Abstract

 Title: AI in prosthodontics, orthodontics and dental robotics
Artificial Intelligence (AI) has recently been bloomed due to the rapid development of computational power, network speed and versatile applications. In healthcare industry, 2D image-based diagnosis is one of the biggest themes due to the global shortage of medical specialists (pathologists, radiologists, etc.) and that can be automated given its high precision and accuracy. Nonetheless, in terms of dentistry, in this digital era still many dental procedures are labour intensive even CAD/CAM and 3D printing are already been used. All these would induce various human error and inaccurate outcomes. Thus, in this talk, we will focus on using AI in prosthodontics, orthodontics and dental robotics that hopefully to automate the digital process, and to increase the accuracy that could improve the clinical outcome via precision dentistry.

Dr James Kit Hon Tsoi (BSc PhD MRSC MBCS FHEA) is an Associate Professor in Dental Materials Science, Assistant Dean in Innovation, and “Clinical AI” Research Theme leader at HKU Faculty of Dentistry. James received his BSc in Applied and Analytical Chemistry, and PhD in Dental Materials Science, both from HKU. He is actively engaged in a number of research areas including Dental Materials Science, Biomaterials in relation to dentistry, and Key technologies in dentistry such as Artificial Intelligence (AI) and Digital Dentistry. Since his full time appointment at HKU in 7/2015, his well dedicated research has been securing over HK$ 8.3 million external grants from Government (HK$7 million) and private companies (HK$1.3 million). He published more than 95 SCI articles, 5 books and book chapters, 90 conference abstracts and being invited 55 times for different keynote talks, lectures and workshops globally, with h-index of 21. He is currently serving as editorial board member in Dental Materials, International Journal of Adhesion and Adhesives, Journal of Clinical Medicine and Coatings. At HKU, he provides leadership and contributes to the field by actively promoting and fostering innovative research. He is the inventor of 6 patents / patent applications, and founder and advisor of two spin-off companies, attracting HK$2 million Governmental investment within two years. Being as a Hong Kong head-of-delegate member in ISO TC/106 Dentistry, James represents Hong Kong assisting in international standard for different dental materials, instruments and devices. He is also the Director of Global Dental Campus – Online, and the producer of first two English MOOCs in Dental Materials Science – Digital Biomaterials and Materials in Oral Health.

유무기 소재의 결정화 초기 단계에서 나타나는 형태에 대한 연구 결과, 결정 성장 기전은 100여년 전에 나온 고전적 이론의 경로를 항상 따르지 않는다는 사실이 입증되고 있다. 고전적 이론에 따르면, 원자, 분자 또는 이온이 단일 핵에 반복적으로 부착되고 핵 생성으로부터 고도로 대칭적인 결정이 발생한다고 가정하고 있는데, 최근 계면활성제 및 유기 재료가 적용되는 경우에 결정 성장은 종종 reverse crystal growth 경로를 따르는 것으로 보고되고 있다. 이러한 비고전적 이론에 의한 결정 성장 과정은 성장 초기 단계에서 나노 결정 표면에 흡착된 유기 분자에 의해 시작된다. 이러한 나노 결정은 반대 경로에서 무질서하고 큰 응집체를 형성하고, 표면의 결정화를 통하여 얇고 높은 결정질의 조밀한 shell layer를 만들고, 마지막으로 표면에서 core 부분까지 결정화를 확장하는 과정을 거치되는 것으로 알려져 있다.
현재 임상에서 쓰이는 골이식재는 주로 이종골과 동종골 등 기존 생명체로부터 채취한 이식재를 많이 사용하므로, 공급에 대한 안정성 및 균일성이 떨어지고, 면역반응을 일으킬 가능성이 있으며, 이를 제거하기 위해 많은 화학처리 과정으로 인한 부작용 가능성을 내포하고 있다. 따라서 골이식재 공급을 안정화하고, 그 품질의 균일성을 확보하여 정형화된 치료효과를 보장하기 위해 골이식재의 인공적이니 합성의 필요성이 크게 대두되고 있다. 일반적으로 골이식재 기반의 시스템은 지지체, 세포 및 신호의 세가지 구성요소를 기본으로 포함하고 있다. 이 중 engineered 지지체는 3차원 구조를 갖는 뼈 조직 재생을 지원하는 세포외기질 역할을 할 수 있다.
본 연자는 인체 골과 동일한 조성을 인공적으로 합성하는 연구를 진행하고 있으며, 체내 다양한 바이오 미네랄의 조성을 재현하기 위해 합성법을 개발하고 있다. 이러한 생체모사 뼈 조직 지지체는 실제로 체내에 존재하는 세포외기질의 특정 유리한 점을 모방하거나 복제함으로써 큰 효과를 보여줄 수 있을 것이며, 일부 인공적으로 조절된 특성들을 융합함으로써 골 조직 재생 과정을 자극하고 가속화하는데 유리할 수 있을 것으로 기대된다.