口腔发表人工智能的论文

来源: 科技 日报 人工智能+3D打印，做出一口好“牙” 孙玉春 北京大学口腔医学院口腔医学数字化研究中心副主任、主任医师 近日，在2021年中关村论坛上揭晓的2020年度北京市科学技术奖中，北京大学口腔医院联合南京航空航天大学等机构，凭借“复杂口腔修复体的人工智能设计与精准仿生制造”共同摘得北京市技术发明一等奖。 数字化技术用于义齿修复成研究热点 根据《第四次全国口腔 健康 流行病学调查报告》（2018），我国35岁以上成人平均失牙4.7颗，各年龄组缺损、缺失牙齿达数十亿颗。口腔修复体、义齿即假牙，是目前人类重拾咀嚼功能的有效帮手。 “上世纪七八十年代，一位法国教授首先将数字化技术应用于牙科。”孙玉春介绍，近30年来，数字化技术在全球口腔修复领域的应用越来越深入和广泛，以计算机辅助设计、计算机辅助制造技术为代表的口腔数字化修复技术，在固定修复、种植修复和可摘局部义齿修复方面的慢慢发展成熟，修复诊疗的效率和精度也在不断提高。 近年来，将数字化技术用于全口义齿修复成为研究热点，国际上先后涌现出十余种数字化全口义齿修复系统。不过，孙玉春透露，由于制模、记录颌位与全口义齿设计技术难度仍然较高，导致义齿设计效率和智能化程度不高。 “判断义齿疗效的关键，是义齿的设计制造精度与仿生匹配度。”孙玉春表示，进入21世纪，人们看到了人工智能在口腔医学领域的价值。人工智能最初用于口腔诊断，但现在已经广泛应用于三维扫描、计算机辅助设计、计算机辅助制造、仿生材料设计，它可以提高义齿的设计效率和仿生度，让义齿与患者更匹配，同时减少传统手工设计、制造、精调人力成本。 1000多副手工模型建成数据库 但义齿的三维设计，长期依赖于欧美国家基于解析几何算法的CAD软件，这种软件聚焦于每一颗牙齿单独设计，应用难度大且效率低。 将近10年的时间，孙玉春常常利用国外软件排列每一颗义齿的位置，但他发现，始终没有国内义齿技工大师排得好。 差异来自不同的技术路线，“用欧美软件设计时，要用鼠标对每颗牙齿的空间位置、姿态和三维形状进行逐个交互式调整，每颗牙齿需要考虑上下左右前后6个自由度，全口28颗牙齿需反复调整168个自由度。而传统技师是靠多年积累的手工排牙经验和操作技巧排牙，想用鼠标和键盘模仿，难度极大。”孙玉春说。 快要放弃时，孙玉春灵光一现，“何不把中国技师做好的义齿看成一个整体，再根据每个患者的个体情况，整体调整义齿的三维外形参数？这就像盖房子，把以前一块一块垒砖，变成整栋房子迁移，而这个房子又可以根据环境自适应变形。这样也许就可以突破国外软件设计效果和效率的瓶颈”。 孙玉春团队将北大口腔医学院最初积累的1000多副义齿模型扫描进电脑，进行数据建模。利用这1000多副模型，团队最终提出基于面部中线、口角线、唇高低线、牙颌弓曲线（宽度、深度、曲度）等10余个关键变量的权重指标体系，根据这些指标采集患者的信息，几秒钟就能在数据库中找到最适合当前患者的标准义齿模板。 现在，他们的数据库里已经有全国近20万副义齿模型。“目前在国内有约570家义齿加工厂在用，每天可以设计1700多副义齿模型。”孙玉春说。 探索 最适合的齿形结构3D打印参数集 虽然设计义齿的效率提升了，但要把设计图变成真切的义齿，还面临很多困难。 早期欧美进口的金属3D打印装备为单激光扫描，排版设计过程过于繁琐、智能分析判断能力不足，需要大量的手工调整和打磨后处理操作，导致制造精度效率低、材料浪费大。 “当时用国外典型的打印机打印出的义齿关键局部的精度只有100—150微米，但用我们的打印机可以达到30—50微米。”孙玉春说。 叠层处理材料让义齿更逼真 从牙尖到牙根，颜色、透明度、硬度是渐变的，如何制备出仿生的材料用于人工智能设计和精细的制造工艺？ 氧化锆是制造义齿的主要材料。“欧美日长期掌握着口腔氧化锆材料制备的尖端技术，但他们早期生产的氧化锆材料只有单一的颜色、透明度、硬度，力学、美学均与天然牙齿硬组织‘失配’，这也是全球牙科陶瓷材料领域的研究热点和难点。”孙玉春指出，为了让义齿从上到下呈现不同的颜色、透明度、力学性能，科研团队对氧化锆材料叠层处理，每一层都暗藏玄机。 “我们将含有不同比例氧化钇的6种氧化锆，按照一定结构压在一起，在每层建立一种双向梯度渗透的仿生界面，这个界面模仿天然牙齿的绞釉层，使义齿在制造和烧结时，不会发生层间断裂和制造精度下降。”孙玉春说，这套技术在一定程度上解决了义齿咬合面的硬度、弹性模量远高于天然牙釉质的难题，提升了口腔氧化锆修复体与余留天然牙齿在功能、美学上的仿生匹配度。 如今，经由这套解决方案研发出的8种产品，均可完全替代进口并已出口海外，仿生氧化锆材料产品已经推广到全球120多个国家，每年可生产近千万颗义齿。 “20年前，我国在口腔数字化修复领域的相关产品基本依赖进口。现在，国产关键技术产品不仅填补了国内空白，部分达国际领先水平，而且还实现了中国自主高端口腔医疗技术装备在全球牙科市场‘零’的突破。”孙玉春说。

作者：衣晓峰

继美国GPS、欧盟伽利略之后，我国自行研制的北斗卫星导航系统已跻身于全球三大卫星导航系统之一。在没有导航的年代，人们在野外作业或者外出 旅游 时都是靠地图指引，或凭借记忆辨别方向遨游四海，因此经常迷路，误入歧途。

而我们的传统种植手术也是如此，在没有“数字化黑 科技 ”赋能之前，口腔种植医生只能通过影像技术检查了解患者术前骨组织、神经血管分布详情；还要对口腔局部解剖结构了如指掌，并必须有很强的空间感；同时要把二维图像在脑内幻化成一个立体的影像，反复在脑海中勾勒种植体植入牙槽骨的手术环节，每一步骤都需要模拟推演，如果没有长期训练及经验积累，很难实现精准种植，这种单纯依靠经验的传统徒手“盲种”手术，被称之为“自由手”种植。

现如今，一场黑 科技 的变革，已经使口腔种植有了自己的“导航系统”。近日在接受媒体采访时，中华口腔医学会口腔修复专业委员会青年委员、黑龙江省医疗保健国际交流促进会口腔 健康 分会副主委、哈尔滨医科大学附属第一医院口腔修复科副教授、副主任医师、医学博士刘鑫介绍说，随着数字化技术与口腔种植科学的联系日益紧密，传统种植诊疗行为模式发生了深刻变革，已逐步从经验化、大体化、轮廓化向标准化、精准化、个性化、数字化的方向迈进。锥形束CT、光数字化印模等口内扫描系统和口腔数字软件、3D打印技术、动态导航系统的“惊艳亮相”，为实现口腔种植及修复手术的个性化、精准化提供了技术支撑和安全保证。

依托于“口腔北斗系统”新技术，刘鑫教授团队在数字化口腔种植领域精耕细作，迄今已圆满完成了上百例数字化种植牙手术。与传统“自由手”口腔种植技术相比，数字化口腔种植手术更加安全、精准、微创、高效、舒适。同时，个性化的手术设计方案借助数字化的直观、立体形式呈现在患者面前，便于医患间直接面对面交流，既提升了种植手术的精确度和成功率，又节约了手术时间，减少了手术创伤，降低了术后并发症。

实践经验表明，数字化种植完全符合未来发展的大趋势。有了数字化口腔种植技术的加持，医生在种植牙的过程已从过去的“了然于心”，变成了现在的“历历在目”。刘鑫指出，种植体的三维位点的准确性是影响修复体功能和美观的重要因素，先前种植体三维位点的准确性主要依赖外科医师的临床经验，且手术方案仅依靠经验和大脑所形成的三维空间及想象构建，以此设计种植体的位置摆放，以及后期的牙冠修复设计。同时要把后期的牙冠修复效果的图示在脑内形成一个立体的映像，与种植体埋入初期相互匹配，其精准性难以保证。

刘教授介绍说，在实际临床工作中，经常会遇到各种复杂的病例，如连续多牙缺失、全口无牙颌、严重萎缩颌骨和特殊解剖结构等棘手难题，术者“自由手”的操作往往“差之毫厘，谬以千里”；这就需要更高的手术精度，而数字化静态导板恰恰能够提供可视化的术前规划方案，医生可以按“以修复为导向”的原则将种植体设计在理想的位点，提前预测治疗难度并规避手术风险，使种植过程和术后结果更具有可预期性。刘鑫的体会是，作为全新的数字全息影像技术，“数字化设计系统+数字化导板”通过电脑端的3D可视化阅片软件，模拟术前规划、测距、角度测量、血管距离、血管直径、体积、面积测量等操作步骤，让医生能够轻松地旋转、放大每一个细节，使患者的手术过程及种植体位置一览无余，尽收眼底。

在世界工业革命4.0及中国制造2025的巨大浪潮下，数字化技术还极大突破了传统诊疗存在的局限。其中，数字化光印模技术的发展和口腔修复技术的进步，让患者在种植牙治疗过程获得了舒适化的体验，彻底解除了心理负担和精神恐惧。刘鑫解释说，因为每颗牙的形态各异，就如每个人的指纹不同一样，牙齿制作过程需要1：1复刻“指纹”，由义齿加工厂在复刻的模型上做出假牙，而传统的印模手段是把托盘与印模材料放置到患者口腔内，对咽部异物感强烈的人来说，极易产生恶心、反胃、呕吐等严重反应，有的因此拒绝继续治疗。而数字化印模技术除可缩短托盘、调拌印模材料等待时间外，还能有效减少消毒印模、固化材料、灌注与运输模型等操作步骤及流程，让患者诊疗体验更简便、更舒适。

同时，传统硅橡胶、藻酸盐等印模模型除需要占据大量储存空间外，还要消耗较多替代体等耗材，部分相对复杂的种植修复模型则必须长期保存，故口腔科存储模型较困难。相比较，口内数字化印模仅需将相关数据储存在光盘、硬盘中即可，省去大量空间的同时，还有利于随机调取，避免了印模材料长期储存造成的潜在污染。并且数字化印模技术既能显示口腔内组织三维形态，又能明确彩色信息，数字化比色牙齿，模拟出具体修复过程，还能让患者对修复方案和预期整体修复效果有直观了解，随时与医生沟通，表达个人诉求，保障修复效果。

刘鑫教授评价指出：不管是疑难种植还是常规种植手术，精准、高效、舒适一直是口腔种植领域从业专家的梦想与追求。而数字化技术的推广应用，必然加速这种趋势，让种植手术删繁就简，更容易被群众所接受。但这“简单”背后却是严苛和繁琐的标准，从术前三维影像数据的获取、计算机辅助下的种植外科手术到术后种植修复体的设计加工，每个步骤都环环相扣。同时，在数字化种植术中，仍是术者起主导作用，并需要有丰富临床经验的专业医师团队配合，结合大量的模拟训练，完善整个医疗程序，从数据采集、手术设计，直到精准的手术实施，形成整个数字化的闭环，才能真正达到精准种植的目的。

现阶段，一个不争的事实是，口腔科医生培养周期长、成本大，加上各地医疗水平参差不齐，“自由手”植入种植体准确率低，这给基层医院开展种植牙技术带来了很大的阻力。而在人工智能技术的创新发展、数字化种植新业态的背景下，无疑为解开上述难题铸造了一把“金钥匙”。

展望未来，刘鑫医生认为，人们今后不仅会通过开发更精准的配准方式及算法，进一步增强动静态导航的准确性及导航系统的反应性，同时还有望利用互联网传输数据，构架交互式远程咨询或远程会诊的“金桥”，甚至可借助远程医疗的方式指导和执行整个种植手术规划过程。在数字化种植时代，高效、舒适、快捷、安全地“栽”下满意的“新牙”已不再是梦境。

刘鑫医生简介

口腔医学博士，副主任医师。

中华口腔医学会口腔修复专业委员会青年委员、中华口腔医学会口腔全科专业委员会候选青年委员、黑龙江省医疗保健国际交流促进会口腔 健康 分会副主任委员。以第一作者发表SCI收录论文2篇，影响因子均 3.0，国家核心期刊多篇。主持黑龙江省卫生 健康 委科研课题一项、中央引导地方 科技 发展专项项目横向课题一项。主编《临床口腔疾病诊疗指南》专著一部，《五官科疾病诊疗新进展》教材一部。获黑龙江省政府 科技 进步二等奖一项。

人工智能技术无论是在过去。认知心理学和人工智能。使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。以下是我整理的人工智能的期末论文的相关资料，欢迎阅读!

摘要：人工智能技术无论是在过去。认知心理学和人工智能。使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。

关键词：人类智能，人工智能，认知，心理学

人工智能技术无论是在过去，现在还是将来，都作为科学研究的热点问题之一。人类对自己本身的秘密充满好奇，随着生物技术的飞速发展，人类不断破译人体的生命密码。而以生物科学为基础的人工智能技术也得到了长足的发展。人们希望通过某种技术或者某些途径能够创造出模拟人思维和行为的“替代品”，帮助人们从事某些领域的工作。为了让计算机能够从事一些只有人脑才能完成的工作，解脱人的繁重的脑力劳动，人类对自身的思维和智能不断地研究探索。但是，科学技术是一柄双刃剑，人们对人工智能技术的飞速发展存在着恐慌。如果机器真的具有了人类的智能，在未来的某一天，他们会不会取代人类而成为地球的主宰者?人类智能和人工智能，谁才是未来的传奇?

1.你在和谁说话?

“先进的人工智能机器人不但拥有可以乱真的人类外表，而且还能像人类一样感知自己的存在。”这是人工智能发展到高级阶段的目标和任务。那么，我们在不久的未来能否实现这样一个目标呢?人类真的能发明出足以乱真的智能人类吗?隔着一堵墙，我们是否能分辨出正在与我们对话的是一部机器还是人类?

1.1. 人工智能的定义

人工智能(Artificial Intelligence) ，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是相对于人的智能而言的。正是由于意识是一种特殊的物质运动形式，所以根据控制论理论，运用功能模拟的方法心理学，制造电脑模拟人脑的部分功能，把人的部分智能活动机械化，叫人工智能。人工智能的本质是对人思维的信息过程的模拟，是人的智能的物化。人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能发展的过程归纳为机器不断取代人的过程。

1.2. 人工智能技术的发展

几个世纪以来，人类依靠智慧，发明了许多机器，使人类能够从许多体力劳动中解放出来。从1956年正式提出人工智能学科算起，40多年来取得长足的发展，成为一门广泛的交叉和前沿科学。科学家发明了汽车，火车，飞机，收音机等等，它们模仿我们身体器官的功能，但是这些不能模仿人类大脑的功能。当计算机出现后，人类开始真正有了一个可以模拟人类思维的工具，在以后的岁月中，无数科学家为这个目标努力着。1997年5月，IBM公司研制的深蓝(Deep Blue)计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫(Kasparov)。在一些地方计算机帮助人进行其它原来只属于人类的工作，计算机以它的高速和准确为人类发挥着它的作用。计算机的出现，使得人工智能有了突破性的进展。计算机不仅能代替人脑的某些功能，而且在速度和准确性上大大超过人脑，它不仅能模拟人脑部分分析和综合的功能，而且越来越显示某种意识的特性。真正成了人脑的延伸和增强。

1.3. 人工智能的研究领域

人工智能是一种外向型的学科，也是一门多领域综合学科。它不但要求研究它的人懂得人工智能的知识，而且要求有比较扎实的数学基础，哲学和生物学基础，只有这样才可能让一台什么也不知道的机器模拟人的思维。而人工智能的最根本目的是模拟人类的思维，因此，它的研究领域与人类活动息息相关。什么地方只要有人在工作，他就可以运用到那个领域。

现阶段主要研究领域有专家系统，机器学习，模式识别，自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计心理学，机器人学，博弈，智能决定支持系统和人工神经网络等等。

2.机器真的可以思考吗?

机器真的可以思考吗?机器的思考归根结底还是模仿人类的思维模式，正是“思考”这一人类的本质属性，使得人工智能和心理学从最初就紧密地联系在一起。心理学研究人脑中信息的输入、输出、存储和加工，并研究人脑各个部位的功能。最早的双核计算机模仿人的左右脑，在人脑不同区域主管各个不同功能这一原理的基础上，来设计负责不同功能的芯片。以此为出发点，心理学家和计算机学者进一步合作，通过研究人解决问题的方法来研究开发人工智能。随着人工智能的发展，所要求实现的职能愈加复杂，但最基本的方式还是逻辑推理和归纳，这正是心理学家和逻辑学家的专业领域。心理学家以研究探讨人类逻辑思维方式为人工智能提供了基本原理和原则。

2.1. 人类意识的本质

意识是世界的内在规定、一般规律和组成部分，是具有客观实在性同世界的其它组成部分处在对立统一关系中的事物。意识普遍存于世界和万物之中，世界是包含意识的世界，万物是包含意识的万物。没有意识存在于其中的世界不是我们现实生活中的世界，没有意识存在于其中的万物也不是我们天天眼见手触的万物。有了意识的存在，世界和万物就有了生机和活力。

2.1.1. 意识是与物质相对应的哲学范畴，与物质既相对立又相统一的精神现象。

意识是自然界长期发展的产物，由无机物的反应特性，到低等生物的刺激感应性，再到动物的感觉和心理这一生物进化过程是意识得以产生的自然条件。意识是社会的产物，人类社会的物质生产劳动在意识的产生过程中起决定的作用。辩证唯物主义在强调物质对意识起决定作用的前提下肯定意识对于物质具有能动的反作用，在意识活动中人们从感性经验抽象出事物的本质、规律形成理性认识，又运用这些认识指导自己有计划、有目的地改造客观世界。

2.1.2. 从意识的起源看，意识是物质世界发展到一定阶段的产物;从意识的本质来看，意识是客观存在在人脑中的反映。

意识是人脑对客观存在的反映：第一，正确的思想意识与错误的思想意识都是客观存在在人脑中的反映;第二，无论是人的具体感觉还是人的抽象思维，都是人脑对客观事物的反映;第三，无论是人们对现状的感受与认识，还是人们对过去的思考与总结，以至人们对未来的预测，都是人脑对客观事物的反映。 意识的能动作用首先表现在，意识不仅能够正确反映事物的外部现象，而且能够正确反映事物的本质和规律;意识的能动作用还突出表现在，意识能够反作用于客观事物，以正确的思想和理论为指导心理学，通过实践促进客观事物的发展。

