Thuật toán AI có thể giúp thiết kế mão răng cá nhân hóa trong 3 giây

Theo nhóm các nhà khoa học nha khoa và máy tính, mão răng do AI tạo ra gần giống với hình dạng tự nhiên của răng và vừa vặn hơn so với mão răng được làm bằng phương pháp thông thường.

Nhóm nghiên cứu cho biết mão răng được tùy chỉnh dựa trên dữ liệu từ các răng liền kề với răng cần thay thế.

Mão răng được khuyên dùng cho những bệnh nhân có răng bị hư hại, do tai nạn hoặc chấn thương, hoặc cho những người cần phẫu thuật lấy tủy răng để điều trị nhiễm trùng.

Trưởng nhóm nghiên cứu, James Tsoi Kit-hon (phó giáo sư khoa học vật liệu nha khoa tại Đại học Hồng Kông), nói rằng hiện mất khoảng 5 đến 15 phút để thiết kế mão răng, sử dụng phần mềm trong đó các mẫu mão răng được tinh chỉnh để phù hợp hơn với bệnh nhân.

Song không có tiêu chuẩn chung nào cho việc thiết kế mặt nhai của mão răng. Các loại mão nhân tạo hiện nay cũng chủ yếu dựa vào việc đeo thử để xem bệnh nhân có cảm thấy khó chịu hay không.

James Tsoi Kit-hon cho biết mão răng được thiết kế bằng các phương pháp hiện có này thường quá lớn hoặc quá mỏng. “Khi quá lớn, chiếc mão răng sẽ không vừa với bệnh nhân. Bệnh nhân sau đó sẽ phải đợi một chiếc mão răng khác được làm và đeo thử. Nếu quá mỏng, nó có thể bị gãy trong quá trình sản xuất hoặc mòn trong thời gian ngắn. Chúng ta nên cân bằng giữa tuổi thọ và chức năng của thiết bị nha khoa. Giờ đây, generative AI ra đời để tối ưu hóa cả hai yếu tố”, ông lý giải.

Generative AI là loại trí tuệ nhân tạo mà máy tính được lập trình để tự động tạo ra nội dung mới, như văn bản, hình ảnh, âm thanh và video. Nó khác với các hệ thống AI khác như máy học sâu (deep learning) hoặc học máy (machine learning) trong việc dự đoán kết quả từ dữ liệu đã có sẵn. Thay vì dựa trên dữ liệu huấn luyện, hệ thống generative AI có khả năng tự tạo ra dữ liệu mới và phong phú hơn.

Nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Hồng Kông, Đại học Công nghệ Thượng Hải, Đại học Manchester (Anh), Đại học Drexel và Đại học Minnesota (Mỹ) đã công bố phát hiện của họ trên Tạp chí Vật liệu Nha khoa được đánh giá ngang hàng.

Tác giả nghiên cứu, Ding Hao (nghiên cứu viên sau đại học tại khoa Nha khoa của Đại học Hồng Kông, nghiên cứu về AI lâm sàng), cho biết thuật toán AI bao gồm một trình tạo ra các thiết kế mão răng và một trình có thể phân biệt giữa răng thật với răng do AI tạo ra.

“Chúng tôi đã huấn luyện máy tạo mão răng dựa trên 600 bộ phôi răng tự nhiên và khỏe mạnh, sau đó được kiểm tra chéo bởi trình phân biệt. Máy này đã trải qua 150.000 chu kỳ đào tạo để trau dồi các thiết kế của nó trông gần giống răng tự nhiên đến mức trình phân biệt không thể phân biệt được giữa chúng nữa”, Ding Hao nói.

Trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng mão răng do AI tạo giống với răng tự nhiên về hình dạng và chức năng hơn so với mão răng nhân tạo được tạo bằng các phương pháp thông thường.

Nhóm do Đại học Hồng Kông dẫn đầu cho biết bước đột phá của họ là bước quan trọng hướng tới việc thúc đẩy ngành nha khoa ở Khu vực Vịnh Lớn, bao phủ Châu thổ sông Châu Giang, gồm cả Hồng Kông, và sản xuất 25 đến 30% các bộ phận răng giả trên toàn cầu.

James Tsoi Kit-hon nói nhóm đang liên hệ với các phòng thí nghiệm nha khoa để thuật toán AI có khả năng được cấp phép sử dụng ở Khu vực Vịnh Lớn.

James Tsoi Kit-hon cho hay: “Nếu một phòng thí nghiệm nha khoa quan tâm đến việc sử dụng công nghệ của chúng tôi, các nhà khoa học ở đó có thể đào tạo thuật toán bằng dữ liệu của chính họ và biến nó thành bí quyết riêng”. Ông nói cách tiếp cận này có thể bảo vệ quyền riêng tư của bệnh nhân vì phòng thí nghiệm hoặc phòng khám sẽ là nơi đào tạo thuật toán cục bộ mà không chuyển dữ liệu cho bên thứ ba.

Trung Quốc đã sản xuất 415 triệu bộ phận răng giả vào năm 2021, hầu hết trong số đó được xuất khẩu, theo công ty tư vấn Intelligence Research Group có trụ sở tại thủ đô Bắc Kinh.

Crystal Chen Yanning (nghiên cứu sinh đang học lấy bằng tiến sĩ khoa Học vật liệu nha khoa tại Đại học Hong Kong, người cũng là thành viên của nhóm nghiên cứu) cho biết nhóm đang tuyển dụng những bệnh nhân cần phục hình một mão răng đơn phía sau để thử nghiệm lâm sàng. Điều này sẽ đi kèm với hai năm theo dõi để so sánh hiệu suất của mão răng do AI thiết kế với loại thông thường và các vật liệu sứ khác nhau cho mão răng.

Crystal Chen Yanning nói: “Chúng tôi tập trung vào răng cối thứ nhất, hoặc răng thứ sáu tính từ đường giữa. Đây là răng rất quan trọng cho việc nhai thức ăn. Có những điểm nhô lên trên thân răng được gọi là cusp và các khe nhỏ được gọi là fossae… Mỗi bệnh nhân có tình trạng răng miệng khác nhau. Việc khai thác các đặc điểm của cusp và fossae giúp tạo ra những chiếc răng giả được cá nhân hóa cho từng bệnh nhân”.

Nhóm nghiên cứu tiết lộ bước tiếp theo của họ sẽ là sử dụng AI để sản xuất các bộ phận răng giả như cầu răng (được sử dụng để lấp đầy khoảng trống do răng bị mất) và răng giả.

Áp dụng  AI là xu hướng mới đang được phát triển để giúp tăng cường hiệu quả và độ chính xác của các quy trình nha khoa. Một trong những ứng dụng phổ biến của AI trong nha khoa là thiết kế răng giả và cầu răng. Sử dụng các thuật toán máy học và học sâu, AI có thể tạo ra các thiết kế răng giả chính xác và cá nhân hóa dựa trên dữ liệu bệnh nhân.

Ngoài ra, AI cũng được sử dụng trong việc phát hiện và chẩn đoán các vấn đề nha khoa, hỗ trợ trong lập kế hoạch điều trị và phát triển các bài kiểm tra răng miệng tự động. Các công nghệ như hình ảnh chẩn đoán và phân tích ảnh, vi xử lý tiên tiến và học sâu được sử dụng để phân tích các hình ảnh răng miệng và tạo ra chẩn đoán chính xác.

Tuy nhiên, việc áp dụng AI vào nha khoa vẫn còn đang trong giai đoạn phát triển và cần được kiểm tra, đánh giá cẩn thận để đảm bảo tính khả thi và an toàn của các ứng dụng này trong lâm sàng.