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Authors
Abstract(s)
In early years, biological bonding of tissues was mainly made through suturing. Conventional sutures, despite being reliable and relatively inexpensive, have a direct relation to post-operative problems. With the purpose of eliminating these concerns, significant research on new surgical sutureless approaches has been conducted. The present work, which consists of a critical review research, is aimed to study sutureless approaches based on welding technologies. An analysis of their technological evolution, their advantages and drawbacks, and the phenomena occurring during their operation was conducted.
The integration of the welding technologies in the health sector, supported by innovative medical devices and new biomaterials, have led to the development of revolutionary photothermal and photochemical binding techniques. These techniques have presented improved results over the conventional mechanical techniques for tissue healing, with effect on a multitude of medical fields such as angiology, neurology, otolaryngology, ophthalmology, urology and dentistry. Medical parameters, such as post-operative pain, narcotics usage, tissue thermal response and operation time, have been significantly improved. Important work has been conducted to understand the biological tissue transformations and their relation to the temperatures reached during the processes. Actually, one of the most serious medical concerns associated with the implementation of welding techniques in health sector is the thermal damage. Many methods, such as temperature control feedback systems, saline solutions, mathematical models for prediction of temperature-tissue behaviours, biological solder solutions and dyes, have been developed to diminish or eliminate this concern. In this matter, the development of new image-processing techniques was also a major advance in the medical diagnosis and the anticipation of patient disease growth, with earlier surgical interventions and therapies. Furthermore, over the last 10 years, integration of robotics and nanotechnology enhanced biologic welding procedures with more efficient and safer intra-operative and post-operative procedures.
Antigamente, a ligação de tecidos biológicos era principalmente realizada através de suturas. Apesar de cumprirem a sua função e de serem relativamente de custo reduzido, as suturas convencionais encontram-se directamente relacionadas com problemas pós-operatórios. Com o propósito de eliminar quaisquer destes problemas, têm sido realizadas significativas investigações sobre novas abordagens cirúrgicas sem que seja necessário recorrer a suturas. O presente trabalho, que consiste numa revisão crítica, pretende estudar essas abordagens com base na aplicação de diferentes tecnologias de soldadura. Para isso, foi realizada uma análise em termos de evolução tecnológica, vantagens e desvantagens, bem como a caracterização do processo operatório. A integração das tecnologias de soldadura no sector da saúde, suportada por dispositivos médicos inovadores e novos biomateriais, tem conduzido ao desenvolvimento de técnicas revolucionárias de ligação de tecidos, através do processo fototérmico e fotoquímico. Estas técnicas demonstraram resultados superiores comparativamente às técnicas convencionais para tratamento de tecidos, com efeito numa multitude de áreas médicas como a angiologia, neurologia, otolaringologia, oftalmologia, urologia e medicina dentária. Parâmetros médicos, como a dor pós-operatória, medicação, resposta térmica do tecido e o tempo de operação, têm sido significativamente melhorados. Foram realizados trabalhos importantes para compreender as transformações biológicas dos tecidos e a sua relação com as temperaturas atingidas durante os processos. Na realidade, uma das mais sérias preocupações médicas associadas com a implementação das tecnologias de soldadura no sector da saúde é o dano térmico. Vários métodos, como os sistemas de controlo de temperatura, soluções salinas, modelos matemáticos para a previsão de comportamentos térmicos dos tecidos, soluções de soldas e tintas biológicas, foram desenvolvidas para diminuir ou eliminar esta preocupação. Neste sentido, o desenvolvimento de novas técnicas de processamento de imagem foi também um grande avanço na realização do diagnóstico médico e na previsão de crescimento de doenças prejudiciais para os pacientes. Para além disso, durante os últimos 10 anos, a integração da robótica e a nanotecnologia melhoraram o processo de soldadura biológica através de procedimentos intra-operativos e pós-operativos mais eficientes e seguros.
Antigamente, a ligação de tecidos biológicos era principalmente realizada através de suturas. Apesar de cumprirem a sua função e de serem relativamente de custo reduzido, as suturas convencionais encontram-se directamente relacionadas com problemas pós-operatórios. Com o propósito de eliminar quaisquer destes problemas, têm sido realizadas significativas investigações sobre novas abordagens cirúrgicas sem que seja necessário recorrer a suturas. O presente trabalho, que consiste numa revisão crítica, pretende estudar essas abordagens com base na aplicação de diferentes tecnologias de soldadura. Para isso, foi realizada uma análise em termos de evolução tecnológica, vantagens e desvantagens, bem como a caracterização do processo operatório. A integração das tecnologias de soldadura no sector da saúde, suportada por dispositivos médicos inovadores e novos biomateriais, tem conduzido ao desenvolvimento de técnicas revolucionárias de ligação de tecidos, através do processo fototérmico e fotoquímico. Estas técnicas demonstraram resultados superiores comparativamente às técnicas convencionais para tratamento de tecidos, com efeito numa multitude de áreas médicas como a angiologia, neurologia, otolaringologia, oftalmologia, urologia e medicina dentária. Parâmetros médicos, como a dor pós-operatória, medicação, resposta térmica do tecido e o tempo de operação, têm sido significativamente melhorados. Foram realizados trabalhos importantes para compreender as transformações biológicas dos tecidos e a sua relação com as temperaturas atingidas durante os processos. Na realidade, uma das mais sérias preocupações médicas associadas com a implementação das tecnologias de soldadura no sector da saúde é o dano térmico. Vários métodos, como os sistemas de controlo de temperatura, soluções salinas, modelos matemáticos para a previsão de comportamentos térmicos dos tecidos, soluções de soldas e tintas biológicas, foram desenvolvidas para diminuir ou eliminar esta preocupação. Neste sentido, o desenvolvimento de novas técnicas de processamento de imagem foi também um grande avanço na realização do diagnóstico médico e na previsão de crescimento de doenças prejudiciais para os pacientes. Para além disso, durante os últimos 10 anos, a integração da robótica e a nanotecnologia melhoraram o processo de soldadura biológica através de procedimentos intra-operativos e pós-operativos mais eficientes e seguros.
Description
Final master’s dissertation to obtain the Master’s Degree in Mechanical Engineering
Keywords
Bioengineering Bioengenharia Welding technologies Tecnologias de soldadura Surgery Cirurgia Tissue regeneration techniques Técnicas de regeneração de tecidos
Citation
GOMES, Diogo Francisco - The applicability of welding technologies in the health sector: critical review. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2019. Dissertação de mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa