Ein Roboter zur Unterstützung von Zahnärzten

Die moderne Technologie hält in allen Bereichen unseres Lebens Einzug. Auch die Zahnmedizin bildet da keine Ausnahme. Es ist möglich, dass es mit Hilfe neuer Technologien bald möglich sein wird, neue Zähne zu züchten, um verlorene zu ersetzen, dass Zahnfüllungen von einem Roboter eingesetzt werden und dass es möglich sein wird, Kinder vor Karies zu schützen, noch bevor ihr erster Zahn durchbricht.

Die unglaublichen Möglichkeiten von Robotern und KI im Bereich der Zahnmedizin

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Durch die Verbesserung der neuen Technologien im Bereich der künstlichen Intelligenz trägt die Entwicklung der Robotik zur Einführung revolutionärer Lösungen im Bereich der Zahnmedizin bei, die den Ärzten bei der Durchführung verschiedener Verfahren helfen können. In der Zahnmedizin bietet die Robotik Vorteile gegenüber den traditionellen Methoden. Zusammen mit der Navigationsführung sorgen diese Systeme für eine höhere Präzision bei der zahnärztlichen Behandlung sowie für rationalisierte Arbeitsabläufe, was zu einer verbesserten Qualität der Versorgung führt. Die robotergestützte Zahnheilkunde hat sich von der traditionellen navigierten Chirurgie zu anspruchsvolleren Systemen entwickelt, die sich für die Erhaltung der Mundgesundheit und die Behebung oraler Läsionen mithilfe von Nanomaterialien, Nanorobotern, neuen Diagnosemethoden und Behandlungen als unverzichtbar erweisen werden. Obwohl diese therapeutischen Eingriffe die Art und Weise verändern, wie wir heute sehen und verstehen, werden Robotersysteme bereits bei zahnärztlichen Eingriffen eingesetzt und helfen den Ärzten bei Implantatbehandlungen. Weitere Bereiche der Zahnmedizin, die vom Einsatz von Robotersystemen und künstlicher Intelligenz profitieren könnten, sind die Endodontie, allgemeine Verfahren der restaurativen Zahnmedizin, die Kieferorthopädie und die Parodontologie. Bei Implantaten gibt es mehrere Probleme, die mit dem Risiko einer Schädigung verschiedener Gewebe verbunden sind. Darüber hinaus kann ein Trauma während des Einsetzens der Implantate eine Infektion verursachen und zu chronischen Komplikationen führen. Neben Verletzungen und Krankheiten besteht auch das Risiko eines Implantatversagens, wobei etwa 5 bis 10 % der Zahnimplantate versagen. Die Gründe für das Scheitern von Implantaten können mangelnde Erfahrung des Arztes, die Lage des Implantats, die Knochenbeschaffenheit und medizinische Komplikationen beim Patienten sein. Mit Hilfe der Robotik und der navigatorischen Chirurgie können Ärzte erfolgreichere Implantationsverfahren durchführen und das Risiko eines Misserfolgs verringern.

Roboter setzen Implantate ein

Wie ein Roboter die erste Selbstoperation in China durchführte

2017 führte ein Roboterzahnarzt in einer Klinik in Xi'an, China, zum ersten Mal erfolgreich eine Zahnoperation an einem lebenden Menschen durch. Unter Aufsicht, aber unabhängig und ohne Beteiligung des medizinischen Personals, setzte er dem Patienten zwei künstliche Zähne ein. Beide Implantate wurden mit einem 3D-Drucker gedruckt. Die Operation, die eine Stunde dauerte, war ein Erfolg. Das Pflegepersonal in der Praxis war nicht aktiv an dem Eingriff beteiligt, sondern fungierte als Beobachter. Der Patient erhielt zunächst einen CT-Scan und ein digitales 3D-Modell aller Zähne und des Kiefers; dann wurde ein spezielles Beschriftungssystem verwendet, um den Roboter zu führen. Der Fehler beim Setzen der Implantate betrug weniger als 0,3 mm, was selbst ein erfahrener Zahnarzt bei dieser Art von Eingriff tolerieren kann. Bei dieser Version folgte der Roboter einer Reihe von vorprogrammierten Befehlen und führte die festgelegten Verfahren in der richtigen Reihenfolge und unter der Aufsicht von Spezialisten durch. Ein gewisses Maß an Autonomie blieb jedoch erhalten: Der Roboter passte sich den Bewegungen des Patienten an und nahm Korrekturen an der Flugbahn des Instruments vor. Der Mangel an qualifizierten Implantologen und der Wunsch, den Prozentsatz an chirurgischen Fehlern zu senken, haben die Fachleute dazu veranlasst, diese Art von Roboter zu entwickeln. Die Neuheit ist mehr als dringlich, da die jüngsten Daten zeigen, dass in China mindestens 400 Millionen Menschen Zahnimplantate benötigen und es an qualifizierten Ärzten mangelt. Das heißt, die Nachfrage übersteigt das Angebot um ein Vielfaches, und die Masseneinführung einer solchen Technologie könnte das Problem zumindest langfristig lösen. Die Entwickler glauben, dass der Einsatz von Robotern das Problem des Mangels an qualifizierten Zahnärzten im Lande lösen wird. In China werden jährlich etwa eine Million Implantate eingesetzt, aber viele Patienten müssen wegen chirurgischer Fehler erneut zum Arzt. Außerdem wird der Einsatz von Robotern zahnärztliche Eingriffe weniger invasiv machen und die Heilungszeit verkürzen. Experten sind der Ansicht, dass die Roboterchirurgie, wenn auch mit minimaler menschlicher Beteiligung, eine größere Präzision ermöglicht. Mit Robotern können komplexe chirurgische Eingriffe durchgeführt werden, die sonst nicht möglich wären. Natürlich gibt es auch bestimmte Risiken und unglückliche Ergebnisse. Eine retrospektive Studie über 14 Jahre solcher Praktiken in den Vereinigten Staaten ergab beispielsweise 144 Todesfälle bei Patienten, die mit dem Einsatz von Maschinen in Verbindung gebracht wurden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Operationen mit Robotern weniger sicher sind als Operationen ohne sie, denn ein gewisser Prozentsatz an Todesfällen ist immer vorhanden. In diesem Fall macht die Zahl der erfolglosen Eingriffe nur einen Bruchteil aller Roboteroperationen aus. Dennoch entwickelt sich diese Richtung weiter; die Technologie wird ständig verbessert, um die Risiken misslungener Operationen zu minimieren.

U.S. Entwicklungen

Um den chinesischen Trend fortzusetzen, genehmigte die US-Arzneimittel- und Lebensmittelbehörde (FDA) im März 2017 die Verwendung eines von Neocis hergestellten Robotersystems namens Yomi zur Unterstützung von Zahnärzten bei Zahnimplantationseingriffen. Yomi ist ein vollwertiger chirurgischer Assistent, der taktile Robotertechnologie verwendet, um Zahnimplantate präzise und fehlerfrei zu setzen. Yomi's automatisierte taktile Geräte können die Hand des Zahnarztes während des gesamten Implantationsvorgangs führen und bieten dynamische Anpassungen, die die individuelle Erfahrung des Zahnarztes berücksichtigen. Mit Yomi kann der Arzt fühlen, ob er richtig handelt. Wenn er beginnt, abzuweichen, spürt er den Widerstand. So weiß der Chirurg genau, in welche Richtung er sich bewegen muss, um das Implantat optimal zu platzieren. Die einzigartige taktile Steuerung ermöglicht es dem Zahnarzt, den gesamten Implantationsprozess zu visualisieren. Der Chirurg kontrolliert den gesamten Prozess und interagiert direkt mit den Instrumenten und dem Patienten. Yomi ergänzt das klinische Fachwissen des zahnärztlichen Personals, indem es zu einer patientenzentrierten Behandlung beiträgt.

Die Vorteile von Yomi:

• Operationen an einem Tag durchführen (ohne stationären Aufenthalt),
• benutzerfreundliche Vorplanungssoftware,
• vollständige Zahnbogenimplantation in 90 Minuten, in 2,5 Stunden bei beiden Zahnbögen
• unübertroffene Genauigkeit und Präzision,
• patentierte taktile Führungstechnologie,
• patentierte Implantatplanungssoftware,
• Planung aller Details für die perfekte Implantatpositionierung vor der Operation,
• Physische Kontrolle der Implantatinsertion
• virtuelle Visualisierung des Gebisses und verbesserte ästhetische Planung;
• Vermeidung von Fehlern während der Präparation, Bohren tiefer als nötig, um Gewebe, Nerven und Nebenhöhlen nicht zu beschädigen
• freihändig und mit vollständiger Kontrolle über den Betrieb,
• der Arzt benötigt keine Operationsschablone, bleibt aber genau.

