APLICABILIDADE DA PROTOTIPAGEM EM PACIENTE VITIMA DE TRAUMA DE FACE: UM NOVO CONCEITO DE ATENDIMENTO E PREVISIBILIDADE AO TRATAMENTO – RELATO DE CASO
RESUMO
O desenvolvimento da tecnologia nos equipamentos de aquisição de imagem tridimensional (3D), softwares de processamento de dados e impressão 3D têm sido expressivos e fundamentais nos últimos anos. Diversas áreas da Odontologia têm se beneficiado com esses avanços, destacando-se a especialidade da Radiologia e a Cirurgia Bucomaxilofacial, ao qual, desde o princípio vem trabalhando de forma conjunta para fornecer aos seus pacientes um excelente tratamento. Neste relato de caso, paciente do gênero masculino, 22 anos, melanoderma, foi atendido em ambiente hospitalar por trauma em face decorrente de PAF, tendo, após isso, a necessidade de uma abordagem cirúrgica posterior para correção da fratura. Com o arquivo DICOM da tomografia computadorizada multislice em mãos, o cirurgião bucomaxilofacial enviou ao radiologista onde, através da correta aquisição e reconstrução de imagens, obteve-se o diagnóstico da fratura cominutiva em corpo, ângulo e processo alveolar da mandíbula do lado direito, notando-se desalinhamento e afastamento dos fragmentos. Com o auxílio da imagem gerada pela tomografia computadorizada foi criado um protótipo, via impressora 3D, que serviu como guia, garantindo maior precisão e previsibilidade no tratamento cirúrgico proposto.
Palavras-chave: Diagnóstico; Impressão Tridimensional; Tomografia computadorizada
ABSTRACT
The development of technology in three-dimensional (3D) image acquisition equipment, data processing software and 3D printing has been expressive and fundamental in recent years. Several areas of dentistry have benefited from these advances, highlighting the Radiology and Oral and Maxillofacial Surgery, which has been working together since the beginning to provide its patients with excellent treatment. In this case report, a 22-year-old male patient, melanoderma, was treated in a hospital setting for face trauma due to PAF, and after that, a posterior surgical approach was needed to correct the fracture. With the DICOM file of the multislice computed tomography, the oral maxillofacial surgeon sent the radiologist where, through the correct acquisition and reconstruction of images, the diagnosis of the comminuted fracture in the body, angle and alveolar process of the right mandible was obtained, and the fragments were misaligned and removed. With the aid of the image generated by computed tomography, a prototype was created, via 3D printer, which served as a guide, ensuring greater accuracy and predictability in the proposed surgical treatment.
Keywords: Diagnosis; Three-dimensional Printing; Computed Tomography
1 INTRODUÇÃO
A utilização de imagens de tomografia computadorizada (TC) para o diagnóstico de traumas de face vem sendo amplamente indicadas e utilizadas, uma vez que essa modalidade de imagem fornece a visualização 3D da região de interesse sem a sobreposição de estruturas e em proporção real. Desta forma, garante uma maior sensibilidade na detecção de fraturas ósseas, principalmente na região do terço médio da face, no qual em exame convencional 2D, há significativa sobreposição de estruturas, o que dificulta o diagnóstico. (MARSCHALL et al., 2019)
Além do campo de diagnóstico, os exames de imagem 3D também têm grande importância no planejamento dos tratamentos cirúrgicos. É possível a utilização de ferramentas como mensuração linear, mensuração volumétrica e a segmentação do volume 3D para termos reconstruções tridimensionais através de arquivos DICOM (digital imaging and communications in medicine) do exame da TC, que podem ser convertidos em STL (standard triangulation language), arquivo este, que se comunica com diversos sistemas de impressão 3D para prototipagem, gerando um material importante para uma melhor abordagem e conduta. (GUASCH et al., 2015) (ZHANG et al., 2019)
Os traumas faciais são muito prevalentes nos dias de hoje, variando sua etiologia, gravidade da lesão e grupos populacionais. Fraturas do complexo maxilofacial são considerados um desafio à equipe cirúrgica, uma vez que os resultados obtidos frequentemente podem não ser satisfatórios. Isso pode gerar a necessidade de outras abordagens cirúrgicas, aumentando assim a complexidade, a morbidade cirúrgica e o custo da reabilitação, devido à extensão da lesão e as distorções anatômicas que são geradas em decorrência do trauma. (PETZOLD et al., 1999) O estabelecimento de uma correta oclusão e uma reabilitação craniofacial são extremamente necessárias para que obtenhamos êxito no tratamento. (BURNHAM et al., 2013)
Inúmeros casos de cirurgias com planejamento virtual associado a prototipagem rápida e a pré dobragem do material de fixação vem sendo relatados e apresentados atualmente. (BURNHAM et al., 2013) (ERNOULT et al., 2015) (BRITO et al., 2016) (KING et al., 2018) (MARSCHALL et al., 2019) O planejamento virtual associado a prototipagem resulta em redução no tempo cirúrgico, menor morbidade causada pela anestesia geral e também uma economia nos custos de cirurgia. (KING et al., 2018) (NGUYEN et al., 2019) (MARSCHALL et al., 2019) (NICOT et al., 2019) Biomodelos impressos 3D são considerados benéficos para os cirurgiões no diagnóstico e principalmente no planejamento e são usados como referência durante a cirurgia, uma vez que fornecem ao cirurgião uma avaliação mais precisa e com melhor acurácia. Uma de suas maiores vantagens é a possibilidade de pré dobrar o material de fixação em um momento pré cirúrgico. (SINHA et al., 2018) (HATZ et al., 2019)
O objetivo do presente estudo é apresentar um caso clínico onde a TC associada a prototipagem mandibular forneceram condições apropriadas para o planejamento e tratamento de uma fratura mandibular cominutiva.
