Medical modeling: an integration among CAD, CAE, reverse engineering and rapid prototyping

Modelamento médico é uma técnica utilizada por cirurgiões no auxílio da diagnose, comunicação com o paciente, estudos pré-operatórios, definição e simulação de procedimentos cirúrgicos, visando diminuir o tempo cirúrgico e de convalescença do paciente. Em aplicações mais recentes, esta técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de próteses personalizadas, possibilitando que reconstituições de grande complexidade sejam feitas de maneira rápida e segura. Resumidamente, a técnica consiste em produzir um protótipo em terceira dimensão do tecido ou deformidade em estudo. Utiliza-se hoje de modernas tecnologias como tomografia computadorizada e prototipagem rápida entre outras, representando um exemplo significativo de integração entre diferentes áreas do conhecimento. Este trabalho apresenta e discute o modelamento médico no que se refere às suas aplicações, enfocando a integração entre as tecnologias de prototipagem rápida, engenharia reversa (RE) e projeto e engenharia assistidos por computador (CAD/CAE). É feita uma descrição dos procedimentos de geração dos modelos médicos usando técnicas de prototipagem rápida a partir de dados obtidos de tomografia computadorizada, e um estudo de sua precisão dimensional e geométrica. São explorados os recursos possibilitados pela integração com sistemas CAD/CAE, e apresentadas aplicações reais das técnicas na área de cirurgias craniofaciais, evidenciando as vantagens de sua utilização e validando os procedimentos propostos.Medical modeling is a technique used by surgeons in the diagnosis, communication with the patient, preoperative studies, definition and simulation of surgical procedures. It helps to reduce the operative and convalescence time. It consists of producing a prototype in third dimension of the tissue or deformity in study. In some more recent applications, this technique has been used to develop customized prosthesis, enabling that quite complex reconstructions can be made in a safe and fast way. Nowadays, it uses modern technologies as the computer tomography and rapid prototyping, and it represents significant example of integration among different areas of the knowledge. This work presents the medical modeling and discusses its applications, with emphasis in the integration of the technologies of rapid prototyping, reverse engineering (RE) and computer aided design and engineering (CAD/CAE). It is made a description of the procedures to generate the medical models using rapid prototyping techniques starting from computer tomography data, and a study regarding the dimensional and geometric precision of the medical models generated by rapid prototyping. The advantages of the integration with CAD/CAE technologies are shown and a case study is developed aiming to validate the proposed procedures