Este trabalho fundamenta a aquisição de modelo digital auricular por meio do escâner de superfície e avalia o posicionamento tridimensional do modelo auricular digital, espelhado segundo medidas antropométricas faciais, com e sem referência anatômica do canal auditivo externo, bem como desenvolve um dispositivo posicionador tridimensional para prótese auricular. Os dados de dez indivíduos voluntários, adultos maiores de 25 anos de idade, não portadores de lesão congênita ou adquirida na região craniofacial e de ambos os gêneros foram submetidos ao Teste dos Postos Sinalizados de Wilcoxon (p0,05) e a medida angular C6 foi avaliada de forma porcentual. Os resultados demonstram que ocorre assimetria nas medidas lineares da posição dos modelos auriculares direitos e esquerdos espelhados nos respectivos lados contralaterais da face sem a referência do conduto auditivo externo, sendo duas vezes mais frequente no espelhamento do modelo auricular esquerdo no lado direito da face. Observa-se menor assimetria dos modelos auriculares direitos espelhados no lado esquerdo da face e simetria na posição dos modelos esquerdos espelhados no lado direito da face, com a referência do conduto auditivo externo. A medida angular C6 apresenta menor assimetria na posição dos modelos auriculares direitos do que nos esquerdos, espelhados nos respectivos lados contralaterais da face, com e sem a referência do conduto auditivo externo. Conclui-se que a utilização do conduto auditivo externo como referência anatômica proporciona melhor simetria linear e angular da posição dos modelos auriculares virtuais direitos e esquerdos, espelhados nos respectivos lados contralaterais da face. O dispositivo posicionador projetado possibilita o ajuste das assimetrias detectadas no espelhamento de modelos auriculares, promovendo a compensação das discrepâncias evidenciadas durante o planejamento virtual para posicionamento do modelo auricular. / This study substantiates the acquisition of auricular digital model, by means of surface scanner, and assesses the placement of three-dimensional auricular digital models, mirrored according to facial anthropometric measurements, with and without anatomical reference of the external auditory canal, as well as developing a prosthetic device for three-dimensional positioning of the mirrored auricular model. The digital data of ten volunteers, adults over 25 years old, not suffering from congenital or acquired lesions in the craniofacial region and of both genders underwent Wilcoxon Ranking Test (p0.05) and angular measurement C6 was assessed as percentage. The results show that occurs asymmetry regarding the linear measurements in the positioning of the right and left ear models when mirrored in their contra lateral side of the face without reference of the external auditory canal, being twice as common in mirroring the left auricular model on the right side of the face. It is observed less asymmetry in the right auricular models mirrored on the left side of the face and symmetry in the positioning of the left models mirrored on the right side of the face, with the reference of the external auditory canal. The angular measurement C6 shows less asymmetry in the positioning of the models right auricular model than in those of the left, mirrored in their contra lateral side of the face, with or without reference to the external auditory canal. The use of the external auditory canal as anatomical reference provides better linear and angular symmetry in positioning the virtual auricular right and left models, mirrored in their contra lateral side of the face The three-dimensional positioner device designed enables the adjustment of the asymmetries found in mirroring the digital auricular models, providing compensation for discrepancies evidenced during the virtual positioning of the auricular model.