Mikroroboter

Navigierte Chirurgie und Robotik bieten Konsistenz, überlegene Arbeitseffizienz und erhöhte Patientensicherheit, was alles zu verbesserten Erfolgsraten führt, die für alle zahnmedizinischen Fachgebiete vielversprechend sind. Da endodontische Eingriffe höchste Präzision und Genauigkeit erfordern, können Mikroroboter die Qualität und Zuverlässigkeit der Therapie verbessern. Wie bei Zahnimplantaten variieren die Behandlungsergebnisse je nach Erfahrung und Fachwissen des Zahnarztes. Endodontische Mikroroboter bieten jedoch die Möglichkeit, die Qualität der endodontischen Behandlung zu verbessern und Fehler während des Eingriffs zu reduzieren. Advanced Endodontic Technology verwendet beispielsweise Mikromaschinentechnologie, bei der der Mikroroboter auf dem zu behandelnden Zahn platziert und computergesteuert und überwacht wird. Gleichzeitig wird der Eingriff im Wurzelkanal durchgeführt. Auf diese Weise bietet die Mikromaschine automatisiertes Präzisionssondieren, Bohren, Reinigen und Füllen, um den Arzt bei der Durchführung einer fehlerfreien Therapie zu unterstützen. Während Navigationschirurgie, Robotik und Mikroroboter in die zahnärztliche Behandlung Einzug halten, existieren dank der Nanotechnologie andere Möglichkeiten für die Robotik im Dentalbereich. Nanotechnologie bezieht sich auf das Design, die Herstellung und das Engineering von Nanobots. Nanobots sind mikroskopisch kleine Robotermaschinen, die fast die Größe eines Nanometers haben, aus Tausenden von mechanischen Teilen bestehen und zur Interaktion oder Manipulation menschlicher Zellen verwendet werden können. Es wird erwartet, dass Nanobots, die sich in der Entwicklung befinden, medizinische Diagnose-, Behandlungs- und Arzneimittelverabreichungsmethoden verändern werden.

Nanozahnmedizin

Die Anwendung der Nanotechnologie in der Zahnmedizin, auch Nano-Zahnmedizin genannt, eröffnet Behandlungsmöglichkeiten in der restaurativen Zahnmedizin, der Kieferorthopädie und der Parodontologie. In der restaurativen Zahnmedizin können Nanoroboter zur Vorbereitung der Mundhöhle, zur Restauration und sogar zur Renaturierung von Zähnen eingesetzt werden. Aufgrund ihrer Größe arbeiten Nanoroboter auf atomarer, zellulärer und molekularer Ebene, um grundlegende Aufgaben zu erfüllen. Sie können Zahnärzten helfen, komplexe Fälle auf mikroskopischer Ebene schnell und präzise zu behandeln. Die Nanotechnologie kann auch beim Knochenersatz und bei der Verabreichung von Antibiotika durch Nanoverkapselung helfen und mit Hilfe von Zahnrobotern, die pathogene Bakterien abtöten, eine dauerhafte Mundgesundheit gewährleisten. Darüber hinaus kann die Nano-Zahnmedizin alternative Methoden für die Verabreichung von Anästhesie und die Manipulation von Gewebe bieten, um komplexe restaurative und parodontale Verfahren zu unterstützen.

Brauchen Patienten Roboterzahnärzte?

Einerseits scheint es ein eindeutiges Ja zu sein! Forscher stellen fest, dass die Menschen bereit sind, einzigartigen Robotern die Durchführung bestimmter zahnärztlicher Eingriffe anzuvertrauen. Und das geht auch aus den Gründen für die Entwicklung eines autonomen Roboters in China hervor. Die Belastung der Patienten kann das Gesundheitssystem überfordern, und nur wenige Menschen erhalten rechtzeitig die Behandlung, die sie benötigen. Verzögerungen bei medizinischen Eingriffen können letztlich zu einer Verschlechterung des Gesundheitszustandes führen. Roboter können in dieser Hinsicht helfen. Sie können die Operationszeiten verkürzen, so dass mehr Menschen rechtzeitig behandelt werden können. Die größere Präzision und die hohe Qualität der Verfahren, die Roboterassistenten bieten, sind ein weiteres Argument, das für den Einsatz von Robotern spricht. Dennoch fühlen sich vielleicht nicht viele Menschen bei dem Gedanken wohl, ihre Eingriffe von Robotern durchführen zu lassen. Unabhängig davon, wie präzise ihre Bewegungen sind, kann die Angst vor Systemausfällen bestehen. Zahnpatienten sind immer noch skeptisch gegenüber der Vorstellung, dass Roboter Eingriffe an ihren Zähnen und ihrem Zahnfleisch vornehmen. Forscher der Florida A&M University Embry-Riddle führten 2018 eine Umfrage mit mehr als 500 Befragten durch. Die Teilnehmer beschrieben ihre Bedenken gegenüber der Robotertechnologie in der Zahnmedizin. Die Befragten wurden gebeten zu bewerten, welche von 10 Verfahren sie bereit wären, einem Roboter anzuvertrauen: Zahnreinigung, Formung des Mundschutzes, Zahnextraktion, Wurzelbehandlung, Zahnfleischchirurgie, Zahnaufhellung, Befestigung von Zahnspangen und Füllungen. Die Befragten gaben an, dass sie bereit wären, die einfachsten und am wenigsten invasiven Eingriffe wie die hygienische Reinigung und das Bleichen der Zähne Robotern anzuvertrauen. Während viele noch nicht bereit waren für die komplexeren Tätigkeiten wie Wurzelkanalaufbereitung, Zahnfleischaufbereitung und Füllungen, waren viele nicht bereit, einen Roboter einzulassen. Die Teilnehmer stellten häufig fest, dass die heutigen Roboter nicht ausgereift genug sind, um komplexe invasive Eingriffe durchzuführen. Sie sind der Meinung, dass das Design des Roboters noch zu oberflächlich ist und nur einfache Eingriffe durchführen sollte. Der einzige Faktor, der die Meinung der Patienten ändern kann, ist der Preis. Viele stimmten zu, als sie gefragt wurden, ob sie bereit wären, einen Eingriff mit einem Roboter durchführen zu lassen, wenn dieser nur halb so viel kosten würde wie ein herkömmliches System. So waren 32 % der Teilnehmer zunächst gegen eine robotergestützte Reinigung und Zahnaufhellung. Bei einem Preisnachlass von 50 % stimmten jedoch bereits 83 % diesen Verfahren zu. Die Ergebnisse dieser Umfrage zeigen ein hohes Maß an Misstrauen in der Haltung der Nutzer gegenüber neuen Technologien. Es wird einige Zeit dauern, bis Robotertechnologien in der Medizin als etwas Gewöhnliches wahrgenommen werden und sich in der Praxis bewährt haben. Die Praktiker, die sich zu den Ergebnissen dieser Umfrage äußerten, waren ebenfalls skeptisch gegenüber der Idee der automatisierten Technologie in der Zahnmedizin. Sie merkten auch an, dass sie befürchten, dass der Roboter nicht reagieren wird, wenn eine Person plötzlich Schmerzen hat oder sich unwohl fühlt. Einem Roboter können viele Verfahren beigebracht werden, aber er wird niemals eine aufmerksame menschliche Kommunikation verstehen. Aber es ist unmöglich, einem Menschen Empathie beizubringen und seine Gefühle zu verstehen, wenn es keine offensichtlichen diagnostischen Anzeichen gibt. Der chirurgische Patient ist sehr verletzlich und vertraut dem Arzt vollkommen. Der Arzt muss in der Lage sein, ihn zu beruhigen und ihm zu versichern, dass alles gut gehen wird, noch bevor der Eingriff beginnt.

Werden Roboter jemals Zahnärzte ersetzen?

