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El impacto de la Inteligencia Artificial en la Odontología

El escáner facial Metismile utiliza inteligencia artificial para analizar la cara del paciente y crear un modelo digital en 3D, información que ayuda a los ortodoncistas a planificar tratamientos personalizados de manera más eficiente y precisa. (Foto: Shining 3D)

lun. 22 mayo 2023

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El autor de este artículo traza una historia de la evolución de la Inteligencia Artificial desde sus inicios hasta nuestros días, haciendo énfasis en las ventajas que esta nueva tecnología nos ofrece en la práctica odontológica.

 

La historia de la Inteligencia Artificial se inicia a mediados del siglo 20, cuando se iniciaron los primeros experimentos para automatizar procesos de las máquinas. La IA se basa en la idea de que los sistemas informáticos pueden aprender y mejorar a partir de los datos y la retroalimentación que reciben, en lugar de tener que ser programados siempre para realizar tareas específicas.

La Inteligencia Artificial (IA) es un campo de la informática enfocado en el desarrollo de sistemas para realizar tareas complejas, que intenta imitar la capacidad humana de aprendizaje, razonamiento y toma de decisiones.

Los sistemas de IA pueden ser entrenados para reconocer patrones y resolver problemas, lo que los hace útiles en una amplia variedad de sectores, desde la atención médica o la educación hasta la industria automotriz y la robótica. Algunas de las tecnologías que se utilizan en la IA incluyen el aprendizaje automático, el procesamiento del lenguaje natural, la visión por computadora y las redes neuronales artificiales.

La IA tiene un enorme potencial para transformar la forma en que trabajamos, vivimos y nos relacionamos. A continuación les comparto una breve cronología de algunos de los datos históricos más importantes en el desarrollo de la IA:

  • 1943: Warren McCulloch y Walter Pitts proponen un modelo matemático para la actividad neuronal en el cerebro, que servirá de base para el desarrollo de redes neuronales artificiales.
  • 1950: Alan Turing publica su famoso artículo "Computing Machinery and Intelligence", donde plantea la posibilidad de que las máquinas puedan pensar y razonar como los seres humanos.
  • 1956: John McCarthy, Marvin Minsky, Nathaniel Rochester y Claude Shannon organizan la Conferencia de Dartmouth, considerada el nacimiento oficial de la Inteligencia Artificial como disciplina científica.
  • 1957: Frank Rosenblatt desarrolla el perceptrón, un modelo de red neuronal capaz de clasificar imágenes.
  • 1965: Joseph Weizenbaum crea el programa ELIZA, un sistema de procesamiento de lenguaje natural capaz de imitar conversaciones terapéuticas e interactuar con los seres humanos.
  • 1969: Seymour Papert publica "Logo: Computadoras y Educación", un libro que explica el lenguaje de programación que se utiliza en la enseñanza de procesos de pensamiento para niños.
  • 1973: Edward Shortliffe presenta el sistema MYCIN, el primer programa capaz de diagnosticar enfermedades con el apoyo de IA.
  • 1981: Richard Sutton y Andrew Barto publican el libro "Reinforcement Learning: An Introduction", obra que sienta las bases de la técnica de aprendizaje reforzado.
  • 1997: La computadora de IBM, Deep Blue, derrota al campeón mundial de ajedrez Garry Kasparov en una partida histórica entre el ser humano y las máquinas.
  • 2011: IBM desarrolla Watson, un sistema basado en inteligencia artificial capaz de responder preguntas complejas en lenguaje natural y gana el concurso de televisión Jeopardy usando esta tecnología.
  • 2016: Google desarrolla AlphaGo, un programa de IA capaz de vencer al campeón mundial de Go, un juego de mesa más complejo que el ajedrez.
  • 2018: OpenAI desarrolla GPT-2, un modelo de lenguaje automatizado capaz de generar textos coherentes y convincentes, lo que despierta preocupación sobre su posible uso para la creación de noticias falsas.
  • 2022: Aparece ChatGPT, un modelo de lenguaje de inteligencia artificial diseñado para interactuar con los humanos.

La IA se está utilizando para analizar imágenes clínicas, lo que ha mejorado la precisión y rapidez de los diagnósticos.

La IA se ha ido involucrando cada vez más en todos los niveles de la sociedad, como el desarrollo de robots y sistemas automatizados que pueden realizar tareas complejas en lugares y peligrosos para los humanos, como la inspección de infraestructuras o la exploración espacial.