Orientadora: Profª. Drª. Maria Elizete Kunkel / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2017. / A reconstrução auricular está presente desde 600 a.C. na forma de implante de retalhos de pele. Nos últimos anos, tem ocorrido cada vez mais pesquisas sobre o desenvolvimento de próteses que visam substituir um órgão do paciente sem a necessidade de realização de cirurgias. Novas tecnologias, como processos de aquisição da anatomia e manufatura aditiva, têm sido investigadas como alternativa para a produção de próteses auriculares com uma melhor relação custo/qualidade quando comparada com o processo manual. Nesta pesquisa foi desenvolvida uma metodologia para investigar o uso de quatro métodos de aquisição da estrutura externa do pavilhão auricular de uma voluntária (fotogrametria, escaneamento 3D, reconstrução 3D de imagens de tomografia computadorizada e modelagem 3D parametrizada) para a produção de moldes de prótese auricular por manufatura aditiva (técnica de deposição de material fundido). As próteses auriculares de silicone produzidas com esta metodologia apresentaram um excelente resultado estético com menos 3% de erro dimensional. Além disso, análises mecânicas (ensaios de resistência à tração e dureza) do silicone utilizado revelaram que as próteses produzidas apresentam ótima resistência mecânica que não é alterada pelo processo de pigmentação. Ensaios com pele suína mostraram que, dos quatro adesivos analisados, três apresentaram força de adesão satisfatória. Os resultados demonstram a viabilidade de uma metodologia acessível para a produção de próteses de orelhas utilizando softwares livres, tecnologias e suprimentos disponíveis no mercado brasileiro. / The auricular reconstruction is present since 600 BC through skin flaps implants. In the current years, prostheses have been developed to replace the patient's organ without the use of surgeries. Recently, new technologies, such as anatomical acquisition and additive manufacturing techniques are being applied in the production of auricular prostheses, aiming at obtaining a product with better cost/quality relation when compared to the manual manufacturing process. In this research, a methodology was developed to investigate the use of four methods to acquire the external structure of a volunteer's ear (photogrammetry, 3D scanning, 3D reconstruction of computed tomography images and parameterized 3D modeling) for the production of auricular prosthesis molds by additive manufacture (melt deposition technique). The silicone ear prosthesis produced with the presented methodology shows an excellent esthetic result with only 3% dimensional error. In addition, mechanical analysis (tensile strength and hardness tests) of the used silicone showed that the produced prostheses has excellent mechanical resistance that is not altered by the pigmentation process. Tests with swine skin showed that, of the four analyzed adhesives , three had satisfactory adhesion strength. The results demonstrate the feasibility of an accessible methodology for the production of ear prostheses using free softwares, technologies and supplies available in the Brazilian market.

Este trabalho fundamenta a aquisição de modelo digital auricular por meio do escâner de superfície e avalia o posicionamento tridimensional do modelo auricular digital, espelhado segundo medidas antropométricas faciais, com e sem referência anatômica do canal auditivo externo, bem como desenvolve um dispositivo posicionador tridimensional para prótese auricular. Os dados de dez indivíduos voluntários, adultos maiores de 25 anos de idade, não portadores de lesão congênita ou adquirida na região craniofacial e de ambos os gêneros foram submetidos ao Teste dos Postos Sinalizados de Wilcoxon (p0,05) e a medida angular C6 foi avaliada de forma porcentual. Os resultados demonstram que ocorre assimetria nas medidas lineares da posição dos modelos auriculares direitos e esquerdos espelhados nos respectivos lados contralaterais da face sem a referência do conduto auditivo externo, sendo duas vezes mais frequente no espelhamento do modelo auricular esquerdo no lado direito da face. Observa-se menor assimetria dos modelos auriculares direitos espelhados no lado esquerdo da face e simetria na posição dos modelos esquerdos espelhados no lado direito da face, com a referência do conduto auditivo externo. A medida angular C6 apresenta menor assimetria na posição dos modelos auriculares direitos do que nos esquerdos, espelhados nos respectivos lados contralaterais da face, com e sem a referência do conduto auditivo externo. Conclui-se que a utilização do conduto auditivo externo como referência anatômica proporciona melhor simetria linear e angular da posição dos modelos auriculares virtuais direitos e esquerdos, espelhados nos respectivos lados contralaterais da face. O dispositivo posicionador projetado possibilita o ajuste das assimetrias detectadas no espelhamento de modelos auriculares, promovendo a compensação das discrepâncias evidenciadas durante o planejamento virtual para posicionamento do modelo auricular. / This study substantiates the acquisition of auricular digital model, by means of surface scanner, and assesses the placement of three-dimensional auricular digital models, mirrored according to facial anthropometric measurements, with and without anatomical reference of the external auditory canal, as well as developing a prosthetic device for three-dimensional positioning of the mirrored auricular model. The digital data of ten volunteers, adults over 25 years old, not suffering from congenital or acquired lesions in the craniofacial region and of both genders underwent Wilcoxon Ranking Test (p0.05) and angular measurement C6 was assessed as percentage. The results show that occurs asymmetry regarding the linear measurements in the positioning of the right and left ear models when mirrored in their contra lateral side of the face without reference of the external auditory canal, being twice as common in mirroring the left auricular model on the right side of the face. It is observed less asymmetry in the right auricular models mirrored on the left side of the face and symmetry in the positioning of the left models mirrored on the right side of the face, with the reference of the external auditory canal. The angular measurement C6 shows less asymmetry in the positioning of the models right auricular model than in those of the left, mirrored in their contra lateral side of the face, with or without reference to the external auditory canal. The use of the external auditory canal as anatomical reference provides better linear and angular symmetry in positioning the virtual auricular right and left models, mirrored in their contra lateral side of the face The three-dimensional positioner device designed enables the adjustment of the asymmetries found in mirroring the digital auricular models, providing compensation for discrepancies evidenced during the virtual positioning of the auricular model.

