Prototipagem de fenda cônica impressa em 3D para identificação de oxalato de cálcio: possível aplicação para diagnóstico não invasivo de microcalcificações mamárias
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Data
2025-08-18
Autores
Benedet, Renata Olmedo
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Resumo
O câncer de mama é a neoplasia mais incidente e a principal causa de mortalidade oncológica entre as mulheres. A mamografia é amplamente utilizada como método de rastreamento, mas enfrenta limitações na especificidade, especialmente na detecção de microcalcificações, que podem representar tanto alterações benignas quanto indícios precoces de carcinoma ductal in situ. Um dos principais desafios está na diferenciação entre microcalcificações benignas, como as de oxalato de cálcio duplamente hidratado (OCDH), e as malignas, geralmente compostas por hidroxiapatita. Este trabalho tem como objetivo investigar o uso de uma fenda cônica, prototipada por impressão 3D, para aprimorar a detecção de microcalcificações por difração de raios X. O OCDH foi sintetizado e caracterizado estruturalmente. Foram realizados testes de difração em um arranjo experimental com e sem a fenda cônica, utilizando amostras de OCDH e gordura suína como meio simulador de tecido adiposo. Os resultados demonstraram que a fenda melhora o contraste angular dos padrões difratados do OCDH. No entanto, o espalhamento da radiação pelo meio adiposo interferiu na seletividade do sinal. A partir dos resultados obtidos, sugerimos melhorias no dispositivo para minimizar o espalhamento, como aumento do comprimento e ajustes no material de impressão. A fenda cônica demonstrou potencial para aprimorar a seletividade do sinal difratado e pode representar um avanço na caracterização de microcalcificações.
Resumen
El cáncer de mama es la neoplasia más frecuente y la principal causa de mortalidad oncológica en mujeres. La mamografía se utiliza ampliamente como método de tamizaje, pero presenta limitaciones en su especificidad, especialmente en la detección de microcalcificaciones, las cuales pueden representar tanto alteraciones benignas como indicios tempranos de carcinoma ductal in situ. Uno de los principales desafíos radica en diferenciar las microcalcificaciones benignas, como las de oxalato de calcio di hidratado (OCDH), de las malignas, generalmente compuestas por hidroxiapatita. Este trabajo tiene como objetivo investigar el uso de una rendija cónica, prototipada mediante impresión 3D, para mejorar la detección de microcalcificaciones mediante difracción de rayos X. Se sintetizó y caracterizó estructuralmente el OCDH. Se realizaron pruebas de difracción en un montaje experimental con y sin la rendija cónica, utilizando muestras de OCDH y grasa porcina como medio simulador de tejido adiposo. Los resultados demostraron que la rendija mejora el contraste angular de los patrones de difracción del OCDH. Sin embargo, la dispersión de la radiación por el medio adiposo interfirió en la selectividad de la señal. A partir de los resultados obtenidos, se proponen mejoras en el dispositivo para reducir la dispersión, como el aumento de la longitud y ajustes en el material de impresión. La rendija cónica mostró potencial para mejorar la selectividad de la señal difractada y podría representar un avance en la caracterización de microcalcificaciones.
Abstract
Breast cancer is the most common neoplasm and the leading cause of cancer-related mortality among women. Mammography is widely used as a screening method but faces limitations in specificity, especially in the detection of microcalcifications, which may indicate both benign alterations and early signs of ductal carcinoma in situ. One of the major challenges is distinguishing benign microcalcifications, such as those composed of dihydrated calcium oxalate (DHCO), from malignant ones, which are predominantly composed of hydroxyapatite. This study aims to investigate the use of a conical slit, prototyped via 3D printing, to improve the detection of microcalcifications through X-ray diffraction. DHCO crystals were synthesized and structurally characterized. Diffraction tests were conducted in an experimental setup with and without the conical slit, using DHCO samples and commercial pork lard as a tissue-mimicking medium. The results showed that the slit improved the angular contrast of the DHCO diffraction patterns. However, radiation scattering by the adipose medium reduced signal selectivity. Based on these findings, improvements are suggested for the device design to minimize scattering, such as increasing slit length and optimizing the printing material. The conical slit demonstrated potential to enhance diffracted signal selectivity and may represent an advance in the noninvasive characterization of microcalcifications.
Descrição
Palavras-chave
mamografia, impressão tridimensional, tumores, detecção do câncer