港大牙医学院开发人工智能自动化设计假牙

图一: (右起) 林宇恒医生、Khaing Myat Thu医生、周俊宏医生、麦浩明教授和
熊体超博士

(原新闻稿已于7月17日发布)

牙齿疾病或创伤导致的牙齿缺失，在世界各地都屡见不鲜，尤其常见于口腔健康状况因衰老而变差的长者。

 图二: 研究小组使用3D GAN来学习175名参与学生的牙齿于牙弓中的关系。经过训练，3D GAN能根据剩余牙齿（深灰色）的特征生成牙齿（红色）。研究小组建议进一步研究上/下颚牙齿的咬合，有助AI制造更自然合适的牙齿（红色）。

如果牙齿缺失而没有将其修复，不仅会影响患者的仪容外观和咀嚼功能，亦会引致颌骨流失和牙齿移动。后者会导致咬合不正和咬合不规则，从而影响剩余的牙齿、牙龈、下颌肌肉和颞下颌关节(牙骹)的健康。

假牙(义齿) 是治疗缺牙患者的常用方法。而假牙与患者原本牙齿的相似度非常要紧，以便保持患者的原本外观、咀嚼功能、口腔和身体健康。

目前，牙医、牙科技术员和患者在设计和制作假牙的过程中都需投放不少时间。现有的计算机化假牙设计过程仍需要繁琐的人工输入，而牙医亦要花大量时间从患者身上收集牙齿关系数据，加上现时系统的准确性有限，令假牙由生产到安装到患者口腔中的过程或会出现阻滞。

来自香港大学牙医学院和香港珠海学院信息科学系的研究人员合作开发人工智能，可以自动设计个人化假牙，提高效率和减少所需时间，让牙医能提供更顺畅的服务，同时改善患者应诊体验。

利用三维生成对抗网络算法 (3D-GAN) ，该研究使用人工智能在来自香港大学的175名学生志愿者进行了训练和测试。参加者经过严格标准作筛选，确保他们拥有健康的牙龈和牙齿条件，以获得最佳的训练效果。研究表明，人工智能可以重建自然健康牙齿的形状，并准确地自动化设计假牙。

共同研究员周俊宏医生解释说︰「我们选择使用3D-GAN算法，是因为与其他人工智能算法相比，它在三维对象重建方面具有更卓越的性能。在初步研究中，3D-GAN能够为60%的患者个案重建与原本牙齿相若的形状。随着我们投入更多的人工智能训练数据，预计它将越趋成熟。」

研究发现，使用人工智能来设计假牙的优越之处在于只需患者牙列的数码模型便可进行制作。AI可以从牙列的其余部分学习个别牙齿的特征，并制造一只如缺失牙齿般的假牙。

首席研究员林宇恒医生指:「这(研究)将促进牙医修复缺牙的治疗工作流程，因为准备和安装(假牙)过程仅需很少时间，而患者亦不需要在诊所逗留很长时间。」

此项研究题为「人工智能设计的单只臼齿假牙体：前瞻性实验研究方案」，日前发表于《公共科学图书馆：综合》(PLoS ONE) 期刊，而其初步结果于最近的国际牙科研究协会(IADR)大会上发表，并获得IADR Neal Garrett临床研究奖和2022年IADR-SEA Hatton奖 - 高级组的亚军。

研究团队

香港大学牙医学院

首席研究员 : 修复齿科暨同心基金数据科学研究院临床助理教授林宇恒医生共同研究员:

- 修复牙科科学暨应用口腔科学与小区牙科护理研究助理周俊宏医生

- 牙齿公共卫生临床教授麦浩明医生

- 修复牙科科学高级研究助理 Khaing Myat Thu医生

香港珠海学院

共同研究员 - 信息科学系副教授熊体超博士

期刊「人工智能设计的单只臼齿牙假体：前瞻性实验研究方案」连结:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0268535