3D printing of canine hip dysplasia: anatomic models and radiographs / Impressão 3D da displasia coxofemoral canina: modelos anatômicos e radiografias

Canine Hip Dysplasia (CHD) is a highly prevalent articular pathological condition. In this sense, radiography becomes an important diagnostic method to determine the presence and severity of the disease. The objective was to create 3D models and their respective radiographs representing the CHD (3D AMCHD). The research was carried out in the Laboratory of 3D Educational Technologies of UFAC, under no. 23107.007273/2017-49 (CEUA/UFAC). A canine skeleton (hip bone, femurs and patellae) was used without anatomical deformities compatible with DCF (pelvis, femurs and patella), which were scanned in order to obtain the files of the base model. In these files the deformations representing the different degrees of CHD were performed. Subsequently, the 3D AMCHD files were printed, mounted and X-rayed. The 3D AMCHD represented the bone deformations of the different degrees of CHD. In the radiographs of the 3D AMCHD it was possible to observe and determine each of the bones that constituted the hip joints. This allowed to reproduce the correct positioning to represent the CHD diagnosis and establish the precise points to determine the Norberg angle. In this way, it was evidenced that the 3D AMCHD can be a possible tool to be used in the Teaching of Veterinary Medicine.(AU)

A displasia coxofemoral canina (DCF) é uma condição patológica articular de grande prevalência. Nesse sentido, a radiografia torna-se um método de diagnóstico importante para determinar a presença e a gravidade da doença. O objetivo do presente trabalho foi criar modelos 3D e suas respectivas radiografias representando a DCF (MADCF 3D). A pesquisa foi realizada no Laboratório de Tecnologias Educacionais 3D da UFAC, sob o nº. 23107.007273/2017-49 (Ceua/Ufac). Foram utilizados esqueletos caninos (pelve, fêmures e patelas) sem deformidades anatômicas compatíveis com a DCF, os quais foram digitalizados a fim de se obterem os arquivos do modelo base. Nesses arquivos foram realizadas as deformações que representavam os diferentes graus da DCF. Posteriormente, os arquivos dos MADCF 3D foram impressos, montados e radiografados. Os MADCF 3D representaram as deformações ósseas dos diferentes graus da DCF. Nas radiografias dos MADCF 3D, foi possível observar e determinar cada um dos ossos que constituíam as articulações coxofemorais. Isso permitiu reproduzir o posicionamento correto para representação do diagnóstico DCF e estabelecer os pontos precisos para determinar o ângulo de Norberg. Dessa forma, evidenciou-se que os MADCF 3D podem ser uma possível ferramenta a ser empregada no ensino de medicina veterinária.(AU)

3D printing as a diagnostic tool for congenital malformation in a brachycephalic dog / Impressão 3D como ferramenta de diagnóstico para malformação congênita em cão braquicefálico

ABSTRACT: Congenital anomalies are hereditary or acquired, and their location and intensity are determining factors for the survival of animals. Some cases are rare, often unidentified, poorly reported and of unknown etiology. This paper reports a congenital malformation in a French bulldog, demonstrating the importance of accurate diagnosis for surgical decisions. The use of new technologies such as computed tomography and rapid prototyping enables the analysis of morphofunctional changes, resulting in excellent results for clinical cases in which it is difficult to identify and scale the anatomical deformities. Through this feature, it is possible to accurately recreate anatomical structures of interest, enabling greater assertiveness in deciding the treatment to be established, whether surgical or not. Castration of animals that survive this condition due to hereditary etiology is recommended.

RESUMO: Anomalias congênitas possuem caráter hereditário ou adquirido, sendo que sua localização e intensidade são fatores determinantes para a sobrevivência do animal. Algumas são raras, muitas vezes não identificadas, pouco relatadas e com etiologia desconhecida. O presente trabalho registra um caso de malformação congênita em um bulldog francês, demonstrando a importância do diagnóstico preciso para a decisão cirúrgica. A utilização de novas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida possibilitam a análise de alterações morfofuncionais, tendo ótimo resultado para casos clínicos em que há dificuldade em identificar e dimensionar deformidades anatômicas. Através desse recurso é possível recriar com precisão estruturas anatômicas de interesse, possibilitando maior assertiva na decisão do tratamento a ser estabelecido, sendo ele cirúrgico ou não. É recomendada a castração dos animais que sobreviveram a essa condição, devido a etiologia hereditária.

