【AI整牙】港大牙醫學院利用AI製作牙冠　成品預期壽命與天然牙齒貼近

港大牙醫學院以生成式人工智能（generative AI）結合現有牙科製造技術，研發出智能製造（smart manufacturing）牙冠的核心技術，精準製造切合病者天然牙齒形態特徵和生物力學性能的個人化牙冠，作牙科臨床醫療應用。團隊表示，利用AI算法設計的牙冠，與天然牙齒，以及由常規方法製成的牙冠作比較，與天然牙齒的與天然牙齒的形態特徵及預期壽命最貼近。

研究團隊由港大牙醫學院牙科物質學副教授徐傑漢博士帶領，與工程學院計算機科學系跨學科合作，旨在推動全新一代智能製造義齒（假牙）工作流程的躍進。新技術已在學術期刊《Dental Materials》發表，文章題爲「3D-DCGAN設計牙冠的形態和機械性能表徵」。

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目前設計及製造假牙主要依賴『電腦輔助設計和製造（Computer-Aided Design and Manufacturing, CAD/CAM）』數碼化工作流程，牙科製成品較以往有顯著提升，但過程中仍涉及大量人手和時間，製造假牙的過程會產生有害氣體或粉塵，危害牙科從業員健康和環境。現時CAD軟件主要利用「牙齒庫」中儲存的牙冠模型，協助假牙的設計，然後牙科技師需根據個人的經驗和知識，進一步調整假牙以切合患者口腔的實際情況。

以健康天然牙齒案例教導AI整牙

港大研究團隊開發的生成式人工智能牙科義齒設計算法，採用真正的三維深度學習方法，設計並生產高準確度模仿天然牙齒形態特徵的牙冠，既能迎合不同人士的需要，同時具備與牙科陶瓷力學特性匹配的生物力學特徵。

「我們使用3D-DCGAN（(3D-Deep Convolutional Generative Adversarial Network，三維深度卷積生成對抗網絡）方法，利用超過600個健康的天然牙齒案例來『教導』人工智能甚麼是好的設計，透過生成器和鑑別器之間的內部競爭來提高設計質量。在訓練過程中，AI學習了天然牙齒形態特徵，例如牙尖角和牙齒溝槽，因此能設計出形態和功能均能比擬天然牙齒的牙冠。」項目共同研究員丁豪博士解釋說。

陶瓷結合AI生成的假牙 與天然牙齒的預期壽命估計最貼近

團隊將利用AI算法設計的牙冠，與天然牙齒，以及由CAD軟件和牙科技師設計的兩種常規方法製成的牙冠作比較。結果顯示，與天然牙齒相比，利用新AI算法設計的牙冠具有最低的三維偏差，以及最接近的牙尖角度（形態特徵）和咬合接觸點數量及面積（功能特徵），與天然牙齒的形態特徵非常接近。研究結果亦顯示，根據生物力學有限元疲勞分析顯示，利用二矽酸鋰（lithium disilicate）陶瓷作爲原材料，結合AI生成的假牙，與天然牙齒的預期壽命估計最貼近，而使用其他兩種現有方法設計的牙冠，分別過大或過薄，均不接近天然牙齒的預期壽命。研究結果表明，利用3D-DCGAN設計高精度的個性化牙冠，不僅能模仿天然牙齒的形態和生物力學性能，同時不需技師調整以適應患者口腔情況，從而節省了人力成本。

長遠希望牙醫可以兼作加工所角色  減製牙時間及成本 

港大牙醫學院副院長、首席研究員徐傑漢向TOPick表示，不少病人種牙、杜牙根均需要使用製作牙冠。他表示，今次研究可以幫助製作牙齒的前期過程，預料製作假牙的時間可以減少最多一半，成本亦可減少4分之一。徐傑漢指，由於本港的牙醫需要委託加工所製作假牙，預料新技術暫時對減低成本的影響有限。不過研發團隊亦正研究，以更小的機器製作假牙，令牙醫亦可以兼作加工所角色，減少製牙時間及成本。 

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記者：陳展棋