Мини-робот для препарирования зубов под коронку: в Базеле испытали прототип MIR
Исследователи Университета Базеля разработали миниатюрного стоматологического робота MIR, который сможет автоматически препарировать зубы под коронку по цифровому плану. В испытаниях позиционная погрешность прототипа составила менее 0,2 миллиметра. Технология может сократить число визитов к стоматологу.
Плановый осмотр у стоматолога заканчивается неприятной новостью: кариес оставил большую полость, и зубу нужна коронка. Лечение растягивается на несколько визитов. На первом приёме врач удаляет поражённые ткани, ставит пломбу и препарирует зуб под коронку, затем снимает оттиск и фиксирует временную конструкцию. Постоянную коронку изготавливают по оттиску, и установить её можно только на следующем приёме.
В будущем этот процесс может стать заметно быстрее благодаря небольшому стоматологическому роботу, созданному исследователями кафедры биомедицинской инженерии Университета Базеля. Идея принадлежит учёным Цюрихского университета, которые также участвовали в разработке.
Робот размером с винную пробку
Прототип по габаритам сопоставим с винной пробкой — всего 43 × 26 × 28 миллиметров. Его моторы и система управления расположены вне робота и соединены с ним гибкими приводными валами, кабелями и трубками. «Он спроектирован достаточно компактным, чтобы удобно помещаться в открытом рту», — говорит доктор Юкико Томоока, первый автор статьи, опубликованной в журнале IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics.
Прототип получил название MIR — сокращение от Miniature Intraoral Robot, «миниатюрный интраоральный робот». Он должен препарировать зубы точно по цифровому плану. Замысел таков: после сканирования на первом приёме стоматолог сможет спланировать, как именно робот удалит твёрдые ткани зуба, и сразу заказать коронку, не дожидаясь второго визита.
Скан используется не только для планирования коронки, но и для изготовления индивидуальной зубной шины, к которой крепится мини-робот. «Даже если пациент повернёт голову, MIR движется вместе с ним», — поясняет Томоока.
Погрешность меньше 0,2 миллиметра — ещё без датчиков
Исследователи испытали робота на моделях зубов из синтетической смолы и на керамическом материале, по твёрдости близком к зубной эмали. Робот препарирует зуб в два этапа: сначала широкий бор снимает материал с окклюзионной поверхности сверху, затем более длинный и тонкий бор обрабатывает боковые стенки зуба.
Примечательно, насколько точно робот работает уже сейчас, хотя у него пока нет датчиков, которые позволяли бы измерять и напрямую корректировать собственное положение. В испытаниях позиционная погрешность составила менее 0,2 миллиметра, а после интеграции сенсоров она должна ещё уменьшиться.
Помимо точности, исследователи измеряют силы, возникающие при препарировании. В тестах они оставались ниже пяти ньютонов — это примерно вес полулитровой бутылки воды. Команда также изучает уровень шума системы, чтобы лучше оценить её пригодность для работы в стоматологической практике.
Что дальше
Прежде чем MIR сможет применяться в клиниках, предстоит ещё немало работы. Следующим шагом исследователи планируют встроить в робота сенсоры и камеру, чтобы система отслеживала своё положение и ход лечения. «Даже после отключения электричества MIR по данным датчиков будет знать, где находится и с какого места продолжать», — объясняет руководитель исследовательской группы профессор Георг Раутер. Добиться этого планируют без увеличения размеров мини-робота.
Команда Раутера регулярно и тесно сотрудничает с практикующими врачами и стоматологами, разрабатывая роботов для медицинских применений. Стоматологический робот создан в рамках проекта, финансируемого агентством Innosuisse, совместно с Центром стоматологии Цюрихского университета, базельской компанией Camlog Biotechnologies GmbH и Бернским университетом.
