Tecnologia para digitalizar coluna vertebral
Por Agência Fapesp
São Paulo - Um conjunto de equações desenvolvido por uma
pesquisadora brasileira durante seu doutorado na Universidade de Ulm,
Alemanha, facilita a criação de modelos computacionais da coluna humana
úteis para testar novos implantes e simular cirurgias. A
tese apresentada por Maria Elizete Kunkel deu origem ao livro
Biomechanical models of the human thoracic and lumbar spine: A
statistical approach for prediction of anatomical parameters from
radiographic images, recém-lançado em inglês pela editora alemã
Südwestdeutscher Verlag für Hochschulschriften.
“O modelo biomecânico permite simular no
computador todos os movimentos da coluna. Isso ajuda o médico a decidir,
por exemplo, qual é o tipo de implante mais indicado para um paciente
que necessita de cirurgia corretiva. Pode ser útil no tratamento de
fraturas, hérnia de disco e desvios posturais, como escoliose, lordose e
cifose”, disse Kunkel.
Esse modelo, porém, precisa ser personalizado de acordo com as dimensões vertebrais de cada paciente. “O que se costuma fazer é submeter o paciente a uma tomografia computadorizada e, depois, reconstruir a imagem usando recursos computacionais. Mas isso é caro, demorado e expõe o paciente a altas doses de radiação”, disse.
A ideia original de seu doutorado, conta Kunkel, era buscar um método mais rápido e financeiramente acessível de obter esses modelos. “Mas tive muita dificuldade para alimentar o programa que estava desenvolvendo com dados. Precisava ter as medidas de pacientes”, disse.
A pesquisadora teve então contato com um grupo de cientistas que estudava as vértebras de 12 cadáveres humanos sem problemas na coluna. “Eles mediram detalhadamente 17 vértebras em cada pessoa. Foram 40 dimensões mensuradas em cada vértebra estudada”, disse Kunkel.
O trabalho resultou em uma tabela com os valores vertebrais médios, que foi a base da pesquisa de Kunkel. Após análise estatística detalhada, ela percebeu que uma das medidas – a altura da vértebra – tinha boa relação com as outras 39 dimensões.
A partir desse valor, a pesquisadora desenvolveu, usando análise de regressão, 50 equações que tornaram possível estimar os valores das outras medidas.
“A grande vantagem do método é que a altura da vértebra pode ser obtida com um simples exame de raios X, que é bastante acessível. Há uma margem de erro, claro, mas fizemos testes e verificamos que essa margem de erro foi menor do que quando todas as dimensões foram medidas diretamente no paciente”, afirmou.
A pesquisa deu origem a três artigos publicados no Journal of Anatomy. “Meu orientador recomendou que eu me dedicasse apenas a criar essas equações e essa parte da pesquisa acabou se tornando meu doutorado. A criação do modelo biomecânico ficou para outro pesquisador terminar”, disse Kunkel.
A tese ganhou nota máxima e a menção honrosa Magna Cum Laude da universidade. Também despertou o interesse da editora Südwestdeutscher Verlag für Hochschulschriften.
Graduada em física pela Universidade Federal do Ceará, Kunkel cursou o mestrado no campus de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), onde desenvolveu o projeto "Avaliação comparativa das medidas de ultrassonometria óssea com os ensaios mecânicos de compressão para estimativa do risco de fratura", com apoio da Fapesp.
Cursou ainda especialização em Jornalismo Científico na Universidade Estadual de Campinas e realizou o projeto "Divulgação das atividades realizadas pelo programa de pós-graduação interunidades em bioengenharia EESC-FMRP-IQSC/USP", também com apoio Fapesp.
O livro pode ser adquirido no Brasil pela Livraria Canuto, pela Special Books Services (SBS) ou pela internet.
Esse modelo, porém, precisa ser personalizado de acordo com as dimensões vertebrais de cada paciente. “O que se costuma fazer é submeter o paciente a uma tomografia computadorizada e, depois, reconstruir a imagem usando recursos computacionais. Mas isso é caro, demorado e expõe o paciente a altas doses de radiação”, disse.
A ideia original de seu doutorado, conta Kunkel, era buscar um método mais rápido e financeiramente acessível de obter esses modelos. “Mas tive muita dificuldade para alimentar o programa que estava desenvolvendo com dados. Precisava ter as medidas de pacientes”, disse.
A pesquisadora teve então contato com um grupo de cientistas que estudava as vértebras de 12 cadáveres humanos sem problemas na coluna. “Eles mediram detalhadamente 17 vértebras em cada pessoa. Foram 40 dimensões mensuradas em cada vértebra estudada”, disse Kunkel.
O trabalho resultou em uma tabela com os valores vertebrais médios, que foi a base da pesquisa de Kunkel. Após análise estatística detalhada, ela percebeu que uma das medidas – a altura da vértebra – tinha boa relação com as outras 39 dimensões.
A partir desse valor, a pesquisadora desenvolveu, usando análise de regressão, 50 equações que tornaram possível estimar os valores das outras medidas.
“A grande vantagem do método é que a altura da vértebra pode ser obtida com um simples exame de raios X, que é bastante acessível. Há uma margem de erro, claro, mas fizemos testes e verificamos que essa margem de erro foi menor do que quando todas as dimensões foram medidas diretamente no paciente”, afirmou.
A pesquisa deu origem a três artigos publicados no Journal of Anatomy. “Meu orientador recomendou que eu me dedicasse apenas a criar essas equações e essa parte da pesquisa acabou se tornando meu doutorado. A criação do modelo biomecânico ficou para outro pesquisador terminar”, disse Kunkel.
A tese ganhou nota máxima e a menção honrosa Magna Cum Laude da universidade. Também despertou o interesse da editora Südwestdeutscher Verlag für Hochschulschriften.
Graduada em física pela Universidade Federal do Ceará, Kunkel cursou o mestrado no campus de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), onde desenvolveu o projeto "Avaliação comparativa das medidas de ultrassonometria óssea com os ensaios mecânicos de compressão para estimativa do risco de fratura", com apoio da Fapesp.
Cursou ainda especialização em Jornalismo Científico na Universidade Estadual de Campinas e realizou o projeto "Divulgação das atividades realizadas pelo programa de pós-graduação interunidades em bioengenharia EESC-FMRP-IQSC/USP", também com apoio Fapesp.
O livro pode ser adquirido no Brasil pela Livraria Canuto, pela Special Books Services (SBS) ou pela internet.
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