Escaneo 3D con fotogrametría

Fotogrametría es el proceso de medición usando múltiples fotografías, con este proceso, la posición en el espacio de los píxeles de la imagen se puede deducir usando muchas imágenes, álgebra lineal y gran cantidad de procesamiento.

los resultados suelen tener un poco de ruido, pero con algo de limpieza suelen ser perfectos para uso digital y algunas aplicaciónes de ingeniería.

El proceso empieza con un programa que identifica los puntos sobresalientes en común de todas las imágenes, y los utiliza para posicionar en el espacio cada una de las fotos.

Con todos estos puntos ya se logra apreciar un poco la forma de lo que se ha escaneado con las fotografías y se puede elegir la zona de interés.

Aunque por ahora son muy pocos puntos, y solo dan una idea general de la forma, aunque para algunas aplicaciones ya esto es muy útil y puede llevarse a programas de manipulación de nubes de puntos y programas de diseño.

Pero lo que queremos conseguir es un modelo de alta calidad con toda la información de las imágenes.

Para este ejemplo se utilizó una cámara mirrorles Sony a7R II de 42 megapixels y un lente de 28mm.

Con las imágenes posicionadas, el programa genera una nube de puntos de alta densidad, usando todos los pixeles de las fotos, esta nube de puntos puede ser tan densa que no se aprecia que son puntos, y parece un modelo 3D.

Con La nube de puntos densa, se puede generar un a malla uniendo los puntos para crear poligons, y de esta forma generar un modelo 3D de lo que se fotografió.

Por último, se puede aplicar una proyección de las imagenes sobre este modelo, para tener una textura gráfica de alta resolución.

Modelos para impresión en SLA de gran formato

Estos modelos anatómicos de tórax son demasiado grandes para imprimirse en la mayoría de impresoras convencionales, y mucho menos para imprimirse en impresoras de alta resolución.

Después de hacer una segmentación de un caso complejo, resulta frustrante tener que tomar decisión sobre que parte se tiene que remover porque no cabe en la impresora, incluso partes del modelo que son de interés para el cirujano.

La empresa Formlabs está por sacar al mercado su nueva máquina de gran formato de tecnología LFSLA la Form 3L, que permite imprimir piezas de 30×33.5x20cm, un volumen enorme comparado con máquinas similares.

Estoy en conversaciones con ellos para hacer una prueba de impresión de estos modelos complejos.

Actualización: Formlabs imprimió el tórax entero en su Form 3 L :

Tumor Maxilofacial

Caso de un tumor complejo que requería visualizar las estructuras oseas.

La segmentación de este caso fue particularmente difícil, había artefactos por implantes dentales, el contraste en el TAC no había dado buen resultado y los tejidos blandos no se diferenciaban bien del tumor, hubo varias técnicas de segmentación que se debieron aplicar para obtener todas las estructuras.

Se imprimió con soportes solubles en una Ultimaker 3, se hizo una sección pequeña que era la más importante para el cirujano.

Impresión 3D a distancia en medicina

Este fue un caso de trauma, donde se hizo una prueba con diferentes especialistas en forma distribuida, entre doctores de la Clínica las Américas en Medellín, Julian Saldarriaga, ingeniero mecánico de EAFIT y Marco De Rossi, investigador en la Universidad Politécnica de Valencia.

El caso se envió de la clínica al experto en impresión 3D en España quien creo el modelo 3D de la anatomía relevante.
Para poder resolver el problema de la distancia, se hizo una prueba de visualización en 3D digital, y también se buscó otro especialista en la misma ciudad del hospital para poder imprimir el modelo.

Después de un par de pruebas para calibrar la máquina, se logró imprimir un modelo de alta calidad para que fuera analizado por los cirujanos.

Este es un caso retrospectivo, donde no se utilizó para tratamiento de pacientes, el propósito fue encontrar un modo de colaboración interinstitucional e internacional.

Para visualizar el modelo 3D puedes seguir el siguiente enlace.

https://skfb.ly/6SUDw

Otro modelo de trauma que se utilizó como prueba fue un caso de rodilla.

https://skfb.ly/6RBX8

Modelos para cardio realizados con la la Clínica las Américas

La Clínica tiene un extenso servicio de radiología, con equipos de TAC, PET-CT y ecografos