Sviluppo di strumenti software e componenti hardware per la valutazione pre e post operatoria in ambito maxillo-facciale = Development of software tools and hardware components for pre and post-operation evaluation of maxillofacial surgeries

Il presente elaborato si pone due obiettivi: il primo consiste nello sviluppo di strumenti software per l'ausilio in interventi maxillo facciali, il secondo riguarda la progettazione di componenti e programmi per il miglioramento delle funzionalità di una stampante 3D impiegata durante tali interventi. L'iter delle operazioni, alcune delle quali prevedono la sostituzione di parti di osso con placche metalliche fissate mediante viti, si divide in una fase di pianificazione ed una fase post-operatoria di confronto tra il risultato ottenuto e quello programmato. Nella prima fase, uno dei problemi connessi all'inserimento dei perni è la valutazione dello spessore dell'osso nel punto di foratura. Si è quindi sviluppato un programma che, data una scansione 3D del cranio, simuli la foratura, permettendo così di individuare il punto di applicazione più idoneo per ciascun perno. La fase post operatoria prevede invece il confronto tra i referti degli esami di controllo eseguiti prima e dopo l'operazione. Questo raffronto, definito registrazione, prevede l'allineamento delle scansioni 3D dei crani e può essere eseguito mediante diversi software. Al fine di valutare vantaggi e limiti di ciascuno, nel secondo capitolo si è fornita una classificazione dei differenti metodi di allineamento e si sono confrontate alcune sovrapposizioni di crani ottenute mediante tre differenti programmi. Il capitolo si conclude con una valutazione quantitativa della bontà della registrazione ottenuta mediante il calcolo dello scostamento tra le superfici, eseguito dal programma Geomagic Wrap. L'ultima parte dell'elaborato è invece dedicata al miglioramento del funzionamento della stampante 3D, con tecnologia fused deposition modeling (FDM), utilizzata per la stampa di ricostruzioni del cranio. I limiti riscontrati durante l'utilizzo consistono nella determinazione della quantità di filo consumata, nella carbonizzazione del filo nell'estrusore al termine della bobina o in caso di bloccaggio della stessa. Si sono quindi progettati una serie di dispositivi allo scopo di risolvere tali problemi. Il capitolo presenta i componenti progettati, nonchè la selezione a catalogo dei sensori. L'integrazione con la stampante, ottenuta mediante un Raspberry Pi, ha previsto lo sviluppo di un programma python in grado di raccogliere i dati dai sensori ed effettuare le dovute misure. Il software comunica a sua volta con un'interfaccia grafica che permette all'utente di modificare i parametri di funzionamento e di controllare lo stato del sistema in tempo reale.