Student Number : 9710738R - MSc (Eng) dissertation - Faculty of Engineering and the Built Environment / This dissertation investigates the use of digital modeling methods for selected medical applications. The digital methods include the design of a cranial implant, auricular prosthesis and the duplication of an oral prosthesis. The digital process includes imaging, image processing, design and fabrication steps. Three types of imaging used are contact and non-contact measurement systems and CT scanning. The investigation uses a Phantom haptic device for digital design. The implants and prostheses are fabricated using a Thermojet printer and investment casting. Traditional and digital processes are compared using four case studies on selected criteria. The conclusions of the investigation are that a digital process can be used and is equal to or better than traditional methods in prosthesis and implant design.

Próteses auriculares tem o objetivo de proporcionar uma maior confiança a pacientes com perdas parciais ou totais da orelha. A aparência realista de uma prótese é fator fundamental para a recuperação psicossocial dos pacientes, pois auxilia na dissimulação da perda. O procedimento convencional de elaboração de próteses auriculares envolve o trabalho de um especialista que utiliza processos manuais para recriar a forma singular de uma orelha. Este é um processo lento, complexo e naturalmente pode ocasionar imperfeições. Este estudo apresenta um procedimento que, a partir de exames de imagem, utiliza técnicas computacionais de reconstrução, espelhamento e inversão de modelos tridimensionais para manufatura aditiva (impressão 3D) de moldes. Os resultados mostram que a prótese elaborada utilizando o processo exibe alto grau de realismo, apresentando 97,8% de similaridade dimensional comparada com a orelha sã do paciente. / Auricular prostheses are intended to provide confidence to patients with partial or total loss of the ear. The realistic appearance of a prosthesis is a key factor for the psychosocial recovery helping in dissimulation of loss. The standard procedure of auricular prosthesis design involves the work of an expert using manual processes to recreate the complex shape of the ear. This slow and complex process can easily lead to imperfections. This study presents a procedure that starting from an image exam uses computational techniques of reconstruction, mirroring and inversion of three-dimensional models for additive manufacturing (3D printing) of molds. The results show that the designed prosthesis using the process has a high level of realism, with 97.8% of similarity compared to the healthy ear of the patient.

Próteses auriculares tem o objetivo de proporcionar uma maior confiança a pacientes com perdas parciais ou totais da orelha. A aparência realista de uma prótese é fator fundamental para a recuperação psicossocial dos pacientes, pois auxilia na dissimulação da perda. O procedimento convencional de elaboração de próteses auriculares envolve o trabalho de um especialista que utiliza processos manuais para recriar a forma singular de uma orelha. Este é um processo lento, complexo e naturalmente pode ocasionar imperfeições. Este estudo apresenta um procedimento que, a partir de exames de imagem, utiliza técnicas computacionais de reconstrução, espelhamento e inversão de modelos tridimensionais para manufatura aditiva (impressão 3D) de moldes. Os resultados mostram que a prótese elaborada utilizando o processo exibe alto grau de realismo, apresentando 97,8% de similaridade dimensional comparada com a orelha sã do paciente. / Auricular prostheses are intended to provide confidence to patients with partial or total loss of the ear. The realistic appearance of a prosthesis is a key factor for the psychosocial recovery helping in dissimulation of loss. The standard procedure of auricular prosthesis design involves the work of an expert using manual processes to recreate the complex shape of the ear. This slow and complex process can easily lead to imperfections. This study presents a procedure that starting from an image exam uses computational techniques of reconstruction, mirroring and inversion of three-dimensional models for additive manufacturing (3D printing) of molds. The results show that the designed prosthesis using the process has a high level of realism, with 97.8% of similarity compared to the healthy ear of the patient.