2.2. 人类意识与人工智能的关系

认知心理学和人工智能，是认知科学的两个组成部分。人工智能使用了心理学的理论，心理学又借用了人工智能的成果。人类意识与人工智能两者具有以下关系：

l人工智能是研究用机器模拟和扩展人的智能的科学。它撇开了人脑的内在结构和意识的社会性，而只是把人脑作为一种信息处理的过程，包括信息的接收、记忆、分析、控制和输出五部分。现代科学技术用相应的部件来完成着五个过程，就构成了人工智能或电脑。

l人工智能可以代替人的某些脑力劳动，甚至可以超过人的部分思维能力，随着现代科学技术的发展，它发挥着越来越重要的作用。人工智能的出现不仅解放了人的智力，而且为研究人脑的意识活动提供了新的方法和途径。它说明了人的意识活动不管多么复杂，都是以客观物质过程为基础的，而不是什么神秘的超物质的东西，人们完全可以用自然科学的精确方法来加以研究和模拟，它进一步证实了辩证唯物主义意识论的科学性。

l人工智能的产生和发展，深化了我们对意识相对独立性和能动性的认识。机器思维即人工智能表明，思维形式在思维活动中对于思维内容具有相对独立性，它可从人脑中分化出来，物化为机械的、物理的运动形式，部分地代替人的思维活动。

随着科学技术的发展，人工智能将向更高水平发展，反过来推动科学技术、生产力和人类智慧向更高水平发展，对人类社会进步将起着巨大的推动作用。

3. 人工智能的未来

人工智能是为了模拟人类大脑的活动而产生的科学，人类已经可以用许多新技术新材料模拟人体的许多功能，诸如皮肤，毛发，骨骼等等，也就是说，人类可以创造出“类人体”。只要能够模拟人的大脑的功能，人就可以完成人工生命的研究工作，人创造自己，这不但在科学上，而且在哲学上都具有划时代的意义。这就是人工智能承担的历史使命。

在科学技术日新月异的今天，知识爆炸，科技的增长超出了人类承受的速度。各种新科技的出现层出不穷，随之而来的成果简直让人瞠目结舌，克隆、基因芯片、转基因等等，人类自身的秘密开始一层一层的揭开。我们人脑的复杂结构，人体的基因链也逐渐被科学技术解剖。我们希望将来的人工智能机器能将我们从繁重的体力劳动和脑力劳动中解放出来心理学，例如机器人做家务，带孩子，做司机，秘书等等一系列我们不愿意花太多精力或者有太多限制条件的工作。然而，人类由于多种“性能”都不如机器人，反而退化成为机器人的奴隶?他们会不会有一天无法忍受人类对他们的“剥削”和“压迫”，挑战人类的统治?很多的科幻作品和电影中都预言了这样的场景，未来的智能机器人和人类争夺有限的地球资源，并最终打败人类，成为新的地球统治者。这也正是绝大多数心理学家和哲学家对人工智能的发展忧心忡忡的原因。

人工智能的发展，也只能无限接近于人的智能，而不能超越人的智能。因为人工智能技术的本质，是模拟人类的思维过程，是为人类服务的。我们在进行发明创造的同时，担心被我们所发明的物质所毁灭。正如人类发明了原子能，用于取代正在逐渐消逝的矿物能源，然而当原子能用于军事领域的时候，他产生的力量也足以毁灭人类文明。科技本身并不是问题，人类如何运用自己掌握的技术，才是问题的关键。我们最大的敌人不是我们发明的技术，而是我们自己本身。

【参考文献】

1.李建国人工智能与认知心理学[J]. 西南师范大学学报 1986年4月第二期 142-146页

2.郑南宁认知过程的信息处理和新型人工智能系统[J]. 中国基础科学.科学前沿2008年 9-18页

3.蔡自兴，徐光�人工智能及其应用(第三版)[M].北京.清华大学出版社 2004年

4.(美)Sternberg,R.J.认知心理学[M] .北京.中国轻工业出版社 2006年

5.(美)Nils J.Nilsson 人工智能[M].北京. 机械工业出版社 2004年

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