口腔醫學機器人的研究及應用

郭駿

摘要：成功地將機器人應用在臨床醫學，激發了學者們對應用于口腔醫學領域機器人的熱情，將機器人引入這一領域，會突破舊的診療模式，促使新的一輪口腔診療變革，隨著制造技術的發展，機器人開始普及，它們依靠高精度、高穩定性、高工作效率等優點在醫學方面被逐漸應用，筆者將綜述機器人在口腔醫學領域的研究和應用。

關鍵詞：機器人；口腔醫學

1口腔種植領域

將植體準確地植入頜骨是口腔種植手術成功的關鍵，和人工手術相比較，在機器人精確位姿的基礎上進行手術顯然是能提高安全性和準確性的。鉆孔導向機器人在手術中的應用便是一個好的實例，Boesecke就利用它的高安全性和碰撞報警功能精確地制出種植洞。為了靈活地在頜骨上進行手術，Sun以三維醫學圖像作為向導，將坐標測量機作為種植機器人，不僅大大地提高了精度，還實現了機器人手術的高安全性。

2口腔修復領域

牙體制備對于精確的口腔修復效果有重要影響，由于口腔空間狹小以及醫生的技術限制，預備的牙體往往達不到理想的標準。一些學者為了將這一問題解決，利用機器人的精確控制進行三維牙體的激光切割。研究實驗表明：此機器人能替代醫生進行自動的牙體制備，其精確度同樣能達到臨床要求。

3口腔正畸領域

弓絲的精確彎制是矯治治療的關鍵，和人工彎制相比較，在機器人的精確位置下操作，顯然是具有高精度和高效率的。有些學者設計出了一種擁有雙手爪的弓絲彎制機器人，其通過和Sure Smile配合，能實現自動、精確的弓絲彎制。另外有一些學者搭建一套由弓絲彎制執行器、MotomanUP6機器人以及相關軟件組成的機器人正畸彎制系統，對彎制過程等方面進行優化，終于實現對4種弓絲的彎制。

4口腔頜面領域

結構復雜的口腔頜面解剖，美觀要求高，對此，在進行正頜整復手術時，要以非常小的創傷完成手術。Gui把手術導航系統與工業機械臂整合到一起，形成一種可以進行整合截骨術的機器人，它可以自動地完成截骨操作。Burgner搭建以短脈沖激光截骨的機器人系統，又在豬的下頜骨進行特定形狀截骨術，結果偏差小于0.5mm。

5牙體牙髓領域

手握牙鉆長時間進行口腔治療難免會引起醫生的疲勞，這樣一來手部會不自覺的震顫，從而引起備洞的精度下降，進而引起一些不必要的傷害。Ortiz Simon研發出了一種能協助醫生手持牙鉆的機器人，研究實驗證明：它能有效地過濾震顫，幫助醫生以精確平穩的姿態操作牙鉆，降低不必要的損傷。在進行根管治療時需要繁多的器械，使用時不僅占用臺面空間，也讓醫生在使用時對器械選擇的準確性降低，從而導致治療時間的延長。Nelson研制出了一種能夠進行器械自動傳遞的機器人，它能依據預先編排的指令執行，自動地選擇并傳遞給醫生所需要的器械，研究實驗表明：它能夠減少4.4%的治療時間。

6口腔醫學的其他領域

進行口腔手術時需要好的術區照明，這就需要醫生在進行手術時需要根據患者位姿變化來不斷地調整光源位置和角度。Moon研究顯示可把臉部識別技術和機器人技術整合到一起，減少治療的時間，大大提高了效率。兒童在手術時往往產生焦慮，在這方面Yasemin研制出了一種能夠緩解焦慮的機器人，在牙科治療中通過與兒童互動來盡量減少疼痛引起的焦慮，進而改善治療環境，使手術治療能夠順利展開。

7法律對于機器人在口腔診療中的規范

對于機器人的行為規范，早在Isaac Asimov的科幻小說中的“機器人三定律”就出現了：（1）機器人不能傷害以及不作為而致使人類受到傷害；（2）機器人要服從人類指令，除非與第一條的定律相沖突；（3）除非與前兩條定律相互沖突，機器人就一定要保護自己?，F階段的機器人智能化水平還不算高，若是有一天機器人的智能化使其具有自己的“大腦”，出現傷人事件，那么我們能否將其定義為犯罪？如果出現在患者治療中將會產生不可估量的傷害，同時也會對醫療機器人這一行業造成毀滅性的打擊。筆者認為有必要對其立法，在法律層面以原始代碼的形式編入到機器人的系統，用以預防其犯罪。在現階段并沒有特別明確的法律依據可循，所以在其診療過程中會存在很多一系列的人員成為事故的承擔者。對此有必要建立法律條目，讓事故追究有法可依。

8小結與展望

具有精確操作、穩定性高和智能化、標準化的醫療機器人，把其引入口腔醫學的領域，將會促使著現代口腔診療向著精確化、高效化的方向發展，所以，口腔醫學領域的機器人已經成為研究的熱點，除上述外，還有許多口腔醫學領域的機器人研究取得了巨大的進展，但仍有不足之處：1）智能化的水平普遍不高，特別是口腔診療機器人只能是輔助醫生進行操作，卻無法將醫生從臨床工作中徹底解放出來；2）功能單一，只能在某一方面或步驟上進行操作，無法應對多變的口腔疾??；3）結構復雜，體積大，醫生與機器人之間的交互性能不太友好。隨著人工智能的技術、納米機器人的技術以及機器人控制理論的發展越來越完善，在未來，這些問題一定會迎刃而解的，會讓機器人在口腔醫療這一領域得到廣泛的應用，為口腔診療變革增添活力。

參考文獻：

[1]口腔臨床微機器人自動化牙體預備系統中全冠預備適宜參數初探[J]. 原福松，王勇，張耀鵬，孫玉春，王黨校，呂培軍. 中華口腔醫學雜志. 2017（05）

[2]機器人彎制正畸弓絲成形控制點規劃及實驗研究[J]. 姜金剛，韓英帥，張永德，劉怡，溫馥嘉，蔣濟雄. 儀器儀表學報. 2015（10）

[3]正畸弓絲彎制特性分析及實驗研究[J]. 張永德，蔣濟雄. 中國機械工程. 2011（15）

[4]弓絲彎制機器人運動軌跡規劃[J]. 杜海艷，賈裕祥，張永德，劉怡. 中國機械工程. 2010（13）

[5]口腔正畸弓絲成形規劃及彎制機器人研究[D]. 蔣濟雄.哈爾濱理工大學 2013

[6]口腔種植機器人系統精度的相關研究[D]. 謝瑞.第四軍醫大學 2016

[7]口腔種植機器人空間映射裝置的研發及其應用研究[D]. 吳秦.第四軍醫大學 2016