Alinhamento dos dentes? A IA pode ajudar

Usando inteligência artificial e pacientes virtuais, a ferramenta prevê como os dentes se moverão para garantir que o aparelho não fique nem muito solto nem muito apertado.

Muitos de nós lembramos-nos da sensação de ter nosso aparelho ajustado e reapertado regularmente no consultório do ortodontista. E todos os anos, cerca de 30% dos jovens dinamarqueses até aos 15 anos usam aparelho para alinhar dentes tortos. Os ortodontistas utilizam o conhecimento adquirido com a sua formação e experiência para realizar seu trabalho, mas sem as possibilidades que um computador pode oferecer para prever os resultados finais.

Uma nova ferramenta, desenvolvida em colaboração entre o Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Copenhague e a empresa 3Shape, permite simular como os aparelhos devem se encaixar para dar o melhor resultado sem muitos inconvenientes desnecessários.

A ferramenta foi desenvolvida com a ajuda de imagens digitalizadas de dentes e estruturas ósseas de mandíbulas humanas, que a inteligência artificial usa para prever como os conjuntos de aparelhos devem ser projetados para endireitar melhor os dentes de um paciente.

“Nossa simulação é capaz de informar ao ortodontista onde o aparelho deve ou não exercer pressão para endireitar os dentes”.

“Atualmente, essas intervenções são baseadas inteiramente no critério do ortodontista e envolvem muitas tentativas e erros. Isso pode levar a muitos ajustes e visitas ao consultório do ortodontista, que nossa simulação pode ajudar a reduzir no longo prazo”, diz o professor. Kenny Erleben, que dirige IMAGE (Análise de Imagens, Modelagem Computacional e Geometria), uma seção de pesquisa do Departamento de Ciência da Computação da UCPH.

Ajuda a prever o movimento dentário

Não é de admirar que possa ser difícil prever exatamente como o aparelho irá mover os dentes, porque os dentes continuam mudando ligeiramente ao longo da vida de uma pessoa. E esses movimentos são muito diferentes de boca em boca.

"O fato de os movimentos dentários variarem de um paciente para outro torna ainda mais desafiador prever com precisão como os dentes se moverão para diferentes pessoas. É por isso que desenvolvemos uma nova ferramenta e um conjunto de dados de diferentes modelos para ajudar a superar esses desafios, " explica Torkan Gholamalizadeh, da 3Shape e Ph.D. do Departamento de Ciência da Computação.

Como alternativa aos braquetes e aparelhos clássicos, uma nova geração de aparelhos transparentes, conhecidos como alinhadores, ganhou espaço. Os alinhadores são projetados como um molde de plástico transparente dos dentes que os pacientes ajustam sobre os dentes.

Os pacientes devem usar alinhadores por pelo menos 22 horas por dia e eles precisam ser trocados por conjuntos novos e mais justos a cada duas semanas. Como os alinhadores são feitos de plástico, os dentes  também alteram os contornos do próprio alinhador, algo que a nova ferramenta também leva em consideração.

“Como os alinhadores transparentes são mais macios que os aparelhos metálicos, calcular quanta força é necessária para movimentar os dentes torna-se ainda mais complicado. Mas é um fator que ensinamos nosso modelo a levar em consideração para que se possa prever os movimentos dentários ao usar alinhadores. também", diz Gholamalizadeh.

Gémeos digitais podem melhorar o tratamento

Os pesquisadores criaram um modelo de computador que cria simulações 3D precisas da mandíbula de um paciente individual e que médicos dentistas e técnicos podem usar para planear o melhor tratamento possível.

Para criar essas simulações, os pesquisadores mapearam conjuntos de dentes humanos usando tomografias computadorizadas detalhadas dos dentes e das pequenas e finas estruturas entre o osso maxilar e os dentes, conhecidas como ligamentos periodontais – um tipo de tecido conjuntivo rico em fibras que mantém os dentes firmemente na mandíbula. .

Este tipo de imitação digital precisa é conhecido como gêmeo digital – e neste contexto, os pesquisadores construíram um banco de dados de “pacientes odontológicos digitais”.

Mas não pararam por aí. A base de dados dos investigadores também contém outros tipos de pacientes digitais que poderão um dia ser úteis noutras áreas do sector da saúde.

“Neste momento, temos um banco de dados digital de pacientes que, além de simular desenhos de alinhadores, pode ser utilizado para implantes de quadril, entre outras coisas. No longo prazo, isso poderá facilitar a vida dos pacientes e economizar recursos para a sociedade”, afirma Kenny Erleben.

A área de pesquisa que utiliza gémeos digitais é relativamente nova e, por enquanto, o banco de dados de pacientes virtuais do Professor Erleben é líder mundial. No entanto, a base de dados terá de ser ainda maior para que os gémeos digitais realmente criem raízes e beneficiem o setor da saúde e a sociedade.
“Mais dados nos permitirão simular tratamentos e adaptar dispositivos médicos para atingir pacientes de populações inteiras com mais precisão”, diz o professor Erleben.

Além disso, a ferramenta deve superar vários obstáculos regulatórios antes de ser implementada para os ortodontistas. Isto é algo que os investigadores esperam ver num futuro próximo.

Um gémeo digital da mandíbula de um paciente criado por meio da integração de soluções de IA e modelagem computacional, permitindo simulação precisa de movimentos dentários previstos sob condições específicas. O mapa de cores representa visualmente a extensão e a direção do movimento dos dentes, com cores mais quentes indicando maiores movimentos dos dentes. Crédito da foto: Universidade de Copenhague

Fonte: MedicalXpress / Michael Skov Jensen, University of Copenhagen

Foto:Unsplash/CCO Public Domain