempo cirúrgico e de convalescença do paciente. Em aplicações mais recentes, esta técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de próteses personalizadas, possibilitando que reconstituições de grande complexidade sejam feitas de maneira rápida e segura. Resumidamente, a técnica consiste em produzir um protótipo em terceira dimensão do tecido ou deformidade em estudo. Utiliza-se hoje de modernas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida entre outras, representando um exemplo significativo de integração entre diferentes áreas do conhecimento. Este trabalho apresenta e discute o modelamento médico no que se refere às suas aplicações, enfocando a integração entre as tecnologias de prototipagem rápida, engenharia reversa (RE) e projeto e engenharia assistidos por computador (CAD/CAE). É feita uma descrição dos procedimentos de geração dos modelos médicos usando técnicas de prototipagem rápida a partir de dados obtidos de tomografia computadorizada, e um estudo de sua precisão dimensional e geométrica. São explorados os recursos possibilitados pela integração com sistemas CAD/CAE, e apresentadas aplicações reais das técnicas na área de cirurgias craniofaciais, evidenciando as vantagens de sua utilização e validando os procedimentos propostos. / Medical modeling is a technique used by surgeons in the diagnosis, communication with the patient, preoperative studies, definition and simulation of surgical procedures. It helps to reduce the operative and convalescence time. It consists of producing a prototype in third dimension of the tissue or deformity in study. In some more recent applications, this technique has been used to develop customized prosthesis, enabling that quite complex reconstructions can be made in a safe and fast way. Nowadays, it uses modern technologies as the computer tomography and rapid prototyping, and it represents significant example of integration among different areas of the knowledge. This work presents the medical modeling and discusses its applications, with emphasis in the integration of the technologies of rapid prototyping, reverse engineering (RE) and computer aided design and engineering (CAD/CAE). It is made a description of the procedures to generate the medical models using rapid prototyping techniques starting from computer tomography data, and a study regarding the dimensional and geometric precision of the medical models generated by rapid prototyping. The advantages of the integration with CAD/CAE technologies are shown and a case study is developed aiming to validate the proposed procedures.

Orientador: João Antônio Pereira / Resumo: O uso de ferramentas computacionais atualmente está auxiliando o aprimoramento dos processos e procedimentos de análise e simulações em inúmeras áreas do conhecimento humano. A tomografia computadorizada (TC) é uma ferramenta de diagnóstico já consolidada na área médica e atualmente começa a ser utilizada como uma ferramenta para algo ainda mais inovador, a geração de modelos tridimensionais de órgãos ou estruturas ósseas do paciente para uso na criação de biomodelos e fabricação de próteses personalizadas. Biomodelos são cópias físicas das estruturas anatômicas de regiões ou orgãos do corpo humano utilizados para diagnóstico e planejamento cirúrgico. O uso de imagens tomográficas para geração de modelos 3D tem despertado um grande interesse na área médica e de bioengenharia. Além da criação do biomodelo é possível, com o uso das imagens, a geração de modelos computacionais representativos, possibilitando com isso, a realização de diversas simulações e análises biomecânicas da região ou órgão de interesse, visando a fabricação de próteses ou órteses personalizadas. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para a geração de modelos matemáticos tridimensionais a partir de tomografias computadorizadas com o objetivo de estudar e analisar um implante personalizado da ATM (Articulação Temporomandibular), solicitado mecanicamente e fabricado em liga de titânio (Ti6Al4V) pelo processo de manufatura aditiva rápida do tipo DMLS (Sinterização Direta de Metais a Laser). Através do m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of computational tools is currently helping to improve the processes and procedures of analysis and simulations in many areas of human knowledge. Computed tomography (CT) is a diagnostic tool already consolidated in the medical field and is now being used as a tool for something even more innovative, the generation of three-dimensional models of organs or bone structures of the patient for use in the creation of biomodels and Manufacture of customized prostheses. Biomodels are physical copies of the anatomical structures of regions or organs of the human body used for diagnosis and surgical planning. The use of tomographic images for generating 3D models has aroused great interest in the medical and bioengineering field. Besides the creation of the biomodel it is possible, through the use of the images, the generation of representative computational models, making possible the accomplishment of several simulations and biomechanical analyzes of the region or organ of interest, aiming at the manufacture of customized prostheses or orthoses. In this work is presented a methodology for the generation of three-dimensional mathematical models from CT scans in order to build, study and analyze a custom implant TMJ (Temporomandibular Joint), requested mechanically and made of titanium alloy (Ti6Al4V) by the prototyping process of type DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Through the model created for the TMJ region, computational simulations of stresses and deformations were ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor