Libro de presentación oral en 3D

Inteligencia artificial + impresión 3D para crear buenos dientes

Sun Yuchun, subdirector y médico jefe del Centro de Investigación Digital de Medicina Oral de la Facultad de Estomatología de la Universidad de Pekín .

Recientemente, en los Premios de Ciencia y Tecnología de Beijing 2020 anunciados en el Foro Zhongguancun 2021, el Hospital Estomatológico de la Universidad de Beijing, la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nanjing y otras instituciones ganaron el Premio de Ciencia y Tecnología de Beijing por su "inteligencia artificial". Diseño y fabricación biónica de precisión de prótesis complejas" Primer Premio Premio Municipal de Invención Tecnológica.

Puntos críticos de investigación de la tecnología digital en la reparación de prótesis dentales

El Cuarto Informe de la Encuesta Epidemiológica Nacional de Salud Bucal (2018) muestra que el número promedio de dientes perdidos para adultos mayores de 35 años en mi país es 4,7, hay miles de millones de dientes perdidos en todos los grupos de edad. Las dentaduras postizas y las prótesis dentales son asistentes eficaces para que los humanos restablezcan la función masticatoria.

"En las décadas de 1970 y 1980, un profesor francés aplicó la tecnología digital a la odontología por primera vez". Sun Yuchun explicó que en los últimos 30 años, la tecnología digital se ha utilizado cada vez más en el campo de la restauración dental a nivel mundial. . y extenso. La tecnología de restauración dental digital, representada por el diseño asistido por computadora y la tecnología de fabricación asistida por computadora, ha madurado gradualmente en la restauración fija, la restauración con implantes, la restauración de prótesis parciales removibles, etc., y la eficiencia y precisión del diagnóstico y tratamiento de la restauración también mejoran constantemente. .

En los últimos años, la aplicación de la tecnología digital en la reparación de prótesis completas se ha convertido en un punto de investigación y han aparecido a nivel internacional más de diez sistemas digitales de reparación de prótesis completas. Sin embargo, Sun Yuchun reveló que debido a la gran dificultad técnica de modelar, registrar las posiciones de la mandíbula y diseñar dentaduras postizas completas, la eficiencia y la inteligencia del diseño de las dentaduras postizas no son altas.

“La clave para juzgar la eficacia de las dentaduras postizas es la precisión del diseño y la fabricación de las dentaduras postizas y el grado de coincidencia biónica”. Sun Yuchun dijo que en el siglo XXI, la gente ha visto el valor de la inteligencia artificial. en el campo de la medicina bucal. La inteligencia artificial se utilizó originalmente para el diagnóstico oral, pero ahora se ha utilizado ampliamente en escaneo tridimensional, diseño asistido por computadora, fabricación asistida por computadora, diseño de materiales biónicos y otros campos. Puede mejorar la eficiencia del diseño y el grado biónico de las dentaduras postizas, hacer que las dentaduras postizas sean más adecuadas para los pacientes y reducir los costos laborales del diseño, fabricación y ajuste manual tradicional.

Se incorporaron más de 1000 modelos manuales a la base de datos.

Sin embargo, el diseño tridimensional de las prótesis dentales se basa desde hace mucho tiempo en software CAD europeo y americano basado en algoritmos de geometría analítica. Este tipo de software se centra en el diseño personalizado de cada diente, de difícil aplicación y baja eficacia.

En los últimos 10 años, Sun Yuchun utilizó a menudo software extranjero para organizar la posición de cada dentadura postiza, pero descubrió que ningún técnico nacional en prótesis dentales podía hacerlo bien.

La diferencia viene por los distintos recorridos técnicos. "Al diseñar con software europeo y americano, la posición espacial, la postura y la forma tridimensional de cada diente deben ajustarse interactivamente uno por uno con el ratón. Cada diente debe considerar 6 grados de libertad, y los 28 dientes del toda la boca requiere 168 grados de libertad. Los técnicos tradicionales dependen de años de experiencia en la disposición manual de los dientes y habilidades operativas, lo cual es extremadamente difícil de imitar con un mouse y un teclado", dijo Sun Yuchun.

Justo cuando estaba a punto de darse por vencido, Sun Yuchun de repente se dio cuenta. "¿Por qué no tomar la dentadura postiza hecha por técnicos chinos en su conjunto y luego ajustar los parámetros de forma tridimensional de la dentadura en su conjunto de acuerdo con la situación individual de cada paciente? Es como construir una casa, convertir los ladrillos anteriores en la casa entera. , y la casa puede adaptarse al entorno. Esto puede superar el cuello de botella de la eficacia y eficiencia del diseño de software extranjero”.

