Evaluating the precision and accuracy of digital dental models with a low-cost structured light device

ABSTRACT Objective: This study evaluated the accuracy and precision of digital models acquisition using a home-built, low-cost scanning system based on the structured light method. Methods: a plaster model (PM) was scanned using the experimental device (SL) and a dental desktop scanner (DS). The teeth dimensions of PM and SL models were measured in triplicate, with a caliper and digitally, respectively. The agreement of the measurements of each model was evaluated using the intraclass correlation coefficient, and the validity between the different measurement techniques was assessed using the Bland-Altman analysis. The accuracy and precision of the models were qualitatively investigated using the mesh superposition of the SL and DS models. Results: A high intraclass correlation coefficient was observed in all models (PM=0.964; SL1=0.998; SL2=0.995; SL3=0.998), and there was no statistical difference between the measurements of the SL models (p>0.05). PM and SL model measurements were found to be in good agreement, with only 3.57% of the observed differences between the same measurement being located outside 95% limits of agreement according to Bland and Altman (0.43 and -0.40 mm). In the superimpositions of SL-SL and SL-DS models, areas of discrepancy greater than 0.5 mm were observed mainly in interproximal, occlusal, and cervical sites. Conclusion: These results indicate that the home-built SL scanning system did not possess sufficient accuracy and precision for many clinical applications. However, the consistency in preserving the dental proportions suggests that the equipment can be used for planning, storage, and simple clinical purposes.

RESUMO Objetivo: Este estudo avaliou a acurácia e a precisão da aquisição de modelos digitais utilizando um sistema de digitalização caseiro e de baixo custo baseado no método de luz estruturada. Material e Métodos: Para isso, um modelo de gesso (MG) foi digitalizado utilizando o dispositivo experimental (LE) e um scanner dental de mesa (SD). As dimensões dos dentes dos modelos MG e LE foram medidas em triplicata com um paquímetro e digitalmente, respectivamente. A concordância das medidas de cada modelo foi avaliada usando o coeficiente de correlação intraclasse, e a validade entre as diferentes técnicas de medição foi avaliada usando a análise de Bland-Altman. A acurácia e a precisão dos modelos foram investigadas qualitativamente usando a sobreposição de malhas dos modelos LE e SD. Resultados: Um alto coeficiente de correlação intraclasse foi observado em todos os modelos (MG=0,964; LE1=0,998; LE2=0,995; LE3=0,998) e não houve diferença estatística entre as medições dos modelos LE (p>0,05). As medições dos modelos MG e LE mostraram boa concordância, com apenas 3,57% das diferenças observadas entre as mesmas medições localizadas fora dos limites de concordância de 95% de acordo com a análise de Bland-Altman (0,43 e -0,40 mm). Nas sobreposições dos modelos LE-LE e LE-SD, foram observadas áreas de discrepância maiores que 0,5 mm principalmente nos sítios interproximais, oclusais e cervicais. Conclusões: Esses resultados indicam que o sistema de digitalização por luz estruturada caseiro não possui precisão e acurácia suficientes para muitas aplicações clínicas. No entanto, a consistência na preservação das proporções dentárias sugere que o equipamento pode ser usado para planejamento, armazenamento e propósitos clínicos simples.

Solutions based on three-dimensional technologies for the practice and teaching of biomedical sciences

Introduction: Three-dimensional printing is one of the technologies that promote change at an economic and social level, and one of the fundamental elements of industry 4.0. It has enormous potential for the future of medicine, establishing itself as a new paradigm. Despite its advantages, its use in our environment is incipient. Objective: To design and develop solutions based on three-dimensional technologies for the teaching and practice of biomedical sciences. Materials and methods: A technological development investigation was carried out between the Center for Assisted and Sustainable Manufacturing of the University of Matanzas and Matanzas University of Medical Sciences, between September 2019 and July 2022. The designs and fabrications were made from the acquisition of computed tomography images, or from a surface scanner, which were then processed, converted into Standard Tessellation Language format, printed, and post-processed. Virtual designs were developed using computer-aided design software. Results: Various solutions were developed including prototypes: biomodels for craniosynostosis repair and anatomical figures, custom cranial prosthesis mold, hand prosthesis, O2 line splitters, tissue scaffolds, syringe gun, face shields, breast prosthesis; autologous restoration mold and tissue expander. Conclusions: In all areas of application of this technology in medicine―except the printing of medicines, in the current context―, it is feasible to obtain solutions in the territory of Matanzas. It is therefore imperative that managers and the medical community in general, begin to acquire awareness, knowledge, and experience to ensure the optimal use of this technology.

Introducción: La impresión tridimensional es una de las tecnologías que promueve el cambio a nivel económico y social, y uno de los elementos fundamentales de la industria 4.0. Asimismo, constituye un enorme potencial para el futuro de la medicina, estableciéndose como un nuevo paradigma. A pesar de sus ventajas, su explotación en nuestro medio es incipiente. Objetivos: Diseñar y desarrollar soluciones basadas en tecnologías tridimensionales para la enseñanza y la práctica de las ciencias biomédicas. Materiales y métodos: Se realizó una investigación colaborativa, de desarrollo tecnológico entre el Centro de Fabricación Asistida y Sostenible de la Universidad de Matanzas y la Universidad de Ciencias Médicas de Matanzas, entre septiembre de 2019 y julio de 2022. Los diseños y fabricaciones se realizaron a partir de la adquisición de imágenes de tomografía computarizada, o desde un escáner de superficie, las que luego se procesaron, se convirtieron en formato Standard Tessellation Language, se imprimieron y posprocesaron. Los diseños virtuales se desarrollaron empleando un software de diseño asistido por computadora. Resultados: Se desarrollaron varias soluciones que incluyen varios prototipos: biomodelos para reparación de craneosinostosis y figuras anatómicas, molde de prótesis craneal personalizada, prótesis de mano, divisores de líneas de O2, andamios tisulares, pistola portajeringas, protectores faciales, prótesis de mama, molde para restauración autóloga y expansor tisular. Conclusiones: En todas las áreas de aplicación de esta tecnología en medicina―salvo en la impresión de medicamentos, en el contexto actual―, es factible obtener soluciones en el territorio de Matanzas. Es un imperativo, pues, que directivos y la comunidad médica en general, comiencen a adquirir conciencia, conocimientos y experiencias para garantizar la utilización óptima de esta tecnología.

