中科院深圳先进技术研究院夏泽洋:计算生物力学和机器人助力精准口腔正畸|CCF-GAIR2018

本文摘要：按：2018 全球人工智能与机器人峰会（CCF-GAIR）在深圳开会，峰会由中国计算机学会（CCF）主办，由、香港中文大学（深圳）主办，获得了深圳市宝安区政府的大力指导，是国内人工智能和机器人学术界、工业界及投资界三大领域的顶级交流盛会，目的打造出国内人工智能领域最不具实力的跨界交流合作平台。在第二天的机器人行业应用于专场，中国科学院深圳先进设备技术研究院夏泽洋博士公开发表了主题为“精准口腔正畸医疗机器人技术与系统”的精彩演说。 展出了口腔正畸医疗机器人的近期研究成果。

按：2018 全球人工智能与机器人峰会（CCF-GAIR）在深圳开会，峰会由中国计算机学会（CCF）主办，由、香港中文大学（深圳）主办，获得了深圳市宝安区政府的大力指导，是国内人工智能和机器人学术界、工业界及投资界三大领域的顶级交流盛会，目的打造出国内人工智能领域最不具实力的跨界交流合作平台。在第二天的机器人行业应用于专场，中国科学院深圳先进设备技术研究院夏泽洋博士公开发表了主题为“精准口腔正畸医疗机器人技术与系统”的精彩演说。

展出了口腔正畸医疗机器人的近期研究成果。夏泽洋博士是中国科学院深圳先进设备技术研究院研究员、博士生导师，是广东省杰出青年科学基金获得者、吴文俊人工智能自然科学奖获得者、“国家重点研发计划”国际合作重点专项负责人，广东省根本性科技专项负责人，中国科学院青年创意理事长广州分会副理事长，深圳市“孔雀计划”人才。在报告中，夏泽洋博士首先讲解了实验室的情况。夏博士2012年从美国返回深圳，在中科院深圳先进设备技术研究院创立了医疗机器人与生物力学实验室。

实验室主要环绕医疗机器人与生物力学交叉方向的共性关键技术，还包括创新性机器人系统设计、类似环境下的机器人运动规划与掌控、面向医疗机器人应用于的若干生物力学问题，并重点在智能服务与操作者机器人、精准口腔医疗机器人、软体医疗及康复机器人几个方向积极开展研究工作。明确应用于上，实验室主要积极开展了以下三个方面的研究。

第一，积极开展了用作机器人操作者的目标辨识与定位、感官掌控、状态监测等关键理论和技术的研究。第二，积极开展了用作口腔正畸医疗的计算出来生物力学及机器人制取等关键理论与技术的研究。第三，研发了软体医疗及康复机器人系统设计与掌控等关键理论与技术的研究。

讲解完了实验室基本情况和重点注目领域之后，夏博士重点讲解了精准口腔正畸医疗机器人技术与系统的研究进展，并回应主要技术性研发工作已基本完结，先前主要工作是临床样板应用于和商业推展。夏博士首先展出了传统口腔正畸临床化疗的基本流程。首先要取牙模，人工制作石膏模型，做到测量，做到蜡模排牙，最后做到矫治器的设计和弯制。

整个过程是使用试错的方式展开，不存在化疗效果佳、周期长、综合成本高等问题。录:传统口腔正畸临床化疗典型过程（图片源于网络）针对上面提及的问题，夏博士团队积极开展了精准口腔正畸医疗机器人的研究。

该研究以口腔正畸学为临床机理，以计算出来生物力学为医疗方法，最后通过机器人技术展开临床实行，目的从基于的组织生物力学的精准临床与预测、个性化矫治器的自动制取等多个方面来提升正畸化疗效果、减少综合化疗成本。录：精准口腔正畸医疗机器人系统（图片源于CAS/SIAT医疗机器人与生物力学实验室）上述工作中的基础性工作是的组织重构。区别于目前临床的商业CT获取的软件和其他的商业软件基于骨密度值的重构，的组织重构获得的牙齿、牙周膜、牙槽骨都可以独立国家操作者，为后期辅助医疗的工作奠下了基础。

录：利用口腔的组织重构方法获得的“牙齿-牙周膜-牙槽骨”复合体模型（图片源于CAS/SIAT医疗机器人与生物力学实验室）在的组织重构的基础上，创建了可视化辅助医疗系统，并积极开展了基于计算出来生物力学的化疗仿真工作。夏博士讲解了早期在NIH R01项目资助下积极开展的基于大规模临床实验的口腔正畸生物力学机理及化疗策略对比方面的研究工作，该项目对口腔正畸牙齿移动模式掌控的机理、可行性和模型展开了系统的研究。基于上述研究结果，实验室创建了口腔正畸牙齿移动的计算出来生物力学模型，并在此基础上构建了正畸力的仿真及牙齿移动的仿真。

基于仿真结果可对化疗方案展开优化，同时也可以对矫治器的设计展开优化。(公众号：)录：“矫治器-正畸力-牙齿移动”的多级化疗仿真方法示意图（图片源于CAS/SIAT医疗机器人与生物力学实验室）左：“矫治器-TPBC”生物力学建模模型；中：正畸力建模示意图；右：牙齿移动建模示意图矫治器设计已完成后，下一步要做到矫治器制取。目前实验室已创建了矫治器自动制取机器人系统，制取一套弓丝矫治器只必须几分钟时间，之后可以洗手包，传送到临床应用于单位。

录：个性化弓丝矫治器机器人自动弯制（图片源于CAS/SIAT医疗机器人与生物力学实验室）最后，夏博士未来发展了以后口腔正畸医疗的场景：以深圳为事例，一个大城市每个区建一个制取中心就可以了。患者回到医院或者医院，扫瞄一下CT图像，终端自动已完成的组织重构、化疗规划，医生花上上几分钟时间，把这个结果呈现出给患者，如果患者表示同意积极开展化疗，医生就可以请求患者在旁边喝一杯咖啡，再行把数据传送给机器人制取中心。

迅速，机器人制取中心可较慢将矫治器送往医院，如果患者不必须展开外科手术等前期处置，喝一杯咖啡后第一个矫治器就可以加装了。在此基础上，夏博士期望通过上述基础理论和关键技术推展临床口腔正畸医疗从当前基于试错的经验医疗模式提高到可预测的精准医疗模式，最后构建在合理的时间内给与患者个性化、可预测的口腔正畸化疗。

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