口腔医学机器人的研究及应用

郭骏

摘要：成功地将机器人应用在临床医学，激发了学者们对应用于口腔医学领域机器人的热情，将机器人引入这一领域，会突破旧的诊疗模式，促使新的一轮口腔诊疗变革，随着制造技术的发展，机器人开始普及，它们依靠高精度、高稳定性、高工作效率等优点在医学方面被逐渐应用，笔者将综述机器人在口腔医学领域的研究和应用。

关键词：机器人；口腔医学

1口腔种植领域

将植体准确地植入颌骨是口腔种植手术成功的关键，和人工手术相比较，在机器人精确位姿的基础上进行手术显然是能提高安全性和准确性的。钻孔导向机器人在手术中的应用便是一个好的实例，Boesecke就利用它的高安全性和碰撞报警功能精确地制出种植洞。为了灵活地在颌骨上进行手术，Sun以三维医学图像作为向导，将坐标测量机作为种植机器人，不仅大大地提高了精度，还实现了机器人手术的高安全性。

2口腔修复领域

牙体制备对于精确的口腔修复效果有重要影响，由于口腔空间狭小以及医生的技术限制，预備的牙体往往达不到理想的标准。一些学者为了将这一问题解决，利用机器人的精确控制进行三维牙体的激光切割。研究实验表明：此机器人能替代医生进行自动的牙体制备，其精确度同样能达到临床要求。

3口腔正畸领域

弓丝的精确弯制是矫治治疗的关键，和人工弯制相比较，在机器人的精确位置下操作，显然是具有高精度和高效率的。有些学者设计出了一种拥有双手爪的弓丝弯制机器人，其通过和Sure Smile配合，能实现自动、精确的弓丝弯制。另外有一些学者搭建一套由弓丝弯制执行器、MotomanUP6机器人以及相关软件组成的机器人正畸弯制系统，对弯制过程等方面进行优化，终于实现对4种弓丝的弯制。

4口腔颌面领域

结构复杂的口腔颌面解剖，美观要求高，对此，在进行正颌整复手术时，要以非常小的创伤完成手术。Gui把手术导航系统与工业机械臂整合到一起，形成一种可以进行整合截骨术的机器人，它可以自动地完成截骨操作。Burgner搭建以短脉冲激光截骨的机器人系统，又在猪的下颌骨进行特定形状截骨术，结果偏差小于0.5mm。

5牙体牙髓领域

手握牙钻长时间进行口腔治疗难免会引起医生的疲劳，这样一来手部会不自觉的震颤，从而引起备洞的精度下降，进而引起一些不必要的伤害。Ortiz Simon研发出了一种能协助医生手持牙钻的机器人，研究实验证明：它能有效地过滤震颤，帮助医生以精确平稳的姿态操作牙钻，降低不必要的损伤。在进行根管治疗时需要繁多的器械，使用时不仅占用台面空间，也让医生在使用时对器械选择的准确性降低，从而导致治疗时间的延长。Nelson研制出了一种能够进行器械自动传递的机器人，它能依据预先编排的指令执行，自动地选择并传递给医生所需要的器械，研究实验表明：它能够减少4.4%的治疗时间。

6口腔医学的其他领域

进行口腔手术时需要好的术区照明，这就需要医生在进行手术时需要根据患者位姿变化来不断地调整光源位置和角度。Moon研究显示可把脸部识别技术和机器人技术整合到一起，减少治疗的时间，大大提高了效率。儿童在手术时往往产生焦虑，在这方面Yasemin研制出了一种能够缓解焦虑的机器人，在牙科治疗中通过与儿童互动来尽量减少疼痛引起的焦虑，进而改善治疗环境，使手术治疗能够顺利展开。

7法律对于机器人在口腔诊疗中的规范

对于机器人的行为规范，早在Isaac Asimov的科幻小说中的“机器人三定律”就出现了：（1）机器人不能伤害以及不作为而致使人类受到伤害；（2）机器人要服从人类指令，除非与第一条的定律相冲突；（3）除非与前两条定律相互冲突，机器人就一定要保护自己。现阶段的机器人智能化水平还不算高，若是有一天机器人的智能化使其具有自己的“大脑”，出现伤人事件，那么我们能否将其定义为犯罪？如果出现在患者治疗中将会产生不可估量的伤害，同时也会对医疗机器人这一行业造成毁灭性的打击。笔者认为有必要对其立法，在法律层面以原始代码的形式编入到机器人的系统，用以预防其犯罪。在现阶段并没有特别明确的法律依据可循，所以在其诊疗过程中会存在很多一系列的人员成为事故的承担者。对此有必要建立法律条目，让事故追究有法可依。

8小结与展望

具有精确操作、稳定性高和智能化、标准化的医疗机器人，把其引入口腔医学的领域，将会促使着现代口腔诊疗向着精确化、高效化的方向发展，所以，口腔医学领域的机器人已经成为研究的热点，除上述外，还有许多口腔医学领域的机器人研究取得了巨大的进展，但仍有不足之处：1）智能化的水平普遍不高，特别是口腔诊疗机器人只能是辅助医生进行操作，却无法将医生从临床工作中彻底解放出来；2）功能单一，只能在某一方面或步骤上进行操作，无法应对多变的口腔疾病；3）结构复杂，体积大，医生与机器人之间的交互性能不太友好。随着人工智能的技术、纳米机器人的技术以及机器人控制理论的发展越来越完善，在未来，这些问题一定会迎刃而解的，会让机器人在口腔医疗这一领域得到广泛的应用，为口腔诊疗变革增添活力。

参考文献：

[1]口腔临床微机器人自动化牙体预备系统中全冠预备适宜参数初探[J]. 原福松，王勇，张耀鹏，孙玉春，王党校，吕培军. 中华口腔医学杂志. 2017（05）

[2]机器人弯制正畸弓丝成形控制点规划及实验研究[J]. 姜金刚，韩英帅，张永德，刘怡，温馥嘉，蒋济雄. 仪器仪表学报. 2015（10）

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[4]弓丝弯制机器人运动轨迹规划[J]. 杜海艳，贾裕祥，张永德，刘怡. 中国机械工程. 2010（13）

[5]口腔正畸弓丝成形规划及弯制机器人研究[D]. 蒋济雄.哈尔滨理工大学 2013

[6]口腔种植机器人系统精度的相关研究[D]. 谢瑞.第四军医大学 2016

[7]口腔种植机器人空间映射装置的研发及其应用研究[D]. 吴秦.第四军医大学 2016