Desafíos en el empleo de los medicamentos huérfanos

Las enfermedades raras son aquellas que tienen baja prevalencia y que, por lo tanto, el desarrollo de medicamentos para tratarlas no es rentable para las empresas farmacéuticas debido a la baja demanda. A pesar de que ya se cuenta con diferentes políticas públicas alrededor del mundo para incentivar a las industrias farmacéuticas a investigar estos medicamentos, conocidos como medicamentos huérfanos, su desarrollo conlleva muchas dificultades en las evaluaciones clínicas y el precio final para el público es muy elevado. Si bien en años recientes se ha planteado el uso de tecnología de impresión en 3D para producir estos medicamentos o incluso recurrir a otros medicamentos previamente aprobados para tratar enfermedades raras, existe un historial de mal uso de las legislaciones por parte de las empresas con el fin de generar beneficios comerciales, por lo que estas políticas deben reforzarse para que cumplan su propósito; ayudar a una población muy vulnerable. El objetivo del presente texto es exponer los resultados de una revisión documental sobre el panorama científico y sociopolítico en el que se encuentra el problema de las enfermedades raras y los medicamentos huérfanos, así como las posibles soluciones que se están desplegando para abordarlo. Deriva de un estudio que se desarrolla en el momento actual en la Universidad Autónoma Metropolitana, de Ciudad de México.

The strange illnesses are those that have low prevalence and that, therefore, the development of medications to treat them is not profitable for the pharmaceutical companies due to the drop demands. Although it is already counted with different political public around the world to motivate to the pharmaceutical industries to investigate these medications, well-known as orphan medications, their development bears many difficulties in the clinical evaluations and the final price for the public it is very high. Although in recent years he/she has thought about the use of impression technology in 3D to produce these medications or even to appeal to other medications previously approved to treat strange illnesses, a record of wrong use of the legislations exists on the part of the companies with the purpose of generating commercial benefits, for what these politicians should be reinforced so that they complete its purpose; to help a very vulnerable population. The objective of the present text is to expose the results of a documental revision on the scientific and sociopolitical panorama in which is the problem of the strange illnesses and the orphan medications, as well as the possible solutions that they are spreading to approach it. It derives of a study that is developed in the current moment in the Metropolitan Autonomous University, of Mexico City.

O uso do planejamento virtual na cirurgia ortognática / The use of virtual planning in orthognathic surgery

Introdução: A cirurgia ortognática envolve manipulação da arquitetura óssea facial, através de osteotomias, para restaurar a forma e a função, corrigindo a má oclusão, as desproporções maxilomandibulares e assimetrias faciais. O planejamento virtual em cirurgia ortognática é realizado com ajuda de softwares que utilizam as medidas reais do esqueleto craniofacial e registros da oclusão do paciente, através de uma análise 3D. Método: Foram avaliados 18 pacientes com deformidades dentofaciais, de acordo com a classificação de Angle submetidos a cirurgia ortognática com o uso do planejamento virtual, entre 2018 e 2019. Os critérios de inclusão foram pacientes entre 16 e 60 anos com desproporções maxilo-mandibulares nas quais o tratamento ortodôntico isolado não era suficiente. Os critérios de exclusão foram a presença de lesões císticas ou tumorais nos maxilares e comorbidades clínicas que contraindicavam a cirurgia. O planejamento virtual foi realizado em todos os pacientes, utilizando o software Dolphin® Imaging 11 e os guias cirúrgicos confeccionados em impressora 3D. Resultados: O guia cirúrgico intermediário apresentou adaptação perfeita nas faces oclusais promovendo grande estabilidade para o reposicionamento e fixação da maxila na oclusão intermediária. Os 18 pacientes operados responderam como "totalmente satisfeitos" em relação ao resultado estético-funcional nessa série estudada. Foi encontrada uma semelhança muito grande da posição do esqueleto maxilofacial no planejamento virtual préoperatório e o obtido no pós-operatório, através da avaliação das telerradiografias. Conclusão: O planejamento virtual em cirurgia craniomaxilofacial possui inúmeras vantagens, como diminuição do tempo laboratorial pré-operatório, maior precisão na confecção dos guias cirúrgicos e melhor reprodutibilidade dos resultados simulados.

Introduction: Orthognathic surgery involves the manipulation of facial bone architecture through osteotomies to restore form and function, correcting malocclusion, maxillomandibular disproportions, and facial asymmetries. Virtual planning in orthognathic surgery is carried out with the help of software that uses real measurements of the craniofacial skeleton and records of the patient's occlusion through 3D analysis. Method: 18 patients with dentofacial deformities were evaluated, according to Angle's classification, who underwent orthognathic surgery using virtual planning between 2018 and 2019. The inclusion criteria were patients between 16 and 60 years old with maxylo-mandibular disproportions in which orthodontic treatment alone was not sufficient. Exclusion criteria were the presence of cystic or tumoral lesions in the jaw and clinical comorbidities that contraindicated surgery. Virtual planning was carried out on all patients, using Dolphin® Imaging 11 software and surgical guides made with a 3D printer. Results: The intermediate surgical guide presented perfect adaptation on the occlusal surfaces, promoting great stability for the repositioning and fixation of the maxilla in intermediate occlusion. The 18 operated patients responded as "completely satisfied" in relation to the aesthetic-functional result in this series studied. A very great similarity was found between the position of the maxillofacial skeleton in the preoperative virtual planning and that obtained post-operatively through the evaluation of teleradiography. Conclusion: Virtual planning in craniomaxillofacial surgery has numerous advantages, such as reduced pre-operative laboratory time, greater precision in the creation of surgical guides, and better reproducibility of simulated results.

