Otimização no uso de expansores de pele Aluno: Fabio Percia Mehlem Professora orientadora: Michele Dal Toe Casagrande PUC-Rio 2012.

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1 Otimização no uso de expansores de pele Aluno: Fabio Percia Mehlem Professora orientadora: Michele Dal Toe Casagrande PUC-Rio

2 Introdução Expansão de pele é uma cirurgia que visa à obtenção de um retalho extra da pele para corrigir defeitos de diversas origens, queimaduras, reconstrução mamária etc. O cirurgião aproveita-se das propriedades viscoelásticas da pele através da implantação de um expansor sob o tecido subcutâneo e com infiltrações semanais de líquido obtém-se a área de pele necessária para a correção de uma área danificada. Expansores de pele são bolsas de silicone, conectadas a uma válvula que podem ter diversas formas e volumes nominais. Também são utilizados para implantes de silicone fazendo o ajuste da pele que receberá futuramente o implante de silicone. Fig1. Reconstrução mamária com exemplo de aplicação do expansor. A grande questão que motivou o projeto foi que o processo de inflação do balão tem duração variável a qual depende da quantidade de volume necessária no balão para que se alcance a área desejada. Este mesmo processo é doloroso e muito trabalhoso então para o cirurgião é interessante saber o tamanho, a forma e o volume necessários num certo expansor para obter uma área superficial da pele necessária para o retalho. Sabe-se que no momento da cirurgia reparadora a pele retrai 30% e que a área obtida precisa também ser suficiente para cobrir o local onde o expansor foi implantado. Fig. 02 Fig. 03 Exemplo do expansor subcutâneo. Exemplo de utilização de um expansor semilunar.

3 Objetivos No processo de expansão de pele existem diversos expansores com formas variadas e volumes nominais diferentes a escolha do profissional que realizara a cirurgia, portanto nosso objetivo é estudar as áreas superficiais correspondentes a cada formato de balão de silicone utilizando variados volumes, para que assim possamos construir resultados sobre a otimização da área obtida com relação ao volume e a forma do expansor utilizado. Fig. 04 Exemplo de expansores: retangular, circular, e semilunar. Com isso garantimos que o paciente precise retornar o menor numero de vezes possível a sala de cirurgia e o médico consiga utilizar o menor expansor com o menor volume possível para conseguir a mesma área superficial necessária. Fig. 05 Ex. expansão. e diagrama de pressão sobre a área.

4 Metodologia Figura 6. Aparato de acrílico para simular área de expansão Nesta etapa do projeto partimos para o estudo com balões de expansão com formas mais diferenciadas, os quais possuem um cálculo de área matemático muito mais complicado, balões de formato semilunar. Também cobrimos a possibilidade de uma expansão sobre uma área com tecido adiposo, o qual modifica o resultado da expansão pois existe menos pressão sob o balão expansor. Foi feita uma base que simularia uma área de expansão do expansor semilunar definindo os limites do balão de silicone. Para a parte elástica foi colocado um balão de festa grande com uma substância gelatinosa dentro para que simulasse a camada de gordura sob a pele, o balão de expansão é posicionado em cima deste balão de festa. Escolhemos uma membrana de silicone utilizada para odontologia que simula a pele humana e possui elasticidade o suficiente para simular o projeto, a mesma é colocada sobre o balão para simular a pele e então é posicionada a chapa de acrílico de cima e aparafusada para simular a área de expansão. Expansor semilunar Nesta parte do projeto montamos a base acrílico rígida com as medidas de dois expansores semilunares, um de 200 ml e outro de 300 ml. Após ser localizado na base rígida e a membrana ser posicionada sobre o balão fizemos a expansão com água, de 50 em 50 ml avaliando as áreas de superfície do balão a partir de um escaneamento 3D, feito em cooperação com o laboratório NEXT da PUC-Rio junto com o aluno de iniciação Gerson Ribeiro, que trabalha com escaneamento e impressão 3D. A partir destes arquivos escaneados foi utilizado o software de modelagem 3D Rhinoceros 4 para realizamos um cálculo preciso da área de superfície.

5 Figura 7. Exemplo de um expansor semilunar na cabeça Como observamos anteriormente, podemos novamente perceber que expansores com extremidades pontiagudas não possuem comportamento regular já que estas partes sofrem mais pressão e não inflam. Também foi calculado pelo computador o volume dos escaneamentos para que pudéssemos fazer uma comparação com o volume colocado no balão e obter resultados com a precisão desejada. Figura 8. Resultado do escaneamento dos expansores semilunares Resultados semilunar: Dados concha pequena(200ml) vol. Área de superficie Altura Volume(computador) Área útil 0 0 1,34 14, ,5 2,53 45,12 2, ,38 4,06 98,662 31, ,80 4,82 148,092 56, ,89 5,65 196,319 81,032 (ml) (cm²) (cm) (ml) (cm²) Tabela 1. Resultados do expansor semilunar menor.

