研究人员使用生成式人工智能来设计逼真的牙冠

据研究人员称，CAD/CAM工作流程显着改善了牙科，但仍然是劳动密集型和耗时的，特别是因为需要为每个患者进行定制，尽管CAD软件使用牙齿库来协助生成修复设计，在3D打印和铣削过程中仍会产生健康和环境危害。由于边缘不配合，CAD/CAM 重新制作通常是必要的，设计会影响生物力学性能，从而影响牙冠的疲劳寿命。出于这个原因，需要一种牙冠设计方法来解决这些问题的。

在这项研究中，研究人员在600组下颌第二前磨牙及其相邻和拮抗牙齿的数字铸型上训练了该算法，并在另外12组数据上对其进行了测试，以生成12个牙冠。然后，他们将天然的第二前臼齿与他们的算法，使用CEREC软件和技术人员使用CAD程序创建的设计进行比较。他们研究了3D相似性，尖角以及咬合接触点的数量和面积的形态参数。他们还对计算机上在二硅酸锂中实现的设计进行了基于生理咬合力的生物力学疲劳模拟。

“在训练过程中，算法学习了天然牙齿形态特征，因此它可以设计出与天然牙齿相当的牙冠 - 无论是形态上还是功能上，”主要作者，应用口腔科学博士后研究员Hao Ding博士在一份新闻稿中说。

与天然牙齿相比，生成式人工智能设计的牙冠具有最小的 3D 差异、最接近的牙尖角和相似的咬合接触。在硅酸锂中，发现人工智能设计的牙冠具有与天然牙齿相似的预期寿命。根据研究人员的说法，另外两种设计牙冠的方法产生的牙冠太大或太薄，无法达到与天然牙齿相同的寿命。

“这表明[算法]可用于设计高精度的个性化牙冠，不仅可以模仿天然牙齿的形态和生物力学，而且无需任何额外的人工微调即可运行，从而节省生产过程中的额外成本，”高级研究员James Tsoi博士补充道，他是该大学牙科材料科学副教授。

“许多人工智能方法设计了一个'相似'的产品，但我相信这是第一个将数据驱动的人工智能功能化为真正的牙科应用的项目”——香港大学蔡建华博士 

“许多人工智能方法设计了一个'相似'的产品，但我相信这是第一个将数据驱动的人工智能功能化为真正的牙科应用的项目。我们希望这种智能制造技术将成为推动牙科工业4.0的垫脚石，这对应对香港老龄化社会和牙科人员短缺的挑战至关重要。

使用生成AI进行牙冠的临床试验正在进行中。此外，研究人员正在努力将该工具的适用性扩展到其他牙科修复体，例如部分假牙和完整假牙。

这项研究题为“3D-DCGAN设计的牙冠的形态和机械性能”( “Morphology and mechanical performance of dental crown designed by 3D-DCGAN)，在线发表在2023年3月的《牙科材料》 (Dental Materials) 杂志上

 

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