Analysis of the Mechanical Behavior of Porcine Graft Fixation in a Polyurethane Block Using a 3D-printed PLA Interference Screw / Análise do comportamento mecânico da fixação do enxerto suíno em um bloco de poliuretano usando um parafuso de interferência PLA impresso em 3D

Abstract Objective The interest in using 3D printing in the healthcare field has grown over the years, given its advantages and potential in the rapid manufacturing of personalized devices and implants with complex geometries. Thus, the aim of the present study was to compare the mechanical fixation behavior of a 3D-printed interference screw, produced by fused deposition modeling of polylactic acid (PLA) filament, with that of a titanium interference screw. Methods Eight deep flexor porcine tendons, approximately 8 mm wide and 9 cm long, were used as graft and fixed to a 40 pounds-per-cubic-foot (PCF) polyurethane block at each of its extremities. One group was fixed only with titanium interference screws (group 1) and the other only with 3D-printed PLA screws (BR 20 2021 018283-6 U2) (group 2). The tests were conducted using an EMIC DL 10000 electromechanical universal testing machine in axial traction mode. Results Group 1 (titanium) obtained peak force of 200 ± 7 N, with mean graft deformation of 8 ± 2 mm, and group 2 (PLA) obtained peak force of 300 ± 30 N, and mean graft deformation of 7 ± 3 mm. Both the titanium and PLA screws provided good graft fixation in the polyurethane block, with no slippage or apparent deformation. In all the samples, the test culminated in graft rupture, with around 20 mm of deformation in relation to the initial length. Conclusion The 3D-printed PLA screw provided good fixation, similar to that of its titanium counterpart, producing satisfactory and promising results.

Resumo Objetivo O interesse em utilizar a impressão 3D na área da saúde tem crescido ao longo dos anos, dadas as suas vantagens e o seu potencial na rápida fabricação de dispositivos e implantes personalizados com geometrias complexas. Assim, o objetivo do presente estudo foi comparar o comportamento de fixação mecânica de um parafuso de interferência impresso em 3D, produzido pela modelagem fundida de deposição do filamento de ácido polilático (PLA), com o de um parafuso de interferência de titânio. Métodos Oito tendões suínos flexores profundos, de aproximadamente 8 mm de largura e 9 cm de comprimento, foram utilizados como enxerto e fixados em um bloco de poliuretano de 40 PCF em cada uma de suas extremidades. Um grupo foi fixado apenas com parafusos de interferência de titânio (grupo 1) e o outro apenas com parafusos PLA impressos em 3D (BR 20 2021 018283-6 U2) (grupo 2). Os testes foram realizados utilizando uma máquina de teste universal eletromecânica EMIC DL 10.000 no modo de tração axial. Resultados O grupo 1 (titânio) obteve força máxima de 200 ± 7 N com deformação média do enxerto de 8 ± 2 mm, e a força máxima do grupo 2 (PLA) foi de 300 ± 30 N e deformação média do enxerto de 7 ± 3 mm. Ambos os parafusos de titânio e PLA forneceram boa fixação de enxerto no bloco de poliuretano, sem deslizamento ou deformação aparente. Em todas as amostras o teste culminou na ruptura do enxerto, com cerca de 20 mm de deformação em relação ao comprimento inicial. Conclusão O parafuso PLA impresso em 3D proporcionou boa fixação, semelhante à de sua contraparte de titânio, produzindo resultados satisfatórios e promissores.

The Automation of Breast Ultrasonography and the Medical Time Dedicated to the Method / A automatização da ultrassonografia mamária e o tempo médico dedicado ao método

Abstract In this integrative review, we aimed to describe the records of time devoted by physicians to breast ultrasound in a review of articles in the literature, in order to observe whether the automation of the method enabled a reduction in these values. We selected articles from the Latin American and Caribbean Literature in Health Sciences (LILACS) and MEDLINE databases, through Virtual Health Library (BVS), SciELO (Scientific Electronic Library Online), PubMed, and Scopus. We obtained 561 articles, and, after excluding duplicates and screening procedures, 9 were selected, whose main information related to the guiding question of the research was synthesized and analyzed. It was concluded that the automation of breast ultrasound represents a possible strategy for optimization of the medical time dedicated to the method, but this needs to be better evaluated in comparative studies between both methods (traditional and automated), with methodology directed to the specific investigation of this potentiality.

Resumo Na presente revisão integrativa, objetivamos descrever os registros de tempo dedicado pelos médicos à ultrassonografia mamária em revisão de artigos da literatura, visando observar se a automação do método possibilitou redução destes valores. Selecionamos artigos nas bases de dados Literatura Latino-Americana e do Caribe em Ciências da Saúde (LILACS) e MEDLINE, através da Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), Scientific Electronic Library Online (SciELO), PubMed e Scopus. Obtivemos 561 artigos e, após a exclusão de artigos duplicados e procedimentos de triagem, foram selecionados 9 artigos, cujas informações principais relativas à pergunta norteadora da pesquisa foram sintetizadas e analisadas. Foi concluído que a automação da ultrassonografia mamária representa uma possível estratégia de otimização do tempo médico dedicado ao método; porém, essa conclusão necessita ser melhor avaliada em estudos comparativos entre ambos os métodos (tradicional e automatizado), com metodologia direcionada à investigação específica desta potencialidade.

A Morphometric Study of Head in the Population of Young Chinese Adults / Estudio Morfométrico de la Cabeza en la Población de Adultos Jóvenes Chinos

SUMMARY: Due to the complexity of head shape, limited 1D or 2D head anthropometry fail to fully capture its shape characteristics. Currently, there is limited research on clustering analysis of head shape from a shape difference perspective, especially for the head shape of Chinese people. Head shape is influenced by factors such as race, sex, and age, making it imperative to create a head shape database for Chinese individuals. In this study, three-dimensional head data of 339 Chinese young adult were collected, and the head shapes were clustered into 7 clusters using an improved k-medoids algorithm. The differences between clusters and the average head shape were further analyzed. It can be foreseen that the head shape database for Chinese young adult constructed in this study has important reference value for the ergonomic design of head-related products and head morphology research, among other fields.

Debido a la complejidad de la forma de la cabeza, la antropometría limitada de ésta, en 1D o 2D, no logra capturar completamente sus características de forma. Actualmente, existen estudios limitados sobre el análisis de agrupamiento de la forma de la cabeza, desde una perspectiva de diferencia de forma, especialmente en el caso de la población china. La forma de la cabeza está influenciada por factores como la raza, el sexo y la edad, por lo que resulta imperativo crear una base de datos sobre la forma de la cabeza de los individuos chinos. En este estudio, se recopilaron datos tridimensionales de la cabeza de 339 adultos jóvenes chinos, y las formas de la cabeza se agruparon en 7 grupos utilizando un algoritmo k-medoids mejorado. Las diferencias entre los grupos y la forma promedio de la cabeza se analizaron a profundidad. Se puede prever que la base de datos sobre la forma de la cabeza de adultos jóvenes chinos construida en este estudio, tiene un valor de referencia importante para el diseño ergonómico de productos relacionados con la morfología de la cabeza, entre otros campos.

Effectiveness in Sterilization of Objects Produced by 3D Printing with Polylactic Acid Material: Comparison Between Autoclave and Ethylene Oxide Methods / Eficácia na esterilização de objetos produzidos pela impressão 3D com material ácido polilático: Comparação entre os métodos autoclave e óxido de etileno

Abstract Objective Due to the popularity of 3D technology, surgeons can create specific surgical guides and sterilize them in their institutions. The aim of the present study is to compare the efficacy of the autoclave and ethylene oxide (EO) sterilization methods for objects produced by 3D printing with polylactic acid (PLA) material. Methods Forty cubic-shaped objects were printed with PLA material. Twenty were solid and 20 were hollow (printed with little internal filling). Twenty objects (10 solid and 10 hollow) were sterilized in autoclave, forming Group 1. The others (10 solid and 10 hollow) were sterilized in EO, composing Group 2. After sterilization, they were stored and referred to culture. Hollow objects of both groups were broken during sowing, communicating the dead space with the culture medium. The results obtained were statistically analyzed (Fisher exact test and residue analysis). Results In group 1 (autoclave), there was bacterial growth in 50% of solid objects and in 30% of hollow objects. In group 2 (EO), growth occurred in 20% of hollow objects, with no bacterial growth in solid objects (100% of negative samples). The bacteria isolated in the positive cases was non-coagulase-producing Staphylococcus Gram positive. Conclusions Sterilization by both autoclave and EO was not effective for hollow printed objects. Solid objects sterilized by autoclave did not demonstrate 100% of negative samples and were not safe in the present assay. Complete absence of contamination occurred only with solid objects sterilized by EO, which is the combination recommended by the authors.

Resumo Objetivo Devido à popularidade da tecnologia 3D, cirurgiões podem criar guias cirúrgicos específicos e esterilizá-los nas suas instituições. O objetivo do presente estudo é comparar a eficácia dos métodos de esterilização por autoclave e óxido de etileno (OE) de objetos produzidos pela impressão 3D com material ácido polilático (PLA, na sigla em inglês). Métodos Quarenta objetos em formato cúbico foram impressos com material de PLA. Vinte eram sólidos e 20 eram ocos (impressos com pouco enchimento interno). Vinte objetos (10 sólidos e 10 ocos) foram esterilizados em autoclave, formando o Grupo 1. Os demais (10 sólidos e 10 ocos) foram esterilizados em OE, compondo o Grupo 2. Após a esterilização, os objetos foram armazenados e encaminhados para cultura. Objetos ocos de ambos os grupos foram quebrados durante a semeadura, comunicando o espaço morto com o meio de cultura. Os resultados obtidos foram analisados estatisticamente (teste exato de Fisher e análise de resíduo). Resultados No grupo 1 (autoclave) houve crescimento bacteriano em 50% dos objetos sólidos e em 30% dos objetos ocos. No grupo 2 (OE) o crescimento ocorreu em 20% dos objetos ocos, com ausência de crescimento bacteriano nos objetos sólidos (100% de amostras negativas). A bactéria isolada nos casos positivos foi Staphylococcus Gram positivo não produtor de coagulase. Conclusões A esterilização tanto em autoclave quanto pelo OE não foi eficaz para objetos impressos no formato oco. Objetos sólidos esterilizados em autoclave não demonstraram 100% de amostras negativas, não sendo seguro no presente ensaio. Ausência completa de contaminação ocorreu apenas com objetos sólidos esterilizados pelo OE, sendo a combinação recomendada pelos autores.

Application of 3D Printing Technology in the Treatment of Hoffa's Fracture Nonunion / Aplicação da tecnologia de impressão 3D no tratamento da pseudartrose da fratura de Hoffa

Abstract Objective To evaluate a proposed three-dimensional (3D) printing process of a biomodel developed with the aid of fused deposition modeling (FDM) technology based on computed tomography (CT) scans of an individual with nonunion of a coronal femoral condyle fracture (Hoffa's fracture). Materials and Methods Thus, we used CT scans, which enable the evaluation of the 3D volumetric reconstruction of the anatomical model, as well as of the architecture and bone geometry of sites with complex anatomy, such as the joints. In addition, it enables the development of the virtual surgical planning (VSP) in a computer-aided design (CAD) software. This technology makes it possible to print full-scale anatomical models that can be used in surgical simulations for training and in the choice of the best placement of the implant according to the VSP. In the radiographic evaluation of the osteosynthesis of the Hoffa's fracture nonunion, we assessed the position of the implant in the 3D-printed anatomical model and in the patient's knee. Results The 3D-printed anatomical model showed geometric and morphological characteristics similar to those of the actual bone. The position of the implants in relation to the nonunion line and anatomical landmarks showed great accuracy in the comparison of the patient's knee with the 3D-printed anatomical model. Conclusion The use of the virtual anatomical model and the 3D-printed anatomical model with the additive manufacturing (AM) technology proved to be effective and useful in planning and performing the surgical treatment of Hoffa's fracture nonunion. Thus, it showed great accuracy in the reproducibility of the virtual surgical planning and the 3D-printed anatomical model.

