Análise da variação do número de Hounsfield em função do diâmetro em diferentes materiais para impressão 3D

Abstract

A pesquisa tem como objetivo avaliar como o diâmetro e o material do preenchimento das peças influenciam nos valores de Hounsfield (HU) em phantoms produzidos por impressão 3D. A proposta é criar phantoms acessíveis e de baixo custo voltados para ensino e pesquisa em radiologia contribuindo para reduzir custos, evitar a exposição humana à radiação e melhorar a formação e capacitação de profissionais da área. Através de um estudo quantitativo e experimental é avaliado a variação do HU em peças 3D com diferentes diâmetros e materiais de preenchimento. O trabalho envolve a modelagem digital do corpo de prova e a impressão das peças utilizando filamentos ABS e XCT, seguido pelo preenchimento dessas peças com materiais variados como resinas epóxi e de poliuretano, espuma expansiva e de poliuretano (PU) estrutural. As peças impressas e preenchidas foram então submetidas à tomografia computadorizada no aparelho Canon Aquilion One localizado no Hospital Infantil Joana de Gusmão, parceiro IFSC, onde foram realizadas varreduras horizontais e verticais das peças. A avaliação das imagens foi realizada por meio da análise de Regiões de Interesse (ROIs) com formato circular, posicionadas em diferentes áreas da amostra seguindo os pontos cardeais, utilizando o software WEASIS. Também foram utilizadas ROIs lineares, orientadas nas direções horizontal e vertical, por meio do software ImageJ, a fim de complementar a análise espacial da distribuição de densidade. Os dados obtidos foram organizados e representados graficamente com o auxílio do software OriginPro. A análise dos gráficos apresentou como resultado que, grande parte dos materiais demonstrou maior instabilidade nos valores de HU na primeira camada, com posterior estabilização e uniformidade nas camadas superiores.

The research aims to evaluate how the diameter and filling material of the parts influence the Hounsfield (HU) values in phantoms produced by 3D printing. The proposal is to create accessible, low-cost phantoms for teaching and research in radiology, contributing to reducing costs, avoiding human exposure to radiation, and improving the training and qualification of professionals in the field. Through a quantitative and experimental study, the variation in HU in 3D parts with different diameters and filling materials is evaluated. The work involves digital modeling of the test piece and printing of the parts using ABS and XCT filaments, followed by filling these parts with various materials such as epoxy and polyurethane resins, expanding foam, and structural polyurethane (PU). The printed and filled parts were then subjected to computed tomography on the Canon Aquilion One device located at the Joana de Gusmão Children's Hospital, an IFSC partner, where horizontal and vertical scans of the parts were performed. The images were evaluated by analyzing circular Regions of Interest (ROIs) positioned in different areas of the sample following the cardinal points, using WEASIS software. Linear ROIs, oriented in the horizontal and vertical directions, were also used, using ImageJ software, to complement the spatial analysis of density distribution. The data obtained were organized and represented graphically with the aid of OriginPro software. Analysis of the graphs showed that most of the materials exhibited greater instability in HU values in the first layer, with subsequent stabilization and uniformity in the upper layers.