Research on Biomedical Engineering
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Research on Biomedical Engineering
Original Article

Integrando reconstrução 3D de imagens tomográficas e prototipagem rápida para a fabricação de modelos médicos

Integrating 3D reconstruction of tomographic images and rapid prototyping for fabrication of medical models

Souza, Mauren Abreu de; Centeno, Tania Mezzadri; Pedrini, Hélio

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Resumo

Este trabalho descreve um sistema que integra reconstru ção tridimensional a partir de um conjunto de imagens tomográficas bidimensionais, técnicas de processamento de imagens e prototipagem rápida (RP), possibilitando a criação de modelos médicos através de dados tomográficos. Tais modelos podem ser manufaturados por meio de pro cessos de RP e podem ser úteis em muitas aplicações mé dicas, tais como fabricação de próteses, diagnósticos, pla nejamento de tratamento ou em procedimentos cirúrgicos. Em imageamento médico, a Tomografia Computadorizada (CT) e a Ressonância Magnética (MRI) são duas técnicas comuns para capturar informação da anatomia dos paci entes. A Prototipagem Rápida é uma técnica relativamente recente para produzir objetos com formas complexas dire tamente de dados digitais tridimensionais. Estes modelos sólidos são construídos pela adição de camadas de mate rial, camada por camada. Diversos processos de manufa tura são atualmente disponíveis, tais como Modelagem por Deposição de Material Fundido (FDM), Estereoli tografia (SLA) e Sinterização Seletiva a Laser (SLS). Um método de triangulação é usado para a reconstrução de imagens tridimensionais a partir de um conjunto de seções transversais. O sistema apresentado neste trabalho atua como interface entre as imagens tomográficas e a máquina de prototipagem.

Palavras-chave

Imagens Tomográficas, Modelos Médi cos, Prototipagem Rápida, Reconstrução Tridimensional.

Abstract

Three-dimensional reconstruction from a set of bidimensional tomographic images, techniques of image processing, and rapid prototyping techniques (RP) are integrated in this work, providing the construction of medical models from scan data. These models can be applied to several useful medical applications, such as prosthesis fabrication, diagnosis, treatment planning, or surgical planning. In medical imaging, for instance, Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI) are two common techniques for capturing detailed anatomical information of patients. Rapid Prototyping is a relatively new technique to rapidly produce 3D objects of complex shapes directly from 3D computer data. These solid models are constructed by the addition of layers of materials, one layer at a time, with each successive layer formed in place and adhered to the stack of previously formed layers. Several manufacturing processes are available today, some of the most commonly used are Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA), and Selective Laser Sintering (SLS). A heuristic method of triangulation is proposed to generate three-dimensional images from a set of cross-sectional slices. The system presented in this paper works as an interface between the tomographic images and the prototyping machine.

Keywords

Medical Models, Rapid Prototyping, Three dimensional Reconstruction, Tomographic Images.
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Res. Biomed. Eng.

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