Resumo Objetivo Avaliar uma proposta de processo de impressão tridimensional (3D) de um biomodelo preparado com o auxílio da tecnologia de modelagem por deposição de material fundido (fused deposition modeling, FDM, em inglês) a partir de imagens de tomografia computadorizada (TC) de um indivíduo com pseudartrose de fratura coronal do côndilo femoral (fratura de Hoffa). Materiais e Métodos Para tanto, utilizamos imagens de TC, que permitem estudar a reconstrução volumétrica 3D do modelo anatômico, além da arquitetura e geometria óssea de sítios de anatomia complexa, como as articulações. Também permite o planejamento cirúrgico virtual (PCV) em um programa de desenho assistido por computador (computer-aided design, CAD, em inglês). Essa tecnologia possibilita a impressão de modelos anatômicos em escala real que podem ser utilizados em simulações cirúrgicas para o treinamento e a escolha do melhor posicionamento do implante de acordo com o PCV. Na avaliação radiográfica da osteossíntese da pseudartrose de Hoffa, verificou-se a posição do implante no modelo anatômico impresso em 3D e no joelho do paciente. Resultados O modelo anatômico impresso em 3D apresentou características geométricas e morfológicas semelhantes às do osso real. O posicionamento dos implantes em relação à linha de pseudartrose e pontos anatômicos foram bastante precisos na comparação do joelho do paciente com o modelo anatômico impresso em 3D. Conclusão A utilização do modelo anatômico virtual e do modelo anatômico impresso em 3D com a tecnologia de manufatura aditiva (MA) foi eficaz e auxiliou o planejamento e a realização do tratamento cirúrgico da pseudartrose da fratura de Hoffa. Desta forma, foi bastante preciso na reprodutibilidade do planejamento cirúrgico tanto virtual quanto no modelo anatômico impresso em 3D.

Evaluation of angles of the tracheobronchial tree with the 3-dimensional reconstruction method: a morphometric and radiologic study / Evaluación de los ángulos del árbol traqueobronquial con el método de reconstrucción tridimensional: un estudio morfométrico y radiológico

SUMMARY: The objective of the current research is to assess the branching angles of the tracheobronchial tree and the correlation between these angles and the lung volume using the 3-dimensional reconstruction method. Thorax CT (computed tomography) images of 150 individuals, who were over 18 years of age and did not have any pathology on CT, were obtained retrospectively. A 3-dimensional reconstruction of the trachea, bronchi, and lungs was carried out. External and internal angles between the trachea and main bronchi, between the main bronchi and lobar bronchi, and between the lobar bronchi were measured. The volume measurement of the right and left lungs was performed. The individuals included in the study were grouped by sex and age (20-40 years, 41-61 years, and 62-87 years). The left subcarinal angle (LSA), total subcarinal angle (TSA), and left interbronchial angle (LIA) were found to be greater in the 62-87 age group. Both the external angle (LULB-LMBE) and the internal angle (LULB- LMBI) between the left upper lobar bronchus and the left main bronchus were observed to be greater in males. In males, a statistically significant negative moderate correlation was identified between the right lung volume and the right subcarinal angle (RSA). In females, a statistically significant positive moderate correlation was revealed between the external (RULB-IBE) and internal angles (RULB-IBI) between the right upper lobar bronchus and the intermediate bronchus, and the right lung volume. In the literature review we performed, we did not find any studies investigating the correlation between the branching angles of the tracheobronchial tree and the lung volume using the 3-dimensional reconstruction method. Therefore, we are of the opinion that our study will contribute to the literature.

El objetivo de la investigación fue evaluar los ángulos de ramificación del árbol traqueobronquial y la correlación entre estos ángulos y el volumen pulmonar utilizando el método de reconstrucción tridimensional. Se obtuvieron retrospectivamente imágenes de tomografía computarizada de tórax de 150 individuos mayores de 18 años sin patología. Se realizó una reconstrucción tridimensional de la tráquea, los bronquios y los pulmones. Se midieron los ángulos externo e interno entre la tráquea y los bronquios principales, entre los bronquios principales y los bronquios lobares, y entre los bronquios lobares. Se realizó la medición del volumen de los pulmones derecho e izquierdo. Los individuos incluidos en el estudio fueron agrupados por sexo y edad (20-40 años, 41-61 años y 62-87 años). Se encontró que el ángulo subcarinal izquierdo, el ángulo subcarinal total y el ángulo interbronquial izquierdo eran mayores en el grupo de edad de 62 a 87 años. Tanto el ángulo externo (LULB-LMBE) como el ángulo interno (LULB-LMBI) entre el bronquio lobular superior izquierdo y el bronquio principal izquierdo era mayor en los hombres. En los hombres, se identificó una correlación moderada negativa estadísticamente significativa entre el volumen pulmonar derecho y el ángulo subcarinal derecho. En mujeres, se reveló una correlación positiva moderada estadísticamente significativa entre los ángulos externos (RULB-IBE) e internos (RULB-IBI) entre el bronquio lobar superior derecho y el bronquio intermedio, y el volumen pulmonar derecho. En la revisión bibliográfica que realizamos, no encontramos ningún estudio que analizara la correlación entre los ángulos de ramificación del árbol traqueobronquial y el volumen pulmonar utilizando el método de reconstrucción tridimensional. Por lo tanto, consideramos que nuestro estudio contribuirá a la literatura especializada del tema.

