Comparação de guias cirúrgicas para osteotomia periacetabular quanto à eficiência mecânica através de simulação por elementos finitos
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| Data de Publicação: | 2024 |
| Outros Autores: | |
| Tipo de documento: | Artigo |
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| Título da fonte: | Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia |
| Texto Completo: | https://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/52295 |
Resumo: | Guides are tools created to assist in the precision of surgical procedures. In the case of periacetabular osteotomy, the guides are generated from medical images obtained by computed tomography in order to fit perfectly to the patient’s pelvic bone. Slots are created in the guides for the proper insertion of chisels that perform the osteotomy and are ultimately constructed through the additive manufacturing process (3D printing). Since the surgical site is difficult to access and of restricted size, it is beneficial for the guides to be perforated to enhance local visibility, and they should also have dimensions compatible with this area to avoid compromising the surgical procedure. However, due to the impact of the chisels, forces may be transmitted to the guides, necessitating them to be mechanically resistant. Through the finite element method, different guides are tested to assess their mechanical efficiency, using mesh editing programs to generate distinct patterns. Due to the difficulties in converting medical images into geometric models, some protocols are tested to minimize artifacts that hinder the importation of models into analysis programs. Mesh cleaning, correction, and smoothing techniques are employed, and to expedite the task, a Python code is developed to automate their generation based on predefined parameters. |
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Comparação de guias cirúrgicas para osteotomia periacetabular quanto à eficiência mecânica através de simulação por elementos finitosModelagem geométricaModelagem computacionalOtimização topológicaMalhas STLModelos específicos de pacientesGuides are tools created to assist in the precision of surgical procedures. In the case of periacetabular osteotomy, the guides are generated from medical images obtained by computed tomography in order to fit perfectly to the patient’s pelvic bone. Slots are created in the guides for the proper insertion of chisels that perform the osteotomy and are ultimately constructed through the additive manufacturing process (3D printing). Since the surgical site is difficult to access and of restricted size, it is beneficial for the guides to be perforated to enhance local visibility, and they should also have dimensions compatible with this area to avoid compromising the surgical procedure. However, due to the impact of the chisels, forces may be transmitted to the guides, necessitating them to be mechanically resistant. Through the finite element method, different guides are tested to assess their mechanical efficiency, using mesh editing programs to generate distinct patterns. Due to the difficulties in converting medical images into geometric models, some protocols are tested to minimize artifacts that hinder the importation of models into analysis programs. Mesh cleaning, correction, and smoothing techniques are employed, and to expedite the task, a Python code is developed to automate their generation based on predefined parameters.Guias são ferramentas criadas para auxiliar na precisão de procedimentos cirúrgicos. No caso da osteotomia periacetabular, as guias são geradas a partir de imagens médicas, obtidas por tomografia computadorizada, de forma a se adaptarem perfeitamente ao osso pélvico do paciente. Nas guias são criadas fendas para a inserção apropriada de formões que realizam a osteotomia e, finalmente, são construídas através do processo de manufatura aditiva (impressão 3D). Uma vez que o sítio cirúrgico é de difícil acesso e com tamanho restrito, é proveitoso que as guias sejam vazadas para aumentar a visibilidade local, além de possuírem dimensões que sejam compatíveis com essa região, a fim de não comprometer o procedimento cirúrgico. Entretanto, devido ao impacto dos formões, esforços podem ser transmitidos às guias e por isso é necessário que elas sejam mecanicamente resistentes. Através do método de elementos finitos, diferentes guias são testadas a fim de verificar sua eficiência mecânica, utilizando programas de edição de malha para a geração de padrões distintos. Devido às dificuldades em se converter imagens médicas em modelos geométricos, alguns protocolos são testados no intuito de minimizar os artefatos que impedem a importação dos modelos para os programas de análise. São utilizadas técnicas de limpeza, correção e suavização de malhas e, para agilizar a tarefa, um código em python é criado, automatizando a geração dos mesmos, de acordo com parâmetros definidos. Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia2024-01-31info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/52295Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; Vol. 9 No. 2 (2023): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; 75-82Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; v. 9 n. 2 (2023): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; 75-822447-6102reponame:Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenhariainstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBporhttps://periodicos.unb.br/index.php/ripe/article/view/52295/39404Copyright (c) 2024 Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenhariahttps://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessdos Santos Rodrigues, Ewersonde Souza Bastos, Flávia2024-02-05T19:28:39Zoai:ojs.pkp.sfu.ca:article/52295Revistahttps://periodicos.unb.br/index.php/ripePUBhttps://periodicos.unb.br/index.php/ripe/oaianflor@unb.br2447-61022447-6102opendoar:2024-02-05T19:28:39Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia - Universidade de Brasília (UnB)false |
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Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; Vol. 9 No. 2 (2023): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; 75-82 Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; v. 9 n. 2 (2023): Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia; 75-82 2447-6102 reponame:Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia instname:Universidade de Brasília (UnB) instacron:UNB |
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