人工智能|人工智能+3D打印，做出一口好“牙”

20年前，我国在口腔数字化修复领域的相关产品基本依赖进口。现在，国产关键技术产品不仅填补了国内空白，部分达国际领先水平，而且还实现了中国自主高端口腔医疗技术装备在全球牙科市场“零”的突破。
【人工智能|人工智能+3D打印，做出一口好“牙”】孙玉春北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心副主任、主任医师
近日，在2021年中关村论坛上揭晓的2020年度北京市科学技术奖中，北京大学口腔医院联合南京航空航天大学等机构，凭借“复杂口腔修复体的人工智能设计与精准仿生制造”共同摘得北京市技术发明一等奖。
“近30年，数字化技术在全球口腔修复领域的应用越来越深入和广泛，但我国在该领域的基础研究与产品开发一度严重缺乏国际竞争力，义齿三维设计软件、专用打印机、氧化锆材料等产品基本依赖进口，设计算法、打印工艺、材料制备工艺等核心技术不足。 ”北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心副主任、主任医师孙玉春教授告诉科技日报采访人员，为改变这一现状，自2001年开始，他联合国内院校和企业，从最具挑战的全口义齿入手，到可摘局部义齿、固定义齿，不断进行研发、试错。
如今，团队原创研发的复杂口腔修复体人工智能设计软件、专用3D打印工艺设备和仿生氧化锆材料，已经可以让“数字化义齿”的修复，变得高效、舒适且美观。
数字化技术用于义齿修复成研究热点
根据《第四次全国口腔健康流行病学调查报告》（2018），我国35岁以上成人平均失牙4.7颗，各年龄组缺损、缺失牙齿达数十亿颗。口腔修复体、义齿即假牙，是目前人类重拾咀嚼功能的有效帮手。
“上世纪七八十年代，一位法国教授首先将数字化技术应用于牙科。 ”孙玉春介绍，近30年来，数字化技术在全球口腔修复领域的应用越来越深入和广泛，以计算机辅助设计、计算机辅助制造技术为代表的口腔数字化修复技术，在固定修复、种植修复和可摘局部义齿修复方面的慢慢发展成熟，修复诊疗的效率和精度也在不断提高。
近年来，将数字化技术用于全口义齿修复成为研究热点，国际上先后涌现出十余种数字化全口义齿修复系统。不过，孙玉春透露，由于制模、记录颌位与全口义齿设计技术难度仍然较高，导致义齿设计效率和智能化程度不高。
“判断义齿疗效的关键，是义齿的设计制造精度与仿生匹配度。 ”孙玉春表示，进入21世纪，人们看到了人工智能在口腔医学领域的价值。人工智能最初用于口腔诊断，但现在已经广泛应用于三维扫描、计算机辅助设计、计算机辅助制造、仿生材料设计，它可以提高义齿的设计效率和仿生度，让义齿与患者更匹配，同时减少传统手工设计、制造、精调人力成本。
1000多副手工模型建成数据库
但义齿的三维设计，长期依赖于欧美国家基于解析几何算法的CAD软件，这种软件聚焦于每一颗牙齿单独设计，应用难度大且效率低。
将近10年的时间，孙玉春常常利用国外软件排列每一颗义齿的位置，但他发现，始终没有国内义齿技工大师排得好。
差异来自不同的技术路线， “用欧美软件设计时，要用鼠标对每颗牙齿的空间位置、姿态和三维形状进行逐个交互式调整，每颗牙齿需要考虑上下左右前后6个自由度，全口28颗牙齿需反复调整168个自由度。而传统技师是靠多年积累的手工排牙经验和操作技巧排牙，想用鼠标和键盘模仿，难度极大。 ”孙玉春说。