Notícia

Ferramenta digital para planejamento pré-cirúrgico aumenta a eficácia dos implantes de próxima geração impressos em 3D

Divulgação, Universidade de Sydney

Fonte

Universidade de Sydney

Data

quarta-feira, 15 junho 2022 13:40

Áreas

Biomecânica. Ciência dos Materiais. Cirurgia. Computação. Engenharia Biomédica. Impressão 3D. Medicina.

A reconstrução maxilar – ou cirurgia ortognática – é um procedimento complicado pelo qual a maxila ou mandíbula de uma pessoa é tratada por trauma significativo, como um acidente de carro ou ferimento a bala, ou doenças como câncer bucal.

A cirurgia ortognática envolve a substituição do tecido ósseo danificado ou doente por um implante, geralmente uma placa ou prótese de titânio, com a recuperação do paciente levando até doze semanas. Complicações como falha do implante e infecções são comuns, exigindo potencialmente cirurgias repetidas que podem sobrecarregar significativamente o paciente.

Nos últimos anos, engenheiros biomédicos desenvolveram uma nova geração de implantes médicos projetados não apenas para substituir o osso, mas para ajudar a regenerar o tecido de volta ao seu estado original usando sistemas de fixação de tecido impresso em 3D.

Esses dispositivos aumentam o potencial de cura inato do tecido humano, usando uma estrutura (scaffold) como suporte temporário para as células circundantes se unirem e crescerem. Eventualmente, espera-se que o scaffold se dissolva (bioabsorvível), deixando o novo tecido em seu lugar.

Ben Ferguson, doutorando na Escola de Engenharia Aeroespacial, Mecânica e Mecatrônica da Universidade de Sydney, na Austrália, está desenvolvendo uma ferramenta de planejamento cirúrgico para auxiliar os cirurgiões no planejamento de procedimentos complexos de reconstrução da maxila/mandíbula usando esses dispositivos de nova geração.

Usando tecnologia computacional avançada e algoritmos de tomada de decisão, a ferramenta funciona gerando um ‘gêmeo digital’ do paciente usando dados de tomografia computadorizada. Em seguida, o recurso  simula rapidamente diferentes designs do implante antes de imprimir em 3D o design final e ideal, permitindo que os cirurgiões realizem um ‘ensaio’ digital antes da cirurgia.

“Hoje, seria impensável construir um prédio sem antes fazer uma simulação de engenharia. Este é o padrão da indústria na engenharia civil – a mesma expectativa deve ser aplicada à cirurgia em um ser humano ”, disse Ferguson, que deve apresentar seu doutorado em setembro.

“A mandíbula é uma área complexa – necessária para falar, comer, mastigar e realizar tarefas que exigem sutileza e força. Devido à sua complexidade, queremos dar aos cirurgiões ortognáticos as melhores ferramentas para que estejam preparados para o sucesso – esperamos reduzir cirurgias repetidas e melhorar os resultados para os pacientes. Um desenho de implante ósseo pode funcionar em um paciente, mas pode falhar em outro. Se fosse você – você provavelmente gostaria que uma equipe de cirurgiões e engenheiros biomédicos executasse uma simulação e avaliação do dispositivo médico em seu corpo antes de ser realmente implantado”, destacou Ben Ferguson.

A ferramenta de planejamento cirúrgico combina ferramentas de projeto auxiliado por computador (CAD) com modelos de engenharia auxiliados por computador de alta fidelidade e algoritmos de otimização que podem simular com precisão o dispositivo médico sob carga fisiológica.

“Além do planejamento pré-cirúrgico, esses dados de simulação também podem ajudar o cirurgião a otimizar o design do dispositivo médico, ajudando-o a resolver problemas que inevitavelmente surgem ao projetar um dispositivo que deve atender a vários objetivos médicos e de design”, disse o professor Dr. Qing Li, orientador de Ben Ferguson.

“É um equilíbrio cuidadoso. Por exemplo, um implante pode precisar estimular mecanicamente o tecido circundante para melhorar a cicatrização, mas a estimulação mecânica pode aumentar o risco de falha do implante. Nossos algoritmos e abordagem orientada por dados ajudam os cirurgiões a desenvolver um design ideal sem depender apenas da intuição.”

Os pesquisadores recentemente fizeram uma parceria com o professor Dr. Jonathan Clark, chefe de cirurgia reconstrutiva de câncer de cabeça e pescoço da Chris O’Brien Lifehouse para ajudar a traduzir a nova tecnologia em uma realidade clínica.

Os resultados foram publicados na revista científica Journal of Mechanical Behaviour of Biomedical Materials.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Sydney (em inglês).

Fonte: Luisa Low, Universidade de Sydney. Imagem: Professor Qing Li e Ben Ferguson. Fonte: Divulgação, Universidade de Sydney.

Em suas publicações, o Portal Tech4Health da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal Tech4Health tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.