圖一: (右起) 林宇恒醫(yī)生、Khaing Myat Thu醫(yī)生、周俊宏醫(yī)生、麥浩明教授和
熊體超博士

圖二: 研究小組使用3D GAN來(lái)學(xué)習(xí)175名參與學(xué)生的牙齒于牙弓中的關(guān)系。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，3D GAN能根據(jù)剩余牙齒（深灰色）的特征生成牙齒（紅色）。研究小組建議進(jìn)一步研究上/下顎牙齒的咬合，有助AI制造更自然合適的牙齒（紅色）。

牙齒疾病或創(chuàng)傷導(dǎo)致的牙齒缺失，在世界各地都屢見(jiàn)不鮮，尤其常見(jiàn)于口腔健康狀況因衰老而變差的長(zhǎng)者。

如果牙齒缺失而沒(méi)有將其修復(fù)，不僅會(huì)影響患者的儀容外觀和咀嚼功能，亦會(huì)引致頜骨流失和牙齒移動(dòng)。后者會(huì)導(dǎo)致咬合不正和咬合不規(guī)則，從而影響剩余的牙齒、牙齦、下頜肌肉和顳下頜關(guān)節(jié)(牙骹)的健康。

假牙(義齒) 是缺牙患者的常用方法。而假牙與患者原本牙齒的相似度非常要緊，以便保持患者的原本外觀、咀嚼功能、口腔和身體健康。

目前，牙醫(yī)、牙科技術(shù)員和患者在設(shè)計(jì)和制作假牙的過(guò)程中都需投放不少時(shí)間。現(xiàn)有的電腦化假牙設(shè)計(jì)過(guò)程仍需要繁瑣的人工輸入，而牙醫(yī)亦要花大量時(shí)間從患者身上收集牙齒關(guān)系資料，加上現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性有限，令假牙由生產(chǎn)到安裝到患者口腔中的過(guò)程或會(huì)出現(xiàn)阻滯。

來(lái)自香港大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院和香港珠海學(xué)院資訊科學(xué)系的研究人員合作開(kāi)發(fā)人工智能，可以自動(dòng)設(shè)計(jì)個(gè)人化假牙，提高效率和減少所需時(shí)間，讓牙醫(yī)能提供更順暢的服務(wù)，同時(shí)改善患者應(yīng)診體驗(yàn)。

利用三維生成對(duì)抗網(wǎng)路演算法(3D-GAN) ，該研究使用人工智能在來(lái)自香港大學(xué)的175名學(xué)生志愿者進(jìn)行了訓(xùn)練和測(cè)試。參加者經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)作篩選，確保他們擁有健康的牙齦和牙齒條件，以獲得的訓(xùn)練效果。研究表明，人工智能可以重建自然健康牙齒的形狀，并準(zhǔn)確地自動(dòng)化設(shè)計(jì)假牙。

共同研究員周俊宏醫(yī)生解釋說(shuō)︰「我們選擇使用3D-GAN演算法，是因?yàn)榕c其他人工智能演算法相比，它在三維物件重建方面具有更的性能。在初步研究中，3D-GAN能夠?yàn)?0%的患者個(gè)案重建與原本牙齒相若的形狀。隨著我們投入更多的人工智能訓(xùn)練數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)它將越趨成熟。」

研究發(fā)現(xiàn)，使用人工智能來(lái)設(shè)計(jì)假牙的優(yōu)越之處在于只需患者牙列的數(shù)碼模型便可進(jìn)行制作。AI可以從牙列的其余部分學(xué)習(xí)個(gè)別牙齒的特征，并制造一只如缺失牙齒般的假牙。

首席研究員林宇恒醫(yī)生指:「這(研究)將促進(jìn)牙醫(yī)修復(fù)缺牙的工作流程，因?yàn)闇?zhǔn)備和安裝(假牙)過(guò)程僅需很少時(shí)間，而患者亦不需要在診所逗留很長(zhǎng)時(shí)間。」

此項(xiàng)研究題為「人工智能設(shè)計(jì)的單只臼齒假牙體：前瞻性實(shí)驗(yàn)研究方案」，日前發(fā)表于《公共科學(xué)圖書(shū)館：綜合》(PLoS ONE) 期刊，而其初步結(jié)果于近的國(guó)際牙科研究協(xié)會(huì)(IADR)大會(huì)上發(fā)表，并獲得IADR Neal Garrett臨床研究獎(jiǎng)和2022年IADR-SEA Hatton獎(jiǎng)- 組的亞軍。

研究團(tuán)隊(duì)
香港大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院
首席研究員: 修復(fù)齒科暨同心基金數(shù)據(jù)科學(xué)研究院臨床助理教授林宇恒醫(yī)生共同研究員:
- 修復(fù)牙科科學(xué)暨應(yīng)用口腔科學(xué)與社區(qū)牙科護(hù)理研究助理周俊宏醫(yī)生
- 牙齒公共衛(wèi)生臨床教授麥浩明醫(yī)生
- 修復(fù)牙科科學(xué)研究助理Khaing Myat Thu醫(yī)生

香港珠海學(xué)院
共同研究員- 資訊科學(xué)系副教授熊體超博士
期刊「人工智能設(shè)計(jì)的單只臼齒牙假體：前瞻性實(shí)驗(yàn)研究方案」連結(jié):
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0268535