Novo método para posicionamento de mini-implantes por meio de planejamento computadorizado utilizando guias cirúrgicos prototipados (TAD. GUIDE / A new method for placing mini implants using computadorized tomography combined with digital models for implant planing and prototyped surgical guides

Resumo / Apesar da facilidade na técnica cirúrgica para instalação mini-implantes ortodônticos, o correto posicionamento desses dispositivos é fundamental para a estabilidade e sucesso do tratamento. Erros de posicionamento podem causar a perda prematura, reabsorções radiculares ou inviabilizar a criação dos vetores de força desejados. Guias prototipados podem transferir para a clínica o planejamento virtual realizado a partir de tomografias computadorizadas. Apresentamos um novo método que combina os modelos digitais com as tomografias computadorizadas para geração dos guias prototipados, com maior precisão e comodidade para o clínico. O uso desse tipo de guia pode aumentar ainda mais a previsibilidade e a taxa de sucesso dos mini-implantes ortodônticos.

Avaliação da fidelidade de biomodelos de prototipagem rápida: estudo experimental in vivo / Accuracy of rapid biomodel prototyping: an experimental in vivo study

Nos últimos anos, os biomodelos de prototipagem rápida vêm ganhando mais espaço na Odontologia, sobretudo, nas especialidades de Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial e Implantodontia. Suas vantagens incluem planejamento mais preciso, diminuição do tempo cirúrgico, consequentemente, também do tempo de anestesia e melhores resultados funcionais e estéticos. Este estudo teve como objetivo comparar medidas lineares obtidas de imagens tridimensionais virtuais (construídas no programa 3D Doctor, a partir de exames de tomografia computadorizada de pacientes portadores de neoplasias odontogênicas nos maxilares) e de seus respectivos biomodelos, obtidos pela técnica de impressão tridimensional. As medidas virtuais foram feitas com a ferramenta régua disponível no próprio programa e as medidas nos biomodelos foram feitas com um paquímetro eletrônico digital, por dois avaliadores e repetidas após uma semana. As médias entre as medidas obtidas foram testadas quanto à distribuição normal pelo teste de Kolmogorov e Smirnov e, posteriormente, foi aplicado o teste t Student para amostras pareadas, com uma probabilidade de erro de 5%. A variabilidade interexaminador foi avaliada pelo coeficiente de Lin. Os resultados demonstraram que não houve diferença estatística (p > 0,05) entre as medidas das imagens virtuais e dos seus respectivos biomodelos, além de uma forte correlação entre os avaliadores tanto para as medidas virtuais (0,9975), quanto para as medidas nos biomodelos (0,9972).

In recent years, rapid biomodel prototyping has been gaining more evidence in Dentistry, particularly on surgical and implantodontic areas. Its advantages include more accuracy on treatment planning, decreased surgical and anesthesia times with better functional and aesthetic results. This study aimed to compare linear measurements (obtained from three-dimensional virtual images, built into the 3-D Doctor software, from computed tomography scans of four patients referred for surgery) and their respective biomodels, obtained by three-dimensional printing technique. The virtual measurements were made with a rule available in the program itself and the measures in the mandible models were made with a digital caliper by two examiners and repeated one week later. Measurement values were tested for normal distribution by Kolmogorov-Smirnov test. The Student´s t-test for paired samples (5% level of significance) was used for comparisons. The inter-examiner variability was assessed by the coefficient of Lin. The results showed no statistical difference (p > 0.05) between measures of virtual images and their respective biomodels, with a strong correlation between examiners for both virtual (0.9975) and biomodels (0.9972) measurements.