Morphometric examination of the trachea and bronchi in follow-up computed tomography scans of COVID-19 patients / Examen morfométrico de la tráquea y los bronquios en tomografías computarizadas de seguimiento de pacientes con COVID-19

SUMMARY: The purpose of this study is to evaluate changes in the trachea and bronchi using 3-dimensional reconstruction images obtained from the initial and follow-up computed tomography (CT) scans of COVID-19 patients. A hundred COVID-19 patients over the age of 18 were included in our study. CT images were transferred to Mimics software, and a 3-dimensional reconstruction of the trachea and bronchi was performed. The initial and follow-up CT images of COVID-19 patients were graded as none (grade 0), mild (grade 1), moderate (grade 2), and severe (grade 3) according to the total lung severity score. The patients were divided into progression and regression groups according to the grade increase/decrease between the initial and follow-up CTs. Moreover, the patients were divided into groups as 0-2 weeks, 2-4 weeks, 4-12 weeks, and over 12 weeks according to the duration between the initial and follow-up CTs. The mean cross-sectional area, circumference, and diameter measurements of the right upper lobar bronchus, intermediate bronchus, middle lobar bronchus, and left lower lobar bronchus decreased in the follow-up CTs of the progression group. This decrease was not found to be statistically significant. In the follow-up CTs of the regression group, the left upper lobar bronchus and left lower lobar bronchus measurements increased but not statistically significant. Upon comparing the onset of the disease and the follow-up period, statistically significant changes did not occur in the trachea, main bronchus, and lobar bronchus of COVID-19 patients.

El propósito de este estudio fue evaluar los cambios en la tráquea y los bronquios utilizando imágenes de reconstrucción tridimensionales obtenidas de las tomografías computarizadas (TC) iniciales y de seguimiento de pacientes con COVID-19. En nuestro estudio se incluyeron 100 pacientes con COVID-19 mayores de 18 años. Las imágenes de TC se transfirieron al software Mimics y se realizó una reconstrucción tridimensional de la tráquea y los bronquios. Las imágenes de TC iniciales y de seguimiento de los pacientes con COVID-19 se calificaron como ninguna (grado 0), leve (grado 1), moderada (grado 2) y grave (grado 3) según la puntuación total de gravedad pulmonar. Los pacientes se dividieron en grupos de progresión y regresión según el aumento/disminución del grado entre las TC iniciales y de seguimiento. Además, los pacientes se dividieron en grupos de 0 a 2 semanas, de 2 a 4 semanas, de 4 a 12 semanas y de más de 12 semanas según la duración entre la TC inicial y la de seguimiento. Las mediciones medias del área transversal, la circunferencia y el diámetro del bronquio lobar superior derecho, el bronquio intermedio, el bronquio lobar medio y el bronquio lobar inferior izquierdo disminuyeron en las TC de seguimiento del grupo de progresión. No se encontró que esta disminución fuera estadísticamente significativa. En las TC de seguimiento del grupo de regresión, las mediciones del bronquio lobar superior izquierdo y del bronquio lobar inferior izquierdo aumentaron pero no fueron estadísticamente significativas. Al comparar el inicio de la enfermedad y el período de seguimiento, no ocurrieron cambios estadísticamente significativos en la tráquea, el bronquio principal y el bronquio lobar de los pacientes con COVID-19.

Biomateriales y tecnologías de impresión 3D en entrenamiento quirúrgico en otorrinolaringología: una revisión / Biomaterials and technologies of 3D printing in surgical training on otorhinolaryngology: a revision

La tecnología de fabricación aditiva o impresión 3D se ha posicionado como una herramienta transversal y de uso creciente en el mundo productivo y científico que ha otorgado la posibilidad de diseñar y crear elementos y modelos de diversa complejidad. En el área biomédica ha presentado un aumento significativo de sus aplicaciones a través del tiempo, actualmente teniendo relevancia en ámbitos como el planeamiento quirúrgico, la creación de prótesis, modelos anatómicos para educación y entrenamiento quirúrgico. Actualmente existen diversas dificultades que limitan la formación quirúrgica, especialmente en ciertas áreas de la otorrinolaringología como la cirugía de oído. El objetivo de la presente revisión narrativa fue actualizar los usos de la tecnología de impresión 3D para la creación de modelos para entrenamiento quirúrgico en otorrinolaringología, destacando sus potenciales usos en otología, rinología, cirugía de base de cráneo y vía aérea.

Additive manufacturing technology or 3D printing has positioned itself as a cross-cutting tool of increasing use in the productive and scientific world that has given the possibility of designing and creating different elements and models of varying complexity. In the biomedical area, it has presented a significant increase in its applications over time, currently having relevance in areas such as surgical planning, the creation of prostheses, anatomical models for education and surgical training. Currently there are various difficulties that limit surgical training, especially in certain areas of otorhinolaryngology such as ear surgery. The objective of this narrative review was to update the uses of 3D printing technology for the creation of models for surgical training in otorhinolaryngology, highlighting its potential uses in otology, rhinology, skull base and airway surgery.

Uso de biomodelos impresos en 3D para la planificación preoperatoria de artroplastia total de cadera luego de fractura acetabular: reporte de un caso / 3D printed biomodels for preoperative planning of total hip arthroplasty following an acetabular fracture: a case report

Introducción. Las fracturas de acetábulo constituyen un reto para los ortopedistas por la dificultad de su tratamiento y las complicaciones asociadas.Presentación del caso. Hombre de 53 años que ingresó al servicio de urgencias de un hospital del tercer nivel de atención por policontusión en tórax y pelvis causada por un accidente de tránsito. Presentó dolor en tórax y cadera, y no se identificó lesión ósea, por lo que se dio el alta a las 48 horas. Siete días después, el paciente asistió al servicio de urgencias por dolor en la cadera izquierda y limitación para caminar. En los exámenes imagenológicos, se evidenció fractura de acetábulo izquierdo, pero fue operado luego de dos meses debido a dificultades económicas y del aseguramiento en salud. Se realizó reducción abierta más fijación interna y relleno con injerto de cresta ilíaca, y artroplastia total de cadera (ATC). A los seis meses, el paciente presentó capacidad de ambulación limitada y dolor en la cadera izquierda. Luego de los exámenes físico e imagenológico, se diagnosticó deformación severa del acetábulo izquierdo con migración posterosuperior de la cabeza femoral, necrosis de la cabeza femoral completa y defecto óseo posterosuperior de acetábulo (tipo IIIB según clasificación de Paprosky), por lo que se realizó ATC asistida por biomodelos 3D. El paciente presentó una recuperación óptima. Conclusión. Utilizar biomodelos 3D impresos optimiza la planificación preoperatoria, ya que permite reconocer la lesión, plantear el abordaje más adecuado, elegir los mejores implantes y disminuir el tiempo de operación, el sangrado y las complicaciones