Laut einer Umfrage von New Scientist Live hat mehr als die Hälfte der Briten Angst vor künstlicher Intelligenz. Daten von Pew Research zeigen, dass mehr als 70 Prozent der Amerikaner die gleichen Bedenken haben. Sie glauben, dass die Arbeitslosigkeit steigen könnte, wenn Roboter ihre Arbeitsplätze ersetzen. Die Menschen befürchten auch, dass Roboter sie dominieren werden. Das wirft natürlich die Frage in den Köpfen der praktizierenden Zahnärzte auf: Werden Roboter sie dominieren und alles selbst erledigen? Bisher haben Roboterzahnärzte das getan, was Menschen ihnen gesagt haben. Und in Zukunft wird der Bereich der digitalen Zahnheilkunde weiter wachsen, aber er wird von Menschen abhängig sein, die sie einsetzen und anleiten. Das Wissen, das der Mensch an den Roboter weitergibt, hilft ihm, seine Ziele zu erreichen. Ohne sie werden sie nicht in der Lage sein, komplexe Aufgaben selbstständig auszuführen. Roboter werden schon seit Jahrzehnten in der Medizin eingesetzt, aber noch können sie den Arzt nicht vollständig ersetzen. Dennoch sind sie ein hervorragendes Hilfsmittel, um die Genauigkeit von Verfahren wie dem Füllen von Wurzelkanälen, dem Anbringen von Füllungen, Kronen, Brücken und Implantaten zu verbessern.

Die Zukunft der Robotertechnologien

Robotik, Mikroroboter und Nanotechnologie haben das Potenzial, Zahnärzte zu unterstützen und den gesamten Bereich positiv zu beeinflussen. Allerdings haben Zahnärzte diese neuen Technologien im Vergleich zu ihren medizinischen Kollegen nur langsam übernommen. So scheint die Zahnmedizin bei der weit verbreiteten Einführung oder Integration neuer Technologien mehr als ein Jahrzehnt im Rückstand zu sein. In dem Maße, in dem die Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz und der Robotik im Gesundheitswesen voranschreiten, werden Experten besser in der Lage sein, die Vorteile dieser Fortschritte zu erläutern als die Technologie, um die Akzeptanz zu erhöhen und etwaige Bedenken gegenüber dem Einsatz von künstlicher Intelligenz und Robotern im medizinischen Bereich zu verringern. Da das übergeordnete Ziel der zahnärztlichen Versorgung eine optimale Patientenversorgung ist, lohnt es sich, diese Anwendungen und ihr Potenzial zur Verbesserung der Qualität der zahnärztlichen Versorgung in Betracht zu ziehen. Robotik und Technologien der künstlichen Intelligenz können praktizierenden Zahnärzten wertvolle Echtzeitinformationen liefern, die gründlichere Untersuchungen und genauere Diagnosen ermöglichen und die klinische Entscheidungsfindung bei zahnärztlichen Verfahren unterstützen. Das Streben nach Fortschritten in der Zahnmedizin nimmt kein Ende, und der Einsatz von Robotern bei der zahnärztlichen Behandlung könnte schon bald zur Standardpraxis aller Zahnärzte werden. So verbessern Roboter in der Zahnmedizin die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit; aufgrund des Mangels an verfügbaren Systemen ist der Umfang der Forschung zur Roboterzahnmedizin jedoch begrenzt. Darüber hinaus mangelt es an Wissen über die Programmierung und Steuerung automatischer Systeme. Daher ist eine gute Koordination zwischen Zahnärzten und Ingenieuren für die Forschung in diesem Bereich unerlässlich. Die Robotik in der Zahnmedizin bietet vielversprechende Möglichkeiten in den Bereichen Materialprüfung, Kieferorthopädie, Prothetik, Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und Implantologie. Abgesehen von den komplexen Betriebssystemen und den hohen Kosten sind die wichtigsten Einschränkungen der Roboterzahnheilkunde die grundlegenden manipulativen und sensorischen Fähigkeiten von Robotern und ihre mangelnden Trainingsmöglichkeiten. Darüber hinaus wird sich die Robotertechnologie erst dann auf breiter Front durchsetzen, wenn die Menschen ihre Scheu vor unbeaufsichtigten Behandlungen und der Hygiene ablegen. Es ist unwahrscheinlich, dass es in Zukunft weniger Zahnärzte geben wird. Der Patient mag die Interaktion mit einem echten Arzt.