6 Dados concha grande (300ml) vol. Área de superfície Altura Volume(computador) Área útil 0 0 1,656 27, ,88 2,317 49,627-10, , , , , , ,172 31, , , ,338 53, , , ,932 74, ,02 6, ,351 93,056 (ml) (cm²) (cm) (ml) (cm²) Tabela 2. Resultados do expansor semilunar maior. Podemos perceber que o primeiro volume difere do desejado, isso acontece pois o material do balão já possui um volume, fazendo com que o volume que deveria ser 0 resultar em 14,3. Medimos também a altura que o expansor atinge para que possamos fazer uma comparação com os dados já conhecidos do balão fornecidos pela Silimed. A área útil corresponde a área de pele ganha após a retração que acontece na pele, esta coluna representa o quanto de pele o medico vai ter para cobrir a área desejada. Expansão sobre base elástica: Para realizarmos estes testes adaptamos as placas de acrílico antigas que tinham sido feitas para o balão redondo de retangular. Foram colocados espaçadores entre as duas placas rígidas de acrílico para que abríssemos um espaço entre as placas. Neste espaço foi colocado um balão de festa com substância gelatinosa dentro (geleca) para que possamos simular a parte elástica que é criada devido a presença de gordura sob a pele, simulando assim uma expansão sobre uma área de tecido adiposo. Os expansores desta fase do processo tem formado circular com 200ml e retangular com 250ml, ambos foram expandidos e foi calculada a área da mesma forma, utilizando o software de modelagem 3D. Figura 9. Exemplo do aparato para expansão em base elástica

7 Tabela 3: Expansor Circular sobre base elástica Altura Área útil Volume ml Área medida 0,00 78,7650 0,00-9,37 50,00 83,5777 1,60-5, ,00 92,7366 2,40 1, ,00 101,7148 2,80 8, ,00 110,8189 3,20 16, ,00 112,5059 3,50 17,62272 (ml) (cm²) (cm) (cm²) X Tabela 4: Expansor Circular sobre base rígida Altura Área útil Volume ml Área medido 0,00 77,90 0,00-10,062 50,00 80,72 1,45-7, ,00 91,04 2,35 0,45 150,00 108,94 3,16 14,77 200,00 124,27 3,90 27, ,00 138,62 4,42 38,514 (ml) (cm²) (cm) (cm²) Tabela 5: Expansor retangular sobre base Volume Área Medida h medido Area útil 0,00 61,62 0,00-7,35 50,00 67,56 1,60-2, ,00 71,85 1,90 0,84 150,00 82,40 2,50 9,28 200,00 94,42 3,20 18, ,00 110,10 3,70 31,44 (ml) (cm²) (cm) (cm²) X Tabela 6: Expansor retangular sobre base rígida Volume Área Medida Altura medida Área útil 0,00 61,83 0,69-7,18 50,00 77,00 1,91 4,96 100,00 90,20 3,12 15,52 150,00 115,79 4,06 35,99 200,00 139,80 5,01 55,20 240,00 158,00 5,41 69,76 (ml) (cm²) (cm) (cm²) Conclusões Podendo avaliar o comportamento dos balões confinados o tecido em base rígida conseguimos observar comportamentos diferentes dos formatos dos balões que fazem com que o resultado da pesquisa varie muito, por exemplo, o comportamento do expansor confinado sob uma membrana não equivale ao comportamento do expansor livre. Tal fato foi mais evidente nos expansores semilunares, que apresentam extremidades menores em seus vértices (mais pontiagudas) as quais ao serem confinadas sob a membrana não apresentaram a característica de uma ponta e sim acabaram curvando junto com a pressão da membrana, o que acabou por criar uma discrepância entre a área calculada experimentalmente e a área de superfície obtida calculada teoricamente pela fórmula da área de superfície de cada um. Para a base elástica podemos observar,como já era esperado, que o resultado apresentou áreas menores do que resultado. Isto acontece devido a deformação do balão de festa (representando o tecido adiposo) sob o balão de expansão o que nos leva a concluir que um processo cirúrgico de expansão numa pessoa com maior camada de tecido adiposo pode ser mais complicada pois os resultados da expansão, como pode ser visto na tabela, acaba demonstrando resultados menores.

8 A partir da análise dos resultados também podemos observar que alguns expansores possuem resultados mais interessantes para o processo de expansão do que outros, já que apresentam a mesma área de superfície utilizando volumes menores, fazendo com que o paciente consiga resolver seu problema em menos tempo e consequentemente sofra menos devido ao alcance das áreas necessárias com volumes menores. Referências Austad, E.D., and Rose, G.L. A Self-Inflating Tissue Expander, Plastic Reconstructive Surgery, 70: , Duffy, J.S. and Shuter M. Evaluation of soft-tissue properties under controlled expansion for reconstructive surgical use, Medical Engineering & Physics, 16(4): , Padam, S.B. Mathematical Calculations in a Spherical Tissue Expander, Annals of Plastic Surgery, 62(2): , 2009.