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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2022.tde-04082022-143618
Document
Auteur
Nom complet
Matheus Brum Marques Bianchi Savi
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Potiens, Maria da Penha Albuquerque (Président)
Dantas, Bernardo Maranhão
Oliveira, Marcus Vinicius Linhares de
Soares, Flavio Augusto Penna
Titre en portugais
Estudo de materiais e desenvolvimento de um simulador antropomórfico de cabeça e pescoço por meio de impressão 3D
Mots-clés en portugais
phantom
Fabricação com Filamento Fundido
impressão em 3D
radiologia
Resumé en portugais
A impressão 3D se desenvolveu e se tornou popular muito rapidamente nos últimos 10 anos. Sua utilização na área da saúde é cada vez mais intensa e uma de suas aplicações é na criação de simuladores do corpo humano (phantoms). Simuladores que mimetizam a interação da radiação com o corpo humano são fabricados há muitos anos com várias tecnologias e demandados por professores, pesquisadores e profissionais de diversas áreas. Porém sua disponibilidade é restrita e seu valor de aquisição é elevado para as instituições que no Brasil que fazem uso destes equipamentos. Por outro lado, existe a possibilidade de produção de phantoms impressos em 3D. Desta forma, esta tese teve por objetivo produzir um phantom de cabeça e pescoço construído com impressão 3D, de tecnologia de Fabricação de Filamento Fundido, com as características físicas mais próximas possíveis de um ser humano. Para tal, inicialmente, foi realizado um estudo com 18 filamentos distintos de forma que foram avaliados parâmetros como densidade, equivalência de números de Hounsfield em tomografia computadorizada, impacto visual na imagem tomográfica em relação ao preenchimento e atenuação à radiação para realizar a escolha do material a ser utilizado na construção do phantom. Na sequência, um phantom CIRS 711 Atom Max foi utilizado como base para a segmentação de 58 modelos 3D distintos por meio do software 3D Slicer. Os filamentos radiopacos XCT-0, XCT-A e XCT-C foram utilizados para construir, respectivamente, tecidos moles, ossos e esmalte dentário. O phantom produzido é composto de 14 fatias que, quando montadas e imageadas em TC e radiografia, possuem similaridade anatômica com o corpo humano. Houve diferença discreta dos números de Hounsfield em relação ao planejado em razão do filamento XCT, o que deve ser melhor estudado posteriormente. O phantom produzido possui preço de fabricação 20 vezes menor que o seu similar importado, o que pode favorecer sua aquisição por instituições nacionais, principalmente com foco na pesquisa e no ensino de exames em radiologia.
Titre en anglais
Study of materials and development of an anthropomorphic head and neck phantom through 3D printing
Mots-clés en anglais
3D printing
phantom
Fused Filament Fabrication
radiology
Resumé en anglais
3D printing has developed and become popular very quickly in the last 10 years. Its use in the health area is increasing and one of its applications is he creation of human body simulators (phantoms). Simulators that mimic the interaction of radiation with the human body have been manufactured for many years with various technologies and demanded by professors, researchers and professionals from different areas. However, its availability is restricted and its cost is high for institutions in Brazil that make use of this equipment. On the other hand, there is the possibility of producing 3D printed phantoms. Thus, this thesis aimed to create a head and neck phantom built with 3D printing, using Fused Filament Fabrication technology, with the closest possible physical characteristics of a human being. For this, a study with 20 different filaments was carried out and parameters such as density, equivalence of Hounsfield numbers on computed tomography, visual impact on the tomographic image in relation to filling and radiation attenuation were evaluated in order to make the choice of the material to be used in the construction of the phantom. Subsequently, a CIRS 711 Atom Max phantom was used as a basis for the segmentation of 58 different 3D models using the 3D Slicer software. Radiopaque filaments XCT-0, XCT-A and XCT-C were used to build soft tissue, bone and dental enamel respectively. The phantom is composed of 14 slices and, when mounted and imaged in CT and radiography, has anatomical similarity to the human body. There was a small difference in the Hounsfield numbers in relation to the expected due to the material used, which should be further studied. The phantom produced has a manufacturing price 20 times lower than its imported counterpart, which may favor its acquisition by national institutions, mainly focused on research and teaching of radiology exams.
 
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2022SaviEstudo.pdf (7.13 Mbytes)
Date de Publication
2022-08-05
 
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