La IA utiliza el poder del aprendizaje profundo que permite a los sistemas aprender a partir de grandes cantidades de datos de una manera más eficiente y efectiva. Esta tecnología se está utilizando cada vez más en la medicina para analizar imágenes, lo que ha mejorado la precisión y rapidez de los diagnósticos.

Impacto en la Odontología

En Odontología, la IA sirve para mejorar la precisión del diagnóstico y la eficiencia de los tratamientos, un campo relativamente nuevo que ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. Aprovecho para hacer un recuento de los hitos más importantes en la historia de la IA en la Odontología:

  • 1990s: Aparecen los primeros sistemas para el diagnóstico de caries y enfermedades periodontales, softwares que utilizan reglas heurísticas y bases de conocimiento preestablecidos.
  • 2000s: Se desarrollan los primeros sistemas de ayuda diagnóstica y tratamiento de ortodoncia, basados en modelos de inteligencia artificial y "machine learning".
  • 2010s: La IA comienza a aplicarse en el diseño y fabricación de prótesis dentales y ortopédicas personalizadas, utilizando escáneres 3D y software para diseño y maquinado de prótesis en general.
  • 2018: La empresa CephX desarrolla un sistema para el análisis de radiografías panorámicas y cefalométricas, que reduce el tiempo de análisis y aumenta la precisión del diagnóstico en ortodoncia y cirugía maxilofacial.
  • 2019: La empresa estadounidense Pearl lanza el primer sistema de inteligencia artificial para la interpretación de radiografías dentales, que permite a los odontólogos identificar patologías y anomalías de forma más precisa y rápida.
  • 2020: La IA se aplica en el análisis y detección de enfermedades periodontales, como la gingivitis y la periodontitis, utilizando modelos de "machine learning" y "deep learning".

Algunas de las áreas en las que se está aplicando esta novedosa e importante rama tecnológica  en odontología incluye herramientas para el diagnóstico y la planificación de tratamientos en ortodoncia, implantología oral y restauraciones dentales. Y los escáneres intraorales que incorporan IA han mejorado o perfeccionado la toma de impresiones digitales y reducido el tiempo de trabajo.

La IA juega un papel preponderante en el diseño y fabricación de restauraciones dentales como carillas, incrustaciones, prótesis fijas y coronas. Los sistemas de IA pueden analizar los datos de escaneo dental para crear modelos precisos de los dientes y las encías en 3D, lo que ayuda a los dentistas a diseñar restauraciones que se ajusten perfectamente a la boca del paciente.

El análisis de imágenes radiográficas y tomográficas por IA es una realidad, con sistemas que pueden identificar anomalías y patrones que los dentistas pueden pasar por alto, lo que puede ayudar en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades dentales.

Los escáneres faciales provistos con IA son equipos relativamente nuevos, capaces de realizar  análisis de la predicción del crecimiento facial, la medición de la asimetría facial, el análisis de la sonrisa y la posición final de los dientes después del tratamiento. Estos equipos pueden ser utilizados también para planificar el diseño de carillas dentales y otros tratamientos de odontología estética.

El software de la empresa CephX permite realizar análisis cefalométricos automáticos utilizando "machine learning" e inteligencia artificial. (Foto: CephX)

Ortodoncia apoyada por IA

La ortodoncia apoyada por IA es un campo emergente en el que se utilizan algoritmos de aprendizaje automático para mejorar la precisión y eficacia de los tratamientos. La IA puede ayudar a los ortodoncistas a diagnosticar y planificar tratamientos mediante el análisis de los datos de pacientes.

La IA puede ayudar a los ortodoncistas a ser más eficientes en la atención al paciente, analizando grandes cantidades de datos para tomar decisiones de tratamiento más rápidas y precisas.

Estos algoritmos pueden ayudar también a los ortodoncistas a diseñar aparatos de personalizados y más precisos, como dispositivos de alineación de dientes invisibles. Una vez diseñados, se utilizan impresoras 3D o equipos de termoformación para fabricar los alineadores  en una serie de férulas transparentes. El paciente utiliza cada alineador durante un período de tiempo determinado antes de pasar al siguiente, lo que permite una alineación gradual de los dientes programada en la computadora.

También se puede monitorear la progresión del tratamiento de ortodoncia, lo que incluye el seguimiento del movimiento de los dientes y la mandíbula a lo largo del tiempo y el ajuste del tratamiento para lograr resultados óptimos. La IA puede ayudar a los ortodoncistas a ser más eficientes en la atención al paciente, analizando grandes cantidades de datos para tomar decisiones de tratamiento más rápidas y precisas.

