L’intelligenza artificiale può automatizzare la progettazione di protesi biomimetiche per singoli denti

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L’intelligenza artificiale può automatizzare la progettazione di protesi biomimetiche per singoli denti

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In un recente studio sperimentale, i ricercatori di Hong Kong hanno dimostrato che il loro sistema di IA può generare il disegno di un molare (rosso) basandosi sulle caratteristiche della dentizione rimanente (grigio scuro) (Immagine: HKU).

HONG KONG: Anche con l’ausilio della moderna tecnologia CAD/CAM, la creazione di una protesi dentale richiede ancora molto tempo, con conseguenti costi elevati per i pazienti. Per facilitare la progettazione delle corone dei molari, i ricercatori della Facoltà di Odontoiatria dell’Università di Hong Kong (HKU) e del Dipartimento di Informatica del Chu Hai College of Higher Education di Hong Kong hanno collaborato per sviluppare un nuovo approccio basato sull’intelligenza artificiale (IA).

Quando gli è stato chiesto cosa ha ispirato la ricerca, l’autore principale il Dr. Walter Yu Hang Lam, clinical assistant professor di protesi presso la Divisione di Scienze Dentali Restaurative dell’HKU, ha detto a Dental Tribune International: «Alcuni pazienti percepiscono un sottile picco sulla loro protesi dentale. Pertanto, nel curriculum odontoiatrico, una parte significativa del tempo è dedicata alla teoria dell’occlusione e alla formazione clinica per fornire una protesi dentale adatta alla bocca del paziente. I miei colleghi e io speravamo di trovare una soluzione per migliorare l’efficienza del trattamento e l’esperienza del paziente».

Per ripristinare l’aspetto originale del paziente, la funzione masticatoria e la salute orale generale, le protesi dentali devono avere la stessa morfologia occlusale e la stessa posizione tridimensionale dei denti naturali. Queste possono essere dedotte nel caso di un dente mancante da quelle della dentizione circostante, poiché i denti di un individuo sono tutti controllati dallo stesso insieme di geni ed esposti allo stesso ambiente orale. I ricercatori hanno ipotizzato che l’IA potesse quindi generare il progetto di una protesi monodentale basandosi sulle caratteristiche della dentizione rimanente.

Il team di ricerca ha utilizzato un approccio basato sul machine learning, denominato generative adversarial network (GAN), per addestrare e convalidare il loro sistema di IA e lo hanno testato su 175 partecipanti. Il sistema è stato in grado di ricostruire la forma di un dente naturale e automatizzare il processo di progettazione delle protesi dentarie basandosi esclusivamente sul modello digitale della dentatura del paziente.

«L’algoritmo 3D GAN è stato scelto per le sue prestazioni superiori nella ricostruzione di oggetti 3D rispetto ad altri algoritmi di IA. Nello studio preliminare, 3D GAN è stato in grado di ricostruire forme simili a quelle dei denti originali nel 60% dei casi ma si prevede che migliorerà con l’aumento dei dati a disposizione dell’IA», ha commentato in un comunicato stampa il co-autore Dr Reinhard Chun Wang Chau, ricercatore presso la Divisione di Scienze Dentali Restaurative e di Scienze Orali Applicate e Cura Dentale della HKU. Per ulteriori ricerche, il team propone di indagare se la presenza di denti opposti possa aiutare l’IA a generare un dente più naturale.

Alla domanda sui vantaggi di questo metodo per gli odontoiatri e i pazienti, il dott. Lam ha risposto: «Per entrambi è meno dispendioso in termini di tempo. I dentisti dedicheranno meno tempo alla registrazione dei rapporti mandibolari e alla regolazione alla poltrona, facilitando notevolmente l’intero processo terapeutico e consentendo loro di affrontare un maggior numero di casi».

Ha proseguito: «I pazienti spenderanno meno tempo e meno denaro per il trattamento. Inoltre, le protesi dentali che ricevono si adattano meglio alla loro dentizione rimanente e saranno quindi meno suscettibili nello generare problemi alla mascella» Secondo il dott. Lam, il gruppo di ricerca spera di rendere la tecnologia di IA disponibile per gli odontoiatri entro i prossimi cinque anni, dopo averne ulteriormente testato l’accuratezza in scenari simulati e clinici. Inoltre, i ricercatori ritengono che in futuro il metodo possa essere applicato alla fabbricazione di corone per altri denti e di restauri a più unità.

Lo studio, intitolato “Artificial intelligence-designed single molar dental prostheses: A protocol of prospective experimental study”, è stato pubblicato online il 2 giugno 2022 su PLOS ONE.

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