Thoracic wall reconstruction using ultrasound images to model/bend the thoracic prosthesis for correction of pectus excavatum

Pectus excavatum is the most common congenital deformity of the anterior thoracic wall. The surgical correction of such deformity, using Nuss procedure, consists in the placement of a personalized convex prosthesis into sub-sternal position to correct the deformity. The aim of this work is the CT-scan substitution by ultrasound imaging for the pre-operative diagnosis and pre-modeling of the prosthesis, in order to avoid patient radiation exposure. To accomplish this, ultrasound images are acquired along an axial plane, followed by a rigid registration method to obtain the spatial transformation between subsequent images. These images are overlapped to reconstruct an axial plane equivalent to a CT-slice. A phantom was used to conduct preliminary experiments and the achieved results were compared with the corresponding CT-data, showing that the proposed methodology can be capable to create a valid approximation of the anterior thoracic wall, which can be used to model/bend the prosthesis

Automatic prebent customized prosthesis for pectus excavatum minimally invasive surgery correction

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax. A minimally invasive surgical correction is commonly carried out to remodel the anterior chest wall by using an intrathoracic convex prosthesis in the substernal position. The process of prosthesis modeling and bending still remains an area of improvement. The authors developed a new system, i3DExcavatum, which can automatically model and bend the bar preoperatively based on a thoracic CT scan. This article presents a comparison between automatic and manual bending. The i3DExcavatum was used to personalize prostheses for 41 patients who underwent pectus excavatum surgical correction between 2007 and 2012. Regarding the anatomical variations, the soft-tissue thicknesses external to the ribs show that both symmetric and asymmetric patients always have asymmetric variations, by comparing the patients’ sides. It highlighted that the prosthesis bar should be modeled according to each patient’s rib positions and dimensions. The average differences between the skin and costal line curvature lengths were 84 ± 4 mm and 96 ± 11 mm, for male and female patients, respectively. On the other hand, the i3DExcavatum ensured a smooth curvature of the surgical prosthesis and was capable of predicting and simulating a virtual shape and size of the bar for asymmetric and symmetric patients. In conclusion, the i3DExcavatum allows preoperative personalization according to the thoracic morphology of each patient. It reduces surgery time and minimizes the margin error introduced by the manually bent bar, which only uses a template that copies the chest wall curvature.

A creative solution for rapid and inexpensive model-making in product design processes

Rapid prototyping (RP) is an approach for automatically building a physical object through solid freeform fabrication. Nowadays, RP has become a vital aspect of most product development processes, due to the significant competitive advantages it offers compared to traditional manual model making. Even in academic environments, it is important to be able to quickly create accurate physical representations of concept solutions. Some of these can be used for simple visual validation, while others can be employed for ergonomic assessment by potential users or even for physical testing. However, the cost of traditional RP methods prevents their use in most academic environments on a regular basis, and even for very preliminary prototypes in many small companies. That results in delaying the first physical prototypes to later stages, or creating very rough mock-ups which are not as useful as they could be. In this paper we propose an approach for rapid and inexpensive model-making, which was developed in an academic context, and which can be employed for a variety of objects.

O Design Como Processo: A Metáfora do Jogo Enquanto Meio Participativo

Nesta comunicação iremos abordar exemplos da prática do design enquanto processo, como uma metáfora de jogo, em que os intervenientes aceitam voluntariamente as regras e nele participam para atingirem um objectivo comum. Desta forma, interessa-nos explorar o design no contexto que vai para além do discurso forma/função/conteúdo – aquele que inclui elementos performativos, abertos, experienciais e orientados para o processo, numa prática participativa e de colaboração, aplicado ao contexto da educação. Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspectivas actuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática, procurando deste modo contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design, no contexto contemporâneo.

O design como processo: a metáfora do jogo enquanto meio participativo

Neste artigo iremos abordar exemplos da prática do design enquanto processo, como uma metáfora de jogo, em que os intervenientes aceitam voluntariamente as regras e nele participam para atingirem um objectivo comum. Desta forma, interessa-nos explorar o design que inclui elementos performativos, abertos, experienciais e orientados para o processo, numa prática participativa e de colaboração. Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspetivas atuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática procurando, deste modo, contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design no contexto contemporâneo.

Era uma vez... A filosofia da narrativa no design de comunicação

O presente artigo é uma reflexão sobre o uso da narrativa no Design de Comunicação. Para tal, analisarei a importância da narrativa na oralidade e na literacia num contexto social, bem como em alguns exemplos do quotidiano onde a narrativa adquire um papel relevante na comunicação. A sua aplicação ao processo criativo do design potencia, em muitos dos casos, as possibilidades comunicativas com o utilizador, através da carga emocional e simbólica que os objectos passam a transportar.

O design como processo: a metáfora do jogo enquanto meio participativo

Neste artigo iremos abordar exemplos da prática do design enquanto processo, como uma metáfora de jogo, em que os intervenientes aceitam voluntariamente as regras e nele participam para atingirem um objectivo comum. Desta forma, interessa-nos explorar o design que inclui elementos performativos, abertos, experienciais e orientados para o processo, numa prática participativa e de colaboração. Como metodologia de trabalho iremos confrontar perspetivas atuais da teoria e da prática do design que equacionam esta problemática procurando, deste modo, contribuir para a reflexão de estratégias metodológicas no ensino do design no contexto contemporâneo.

Design e responsabilidade social: cooperação entre escola e movimento de solidariedade social

Durante os anos lectivos de 2004/05 desenvolveu-se uma parceria entre a Escola Superior Artística do Porto (ESAP) e a Associação Conversas de Rua, de Lisboa, esta última com um grande trabalho pedagógico junto de um público jovem, consumidor de substância psicoactivas em contextos de diversão. Desta parceria resultou um projecto de Design Gráfico no âmbito de uma cadeira do 2º ano do Curso de Arte e Comunicação, envolvendo todos os seus alunos. Este foi o início de outras parcerias que os professores envolvidos estabeleceram entre a Escola e a Sociedade Civil. A actual marca gráfica da Associação SOS Racismo, foi igualmente fruto dessa intenção. Deste primeiro projecto pretendia-se a criação de diversos suportes gráficos essenciais para os educadores da Associação Conversas de Rua nas suas acções sociais de informação. Como conteúdos programáticos era fundamental para os alunos apreenderem as diversas fases de uma metodologia de projecto no âmbito do design de comunicação. A metodologia apoiou-se nas três etapas estruturantes (macroestrutura) comuns a todos os projectos de design, sendo elas, tal como o designer Gui Bonsiepe as denomina: estruturação do problema projectual; projecto e, finalmente, realização do projecto. Dentro da macroestrutura desenvolveram-se etapas particulares e inerentes à natureza deste projecto específico (microestrutura). A qualidade do resultado e o significado desta primeira parceria levou a que algumas entidades financiassem a produção da maior parte dos projectos. Além das exposições daí originadas, alguns dos flyers e produtos concebidos pelos alunos encontrando-se actualmente em circulação. Com estes projectos, reconhecemos e comprovamos que a Escola pode ser um local ideal para cruzar intenções pedagógicas a diversos níveis. Os frutos destas parcerias permitem apresentá-los hoje como paradigmas de sucesso na relação da Escola com movimentos de cariz social e por isso, como um exemplo pedagógico que outras Instituições de Ensino poderiam promover. Acreditamos que o envolvimento emocional do aluno e a utilidade das propostas dadas em aula podem ser os principais potenciadores da sua aprendizagem.

Design e responsabilidade social: cooperação entre escola e movimento de solidariedade social

Durante os anos lectivos de 2004/05 desenvolveu-se uma parceria entre a Escola Superior Artística do Porto e a Instituição Particular de Solidariedade Social: Conversas de Rua – Associação, de Lisboa. Desta parceria resultou um projecto no âmbito de uma cadeira do 2º ano do Curso de Arte e Comunicação, envolvendo todos os seus alunos. A qualidade do resultado e o significado desta parceria levou a que as Câmaras Municipais de Sintra e Cascais, e a própria Associação, aceitassem financiar a produção da maior parte dos projectos. Fizeram-se 2 exposições e alguns dos flyers e produtos concebidos pelos alunos encontrando-se actualmente em vigor. Pretendemos partilhar esta experiência educativa pois reconhecemos que a Escola pode ser um local ideal para cruzar intenções pedagógicas. Ao mesmo tempo que desenvolve competências técnicas e criativas nos alunos pode dar-lhes, também, a oportunidade de contacto directo com a sociedade civil nos aspectos onde o seu trabalho é de grande utilidade, desenvolvendo assim o sentido da responsabilidade e ética profissional. Este projecto foi o início de outros, nomeadamente com a Associação SOS Racismo. Acreditamos no envolvimento emocional do aluno e na utilidade das propostas dadas em aula como principais potenciadores da aprendizagem.

Banca de cozinha: projeto de design universal

Mais do que uma dissertação sobre o envelhecimento da população e o impacto que ela tem na sociedade, a presente tese visa documentar todo o processo projetual desenvolvido para a criação de uma banca de cozinha. Para tal foram tidas em conta, não apenas o tipo de tarefas desenvolvidas nesta zona da habitação como também os índices de fragilidade e de debilidade que os utilizadores mais envelhecidos apresentam. O facto da população envelhecida estar cada vez mais a aumentar, atingindo em alguns países valores preocupantes, associados ao facto de esses mesmos idosos atingirem cada vez mais idades mais avançadas, faz com que haja um aumento do número de pessoas incapacitadas. Assim sendo, o principal objectivo será o desenvolvimento de um projeto assente nas premissas defendidas pelo design universal. Tal projeto tentará encontrar as respostas que melhor respondam às necessidades e problemáticas, não apenas dos utilizadores mais idosos, mas do resto da população, independentemente da sua idade, estatura e condição física.

Automatic modeling of pectus excavatum corrective prosthesis using artificial neural networks

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax. Pre-operative diagnosis usually includes Computed Tomography (CT) to successfully employ a thoracic prosthesis for anterior chest wall remodeling. Aiming at the elimination of radiation exposure, this paper presents a novel methodology for the replacement of CT by a 3D laser scanner (radiation-free) for prosthesis modeling. The complete elimination of CT is based on an accurate determination of ribs position and prosthesis placement region through skin surface points. The developed solution resorts to a normalized and combined outcome of an artificial neural network (ANN) set. Each ANN model was trained with data vectors from 165 male patients and using soft tissue thicknesses (STT) comprising information from the skin and rib cage (automatically determined by image processing algorithms). Tests revealed that ribs position for prosthesis placement and modeling can be estimated with an average error of 5.0 ± 3.6 mm. One also showed that the ANN performance can be improved by introducing a manually determined initial STT value in the ANN normalization procedure (average error of 2.82 ± 0.76 mm). Such error range is well below current prosthesis manual modeling (approximately 11 mm), which can provide a valuable and radiation-free procedure for prosthesis personalization.

Contributo do design nos dispositivos de intervenção cirúrgica

Hoje em dia a técnica de cirurgia laparoscópica é bastante comum no tratamento de várias doenças ao nível do abdómen. Um ponto forte em relação a outras técnicas cirúrgicas é a rápida recuperação do paciente após a cirurgia, como também o fato de as marcas provocadas pela cirurgia serem bastante mais discretas. Sendo assim, é de elevada importância que esta técnica evolua e seja aperfeiçoada para que o erro humano seja minimizado e o tratamento dos pacientes melhorado. As dificuldades encontradas na realização destas cirurgias são causa direta dos tipos de instrumentos utilizados, sendo a interação com os aparelhos um fator importante para que a intervenção cirúrgica seja realizada com sucesso. Como tal, devido a natureza ergonómica dos instrumentos, os cirurgiões sentem dificuldades na execução das suas tarefas ao longo da cirurgia, acusando dores musculares nas mãos e nos braços. Este trabalho tem como principal objetivo melhorar este tipo de cirurgia através do design aliado à ergonomia de aparelhos manuais, tendo as formas e funções dos instrumentos existentes como base de estudo para a criação de um aparelho mais ergonómico e eficaz. Também a existência de tecnologias capazes de reproduzir os conceitos criados pelo designer são uma mais valia para a criação das formas desenvolvidas. Desta forma, ao longo do desenvolvimento do produto são tidas em conta questões de ergonomia, mas também a higiene é considerada de relativa importância devido a facilidade de transmissão de doenças através do toque, sendo assim pertinente ter em consideração os pré requisitos necessários para a criação de um aparelho de natureza cirúrgica. O protótipo criado possui um componente eletromecânico já desenvolvido para este tipo de intervenção cirúrgica, desta forma o desenvolvimento da carcaça tem a forma do corpo eletromecânico como base para a criação da melhor ergonomia possível. Esta segue um conceito minimalista e orgânico, procurando adaptar-se à mão do utilizador com o intuito de proporcionar um melhor manuseio do aparelho e através das interfaces conferir uma utilização intuitiva, mais eficaz e menos demorada.

