安装义齿(即假牙),最成功莫过于让假牙与牙床能够完美耦合,达到舒适、美观、实用的效果。然而,现实中,行业内新植义齿平均耦合程度在70%到80%之间。面对行业痛点,由港大牙医学院临床助理教授林宇恒医生主导的多人团队,研究数百例「完美牙齿」的形状及其上下颌牙咬合情况,并进行人工智能(AI)训练,成功打造出AI修复牙科方案。这套名为「Tooth AI」的模型在对患者的真实治疗中,义齿建模时间缩短大半,假牙与牙床的耦合程度达到95%以上,几近天然牙。项目在近期的粤港澳大湾区青年创新创业大赛中,从近3,000个项目中突围,夺得二等奖。当前,中国修复和种植牙齿市场需求巨大,团队将面向牙科诊所、医院和牙科工厂开拓市场。 ◆香港文汇报记者 敖敏辉 广州报道
先天的或后天的包括牙齿疾病导致的牙齿缺损,在全世界都屡见不鲜,尤其常见于长者群体。林宇恒是香港的注册修复齿科专科医生,有着多年的临床经验。在他看来,对安装义齿行业来说,每次修复缺损牙没有最好,只有更好。即便是经验最丰富的牙科医生,面对不同口腔健康状况的缺牙患者,也会出现咬合不够理想的情况。
临床中受启发 收集个案建数据库
林宇恒记得,新冠疫情期间,医院来了一位牙齿磨损严重的婆婆,医生在传统模式下给她修复全口义齿。后续回馈中,患者总感觉咀嚼咬合不舒适。覆诊中,医生前后调整了七八次,都没有让患者完全满意。自此,林宇恒萌生了利用人工智能手段设计义齿方案的想法。
他介绍,在传统模式下,医生需要通过目测、口腔扫描、面弓等不同手段去收集患者的牙齿与颞颚关节信息,再使用咬合架模拟患者下颚运动去设计出咬合舒适的牙齿模型。这是一个很耗时耗精力的过程,且存在一定误差,无法完美地针对个人量身定制。为此,林宇恒团队决定反其道而行,先收集其他健康牙齿个案,进行三维扫描。工程技术专业出身的团队伙伴,再利用程序设计技术进行人工智能训练。AI训练中,他们从剩余的牙齿,推算缺损牙齿的形状及其上下颌牙咬合情况,并建立数据库。
「香港大学是全港唯一一个有牙科教学的高校,在开展基础研究方面给予了很大支持。比如,过去两年间,我们透过港大医院,收集了400个左右的个案,每个都是『百里挑一』,牙齿排列整齐、牙龈健康完整且牙齿都在正确的位置。」林宇恒说,这项工作非常不易,每一次找到这样的个案,团队都非常兴奋。
省时省力 高效匹配缺损牙齿
人工智能训练的成果让团队成员颇为满意。传统模式设计的牙齿,外观相差无几,和患者原有的牙齿相似度、与牙床的耦合度,大约七八成。在AI模型下,给超过十名患者植牙,设计的牙齿形状和患者的天然牙齿高度脗合,耦合度能够达到95%,医患都十分满意。
AI建模牙齿修复的临床效率也比传统方式大为提高。面对一个病人,牙医往往需要动辄半小时去研究患者的牙齿,并对牙齿模型进行调节,而AI模式只需要5到10分钟便可完成。AI建模完成后,将义齿的三维模型交给专业牙科工厂制作义齿,能够非常高效地为患者匹配缺损牙齿。
目前,团队仍处在初级研究阶段,相关成果可应用于最多缺损五颗左右的患者。他们正在对脸型大小、眼睛大小以及鼻子高低与牙齿造型关系进行研究,已取得初步成果。同时,此前因疫情推迟的「完美牙齿」的搜集工作,亦在加速进行。
「我们期待更系统、数据更丰富的研究,使得我们的成果应用更实用,未来,即便全口牙齿缺损,我们亦有可能实现接近百分百地还原。」林宇恒说。
技术成熟后将改变牙医教学模式
更值得期待的是,如果人工智能义齿设计研究和应用成熟之后,将改变现有的牙科医学教学模式。林宇恒指,入校后的第三年到第六年,牙科学生基本上在学习上下牙的咬合关系,如何提升咬合率。如果AI义齿设计成熟,这项学习可以极大减少,学生可以有更多时间开展口腔衞生、更个人化地预防口腔疾病、提升病人舒适度等方面的理论以及实操学习。
该团队成员组成十分多元,比如周俊宏医生拥有内地和香港顶级口腔医学学习经历,康敏图医生在英国和日本均有学习深造经历,而来自香港理工大学的熊体超教授是电子工程、电子及谘询工程学博士,周俊谚则毕业于香港大学经济及金融专业。接下来,他们将继续利用不同专业背景优势,加速研发,推出更多AI应用成果。