| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 10.57 MB | Adobe PDF |
Advisor(s)
Abstract(s)
O presente trabalho visa a modelação e optimização de dispositivos de imobilização
para diagnóstico e terapêutica com o objectivo da produção dos mesmos através da
impressão 3D. Estes são indispensáveis no âmbito de tratamentos de radioterapia, e
desejavelmente poderão vir a constituir um auxiliar preciso no diagnóstico no contexto
da Medicina Nuclear.
Para isso são abordados temas como a Engenharia Inversa para a reconstrução de um
modelo da cabeça e a modelação geométrica assistida por um software Computer Aided
Design (CAD) utilizando esta superfície. O presente trabalho aborda também temáticas
como a simulação e a modelação de elementos finitos para uma análise cuidada da
eficácia da imobilização do paciente.
Modelos simples de placa foram utilizados para verificação de modelos mais
complexos. Utilizando o método dos elementos finitos (MEF) com uma Teoria de Placa
de Ordem Superior (High Order Shear Deformation Theory, HSDT), o Método de Navier
e a aproximação de uma placa fina por metamodelação utilizando dados da HSDT. A
metodologia foi posteriormente aplicada aos dispositivos de imobilização, de modo a
possibilitar a obtenção de soluções óptimas.
Nesta dissertação também são consideradas diferentes técnicas de optimização, entre
as quais se destacam os algoritmos meta-heurísticos, Optimização por Enxame de
Partículas (Particle Swarm Optimization, PSO) e o Algoritmo de Optimização da Baleia
(Whale Optimization Algorithm, WOA). Estas temáticas foram implementadas para a
optimização da placa fina enquanto estudo de verificação, e posteriormente, na
optimização de metamodelos do deslocamento máximo das máscaras.
Os modelos de dispositivos de imobilização concebidos foram finalmente produzidos
por impressão 3D.
The present work aims the 3D modelling and optimization of immobilization devices for diagnosis and therapeutic medical applications with the aim of their production using 3D printing. These are imperative in radiotherapy treatments scope, and hopefully they might become a needed help in diagnosis in the Nuclear Medicine context. For that, there are addressed themes like Reverse Engineering for a head model reconstruction and the 3D geometric modelling using this surface with a CAD software. The present work also addresses thematics like simulation and finite element modelling for a meticulous analysis of the patient immobilization. Simple plate models were used as verification of more complex models. Using the finite element method (FEM) with a High-order Shear Deformation Theory (HSDT), the Navier Method and a thin plate approximation by metamodeling using the HSDT data. The methodology was after applied to the immobilization devices in order to enable the achievement of optimal solutions. In this thesis there are also considered different optimization techniques, including the meta-heuristic algorithms, Particle Swarm Optimizatio (PSO) and the Whale Optimization Algorithm (WOA). These thematics were implemented for the thin plate optimization as a verification study and after in the maximum displacement metamodels optimization. The models of the designed immobilization masks were finally produced by 3D printing.
The present work aims the 3D modelling and optimization of immobilization devices for diagnosis and therapeutic medical applications with the aim of their production using 3D printing. These are imperative in radiotherapy treatments scope, and hopefully they might become a needed help in diagnosis in the Nuclear Medicine context. For that, there are addressed themes like Reverse Engineering for a head model reconstruction and the 3D geometric modelling using this surface with a CAD software. The present work also addresses thematics like simulation and finite element modelling for a meticulous analysis of the patient immobilization. Simple plate models were used as verification of more complex models. Using the finite element method (FEM) with a High-order Shear Deformation Theory (HSDT), the Navier Method and a thin plate approximation by metamodeling using the HSDT data. The methodology was after applied to the immobilization devices in order to enable the achievement of optimal solutions. In this thesis there are also considered different optimization techniques, including the meta-heuristic algorithms, Particle Swarm Optimizatio (PSO) and the Whale Optimization Algorithm (WOA). These thematics were implemented for the thin plate optimization as a verification study and after in the maximum displacement metamodels optimization. The models of the designed immobilization masks were finally produced by 3D printing.
Description
Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Mecânica
Keywords
Engenharia inversa Reverse engineering Simulação Simulation Método de navier Navier method Método dos elementos finitos Finite element method Optimização Optimization Optimização por enxame de particulas Particle swarm optimization Algoritmo de optimização da baleia Whale optimization algorithm Metamodelação Metamodeling Impressão 3D 3D Printing Kriging
Citation
CRAVEIRO, Débora Alexandra dos Santos - Engenharia inversa de máscaras de imobilização para diagnóstico e terapêutica. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2019. Dissertação de mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa