Un nouvel outil développé par l'Université de Copenhague et 3Shape aidera les orthodontistes à installer correctement un appareil dentaire sur les dents. Grâce à l’intelligence artificielle et aux sufferers virtuels, l’outil prédit le mouvement des dents, afin de garantir que les appareils orthodontiques ne seront ni trop lâches ni trop serrés.
Beaucoup d'entre nous se souviennent de la feeling de voir régulièrement leur appareil ajusté et resserré chez l'orthodontiste. Et chaque année, environ 30% des jeunes danois de moins de 15 ans portent un appareil dentaire pour aligner les dents tordues. Les orthodontistes utilisent les connaissances acquises grâce à leur formation et leur expérience pour effectuer leur travail, mais sans les possibilités qu'un ordinateur peut offrir pour prédire les résultats finaux.
Un nouvel outil, développé en collaboration entre le département d'informatique de l'université de Copenhague et la société 3Form, permet de simuler la manière dont les appareils orthodontiques doivent être ajustés pour donner le meilleur résultat sans trop d'inconvénients inutiles.
L'outil a été développé à l'aide d'pictures numérisées de dents et de constructions osseuses de mâchoires humaines, que l'intelligence artificielle utilise ensuite pour prédire comment les appareils orthodontiques devraient être conçus pour redresser au mieux les dents d'un patient.
« Notre simulation est capable de permettre à un orthodontiste de savoir où les appareils orthodontiques doivent et ne doivent pas exercer de pression pour redresser les dents. Actuellement, ces interventions reposent entièrement sur la discrétion des orthodontistes et impliquent de nombreux essais et erreurs. Cela peut conduire à de nombreuses ajustements et visites au cupboard de l'orthodontiste, que notre simulation peut contribuer à réduire à extended terme », explique le professeur Kenny Erleben, qui dirige Image (Impression Assessment, Computational Modeling and Geometry), une portion de recherche du département d'informatique de l'UCPH.
Aide à prédire le mouvement des dents
Il n’est pas étonnant qu’il puisse être difficile de prédire exactement comment un appareil dentaire déplacera les dents, auto les dents continuent de bouger légèrement tout au prolonged de la vie d’une personne. Et ces mouvements sont très différents d’une bouche à l’autre.
« Le fait que les mouvements dentaires varient d'un client à l'autre rend encore plus difficile la prévision précise de la façon dont les dents bougeront pour différentes personnes. C'est pourquoi nous avons développé un nouvel outil et un ensemble de données de différents modèles pour aider à surmonter ces défis, » explique Torkan Gholamalizadeh, de 3Condition et titulaire d'un doctorat du Département d'informatique.
En choice aux brackets et appareils orthodontiques classiques, une nouvelle génération d’appareils orthodontiques transparents, appelés aligneurs, a gagné du terrain. Les aligneurs sont conçus comme un moulage en plastique clear des dents que les individuals placent sur leurs dents.
Les people doivent porter des aligneurs pendant au moins 22 heures par jour et ils doivent être remplacés par de nouveaux ensembles as well as serrés toutes les deux semaines. Étant donné que les aligneurs sont en plastique, les dents d'une personne modifient également les contours de l'aligneur lui-même, ce que le nouvel outil prend également en compte.
« Comme les aligneurs transparents sont as well as souples que les appareils orthodontiques métalliques, calculer la pressure nécessaire pour déplacer les dents devient encore moreover compliqué. Mais c'est un facteur que nous avons appris à prendre en compte dans notre modèle, afin que l'on puisse prédire les mouvements des dents lors de l'utilisation. également des aligneurs », explique Torkan Gholamalizadeh.
Les jumeaux numériques peuvent améliorer le traitement
Les chercheurs ont créé un modèle informatique qui crée des simulations 3D précises de la mâchoire d'un affected individual individuel et que les dentistes et les techniciens peuvent utiliser pour planifier le meilleur traitement doable.