Introduction: Acetabulum fractures are a challenge for orthopedic surgeons due to the difficulty of their treatment and associated complications. Case presentation: A 53-year-old man was admitted to the emergency department of a tertiary care hospital due to multiple trauma to the chest and pelvis following a traffic accident. He presented with chest and hip pain, but no bone lesion was identified, so he was discharged after 48 hours. Seven days later, the patient attended the emergency department again due to pain in the left hip and limited walking. Imaging tests showed a fracture of the left acetabulum, but he was operated on only after two months owing to economic and health insurance difficulties. Open reduction internal fixation and filling with iliac crest graft and total hip arthroplasty (THA) were performed. After six months, the patient presented limited ambulation capacity and pain in the left hip. Upon physical and imaging examinations, severe deformity of the left acetabulum with posterosuperior migration of the femoral head, necrosis of the entire femoral head, and posterosuperior bone defect of the acetabulum (type IIIB according to Paprosky's classification) were diagnosed, so 3D biomodel-assisted THA was performed. The patient had an optimal recovery.Conclusion: The use of 3D printed biomodels optimizes preoperative planning, as it allows identifying the lesion, planning the most appropriate approach, choosing the best implants, and reducing operating time, bleeding and complications

Resistência flexural de uma resina para impressão 3D comparada a resinas acrílicas convencionais empregadas para confecção de placas estabilizadoras de mordida / Flexural resistance of 3D printing resin compared to conventional acrylic resins employed to build occlusal bite splints

Introduction: with the technological advance in dentistry, light-polymerized three-dimensional (3D) printing resins had become an alternative for the manufacture of occlusal splint splints. Objective: the present study aimed to analyze the flexural strength of a resin for 3D printing compared to conventional acrylic resins (chemically activated and thermally activated), under the influence of thermocycling. Material and method: 60 specimens were made, which were distributed in six experimental groups (n = 10), according to the resin employed (chemically activated acrylic resin, thermally activated acrylic resin and 3D printing resin) and the treatment received (control and thermocycling). The specimens were submitted to flexural strength by the three-point flexural test. Result: data analysis showed that the material factor (<0.0001) and the thermocycling factor (p = 0.0096) influenced flexural strength, however, the interaction between the two factors did not (p = 0.9728). Conclusion: it was concluded that 3D printing resins presented the lowest flexural resistance to acrylic resins, especially when submitted to thermocycling.

Introdução: com o avanço tecnológico dentro da odontologia, as resinas fotopolimerizáveis para impressão tridimensional (3D) se tornaram uma alternativa para a fabricação de dispositivos interoclusais. Objetivo: o presente trabalho teve como objetivo analisar a resistência flexural de uma resina para impressão tridimensional comparada com resinas acrílicas convencionais (quimicamente ativada e termicamente ativada), sob a influência da termociclagem. Material e método: foram confeccionados 60 corpos de prova, que foram distribuídos aleatoriamente em seis grupos experimentais (n=10), de acordo com a resina utilizada (resina acrílica ativada quimicamente, resina acrílica ativada termicamente e resina para impressão 3D) e com o tratamento recebido (controle e termociclagem). Os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de flexão de três pontos para determinação da resistência flexural. Resultado: a análise dos dados demonstrou que o fator material (<0.0001) e o fator termociclagem (p=0.0096) influenciaram a resistência flexural, entretanto, a interação entre os dois fatores não (p=0.9728). Conclusão: deste modo podemos concluir que a resina para impressão 3D apresentou desempenho inferior às resinas acrílicas, especialmente quando submetida a termociclagem.

Aplicación clínica de la Impresión 3D en el manejo de fracturas abiertas de tibia: Nuevas fronteras en Traumatología. Estudio experimental / Clinical application of 3D Printing in open tibial fractures management: New frontiers of Orthopaedics. An experimental study

La Impresión 3D es una tecnología emergente utilizada cada vez más en medicina. En los países en vías de desarrollo, donde las fracturas por motocicletas y automóviles se encuentran en aumento, la disponibilidad de fijadores externos para el manejo de fracturas abiertas es un problema frecuente. La impresión 3D puede ser una alternativa económica e igualmente confiable a los dispositivos tradicionales elaborados con acero o titanio. El objetivo de este trabajo es mostrar la experiencia con el uso de Impresión 3D y su aplicación en el manejo clínico de fracturas abiertas diafisiarias de tibia. Se realizó un estudio pre-experimental y prospectivo. Se incluyeron 14 pacientes con fracturas de tibia AO/ASIF 42A, 42B y 42C tratados con un fijador externo con rótulas elaboradas con Impresión 3D como medida de Control de Daños en Ortopedia desde su ingreso hasta su resolución definitiva. Todos los pacientes fueron de sexo masculino, con un promedio de edad 23,16 años con 50% entre 20-23 años. Las fracturas fueron 42,85% tipo 42A, 37,71% 42B y 21,42% 42C. El 78,57% de las fracturas fueron ocasionadas por motocicletas: 57,14% grado II según Gustilo y Anderson, un 28,57% grado III y 14,28% grado I. El 37,71% eran politraumatizados. Ninguno de los pacientes presentó complicaciones como pérdida de la reducción, aflojamiento de las rótulas, ruptura o fatiga de las rótulas ni fatiga de la barra. La impresión 3D demostró ser una herramienta y alternativa útil en el manejo agudo de fracturas abiertas diafisiarias de tibia(AU)

3D Printing is an emerging technology used more and more in medicine. In developing countries, where motorcycle and automobile fractures are on the rise, the availability of external fixators for the management of open fractures is a frequent problem. 3D printing can be a cheap and equally reliable alternative to traditional devices made of steel or titanium. The objective of this work is to show the experience with the use of 3D Printing and its application in the clinical management of open diaphyseal fractures of the tibia. A pre-experimental and prospective study was made. 14 patients with AO/ASIF tibia fractures 42A, 42B and 42C treated with an external fixator with 3D-printed ball-caps as a Damage Control measure in Orthopedics from admission to final resolution were included. All patients were male, with an average age of 23,16 years, 50% between 20-23 years. The fractures were 42,85% type 42A, 37,71% 42B and 21,42% 42C. 78,57% of the fractures were caused by motorcycles: 57,14% grade II according to Gustilo and Anderson, 28,57% grade III and 14.28% grade I. 37,71% were polytraumatized. None of the patients had complications such as loss of reduction, loosening of the patellas, rupture or fatigue of the patellas, or rod fatigue. 3D printing proved to be a useful tool and alternative in the acute management of open diaphyseal fractures of the tibia(AU)

