Abordagem inicial da aquisição e deformação de modelos de mamas em tempo real

Abstract

A produção de modelos virtuais da anatomia externa real de órgãos humanos é um passo essencial no desenvolvimento de técnicas de instrumentação para a modelagem e simulação de Biomateriais, utilizadas em estudos relativos a cirurgias guiadas por imagem, treinamento de intervenções cirúrgicas em consultórios médicos virtuais e produção de equipamentos em realidade virtual, entre outros. Nesse trabalho foram reconstituídos modelos tridimensionais da anatomia externa da mama de pacientes a partir de imagens 3D adquiridas no ambulatório ginecológico do Hospital Universitário de Brasília (HUB), através de um escâner 3D. A modelagem e simulação da mama é tema presente na literatura na última década com trabalhos que avalia desde a deformação real da mama, utilizando o método dos elementos finitos, até um novo método para a deformação e simulação rápida de tecidos biológicos formados por fibras e fluidos, incluindo a mama. A dissertação também foi importante para consolidação do grupo de Biomaterias do programa de pós-graduação em Ciências de Materiais da Faculdade UnB Planaltina, pois produziu protocolo de utilização do escâner 3D e software Polygon Editing Tool em clínicas médicas bem como testou a plataforma de simulação FFM (Fiber Fluid Method) produzida por pesquisador do grupo de pesquisa. O teste além de demonstrar a validade do método fibra fluído para deformação de tecidos biológicos, permitiu também o aperfeiçoamento do mesmo método através do feedback dado ao pesquisador responsável. O processo de aprovação pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da Faculdade de Ciências da Saúde da UnB, permitiu o estabelecimento de parcerias entre o grupo de pesquisa e médicos do HUB. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The production of virtual models of external anatomy real of human organs is an essential step in the development of instrumentation techniques for the modeling and simulation of Biomaterials used in studies of image-guided surgery, surgical training interventions in medical offices and equipment production of virtual reality, among others. In this work we reconstituted three-dimensional models of the external anatomy of the patients breast from 3D of images acquired in the outpatient gynecological Hospital Universitário de Brasília (HUB), via a 3D scanner. The modeling and simulation of the breast is subject in the literature over the last decade from studies evaluating the actual deformation of the breast using the finite element method to a novel method for fast simulation and the deformation of fibers formed by biological tissues and fluids, including the breast. The dissertation was also important for the consolidation of the group of the biomaterials graduate program in Materials Science from Faculdade UnB Planaltina because of the protocol produced using the 3D Scanner and the software Polygon Editing Tool in medical clinics and tested the simulation platform FFM (Fiber Fluid Method) produced by a researcher at the research group. The test and demonstration of the validity of the method for fiber fluid deformation of biological tissues also allowed the improvement of itselfs through the feedback given to the principal investigator. The process of approval by the Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos of the Faculdade de Ciências da Saúde at UnB, allowed the establishment of partnerships between the research group and medical at the HUB. _______________________________________________________________________________________ RESUMEN

La producción de los modelos virtuales de bienes anatomía externa de los órganos humanos es un paso esencial en el desarrollo de técnicas de instrumentación para el modelado y simulación de biomateriales utilizados en los estudios de la cirugía guiada por imágenes, intervenciones de entrenamiento quirúrgico en consultorios médicos, y virtuales producción de equipos de realidad virtual, entre otros. En este trabajo se reconstituyeron los modelos tridimensionales de la anatomía externa de los pacientes de mama de imágenes en 3D adquiridos en el ambulatorio ginecológico de la Hospital Universitário de Brasília (HUB), através de un escáner 3D. El modelado y simulación de la mama está sujeto en la literatura en la última década con la de los estudios que evalúan la deformación real de la mama utilizando el método del elemento finito a un nuevo método para la simulación rápida y la deformación de fibras formada por los tejidos y fluidos biológicos, incluyendo la mama. La disertación fue también importante para la consolidación del grupo de biomateriales programa de postgrado en Ciencia de los Materiales de la Faculdade UnB Planaltina porque protocolo produce utilizando el escáner y el software de la herramienta de edición de polígonos 3D en los consultorios médicos y probado la plataforma de simulación FFM (Fiber Fluid Method) producido por un investigador del grupo. La prueba y demuestra la validez del método para la fibra de fluido de la deformación de los tejidos biológicos, también permite la mejora de la misma a través de la retroalimentación dada al investigador principal. El proceso de aprobación por el Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos de la Faculdade de Ciências da Saúde en el UnB, permitió el establecimiento de asociaciones entre el grupo de investigación y los médicos del HUB.