Pour créer ces simulations, les chercheurs ont cartographié des ensembles de dents humaines à l'aide de tomodensitogrammes détaillés des dents et des petites constructions fines situées entre la mâchoire et les dents, connues sous le nom de ligaments péridontiques – une sorte de tissu conjonctif riche en fibres qui maintient fermement les dents dans le mâchoire.
Ce type d'imitation numérique précise est appelé jumeau numérique. Dans ce contexte, les chercheurs ont constitué une base de données de « people dentaires numériques ».
Mais ils ne se sont pas arrêtés là. La base de données des chercheurs contient également d’autres sorts de patients numériques qui pourraient un jour être utiles ailleurs dans le secteur de la santé :
« Nous disposons actuellement d'une foundation de données numérique de patients qui, en plus de simuler la conception d'aligneurs, peut être utilisée, entre autres, pour des implants de hanche. À lengthy terme, cela pourrait faciliter la vie des people et économiser des ressources pour la société », déclare Kenny. Erleben.
Le domaine de recherche utilisant les jumeaux numériques est relativement nouveau et, pour l'prompt, la base de données de individuals virtuels du professeur Erleben est chief mondial. Cependant, la foundation de données devra encore s’agrandir si l’on veut que les jumeaux numériques prennent réellement racine et profitent au secteur de la santé et à la société.
« Davantage de données nous permettront de simuler des traitements et d'adapter les dispositifs médicaux afin de cibler moreover précisément les sufferers sur des populations entières », explique le professeur Erleben.
De plus, l’outil doit surmonter divers obstructions réglementaires avant d’être déployé auprès des orthodontistes. C’est quelque chose que les chercheurs espèrent voir dans un avenir proche.
Encadré : Jumeaux numériques
Un jumeau numérique est un modèle virtuel qui réside dans le cloud et est conçu pour refléter avec précision un être humain, un objet physique, un système ou un processus du monde réel.
« Le modèle virtuel peut répondre instantanément à ce qui se passe dans le monde réel. Par exemple, on peut demander ce qui se passerait si vous poussiez sur une dent et obtenir des réponses sur l'endroit où elle bougerait et comment cela affecterait les autres dents. » Cela peut être fait rapidement, afin que vous sachiez ce qui se passe. Aujourd'hui, des semaines doivent s'écouler avant de savoir si un effet souhaité a été atteint », explique le professeur Kenny Erleben.
Les jumeaux numériques peuvent être utilisés pour planifier, concevoir et optimiser – et peuvent donc être utilisés pour faire fonctionner des entreprises, des robots, des usines et bien moreover encore dans les secteurs de l'énergie, de la santé et autres.
L’un des objectifs du travail avec les jumeaux numériques au Département d’informatique est de pouvoir créer des simulations de populations, par exemple dans le secteur de la santé. Si elles travaillent avec un produit médical, les personnes virtuelles doivent être exposées et testées pour leurs réactions dans diverses situations. Une simulation donne une idée de ce qui arriverait à un individu – et finalement à une populace entière.
À propos de l'étude
Dans leur étude, les chercheurs ont développé un outil de simulation utilisant des tomodensitogrammes des dents, qui peuvent prédire la meilleure façon de concevoir et de fixer un appareil dentaire.
La recherche est décrite dans les études : « Segmentation basée sur l'apprentissage profond de dents et d'os individuels avec détails d'interface de ligament parodontal à des fins de simulation » et « Open-Whole-Jaw : un ensemble de données et un pipeline en libre accès pour des modèles d'éléments finis de l'humain mâchoire. »
La recherche fait partie du projet de recherche européen Rainbow, qui mène des recherches sur la médecine simulée par ordinateur dans sept universités européennes en collaboration avec des agences gouvernementales et l'industrie.
La recherche a été menée en collaboration avec la société 3Condition, qui fabrique des scanners intra-oraux et fournit des logiciels médicaux destinés à la dentisterie numérique.