Tecnologia digital em próteses totais: propriedades dos materiais CAD-CAM e desenvolvimento de uma patente de inovação para simplificação do fluxo de trabalho / Digital technology in complete dentures: properties of CAD-CAM materials and development of an innovation patent to simplify the workflow

Recursos digitais, como a manufatura subtrativa (fresagem CAD-CAM) e a manufatura aditiva (impressão 3D) podem promover significativos avanços, reduzindo o tempo e o custo de produção de próteses totais (PTs). Assim, este estudo objetiva investigar as características superficiais (rugosidade e ângulo de contato), propriedades mecânicas (resistência mini-flexural) e a adesão de biofilme sobre polímeros de PMMA pré-polimerizado para fresagem CAD-CAM e sobre resinas para impressão 3D utilizados na fabricação de bases de PTs, bem como propor um fluxo de trabalho inovador para abreviar e simplificar as etapas de confecção de PTs. Para a análise in vitro, foram fabricados um total de 60 discos e 40 barras distribuídas igualmente em quatro grupos: fresagem CAD-CAM (GF), impressão 3D (GI) e PMMA convencional termopolimerizado por ciclo longo (GCL) ou por energia de micro-ondas (GCM). A rugosidade foi determinada pelo valor de Ra; o ângulo de contato foi medido pelo método da gota séssil; o teste de resistência à mini-flexão foi obtido por teste de flexão de três pontos, enquanto o comportamento frente à formação de biofilme foi analisado através da adesão de biofilme de C. albicans. Os dados foram analisados por meio de estatística descritiva e analítica (α = 0,05). Os resultados mostraram que o GI apresentou a maior rugosidade superficial (Ra: 0,317 ± 0,151µm) e os menores valores de resistência à miniflexão (57,23 ± 9,07MPa) e o GF apresentou a menor adesão de biofilme de C. albicans (log UFC/mL: 3,74 ± 0,57) e maior média de resistência à mini-flexão (114,96 ± 16,23 MPa). Não houve diferença estatística entre o GF e os grupos convencionais para rugosidade, ângulo de contato e resistência à mini-flexão. A patente de inovação desenvolvida estabeleceu um novo fluxo de trabalho para confecção de próteses totais através de um protocolo de três consultas em que foram feitas as moldagens anatômicas na 1ª sessão, juntamente com o registro do suporte labial, plano oclusal e linhas de referência para subsidiar a montagem dos dentes superiores. Uma prótese-teste foi confeccionada por meio de procedimentos convencionais ou CAD-CAM e avaliada na 2ª consulta, permitindo observar o resultado estético, executar a moldagem funcional e realizar o registro da relação maxilo-mandibular, fornecendo referências precisas para a confecção da prótese inferior. Com base nos resultados da fase in vitro deste estudo, os corpos-de-prova obtidos a partir de disco para fresagem CAD-CAM apresentaram resistência flexural e propriedades superficiais semelhantes às resinas convencionais e mostraram um comportamento inibidor da adesão de C. albicans, enquanto os espécimes produzidos por impressão 3D exibiram a menor resistência à flexão e a maior rugosidade da superfície. O dispositivo inovador apresentado para a execução das etapas clínicas relacionadas à fabricação de PTs mostrou-se efetivo para abreviar e simplificar as técnicas disponíveis, apresentando confiabilidade e previsibilidade para produção de PTs em número de sessões reduzido (AU).

Digital features like subtractive and additive manufacturing can promote breakthroughs by reducing the time and cost of making complete dentures (CDs). Thus, this study aims to investigate surface characteristics (roughness and contact angle), mechanical properties (mini-flexural strength), and biofilm adhesion on computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD-CAM) PMMA polymer, and threedimensional (3D) printed resin for denture´s base fabrication as well as to propose an innovative workflow. For in vitro analysis, a total of 60 discs and 40 rectangular specimens were fabricated from one CAD-CAM pre-polymerized PMMA disc (GF), one 3D-printed (GI), and two conventional heat-polymerized (GCL and GCM) materials for denture base fabrication. Roughness was determined by the Ra value; the contact angle was measured by the sessile drop method; the mini-flexural strength test was a three-point bending test while the biofilm formation inhibition behavior was analyzed through C. albicans adhesion. The data were analyzed using descriptive and analytical statistics (α = 0.05). Results showed that GI specimens presented the highest surface roughness (Ra: 0.317 ± 0.151 µm) and lowest mini-flexural strength values (57.23 ± 9.07 MPa) and the GF showed the lowest C. albicans adhesion (log CFU/mL: 3.74 ± 0.57) and highest mini-flexural strength mean (114.96 ± 16.23 MPa). There was no statistical difference between GF and conventional groups for roughness, contact angle, and mini-flexural strength. In turn, the presented novel workflow for complete dentures fabrication reached a three appointments protocol in which preliminary impressions were made in the 1st session, all together to maxillary registration of lip support, occlusal plane, and reference lines for teeth arrangement. A trial denture was manufactured and evaluated by the 2nd appointment through conventional or CAD-CAM procedures, allowing esthetics evaluation, final impression, and maxillomandibular relationship record and providing precise references for final dentures fabrication. Based on the findings of this in vitro study, GF presented surface and mechanical properties similar to conventional resins and show improved behavior preventing C. albicans adhesion, while GI specimens exhibited the lowest flexural strength, and highest surface roughness. The proposed device for CD´s fabrication clinical procedures reached feasibility and by simplifying available techniques, this protocol could achieve reliability and predictability to produce complete dentures with reduced working time (AU).