Contributo do design nos dispositivos de intervenção cirúrgica

Hoje em dia a técnica de cirurgia laparoscópica é bastante comum no tratamento de várias doenças ao nível do abdómen. Um ponto forte em relação a outras técnicas cirúrgicas é a rápida recuperação do paciente após a cirurgia, como também o fato de as marcas provocadas pela cirurgia serem bastante mais discretas. Sendo assim, é de elevada importância que esta técnica evolua e seja aperfeiçoada para que o erro humano seja minimizado e o tratamento dos pacientes melhorado. As dificuldades encontradas na realização destas cirurgias são causa direta dos tipos de instrumentos utilizados, sendo a interação com os aparelhos um fator importante para que a intervenção cirúrgica seja realizada com sucesso. Como tal, devido a natureza ergonómica dos instrumentos, os cirurgiões sentem dificuldades na execução das suas tarefas ao longo da cirurgia, acusando dores musculares nas mãos e nos braços. Este trabalho tem como principal objetivo melhorar este tipo de cirurgia através do design aliado à ergonomia de aparelhos manuais, tendo as formas e funções dos instrumentos existentes como base de estudo para a criação de um aparelho mais ergonómico e eficaz. Também a existência de tecnologias capazes de reproduzir os conceitos criados pelo designer são uma mais valia para a criação das formas desenvolvidas. Desta forma, ao longo do desenvolvimento do produto são tidas em conta questões de ergonomia, mas também a higiene é considerada de relativa importância devido a facilidade de transmissão de doenças através do toque, sendo assim pertinente ter em consideração os pré requisitos necessários para a criação de um aparelho de natureza cirúrgica. O protótipo criado possui um componente eletromecânico já desenvolvido para este tipo de intervenção cirúrgica, desta forma o desenvolvimento da carcaça tem a forma do corpo eletromecânico como base para a criação da melhor ergonomia possível. Esta segue um conceito minimalista e orgânico, procurando adaptar-se à mão do utilizador com o intuito de proporcionar um melhor manuseio do aparelho e através das interfaces conferir uma utilização intuitiva, mais eficaz e menos demorada.

Produto Aquaoli: projeto de design industrial em aquariofilia

Esta dissertação de mestrado, apresenta a elaboração de um projeto de design industrial em aquariofilia - Aquaoli. Pretende-se criar uma nova tipologia de aquários inovadora e distinta, projetando o produto com o intuito deste cumprir com todos os parâmetros exigidos pelo mercado e produção do mesmo. Definiu-se a criança entre os 7 e os 11 anos como público-alvo deste projeto. Assim, pretende-se um resultando promissor para a empresa AQUATLANTIS apostar e lucrar com o seu desenvolvimento. Para que este projeto obtivesse bons resultados, foi realizada uma pesquisa aprofundada, desde a aquariofilia (a sua história, biologia e mercado), do aquariófilo atual (psicologia do consumidor e as suas responsabilidades), até ao estado da arte (da AQUATLANTIS e dos produtos existentes no mercado). Este projeto foi desenvolvido em várias vertentes de design, procurando ser o mais completo possível. Isso foi viável com o desenvolvimento do produto e de todos os seus componentes em três dimensões, o desenvolvimento de maquetes e de protótipos do produto, o desenvolvimento do packaging e campanha promocional, a definição de preço custo e métodos de produção dos objetos, entre outros parâmetros. Obteve-se um projeto de design industrial bastante completo e com potencial para ser implementado no mercado, cativando a atenção do público-alvo e obtendo vendas elevadas. O aquário apresenta-se distinto dos existentes, principalmente no facto de ser modular, muito interativo, pedagógico e incorporar uma estrutura invulgar e particularmente cativante para as crianças. Este produto subdivide-se em dois conjuntos vendidos separadamente (Aquarium Pack e Kit-1 Pack), apresentando assim uma estratégia de marketing que pretende que a criança que o adquira pela primeira vez, venha a desejar adquirir mais produtos desta gama, procurando aumentar a sua estante e/ou o número de aquários e animais que incorpora na mesma.

A valorização das heranças culturais através do design

A presente investigação versa a ligação do design às heranças culturais. Num período em que as fronteiras se vão de certa forma dissolvendo, há, por um lado, um maior risco de perdas de identidades e tradições, mas também, por outro lado um maior interesse pela procura dessas mesmas identidades. Tenta-se, com esta investigação, perceber se a ligação do design às heranças culturais e vice-versa poderá trazer mais valias para ambos. Isto é, o design como mediador entre as heranças culturais e as pessoas, fomentando o interesse do público pelas tradições e legado cultural, valorizando o conhecimento, conservação e preservação dos mesmos. Procura-se, também, perceber se o design poderá aproveitar esta aproximação como uma força potenciadora para se impor e prosperar, tanto no mercado nacional como no internacional. Se o design português precisa de algo único, como a cultura portuguesa, também as heranças culturais precisam de ser vistas por um novo prisma, e aqui é proposto entrar o design. Baseada na critica literária e casos de estudo, tanto nacionais como internacionais, respondeu-se às perguntas colocadas no inicio da dissertação. Foi também criado o projeto Da Panela de modo a provar as respostas afirmativas às mesmas questões. O projeto Da Panela propõe uma reflexão sobre o panorama gastronómico minhoto, evocando a sua memória e conhecimento, numa colaboração entre design e gastronomia para a criação de novos produtos que pretendeu revitalizar uma região e uma tradição, dando-lhe novas interpretações e formas, que promovam o conhecimento e valorizem os seus recursos. Um projeto que transpôs esta herança tão tradicional para os dias de hoje, possibilitando novas experiências e novos usos, aplicados ao contexto e necessidades atuais.