近日，口腔正畸領(lǐng)域的臨床診療迎來了一項研究突破：創(chuàng)新智能框架Deep Dental Multimodal Fusion (DDMF)從臨床需求出發(fā)，通過端到端口腔三維影像多模態(tài)融合重構(gòu)，將為臨床醫(yī)生提供準(zhǔn)確的準(zhǔn)確牙齒冠-根-骨結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“所見即所得”的效果。

該重磅成果由時代天使聯(lián)合浙江大學(xué)、四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院等專業(yè)院校的研究團(tuán)隊合作完成，并發(fā)表于全球優(yōu)質(zhì)期刊出版社Cell Press細(xì)胞出版社旗下Patterns期刊上，這項成果將為實現(xiàn)智能診療提供關(guān)鍵技術(shù)支持。

近日，時代天使聯(lián)合浙江大學(xué)、四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院、空軍軍醫(yī)大學(xué)等專業(yè)院校的研究團(tuán)隊，在Cell Press細(xì)胞出版社期刊Patterns上發(fā)表了題為“Deep learning-enabled 3D multimodal fusion of cone-beam CT and intraoral mesh scans for clinically applicable tooth-bone reconstruction”的研究論文。

Patterns是Cell Press旗下專注于數(shù)據(jù)科學(xué)的期刊。Cell Press出版社是全球優(yōu)質(zhì)的全科學(xué)領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)出版社，經(jīng)過 50 余年的發(fā)展，為生物化學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)、癌癥等多個學(xué)科的研究者提供了具有全球影響力的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，共同探索背后深層次的科學(xué)意義及社會影響。

錐形束計算機(jī)斷層掃描(CBCT)和口內(nèi)掃描(IOS)能分別呈現(xiàn)復(fù)雜的口腔解剖結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)確的牙冠牙齦信息，在數(shù)字化口腔診療中具有關(guān)鍵作用。在臨床診療中，通過融合CBCT和IOS數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度的三維口腔冠-根-骨模型，可以幫助實現(xiàn)有效比較準(zhǔn)確的口腔疾病診斷、治療方案設(shè)計和預(yù)后療效評估。

然而，不同患者口腔解剖特征的復(fù)雜性和多樣性、三維CBCT圖像和IOS點云之間的模態(tài)差異、大規(guī)模真實數(shù)據(jù)集和臨床實驗驗證的缺乏等問題，為實現(xiàn)臨床可適用的三維CBCT和IOS多模態(tài)融合和三維冠-根-骨重構(gòu)，帶來了諸多挑戰(zhàn)。

本項研究由上述臨床實際需求驅(qū)動，將為數(shù)字化口腔領(lǐng)域提供有力的智能診療關(guān)鍵技術(shù)支撐。時代天使與浙江大學(xué)、四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院、空軍軍醫(yī)大學(xué)等科研團(tuán)隊合作，提出了一種名為Deep Dental Multimodal Fusion (DDMF)的端到端口腔三維影像多模態(tài)融合重構(gòu)框架，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)將CBCT和IOS數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確分割后再進(jìn)行三維融合，實現(xiàn)了高精度的牙齒冠-根-骨重建。

實驗結(jié)果顯示，DDMF在CBCT和IOS上實現(xiàn)了優(yōu)異的分割性能，融合結(jié)果上平均對稱表面距離(ASSD)達(dá)到0. 17 毫米，并通過臨床適用性實驗證明了其在虛擬正畸治療計劃中準(zhǔn)確模擬冠根骨結(jié)構(gòu)的能力。

研究團(tuán)隊構(gòu)建了含 503 個CBCT和28， 559 個IOS數(shù)據(jù)的大規(guī)模多模態(tài)數(shù)據(jù)集，在大量實驗和臨床可適用性測試中均取得了優(yōu)異表現(xiàn)，并將多模態(tài)口腔冠-根-骨重構(gòu)過程從傳統(tǒng)的5- 7 小時（人工成本）降低至20- 25 分鐘。

這一創(chuàng)新成果開創(chuàng)了CBCT和IOS數(shù)據(jù)融合的新途徑，提供了在真實世界臨床應(yīng)用中重建三維牙骨模型的有效解決方案，能夠為口腔正畸醫(yī)生提供“所見即所得”的準(zhǔn)確牙齒冠-根-骨結(jié)構(gòu)。在臨床實踐中，DDMF將集成在時代天使Intelligent Root System（IRS智能根骨系統(tǒng)），進(jìn)一步提高診療精度和效率，并降低治療成本。

作為長期深耕數(shù)字化正畸的國內(nèi)隱形矯治龍頭企業(yè)，時代天使長期投入臨床口腔醫(yī)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、生物力學(xué)、材料學(xué)和智能制造五大基礎(chǔ)學(xué)科的研發(fā)，聯(lián)合設(shè)立浙江大學(xué)-時代天使智慧醫(yī)療聯(lián)合研發(fā)中心等高水平跨學(xué)科研發(fā)平臺，開發(fā)形成豐富的口腔正畸醫(yī)療產(chǎn)品、技術(shù)服務(wù)和解決方案。

通過將AI算法模型、海量大數(shù)據(jù)與正畸領(lǐng)域知識、醫(yī)生專業(yè)診斷相結(jié)合，時代天使得以顯著提升其數(shù)字化軟件的性能、質(zhì)量及可靠性。以IRS為例，比較準(zhǔn)確的算法模型將三維牙骨模型以“所見即所得”的方式呈現(xiàn)，能夠在診斷治療和方案設(shè)計過程中更有效地助力醫(yī)生，如模擬生物力學(xué)的改變、對可能存在的風(fēng)險進(jìn)行預(yù)判和預(yù)警、降低傳統(tǒng)錯頜畸形診療過程中骨開窗開裂等各類風(fēng)險，進(jìn)而讓正畸治療變得更加可靠。

時代天使在AI+口腔等相關(guān)領(lǐng)域的研究逐步深入。近一年來，時代天使聯(lián)合各大院校的研發(fā)團(tuán)隊，先后在IEEE TMI， ICLR，?MICCAI等具有全球影響力的人工智能和醫(yī)學(xué)影像處理國際期刊和優(yōu)質(zhì)會議上發(fā)表多篇高水平學(xué)術(shù)論文。在時代天使大力拓展國際化業(yè)務(wù)的過程中，以 IRS為代表的數(shù)字化軟件能力獲得了全球醫(yī)生的贊譽(yù)，日益被醫(yī)生們視為正畸治療過程中至關(guān)重要的輔助工具。

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