O Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer – que responde ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI)– conta com uma Divisão de Tecnologias Tridimensionais (DT3D), com 35 pesquisadores que se dedicam a projetos em que a tecnologia 3D (software, impressoras 3D, entre outros equipamentos de prototipagem rápida) para aplicação na medicina.
Nas salas e laboratórios da DT3D aplicações médicas e industriais usam a tecnologia de impressão 3D para ganhar precisão e garantir a conquista dos resultados esperados. “Participamos de mais de 5000 projetos de prototipagem e manufatura rápida para a indústria; isso é feito nos programas ProInd e ProExp”, destaca Jorge Vicente Lopes da Silva, chefe da Divisão de Tecnologias Tridimensionais. Este último programa é voltado ao desenvolvimento de novas soluções para empresas de ponta, especialmente na área de óleo e gás e na indústria aeroespacial. Outro programa da DT3D é o ProMed. “São aplicações médicas; já atuamos em mais de 3000 casos, desenvolvendo protótipos em 3D essenciais para aumentar a precisão do planejamento cirúrgico, o sucesso das intervenções e a redução do custo do tratamento”.
Hoje, o CTI Renato Archer conta com uma máquina Vantage-Si, uma Fortus400 e uma Objet Connex 350 e impressoras 3D Stratasys. “Ficamos satisfeitos com os resultados providos pela tecnologia FDM da Vantage-Si – máquina escolhida por causa da flexibilidade de materiais com que trabalha, incluindo o ABS”, comenta Silva. Conforme o volume de projetos aumentava, o CTI Renato Archer foi a busca de novos equipamentos, com novos recursos. “Precisávamos de impressoras 3D multimateriais e de alta precisão – a Fortus adapta-se bem às aplicações industriais e a Objet Connex 350 também é útil em aplicações médicas, em estruturas ‘moles’ como nervos e artérias, além de aplicações em várias outras áreas”.
100 hospitais por ano
Entre as várias aplicações dadas pelo CTI Renato Archer à tecnologia Stratasys, uma das mais impactantes é o ProMed – o programa que leva a tecnologia 3D para a área médica. Somente no ano de 2012 até o mês de agosto de 2013, foram apoiados 180 hospitais em todos os estados brasileiros e em alguns de vizinhos latino-americanos, como Uruguai, Paraguai, Chile, Equador e México. Hoje, a DT3D é consultada por estes hospitais em tudo o que diz respeito à aplicação das tecnologias tridimensionais a desafiadores casos médicos – em sua maioria, cirurgias cranianas, de face e ortopédicas. “Somos o único parceiro do Ministério da Saúde em aplicações médicas tridimensionais”, ressalta Silva. O Ministério da Saúde tem aportado importantes recursos para as pesquisas e aplicações piloto, com intuito de colocá-las em produção de maneira ampla no SUS – Sistema Único de Saúde.
Segundo Pedro Yoshito Noritomi, pesquisador da DT3D, alguns casos representam com perfeição os ganhos que a soma da medicina com a tecnologia 3D traz para um paciente. “Um menino de 12 anos que sofreu um acidente e perdeu parte da caixa craniana precisava passar por uma cirurgia de reconstrução da cabeça”, detalha Noritomi. “O grande desafio deste caso era projetar uma nova caixa craniana que pudesse ajustar-se ao crescimento do menino, ano após ano”. Tal requisito tornava ainda mais crítico este caso médico. “Se usássemos uma prótese convencional nesta cranioplastia, esse dispositivo poderia sofrer rejeição por causa do crescimento da cabeça do paciente; outro risco seria a deformação do crânio”.
Menino de 12 anos ganha nova caixa craniana
Para evitar esse tipo de problema a equipe multidisciplinar da DT3D (composta por profissionais formados em engenharia e computação e contando, também, com consultores médicos) desenvolveu uma prótese adaptável, composta de 4 partes. “A saída foi aplicar a esse caso o conceito de uma janela deslizante”, explica Noritomi. “Em vez de uma prótese única, criamos um dispositivo em que cada uma das 4 partes estava sobreposta sobre a outra e, ao longo do processo de crescimento do paciente, poderia deslizar suavemente; com isso, as dimensões da prótese acompanhariam o aumento do espaço craniano”. Este projeto foi desenvolvido em 2007 e hoje o paciente já é um adulto, com vida normal.
Os diversos protótipos desenvolvidos pela DT3D para este caso foram impressos na Vantage-Si (tecnologia FDM). “Essa máquina nos permitiu trabalhar com materiais muito resistentes, que permitiram criar modelos para serem copiados e dar origem à prótese em material biocompatível que seria inserida durante a cirurgia”, detalha.
O trabalho de planejamento da cirurgia contou, por outro lado, com outros modelos, desenvolvidos na Objet Connex 350. “Essa máquina foi adquirida por nós em convênio com o Ministério da Saúde; ela é especialmente indicada para aplicações de alta precisão – essa impressora consegue gerar camadas de dois centésimos de milímetros”, diz Noritomi. Outro diferencial da Objet Connex 350 em aplicações médicas diz respeito a protótipos de estruturas anatômicas “moles” como artérias e nervos. “Conforme o material usado, podemos imprimir objetos mais flexíveis”.
InVesalius: tratamento e visualização de imagens médicas 3D
Um componente essencial das aplicações do CTI Renato Archer é o software InVesalius, desenvolvido nos laboratórios deste instituto. O InVesalius pode ser baixado gratuitamente no portal http://www.cti.gov.br/invesalius. Trata-se de uma plataforma open source para reconstrução, no formato 3D, de imagens 2D geradas em exames realizados em equipamentos de tomografia computadorizada ou ressonância magnética.
Centro de uma comunidade global de pesquisadores e usuários e totalmente desenvolvido em forma de plataforma aberta, o InVesalius foi traduzido para 10 línguas e é usado em 80 países por um grupo de 7000 pessoas. No caso do menino de 12 anos que teve sua caixa craniana reconstruída, as imagens de suas ressonâncias magnética e de tomografia computadorizada (imagens em fatias em 2D de seu corpo) foram transformadas pelo InVesalius em um arquivo 3D pronto para ser impresso nas máquinas Stratasys.
Segundo Jorge Silva, o chefe da Divisão de Tecnologias Tridimensionais, a tecnologia Stratasys – em conjunto com outras soluções – é muito utilizada, também, por empresas pequenas e médias empenhadas em contar com a expertise do CTI Renato Archer para validar seus produtos e gerar protótipos funcionais. “Contamos, ainda, com parceiros de grande porte, como é o caso da Embraer e da Petrobrás; nesses casos, mais do que usarmos nosso conhecimento de maneira pontual, atuamos como consultores e parceiros de desenvolvimento de novas tecnologias em projetos de longo prazo, que chegam a durar anos”. Hoje, profissionais da Petrobrás e da DT3D trabalham lado a lado em projetos de prospecção de petróleo. “A equipe da Petrobrás sabe muito sobre o poço enquanto nós, do CTI Renato Archer, temos domínio sobre as tecnologias tridimensionais; a soma desses talentos aumenta a competitividade da nossa indústria”, resume Silva. A impressora Stratasys Fortus 400 está sendo usada especificamente em algumas dessas aplicações com a Petrobrás.
O parceiro Stratasys Brasil que atende o CTI Renato Archer é a SKA. “Mantemos uma boa relação com esse prestador de serviços”, avalia Silva. “Eles têm disposição para colaborar com a gente e conhecem bem tanto a tecnologia Stratasys como Objet; contratamos junto à SKA serviços de garantia e manutenção”.