2 RELATO DE CASO
Paciente do sexo masculino, deu entrada no pronto socorro de um hospital em Campos-RJ, vítima de trauma facial por perfuração de arma de fogo (PAF). Após avaliação clínica foi realizado uma tomografia computadorizada multislice (TC) sem contraste que revelou fratura óssea cominutiva localizadas no corpo, ângulo e processo alveolar mandibular do lado direito notando-se ausência dos primeiros molares inferiores, desalinhamento e afastamento dos fragmentos medialmente e lateralmente, bem como espessamento da região cutânea e subcutânea com perda de substância. (figuras 1 e 2) As demais estruturas ósseas apresentavam-se íntegras, incluindo os côndilos mandibulares em seus aspectos anatômicos.
Figura 1 A-Imagem tomográfica com corte axial. Observa-se fratura cominutiva na região de corpo e e processo alveolar mandibular do lado direito. B- Imagem tomográfica com corte coronal. Nota-se fratura cominutiva.
Figura 2 - Reconstrução 3D - Observa-se fratura cominutiva de corpo, ângulo e processo alveolar do lado direito, além da ausência do primeiro molar.
Os arquivos DICOM oriundos do exame de TC foram importados para o software InVesalius este possibilita que as imagens tridimensionais no formato DICOM sejam convertidas no formato .STL, que é o formato aceitável para impressão 3D. Para a preparação do arquivo .STL para impressão, o arquivo previamente suavizado e fundido a hastes de suporte na plataforma virtual de impressão 3D no software Meshmixer, que é um programa gratuito da Autodesk destinado para trabalhar com arquivos 3D. Após este processo, o arquivo final .STL foi importado para o software Simplify3D, que é um software não gratuito de fatiamento do arquivo e conversão do mesmo em .GCODE para comunicação e impressão do protótipo mandibular via impressora 3D (GTMax, CoreA1v2) usando filamento ABS (1.75mm) de cor branca em camadas de 0,15mm em tempo útil de 6 horas (figuras 3 e 4).
Figura 3 - Reprodução de prototipagem mandibular em impressora 3D
Figura 4 - Protótipo mandibular em filamento ABS branco
Com o biomodelo em mãos, foi possível realizar, previamente ao procedimento cirúrgico proposto, adaptações de um template sobre a mandíbula impressa visando uma melhor modelação da placa de fixação (figura 5). Com isso, houve a pré dobragem da placa de reconstrução sobre o biomodelo mandibular do paciente com o objetivo de diminuir o tempo cirúrgico, facilitar o procedimento e aumentar a sua previsibilidade (figuras 6 e 7).
Figura 5 - Protótipo mandibular com template para pré-moldagem da placa
Figura 6- Protótipo, template e placa de reconstrução
Figura 7 - Moldagem da placa com auxílio do template
O procedimento cirúrgico foi realizado sob anestesia geral. O acesso à região das fraturas foi feito por extra oral (acesso submandibular) em decorrência da abordagem cirúrgica tardia, as fraturas ósseas foram então reduzidas, foi instalada a placa de reconstrução mandibular pré dobrada e fixada com parafusos (figura 8). A cirurgia ocorreu sem intercorrências.
A análise da imagens tomográficas e a utilização do biomodelo mandibular impresso foram essenciais para o diagnóstico, planejamento e execução do tratamento em menor tempo cirúrgico. A associação da tecnologia para o tratamento de fraturas faciais vem se tornando cada vez mais rotineiro e de extrema importância para uma abordagem cirúrgica com maior previsibilidade.
