Pesquisadores líderes da Faculdade de Odontologia da Universidade de Hong Kong (HKU) deram um passo revolucionário na confecção de coroas dentárias, utilizando a inteligência artificial generativa. Essa inovação representa um avanço significativo na produção de próteses dentárias de última geração.
A equipe, liderada pelo Dr. James Tsoi, Professor Associado em Ciência dos Materiais Dentários, colaborou com colegas do Departamento de Ciência da Computação da Faculdade de Engenharia da HKU, marcando um marco importante na produção de próteses dentárias projetadas por Inteligência Artificial.
Os pesquisadores desenvolveram um algoritmo de Inteligência Artifical generativa que utiliza uma abordagem de aprendizado profundo verdadeiramente tridimensional (3D), produzindo coroas dentárias personalizadas com alta precisão que imitam a morfologia e correspondem aos materiais necessários para a biomecânica dos dentes naturais. A análise biomecânica de elementos finitos revelou que, ao usar silicato de lítio, a coroa projetada por Inteligência Artificial pode se aproximar muito da expectativa de vida dos dentes naturais. Em contrapartida, os dois métodos existentes de design de coroas dentárias resultam em coroas que são ou muito grandes ou muito finas, não alcançando a mesma expectativa de vida dos dentes naturais.
Os resultados foram publicados na revista Dental Materials em um artigo intitulado “Morfologia e Desempenho Mecânico de Coroa Dentária Projetada por 3D-DCGAN”.
Atualmente, o fluxo de trabalho digital de Design e Manufatura Assistidos por Computador (CAD/CAM) melhorou significativamente a odontologia, mas ainda enfrenta desafios. Desde o design até a fabricação de próteses dentárias, o processo é intensivo em mão de obra, demorado e gera riscos à saúde e ao meio ambiente durante os processos de impressão 3D e usinagem. O software utiliza uma “biblioteca dentária” que contém modelos predefinidos de coroas para auxiliar na geração de projetos de próteses, mas ainda são necessários ajustes adicionais pelo operador para atender às condições individuais.
O método de fabricação inteligente desenvolvido pela equipe de pesquisa pode enfrentar esse desafio e ajudar a substituir a abordagem convencional de design de coroas dentárias personalizadas.
“Usamos uma abordagem 3D-DCGAN (Rede Generativa Adversarial Convolutiva 3D) para ‘ensinar’ o algoritmo de Inteligência Artificial a criar ‘bons’ designs, alimentando-o com mais de 600 casos de dentes naturais e saudáveis. O algoritmo melhora a qualidade do design por meio da competição interna entre um gerador e um discriminador”, disse o Dr. Hao Ding, co-investigador do projeto.
“Durante o processo de treinamento, o algoritmo aprendeu as características morfológicas dos dentes naturais, de modo que pode projetar coroas dentárias comparáveis a um dente natural – tanto morfologicamente quanto funcionalmente,” acrescentou o Dr. Ding.
As coroas projetadas pela IA 3D-DCGAN foram comparadas com dentes naturais e com outros dois métodos convencionais de design de coroas dentárias. Os resultados mostraram que as coroas projetadas pela Inteligência Artificial generativa tinham a menor discrepância tridimensional, ângulo de cúspide mais próximo (característica morfológica) e contatos oclusais semelhantes (característica funcional) em comparação com dentes naturais.
“Isso demonstra que o 3D-DCGAN poderia ser utilizado para projetar coroas dentárias personalizadas com alta precisão, que não apenas imitam a morfologia e biomecânica dos dentes naturais, mas também operam sem a necessidade de ajustes humanos adicionais, economizando custos adicionais no processo de produção,” disse o principal investigador Dr. James Tsoi.
“Muitas abordagens de IA projetam um produto ‘parecido’, mas acreditamos que este é o primeiro projeto que aplica a IA baseada em dados a uma aplicação odontológica real. Esperamos que essa tecnologia de fabricação inteligente seja o alicerce para impulsionar a Indústria 4.0 na odontologia, o que é vital para enfrentar os desafios da sociedade que envelhece e da escassez de profissionais dentários em Hong Kong,” acrescentou ele.
O Dr. Tsoi afirmou que esse avanço marca um passo importante para alavancar a indústria odontológica na Grande Baía de Guangdong-Hong Kong-Macau, que gera uma receita anual de USD 3,3 bilhões na produção de 25%-30% das próteses dentárias globalmente, e para se alinhar com o 14º Plano Quinquenal Nacional no desenvolvimento de novas formas de industrialização e informatização, como a fabricação inteligente.
Os ensaios clínicos para o uso desta IA generativa em coroas dentárias já estão em andamento. A equipe também está trabalhando na aplicabilidade dessa ferramenta em outras próteses dentárias, como pontes e dentaduras. A odontologia do futuro promete ser mais precisa, personalizada e eficiente, graças às inovações da inteligência artificial.
fonte : Hao Ding et al, Morphology and mechanical performance of dental crown designed by 3D-DCGAN, Dental Materials (2023). DOI: 10.1016/j.dental.2023.02.001