港大牙醫(yī)學院開發(fā)人工智能自動化設(shè)計假牙提高效率且不影響準確度
圖一: (右起) 林宇恒醫(yī)生、Khaing Myat Thu醫(yī)生、周俊宏醫(yī)生、麥浩明教授和
熊體超博士
圖二: 研究小組使用3D GAN來學習175名參與學生的牙齒于牙弓中的關(guān)系。經(jīng)過訓練，3D GAN能根據(jù)剩余牙齒（深灰色）的特征生成牙齒（紅色）。研究小組建議進一步研究上/下顎牙齒的咬合，有助AI制造更自然合適的牙齒（紅色）。
牙齒疾病或創(chuàng)傷導致的牙齒缺失，在世界各地都屢見不鮮，尤其常見于口腔健康狀況因衰老而變差的長者。
如果牙齒缺失而沒有將其修復，不僅會影響患者的儀容外觀和咀嚼功能，亦會引致頜骨流失和牙齒移動。后者會導致咬合不正和咬合不規(guī)則，從而影響剩余的牙齒、牙齦、下頜肌肉和顳下頜關(guān)節(jié)(牙骹)的健康。
假牙(義齒) 是缺牙患者的常用方法。而假牙與患者原本牙齒的相似度非常要緊，以便保持患者的原本外觀、咀嚼功能、口腔和身體健康。
目前，牙醫(yī)、牙科技術(shù)員和患者在設(shè)計和制作假牙的過程中都需投放不少時間?，F(xiàn)有的電腦化假牙設(shè)計過程仍需要繁瑣的人工輸入，而牙醫(yī)亦要花大量時間從患者身上收集牙齒關(guān)系資料，加上現(xiàn)時系統(tǒng)的準確性有限，令假牙由生產(chǎn)到安裝到患者口腔中的過程或會出現(xiàn)阻滯。
來自香港大學牙醫(yī)學院和香港珠海學院資訊科學系的研究人員合作開發(fā)人工智能，可以自動設(shè)計個人化假牙，提高效率和減少所需時間，讓牙醫(yī)能提供更順暢的服務，同時改善患者應診體驗。
利用三維生成對抗網(wǎng)路演算法(3D-GAN) ，該研究使用人工智能在來自香港大學的175名學生志愿者進行了訓練和測試。參加者經(jīng)過嚴格標準作篩選，確保他們擁有健康的牙齦和牙齒條件，以獲得的訓練效果。研究表明，人工智能可以重建自然健康牙齒的形狀，并準確地自動化設(shè)計假牙。
共同研究員周俊宏醫(yī)生解釋說︰「我們選擇使用3D-GAN演算法，是因為與其他人工智能演算法相比，它在三維物件重建方面具有更的性能。在初步研究中，3D-GAN能夠為60%的患者個案重建與原本牙齒相若的形狀。隨著我們投入更多的人工智能訓練數(shù)據(jù)，預計它將越趨成熟?！?/span>
研究發(fā)現(xiàn)，使用人工智能來設(shè)計假牙的優(yōu)越之處在于只需患者牙列的數(shù)碼模型便可進行制作。AI可以從牙列的其余部分學習個別牙齒的特征，并制造一只如缺失牙齒般的假牙。
首席研究員林宇恒醫(yī)生指:「這(研究)將促進牙醫(yī)修復缺牙的工作流程，因為準備和安裝(假牙)過程僅需很少時間，而患者亦不需要在診所逗留很長時間?！?/span>
此項研究題為「人工智能設(shè)計的單只臼齒假牙體：前瞻性實驗研究方案」，日前發(fā)表于《公共科學圖書館：綜合》(PLoS ONE) 期刊，而其初步結(jié)果于近的國際牙科研究協(xié)會(IADR)大會上發(fā)表，并獲得IADR Neal Garrett臨床研究獎和2022年IADR-SEA Hatton獎- 組的亞軍。
研究團隊
香港大學牙醫(yī)學院
首席研究員: 修復齒科暨同心基金數(shù)據(jù)科學研究院臨床助理教授林宇恒醫(yī)生共同研究員:
- 修復牙科科學暨應用口腔科學與社區(qū)牙科護理研究助理周俊宏醫(yī)生
- 牙齒公共衛(wèi)生臨床教授麥浩明醫(yī)生
- 修復牙科科學研究助理Khaing Myat Thu醫(yī)生
香港珠海學院
共同研究員- 資訊科學系副教授熊體超博士
期刊「人工智能設(shè)計的單只臼齒牙假體：前瞻性實驗研究方案」連結(jié):
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0268535