El equipo de Sun Yuchun escaneó más de 1.000 modelos de dentaduras postizas inicialmente acumulados por la Facultad de Estomatología de la Universidad de Pekín. la computadora para el modelado de datos. Utilizando estos más de 1000 modelos, el equipo finalmente propuso un sistema de índice ponderado basado en más de 10 variables clave, como la línea media facial, la línea de la boca, la línea de altura de los labios y la curva del arco dental (ancho, profundidad, curvatura). Basándose en estos indicadores, se puede recopilar información del paciente y en cuestión de segundos se puede encontrar en la base de datos la plantilla de dentadura postiza estándar que mejor se adapta al paciente actual.

Actualmente, cuentan con cerca de 200.000 modelos de dentaduras postizas en su base de datos. "Actualmente hay alrededor de 570 fábricas de procesamiento de dentaduras postizas en todo el país, que pueden diseñar más de 1.700 modelos de dentaduras postizas cada día", dijo Sun Yuchun.

Explore el conjunto de parámetros de impresión 3D más adecuado para la estructura dental

Aunque la eficiencia del diseño de prótesis dentales ha mejorado, todavía existen muchas dificultades para convertir los dibujos de diseño en prótesis dentales reales.

Los primeros equipos de impresión 3D de metal importados de Europa y Estados Unidos se escaneaban mediante un único rayo láser. El proceso de composición tipográfica y diseño es demasiado complejo y la capacidad de analizar y juzgar inteligentemente es insuficiente. Se requiere una gran cantidad de ajustes manuales y operaciones de pospulido, lo que resulta en una baja precisión de fabricación y un alto desperdicio de material.

“En ese momento, la precisión de las impresoras extranjeras generales para imprimir partes clave de las dentaduras postizas era sólo de 100 a 150 micrones, pero con nuestra impresora puede alcanzar de 30 a 50 micrones”.

Los materiales laminados hacen que las dentaduras postizas sean más realistas

Desde la punta hasta la raíz, el color, la transparencia y la dureza cambian gradualmente. ¿Cómo preparan los materiales biónicos el diseño de inteligencia artificial y las tecnologías de fabricación de precisión?

El óxido de circonio es el principal material para la fabricación de prótesis dentales. "Europa, Estados Unidos y Japón dominan desde hace mucho tiempo la tecnología de vanguardia de preparación de material de circonio oral, pero los materiales de circonio que producían en los primeros días sólo tenían un color, transparencia y dureza únicos, y la mecánica y la estética no coincidían El tejido duro de los dientes naturales también es el "punto caliente de la investigación y las dificultades en el campo de los materiales cerámicos dentales dentro del alcance". Sun Yuchun señaló que para que las dentaduras postizas muestren diferentes colores, transparencia y propiedades mecánicas. De arriba a abajo, el equipo de investigación laminó materiales de circonio y cada capa quedó oculta.

“Presionamos seis tipos de circonio que contienen diferentes proporciones de óxido de itrio juntos según una determinada estructura, y establecimos una interfaz biónica permeable a gradiente bidireccional en cada capa para imitar la capa de esmalte de los dientes naturales, haciendo que la dentadura postiza No habrá fractura entre capas durante el proceso de fabricación y sinterización, y la precisión de fabricación no se reducirá". Sun Yuchun dijo que esta tecnología resuelve el problema de que la dureza y el módulo elástico de la superficie oclusal de la dentadura postiza son mucho mayores que los de la superficie oclusal natural. el esmalte dental hasta cierto punto y mejora la salud bucal en términos de función y estética.

Hoy en día, los ocho productos desarrollados bajo este programa pueden reemplazar completamente las importaciones y se han exportado al extranjero. Los productos de circonio biónico se han promocionado en más de 120 países de todo el mundo y cada año se pueden producir casi 10 millones de pares de dentaduras postizas.

“Hace veinte años, mi país dependía básicamente de las importaciones de productos relacionados en el campo de la restauración dental digital. Ahora, los productos de tecnología clave nacionales no solo han llenado el vacío nacional, sino que algunos han alcanzado el nivel líder internacional. "Pero también logró que los productos dentales independientes de alta gama de China hayan logrado un avance 'cero' en el mercado dental global", dijo Sun Yuchun.