studio di metodologie ingegneristiche integrate per la prototipazione virtuale: applicazioni al settore industriale e biomedicale

This thesis makes a new structured methodology to evaluate human face facial volume and compares these results with tetrahedra methodology (currently used in literature). Today some technologies and methodologies are moving from industrial field, where are widely used and consolidated, to biomedical field. This document analyses maxillo facial surgery with Reverse Engineering techniques, conveniently adjusted. Fourteen human faces are reconstructed to generate a virtual face model. Maxillo facial surgery moves volumes in the face therefore is very important to discover and analyse face volume distribution in clinical diagnosis to make an efficient therapy plane. In literature exsists a complete human face volume database, this database use tetrahedra method, this method can't evaluate human face detail. The new methodology descibed in this thesis uses a virtual facial model and geometric plane to limit virtual facial model volume in the back region and in the front upper side region; in the back region it uses tetrahedra structure while in the front region uses virtual facial model reconstruction surface. Volume value is computed with both methods. The two values were significantly related (r=0,989 p<,001), moreover the ratio between volume computed with tetrahedra and volume computed with proposed methodology is 0,86 (SD 0,02) equal to 13,3% underestimated. This value improves estimated value quote in letterature, equal to 19%. The relating analisys allows to use literature database. Volumes is best obtained with virtual facial model processing because this method can value soft tissue face details.

Lo scopo della tesi è mettere a punto un nuovo sistema di valutazione sistematica dei volumi e confrontarlo con il metodo dei tetraedri utilizzato in letteratura. In relazione al trasferimento di tecnologie e metodologie consolidate in campo industriale verso il settore biomedicale questa tesi fa riferimento alla chirurgia maxillo facciale, ambito in cui sono state introdotte ed opportunamente ottimizzate le metodologie utilizzate nel Reverse Engineering. Si sono scansionati i visi di 14 pazienti e si sono ricostruiti i relativi modelli virtuali. Poiché il chirurgo maxillo facciale esegue spostamenti di volume all'interno del viso, risulta di rilievo l'analisi della distribuzione dei volumi del viso in fase di diagnosi e controllo. In letteratura è disponibile un data base di dati volumetrici del viso valutati su un amplia casistica, la metodologia usata per costruirlo fa uso di strutture tetraedriche che non consentono di valutare il dettaglio della morfologia del viso. La metodologia proposta nella tesi usa un modello virtuale del viso e utilizza dei piani per limitare la mesh nella zona posteriore e superiore laterale del viso; nella parte posteriore coerentemente rispetto al metodo che usa i tetraedri, ma lascia inalterata la parte anteriore del viso oggetto di indagine. Si è calcolato il volume del viso con entrambi i metodi. I due metodi risultano correlati (r=0,989 p<,001) inoltre il rapporto tra il volume calcolato con i tetraedri ed il volume calcolato con la tecnica proposta risulta di 0,86 (SD 0,02), pari ad una sottostima del 13,3% del metodo tetraedrico rispetto all'altro. Questo dato migliora una stima eseguita in letteratura che riporta un 19%. La concordanza tra i due metodi consente di utilizzare i dati contenuti nel data base di normalità. La metodologia proposta risulta, per costruzione, più precisa poiché non esegue nessuna discetizzazione del tessuto molle.