Registro fonte: Desenvolvimento de implantes personalizados para artrodese da coluna vertebral fabricados via manufatura aditiva por extrusão de PEEK

Desenvolvimento de implantes personalizados para artrodese da coluna vertebral fabricados via manufatura aditiva por extrusão de PEEK

Spinal fusion surgery is the standard treatment for when the intervertebral disc is degenerated and non-surgical methods have failed. In this treatment, an intervertebral device or spinal cage is introduced in the place of the disc, giving support and trying to promote the fusion of the adjacent ver...

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Autor principal:	Garcia, Eduardo Dutra
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Manufatura Aditiva Implantes espinhais Artrodese Engenharia de protótipos Coluna vertebral Diagnóstico por imagem Processos de fabricação Additive manufacturing Spinal implants Arthrodesis Prototypes, Engineering Spine Diagnostic imaging Manufacturing processes CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO Engenharia Mecânica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24726
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id	riut-1-24726
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spelling	riut-1-247262021-04-13T06:11:20Z Desenvolvimento de implantes personalizados para artrodese da coluna vertebral fabricados via manufatura aditiva por extrusão de PEEK Development of patient-specific implants for spinal fusion via PEEK extrusion additive manufacturing Garcia, Eduardo Dutra Foggiatto, Jose Aguiomar https://orcid.org/0000-0001-5393-3654 http://lattes.cnpq.br/8013863352635494 Stieven Filho, Edmar https://orcid.org/0000-0003-2869-4019 http://lattes.cnpq.br/7650980940610720 Setti, Joao Antonio Palma https://orcid.org/0000-0003-0659-1297 http://lattes.cnpq.br/5231547788496074 Foggiatto, Jose Aguiomar https://orcid.org/0000-0001-5393-3654 http://lattes.cnpq.br/8013863352635494 Volpato, Neri https://orcid.org/0000-0003-1523-3977 http://lattes.cnpq.br/8414652619232683 Manufatura Aditiva Implantes espinhais Artrodese Engenharia de protótipos Coluna vertebral Diagnóstico por imagem Processos de fabricação Additive manufacturing Spinal implants Arthrodesis Prototypes, Engineering Spine Diagnostic imaging Manufacturing processes CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO Engenharia Mecânica Spinal fusion surgery is the standard treatment for when the intervertebral disc is degenerated and non-surgical methods have failed. In this treatment, an intervertebral device or spinal cage is introduced in the place of the disc, giving support and trying to promote the fusion of the adjacent vertebrae. Proper fitting of the implant with the vertebrae is essential for the patient’s recovery. Medical imaging technologies such as computed tomography (CT) already allow a virtual reconstruction of the internal anatomy of the patient to be treated. On the other hand, additive manufacturing (AM) by material extrusion allows a virtual model to be easily materialized. The recent introduction of the biocompatible PEEK polymer in material extrusion technology makes it possible to develop patient-specific implants (PSI). PEEK is already used in spine implants and shows some advantages such as radiolucency and mechanical properties close to human bone. The present research work proposes and applies a methodology in the development of custom spinal implants of the interbody spacer type that combines CT and AM technologies by PEEK extrusion. The purpose of the study is to show evidence of the feasibility of using this material and method for producing custom implants. Spine implants were designed and modeled according to the geometry and needs of five case studies. Prototypes of the custom implants were manufactured in PEEK via material extrusion AM and then underwent annealing and sterilization. The dimensional properties of the prototypes were collected between each stage. The implant prototypes proved to be accurate, without significant geometric changes. The methodology, implant design and technologies used proved to be viable for the production of personalized implants. A cirurgia de artrodese da coluna vertebral é o tratamento padrão para quando o disco intervertebral está degenerado e métodos não cirúrgicos falharam. Neste tratamento, um dispositivo intervertebral ou espaçador intersomático é introduzido no lugar do disco, dando sustentação e tentando promover a fusão das vértebras adjacentes. O encaixe apropriado do implante com as vértebras é essencial para a recuperação do paciente. Tecnologias de imagem médica como a tomografia computadorizada (CT) já permitem que se faça uma reconstrução virtual da anatomia interna do paciente a ser tratado. No outro lado, a manufatura aditiva (AM) por extrusão de material permite que um modelo virtual seja facilmente materializado. A recente introdução do polímero biocompatível PEEK na tecnologia de extrusão possibilita o desenvolvimento de implantes personalizados, ou paciente-específico (PSI). PEEK já é usado em implantes de coluna e mostra algumas vantagens como radiotransparência e propriedades mecânicas próximas ao osso humano. O presente trabalho de pesquisa propõe e aplica uma metodologia para o desenvolvimento de implantes personalizados de coluna do tipo espaçador intersomático que alia as tecnologias de CT e AM por extrusão de PEEK. O intuito do estudo é mostrar evidências da viabilidade do uso do material e método para a produção de implantes personalizados. Implantes de coluna foram projetados e modelados de acordo com a geometria e necessidades de cinco casos de estudo. Protótipos dos implantes personalizados foram fabricados em PEEK via AM por extrusão de material e, então, passaram por um recozimento e esterilização. As propriedades dimensionais dos protótipos foram coletadas entre cada etapa. Os protótipos de implantes se mostraram precisos, sem alterações geométricas significativas. A metodologia, design do implante e tecnologias empregadas mostraram-se viáveis para a produção de implantes personalizados. 2021-04-12T16:19:38Z 2021-04-12T16:19:38Z 2020-12-14 masterThesis GARCIA, Eduardo Dutra. Desenvolvimento de implantes personalizados para artrodese da coluna vertebral fabricados via manufatura aditiva por extrusão de PEEK. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24726 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR
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description	Spinal fusion surgery is the standard treatment for when the intervertebral disc is degenerated and non-surgical methods have failed. In this treatment, an intervertebral device or spinal cage is introduced in the place of the disc, giving support and trying to promote the fusion of the adjacent vertebrae. Proper fitting of the implant with the vertebrae is essential for the patient’s recovery. Medical imaging technologies such as computed tomography (CT) already allow a virtual reconstruction of the internal anatomy of the patient to be treated. On the other hand, additive manufacturing (AM) by material extrusion allows a virtual model to be easily materialized. The recent introduction of the biocompatible PEEK polymer in material extrusion technology makes it possible to develop patient-specific implants (PSI). PEEK is already used in spine implants and shows some advantages such as radiolucency and mechanical properties close to human bone. The present research work proposes and applies a methodology in the development of custom spinal implants of the interbody spacer type that combines CT and AM technologies by PEEK extrusion. The purpose of the study is to show evidence of the feasibility of using this material and method for producing custom implants. Spine implants were designed and modeled according to the geometry and needs of five case studies. Prototypes of the custom implants were manufactured in PEEK via material extrusion AM and then underwent annealing and sterilization. The dimensional properties of the prototypes were collected between each stage. The implant prototypes proved to be accurate, without significant geometric changes. The methodology, implant design and technologies used proved to be viable for the production of personalized implants.
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