Projeto, fabricação e avaliação de implantes craniofaciais personalizados: proposta de utilização de materiais combinados / Design, production and evaluation of customized craniofacial implants: an approach on the use of different materials

Um material adequado para a reconstrução óssea craniofacial deve ser simples de implantar, possuir forma adequada, resistência à fratura e à deformação similares ao osso original, ser eventualmente substituído por osso natural, ser largamente disponível e não possuir um custo muito elevado. Baseado no fato de que um material com todas estas características ainda não está disponível atualmente, torna-se importante buscar novos materiais, novas composições e novas conformações. Diferentes biomateriais são utilizados atualmente para cirurgias de reconstrução craniofacial, cada um apresentando suas vantagens e limitações. Entre eles destacam-se o titânio, o polimetilmetacrilato e os cimentos de fosfato de cálcio. O titânio apresenta difícil conformação; o polimetilmetacrilato polimeriza-se por meio de uma reação exotérmica, podendo causar necrose de tecidos adjacentes ao implante; o cimento de fosfato de cálcio, por sua vez apresenta certa fragilidade, característica de alguns materiais cerâmicos. Neste sentido, este estudo examinou diferentes materiais utilizados para reconstrução craniofacial e suas propriedades mecânicas quando submetidos a ensaios de flexão, como o polimetilmetacrilato, o cimento de fosfato de cálcio e o cimento de fosfato de cálcio reforçado com titânio. Foi verificada a melhoria de propriedades mecânicas do cimento de fosfato de cálcio quando reforçado com malha de titânio. Além disso, este estudo apresenta uma técnica para o projeto e fabricação de implantes craniofaciais personalizados utilizando cimento de fosfato de cálcio reforçado com titânio, validada através de quatro casos de indicação cirúrgica de reconstrução craniofacial.

A material suitable for craniofacial reconstruction must be easy to implant, have the appropriate shape, have the strength and deformation similar to the original bone, be eventually substituted for natural bone, be widely available and present affordable costs. As such as material, with all theses characteristics is still not available, it is important to search for new materials, new compositions and new design. Different biomaterials are used nowadays for craniofacial reconstruction surgeries, each one presenting its advantages and limitations. Among these materials are the titanium, the poli(methilmetacrilate) and the calcium phosphate cements. Titanium presents hard conformation; poli(methilmetacrilate)’s polymerization reaction is exothermic, which may cause necrosis of the adjacent tissues; calcium phosphate cement is brittle, an usual characteristic of ceramic materials. In this way, this study evaluated different materials used for craniofacial reconstruction and its mechanical properties when submitted to bending test, such as poli(methilmetacrilate), calcium phosphate cement and calcium phosphate cement reinforced with titanium. It was verified the improvement in the mechanical properties of the calcium phosphate cement when reinforced with titanium mesh. In addition, this study presents a method for design and manufacturing of customized craniofacial implants using calcium phosphate cement reinforced with titanium mesh, validated through four cases of craniofacial reconstruction surgery indication.

Acquisition and manipulation of computed tomography images of the maxillofacial region for biomedical prototyping / Aquisição e manipulação de imagens por tomografia computadorizada da região maxilofacial visando à obtenção de protótipos biomédicos

O processo de construção de protótipos biomédicos surgiu da união das tecnologias de prototipagem rápida e do diagnóstico por imagens. No entanto, este processo é complexo, em função da necessária interação entre as ciências biomédicas e a engenharia. Para que bons resultados sejam obtidos, especial atenção deve ser dispensada à aquisição das imagens por tomografia computadorizada e à manipulação dessas imagens em softwares específicos. Este artigo apresenta a experiência multidisciplinar de um grupo de pesquisadores com a aquisição e a manipulação de imagens por tomografia computadorizada do complexo maxilofacial, visando à construção de protótipos biomédicos com finalidade cirúrgica.

Biomedical prototyping has resulted from a merger of rapid prototyping and imaging diagnosis technologies. However, this process is complex, considering the necessity of interaction between biomedical sciences and engineering. Good results are highly dependent on the acquisition of computed tomography images and their subsequent manipulation by means of specific softwares. The present study describes the experience of a multidisciplinary group of researchers in the acquisition and manipulation of computed tomography images of the maxillofacial region aiming at biomedical prototyping for surgical purposes.