HKU-Forscher entwickeln intelligente Zahnkronenherstellung mit generativer KI

Hong Kong: Forscher aus der University of Hong Kong (HKU) haben ein neues Verfahren zur intelligenten Herstellung von Zahnkronen mithilfe generativer künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt. 

Das Team von Dr. James Tsoi arbeitete mit Kollegen vom Fachbereich Informatik der Fakultät für Ingenieurwissenschaften zusammen, um einen 3D-Deep-Learning-Algorithmus zur Herstellung genauer, personalisierter Zahnkronen zu entwickeln, die die Morphologie und Materialanforderungen natürlicher Zähne imitieren. Die Ergebnisse ihrer Recherchen wurden in veröffentlicht Dentalmaterialien in einem Artikel mit dem Titel „Morphologie und mechanische Leistung der von 3D-DCGAN entworfenen Zahnkrone".

Verwendung von 3D-DCGAN zum Entwerfen von Zahnkronen

Die Studie verwendete eine KI-Methode namens 3D-Deep Convolutional Generative Adversarial Network (3D-DCGAN), um eine Zahnkrone zu entwerfen. Die KI-konstruierten Kronen wurden mit natürlichen Zähnen und mit zwei anderen konventionellen CAD-Methoden der Kronendesign-Methoden verglichen. 

Die Ergebnisse zeigten, dass die generative KI-konstruierten Kronen im Vergleich zu natürlichen Zähnen die geringste 3D-Diskrepanz, den engsten Höckerwinkel und ähnliche okklusale Kontakte aufwiesen. Die biomechanische Finite-Elemente-Analyse ergab auch, dass die von KI entworfene Krone durch die Verwendung von Lithiumsilikat der erwarteten Lebensdauer natürlicher Zähne sehr nahe kommen kann.

„Viele KI-Ansätze entwerfen ein Produkt, das ‚gleich aussieht‘, aber ich glaube, dass dies das erste Projekt ist, das datengesteuerte KI für echte zahnärztliche Anwendungen funktionalisiert. Wir hoffen, dass diese intelligente Fertigungstechnologie das Sprungbrett für das Vorantreiben von Industrie 4.0 in der Zahnmedizin sein wird, die von entscheidender Bedeutung ist, um den Herausforderungen einer alternden Gesellschaft und des Mangels an zahnmedizinischem Personal in Hongkong zu begegnen“, sagte Dr. Tsoi.

Verbesserung der Effizienz zahnärztlicher Arbeitsabläufe

Derzeit hat der digitale Arbeitsablauf für Computer-Aided Design and Manufacturing (CAD/CAM) die Zahnheilkunde erheblich verbessert, hat aber immer noch seine Herausforderungen.

 Vom Design bis zur Herstellung von Zahnersatz ist der Prozess arbeitsintensiv, zeitaufwändig und erzeugt Gesundheits- und Umweltrisiken während der 3D-Druck- und Fräsprozesse. Die Software verwendet eine „Zahnbibliothek“, die vordefinierte Kronenvorlagen enthält, um die Generierung von prothetischen Designs zu unterstützen, aber der Bediener muss noch weitere Anpassungen vornehmen, um individuellen Bedingungen gerecht zu werden.

Die Forscher hoffen, dass diese neue intelligente Fertigungstechnik eine effizientere und genauere Alternative zur traditionellen Methode zur Herstellung individueller Zahnkronen werden kann. 

Die Studie wurde unterstützt von der Allgemeiner Forschungsfonds (GRF), die Gemeinsames Finanzierungsprogramm des Innovations- und Technologiefonds Festland-Hongkong (ITF-MHKJFS) und die Gesundheits- und medizinischer Forschungsfonds (HMRF). Klinische Studien zur Verwendung dieser generativen KI für Zahnkronen sind im Gange. Das Team arbeitet auch an der Anwendbarkeit dieses Werkzeugs in anderen Zahnprothesen wie Brücken und Prothesen.

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