Figura 8 A - Procedimento cirúrgico onde observa-se o acesso submandibular e adaptação da placa para redução da fratura. B- Sistema de fixação da fratura com placa e parafuso durante procedimento cirúrgico
Figura 9 - Observa-se abordagem cirúrgica através de acesso submandibular e fixação da fratura
3 DISCUSSÃO
O uso da tecnologia em abordagens cirúrgicas nas regiões maxilofaciais tem se tornado cada vez mais comum. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, os avanços estão se expandido e sendo, cada vez mais, utilizados na prática clínica. (MSALLEM et al., 2020)
A tecnologia CAD/CAM em traumas maxilofaciais, tem sido usada regularmente. Sua aplicabilidade gira em torno da reconstrução tridimensional do arquivo DICOM com a posterior impressão 3D do biomodelo, para o uso no planejamento cirúrgico. Uma correta reconstrução ocorre através da aquisição das imagens, obtidas através da tomografia computadorizada, apresentando uma boa qualidade no contraste, nos dando parâmetros que minimizam os efeitos do volume durante o pós processamento, sendo fundamental para termos uma peça fiel ao cortes tomográficos e sua reconstrução 3D. (RANKIN et al., 2018) (MARSCHALL et al., 2019)
A transferência de informações de arquivos DICOM para STL vem sendo relatada como uma das principais dificuldades na reprodução volumétrica tridimensional de qualidade. É necessário que a tecnologia adeque um protocolo unificado para esse processo, tendo em vista que o processamento tridimensional da imagem é considerado extremamente delicado. (GUASCH et al., 2015) (RANKIN et al., 2018)
Existem basicamente cinco processos de impressão para a obtenção de biomodelos. A estereolitografia (SLA), Fabricação de Objetos de Camada (LOM), Sinterização seletiva a laser (SLS), Impressão tridimensional (TDP) e Moldagem por Deposição Fundida (FDM), são classificadas pelo tipo de material utilizado e podem ser subdivididas de acordo com sua matéria-prima (líquido, sólido e pó). (BARROS et al., 2016)
A fabricação aditiva é uma nomenclatura geral usada para definir o processo de manufatura digital por adição no qual operam diversos tipos de equipamentos, e que ficou popularmente conhecido como impressora 3D, vem apresentando um crescimento exponencial, tendo atualmente diversos modelos e tipos de impressoras 3D. Apesar de mais básica, as impressoras de FDM (fabricação de filamentos fundidos) obtiveram um desempenho notavelmente bom e, portanto, representam-se como uma opção confiável para a maioria das aplicações médicas. (MSALLEM et al., 2020)
Atualmente, temos inúmeros tipos de materiais que são utilizados e controlados para a reconstrução tridimensional de uma estrutura anatômica de interesse. Materiais termoplásticos, haloplásticos, ligas de metal, titânio, poliéster e algumas células orgânicas são alguns dos insumos mais utilizados na reprodução de objetos 3D. (RANKIN et al., 2018)
Em todos os casos onde as tecnologias de impressão 3D seguem um protocolo correto de sua aquisição e reconstrução tridimensional, os modelos produzidos são considerados precisos para o uso cirúrgico. Como resultados satisfatórios em termos de precisão podem ser alcançados com a maioria das tecnologias, a escolha deve ser baseada nos materiais de impressão, no uso pretendido e no orçamento geral. A tecnologia de impressão mais simples (filamento) sempre teve alta acurácia e é considerada uma escolha confiável para auxiliar na maioria dos procedimentos cirúrgicos através da impressão 3D. (MSALLEM et al., 2020)
O material de impressão utilizado é quem determina o campo de aplicação. Portanto, ao escolher uma impressora 3D, o foco não deve ser somente a tecnologia usada, mas o software desejado e os materiais de impressão em relação ao orçamento total disponível. Os profissionais devem estar cientes da praticabilidade de cada tecnologia com suas vantagens e limitações. (MSALLEM et al., 2020)
É de extrema importância o domínio do software e os princípios básicos de navegação com o correto controle do limiar de imagem. A necessidade de um especialista em radiologia com experiência no diagnóstico e no domínio dos softwares facilitará na condução do caso e no auxilio ao plano de tratamento do paciente. (MARSCHALL et al., 2019)
4 CONCLUSÃO
Com o avanço da tecnologia, teremos cada vez mais procedimentos cirúrgicos com uma maior previsibilidade, uma elevada acurácia e um menor tempo cirúrgico. Devemos melhorar alguns pontos considerados cruciais na troca de informações para uma padronização desse processo, objetivando um aprimoramento de softwares, impressoras e materiais de insumos necessários na produção de prototipagem, sem termos os custos elevados, embasados na ciência.
Visando um alcance da tecnologia a todos, teremos uma melhor condução dos casos, menor riscos de infecção, planejamentos mais previsíveis e consequentemente uma ciência com avanços tecnológicos que alavancarão os tratamentos propostos em prol do paciente.
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