Exocad

Exocad es una empresa alemana especializada en software CAD/CAM para Odontología, y su historia en el desarrollo de IA es muy interesante. La empresa se fundó en 2010 y en 2014 lanzó al mercado el primer software de diseño dental con capacidad de aprendizaje automático, que permite mejorar la precisión y eficiencia del diseño de prótesis dentales.

En 2016 introdujo la función "Virtual Articulator", que utiliza IA para simular la oclusión de los dientes en el software de diseño, lo que ayuda a crear prótesis dentales más precisas y funcionales. Un año después, en 2017, presentó el módulo "DentalCAD Smile Creator", que utiliza IA para el diseño de sonrisas y la simulación de los resultados del tratamiento de blanqueamientos, carillas y otros procedimientos estéticos.

Otro gran desarrollo de Exocad se produjo en 2018, cuando lanzó el módulo "PartialCAD", que utiliza IA para diseñar prótesis dentales parciales removibles, lo cual reduce el tiempo y los costos del proceso de diseño. En 2019, anunció una colaboración con Align Technology para integrar su software de diseño con el de escaneado intraoral iTero, lo que permite una mayor precisión en la toma de impresiones digitales y mejor planificación del tratamiento de ortodoncia.

Metismile

Metismile es una marca de Shining 3D Dental que se especializa en la creación de tecnología de odontología digital y ortodoncia. En particular, Metismile ha desarrollado el escáner facial con IA para la planificación de tratamientos de ortodoncia. Este escáner facial utiliza inteligencia artificial para analizar la cara del paciente y crear un modelo digital preciso en 3D. Con esta información, los ortodoncistas pueden planificar tratamientos personalizados de manera más eficiente y precisa.

El escáner facial de Metismile es capaz de realizar una serie de análisis, incluyendo la predicción del crecimiento facial, la medición de asimetrías faciales, el análisis de la sonrisa y la predicción de la posición final de los dientes después del tratamiento. También puede utilizarse para planificar el diseño de carillas dentales y otros tratamientos de odontología estética.

Una imagen del programa Exocad, que tiene aplicaciones basadas en IA para ortodoncia e implantología oral. (Foto: Exocad)

Impresión 3D de coronas y restauraciones

Las coronas e incrustaciones impresas con impresoras 3D son tecnología de impresión cada vez más común en odontología. La impresión 3D permite la fabricación personalizada a partir de modelos dentales digitales, lo que proporciona mejor precisión y una adaptación más precisa a la estructura dental del paciente.

El proceso comienza con la toma de impresiones digitales de la boca del paciente, las cuales se utilizan para crear un modelo digital en 3D de los dientes afectados. Este modelo digital se usa para diseñar la corona o incrustación personalizada, que se fabrica con una impresora 3D utilizando materiales como resinas compuestas, cerámica o metal.

La fabricación de coronas e incrustaciones con impresoras 3D ofrece varias ventajas. En primer lugar, la precisión y la adaptación son muy superiores a las obtenidas mediante la fabricación tradicional. Y el proceso es más rápido y eficiente, lo que permite la fabricación de coronas e incrustaciones en una sola cita.

Conclusión

La Inteligencia Artificial ha tenido un gran impacto en la odontología en los últimos años que ha resultado en una mejor atención del paciente. Los algoritmos de IA que analizan imágenes de radiografías dentales y detectan problemas como caries, fracturas o enfermedad periodontal han mejorado la precisión del diagnóstico y permitido detectar afecciones antes de que se agraven.

La IA también se ha utilizado para planificar tratamientos dentales que nos permiten analizar modelos 3D de la boca del paciente para determinar la mejor estrategia de tratamiento y de estética dental. Ya existen robots capaces de realizar procedimientos como la colocación de implantes y la fabricación de restauraciones, desarrollados para asistir al odontólogo.

Estos sistemas pueden proporcionar recomendaciones sobre el tratamiento y la medicación en función de la historia clínica del paciente y la evidencia clínica. Otro adelanto tiene que ver con los dispositivos de IA desarrollados para monitorear la higiene bucal de los pacientes.

La IA puede ayudar a mejorar la atención dental, permitiendo realizar en algunos casos una detección temprana y un diagnóstico más preciso, una planificación del tratamiento dental más efectiva y sugerir la toma de decisiones clínicas. Los próximos avances tecnológicos permitirán ofrecer una atención dental más efectiva y eficiente en el futuro basados en una herramienta inteligente que es cada vez más importante en la odontología moderna.

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El doctor Enrique Jadad Bechara es Especialista en Rehabilitación Oral, investigador y conferencista internacional con práctica privada en Barranquilla, Colombia.

 

 

 

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