Técnica inovadora utiliza impressão 3D para produzir próteses auriculares

Engenheiro Emerson Moretto desenvolveu uma técnica capaz de criar próteses auriculares de forma mais rápida e mais barata utilizando impressoras 3D

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Prótese obtida para o caso clínico ARF - Fonte: Autor
Prótese obtida para o caso clínico ARF – Fonte: Autor

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No coração do InovaLab@POLI, um laboratório multidisciplinar que oferece recursos avançados para projetos de engenharia, um projeto inovador que une tecnologia e medicina desenvolveu um novo método de elaboração de próteses auriculares e faciais utilizando impressão 3D.

Na dissertação de mestrado Elaboração de Próteses Auriculares Individualizadas Por Meio de Manufatura Apoiada Por Computador, apresentada na Escola Politécnica (Poli) da USP, o engenheiro da computação Emerson Moretto, orientado pelo professor Marcelo Zuffo, desenvolveu uma técnica capaz de criar próteses auriculares de forma mais rápida e mais barata utilizando impressoras 3D.

As próteses auriculares têm como principal objetivo proporcionar uma maior confiança a pacientes com perdas parciais ou totais da orelha. A aparência realista de uma prótese é um dos fatores fundamentais para a recuperação psicossocial dos pacientes. O procedimento tradicional de elaboração dessas próteses envolve o trabalho de um especialista que utiliza processos artesanais para recriar a forma singular de uma orelha. Este é um processo lento, complexo e naturalmente pode ocasionar imperfeições.

Em seu estudo, Moretto apresentou um procedimento que, a partir de exames de imagem, utiliza técnicas computacionais de reconstrução, espelhamento e inversão de modelos tridimensionais para manufatura de moldes. O projeto foi desenvolvido em conjunto com a Faculdade de Odontologia (FO) da USP e foi aplicado em três casos clínicos.

“Eu trabalhava com a construção de impressoras 3D quando surgiu uma nova tendência de fazer próteses usando essa tecnologia”, relembra o engenheiro. Para viabilizar sua pesquisa, ele entrou em contato com o Ambulatório de Prótese Bucomaxilofacial da FO. “Mandei um email para o chefe do Departamento de Próteses, Reinaldo Dias, e para a responsável de próteses no Hospital Universitário, Neide Pena Coto”, revela Moretto ao esclarecer que foram os profissionais da área as maiores fontes de informação sobre como funcionava a confecção das próteses. Após estabelecer a parceria, dois anos e meio foram necessários para que a pesquisa fosse finalizada.

Do artesanal ao computacional

Etapas do método proposto por Subburaj et al. (2007) - Fonte: Subburaj et al
Etapas do método proposto por Subburaj et al. (2007) – Fonte: Subburaj et al.

Atualmente, o procedimento convencional de confecção de próteses bucomaxilofaciais, no Ambulatório de Prótese Bucomaxilofacial da FO, se inicia na moldagem da região saudável e da região comprometida, utilizando uma substância conhecida como alginato (hidrocoloide irreversível), gaze e gesso comum. Com o auxílio do gesso tipo pedra surgem os modelos de interesse. Sobre o modelo da região comprometida é esculpido manualmente em cera ou modelina o formato da prótese espelhada a partir de observação visual, o paciente é chamado para experimentar a réplica e a partir daí são feitos os ajustes necessários.

O tempo total necessário para criar uma prótese leva entre 14 e 24 horas de trabalho, de acordo com a Academia Americana de Prótese Bucomaxilofacial.

Já a fabricação por meio de impressão 3D auxiliada por técnicas computacionais oferece o potencial de simplificar o procedimento e diminuir a quantidade de trabalho exigida em laboratório.

Dentre as vantagens estão a possibilidade de se obter uma prótese mais realista, pois o modelo utilizado é proveniente do lado contralateral, menor tempo para produção da prótese, a eliminação da deformação do tecido durante a moldagem no primeiro processo, pois não seria mais necessária a moldagem através de contato direto no paciente, uma menor quantidade de consultas presenciais do paciente, pois diminui a necessidade de consultas periódicas para avaliação da prótese, e a capacidade de armazenar os arquivos dos moldes de forma digital.

“A cada dois anos o paciente tem que ir refazer [a prótese]”, esclarece Moretto. “Uma das vantagens é a reprodução mais rápida, porque você pode reaproveitar o molde salvo. Teoricamente é só injetar o silicone de novo”, revela.

Custos e resultados

Modelo fabricado em 3D e prótese obtida por Karatas et al. (2011) - Fonte: Karatas et al
Modelo fabricado em 3D e prótese obtida por Karatas et al. (2011) – Fonte: Karatas et al.

Sobre os custos, Moretto realizou uma série de orçamentos para contrapôr o valor de uma peça manufaturada em oposição a uma prótese impressa pela nova tecnologia. Apesar de ser difícil colocar em números exatos, pois o trabalho no ambulatório da USP envolve não apenas materiais, mas também horas trabalhadas, o valor estimado de uma prótese feita por uma empresa privada pode chegar até a R$ 35 mil.

“No nosso projeto, a gente usa uma impressora 3D bem convencional que custa R$ 3,5 mil”, explica ao afirmar que, efetivamente, o custo do material – um tipo de silicone feito para isso – hoje é de US$ 1,67 para cada prótese. Sem a parte artesanal, os valores de próteses caem drasticamente.

Além disso, os resultados da pesquisa revelaram que a prótese elaborada utilizando o processo exibe alto grau de realismo, apresentando 97,8% de similaridade dimensional comparada com a orelha saudável do paciente.

A publicação sobre a técnica com características inéditas foi selecionada como a melhor no XXXVI Congresso da Sociedade Brasileira de Computação em julho deste ano.

Próximos passos

Como possível próximo passo, indo além das próteses confeccionadas com materiais sintéticos, Moretto planeja investigar o mundo das bioimpressoras 3D, que permitirá a criação de próteses feitas com material biológico. “Para o doutorado, já começamos a fazer uma bioimpressora 3D – que já está pronta – com o objetivo de imprimir cartilagem”, conta o engenheiro. Em conversas com especialistas da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da USP, ele revela que já é possível produzir pele de forma artificial e, a partir daí, sofisticar ainda mais a construção de próteses.

Com limitações orçamentárias que vão além da própria bioimpressora, o engenheiro afirma que obter os reagentes da parte biológica é o maior entrave financeiro, mas o investimento vale a pena. A técnica “possui várias aplicações, em especial para queimados”, defende o especialista. “O cultivo artificial hoje já existe e é bem conhecido, mas a impressão é a novidade”, vislumbra ele, imaginando o futuro.

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Prótese obtida para o caso clínico ARF - Fonte: Emerson Galves Moretto
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Processo convencional de confecção de próteses - Fonte: Subburaj et al. (2007)
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Etapas do método proposto por Subburaj et al - Fonte: Subburaj et al (2007)
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Modelo fabricado em 3D e prótese obtida por Karatas et al - Fonte: Karatas et al.(2011)
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Estudo apresentado por Watson e Hatamleh onde utiliza-se de um espectrômetro - Fonte: Watson e Hatamleh (2014)
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Moldes fabricados para os casos clínicos - Fonte: Emerson Galves Moretto
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Suavização superficial do modelo 3D - Fonte: Emerson Galves Moretto
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Molde para prótese facil do caso clínico RL - Fonte: Emerson Galves Moretto
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Interface do usuário para elaboração do molde - Fonte: Emerson Galves Moretto
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Mais informações: email emoretto@usp.br, com Emerson Moretto

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