KI – Künstliche Intelligenz in der Zahnmedizin

Künstliche Intelligenz (KI) sorgt dafür, dass Maschinen und Geräte sehen, lesen, sprechen und zuhören können und unterstützt den Menschen in vielen Arbeitsbereichen. Auch die Zahnmedizin nutzt zunehmend die Möglichkeiten der KI Technologie. In 2017 gelang einem Forschungsteam in China sogar eine erfolgreiche Zahnimplantation, die vollkommen autonom von einem OP-Roboter durchgeführt wurde. Der Fokus für KI in der Zahnmedizin liegt hierzulande derzeit auf dentalen Diagnoseassistenzsystemen. 

Was versteht man unter Künstlicher Intelligenz?

Die KI (englisch AI = Artifical Intelligence) ist ein Teilgebiet der Informatik, das bestimmte Entscheidungsstrukturen und Verhaltensweisen des Menschen nachahmt. KI-gestützte Systeme können bis zu einem gewissen Grad Entscheidungen treffen und "intelligent" reagieren. Dafür werden künstliche neuronale Netze verwendet, die ähnlich wie menschliche Nervenzellen funktionieren. KI-Systeme können zum Beispiel Prozesse automatisieren, bestimmte Muster und Bilder erkennen und analysieren, logische Schlüsse ziehen und Sprache in Text verwandeln. Künstliche Intelligenz lernt selbstständig aus den gestellten Aufgaben dazu (Maschinelles Lernen, ML) und wird im Laufe der Zeit immer erfahrener und besser, ähnlich wie ein Mensch. 

Wie funktionieren künstliche neuronale Netze?

Im menschlichen Gehirn sind Nervenzellen über Synapsen verknüpft und übertragen Signale. Diese Verknüpfungen sind flexibel: Häufig verwendete Signalwege werden mit der Zeit verstärkt, nicht so oft verwendete Wege können abgeschwächt werden. Das bezeichnet man als Lernen. In künstlichen neuronalen Netzen sind die Strukturen nach diesem biologischen Vorbild angelegt. Die einzelnen Neuronen sind miteinander verbunden und funktionieren wie winzige Datenverarbeitungseinheiten. Will man einem neuronalen Netz das Schachspiel beibringen, versorgt man es erst mit allen einzelnen Regeln und möglichen Spielzügen und versetzt es damit in die Lage, in jeder Spielsituation optimal zu handeln. KI ist allgegenwärtig: Sie steckt zum Beispiel hinter Chatbots, den Sprachassistenten für die Wohnung oder der Gesichtserkennung auf dem Smartphone, in Fahrassistenz-Systemen und Übersetzungsprogrammen und wird bei Streamingdiensten oder der Navigation verwendet. 

Welche Aufgaben übernimmt die KI in der Zahnmedizin?

Besonders in der zahnmedizinischen Diagnostik können KI-Lösungen ihre Fähigkeiten entfalten und den Zahnarzt bei seiner Arbeit unterstützen. Die korrekte Analyse von dentalen Röntgenbildern benötigt normalerweise viel Zeit, der Zahnarzt braucht Erfahrung, um daraus die richtige Therapie für den Patienten abzuleiten. Hier kommt die KI-gestützte Röntgenanalyse zum Einsatz: Auf den digitalen Bildern kann die Software in wenigen Sekunden Befunde in der Darstellung zuverlässig erkennen. Erkrankungen wie Karies und Parodontitis, Zahnversorgungen wie ImplantateKronen oder Wurzelfüllungen werden identifiziert, farblich hervorgehoben und vollautomatisch dokumentiert. Die Diagnose erfolgt mit höchster Genauigkeit, und durch die farbliche Markierung ist sie für den Patienten leichter zu verstehen. 

Entwickelt wurde die intelligente Software dentalXrai Pro in Zusammenarbeit von Zahnmedizinern und Datenwissenschaftlern an der Charité in Berlin. Seit Anfang 2021 ist die browserbasierte Software schon in hunderten Praxen im Einsatz. Zahnärzte sparen wertvolle Zeit bei der Diagnose und der Dokumentation, die sie ihren Patienten widmen können.

Vorher musste die Software ihren Job erst gründlich erlernen. Zahnmediziner rund um den Globus haben dafür zehntausende krankhafter Veränderungen an Zähnen auf digitalen Röntgenbildern markiert. Mit diesen Daten wurden künstliche neuronale Netzwerke "gefüttert": Das Ergebnis sind Algorithmen, die durch die Erkennung statistischer Muster die jeweiligen Befunde voneinander unterscheiden und erkennen können (Deep Learning).  

Künstliche Intelligenz hilft bei der Planung von Implantaten und ermöglicht das automatische Design von Zahnersatz und Zahnkorrekturschienen, letzteres in Kombination mit einem Intraoralscanner und kephalometrischen Aufnahmen (Fernröntgenanalyse). Das Praxismanagement wird erleichtert durch sprachgesteuerte Behandlungsdokumentationen und eine Abrechnungssoftware, die automatisiert auf GOZ-Konformität prüft. Einige Systeme ermöglichen dem Zahnarzt, während der Behandlung per Zuruf Patientendaten und Röntgenbilder auf den Bildschirm zu holen. 

Auch bei der Zahnpflege zu Hause hat Künstliche Intelligenz inzwischen Einzug gehalten. Eine elektrische Zahnbürste des Marktführers Oral-B putzt mit intelligenter Unterstützung und weist in Kombination mit einer App den Benutzer auf ungeputzte Bereiche hin. Sensoren im Handgerät erkennen anhand der Bewegungen der Zahnbürste, wo alles schon sauber und wo noch Nacharbeit erforderlich ist.

In nicht allzu ferner Zukunft könnte die Zahnbürste zu Hause die Zähne scannen und die Bilder in eine Cloud hochladen. Dort kann eine entsprechend geschulte KI-Software die Bilder auf Frühstadien von Karies und Zahndefekten analysieren und diese Information an Sie oder gleich an Ihre Zahnarztpraxis weiterleiten.   

Wird der Zahnarzt überflüssig?

Bei vielen sich rasant entwickelnden Technologien gibt es die Befürchtung, dass die Maschine – oder in diesem Fall Computer und neuronale Netze – den Menschen vollständig ersetzen könnte. Das ist allerdings unwahrscheinlich. In der Zahnmedizin spielt menschliche Interaktion eine wichtige Rolle. Je weniger Zeit ein Zahnarzt für komplexe Aufgaben in der Diagnostik oder Dokumentation aufwenden muss, desto besser kann er sich um den Menschen im Behandlungsstuhl kümmern. Künstliche Intelligenz erleichtert zahlreiche monotone und immer wiederkehrende Aufgaben in der Praxis, entlastet damit Behandler und Mitarbeiter und kommt Patienten zugute. Die Entwicklung des implantierenden Zahnarzt-Roboters in China ist hauptsächlich auf den im Land herrschenden Zahnärztemangel und den gleichzeitig sehr hohen Implantationsbedarf in der Bevölkerung zurückzuführen. 

Fazit:

Computer sind schon seit langem nicht mehr wegzudenken. Wird die enorme Rechnerleistung mit der Fähigkeit des Lernens gekoppelt, kann KI auch in der Zahnmedizin Behandler und Personal unterstützen und den Zeitaufwand für bestimmte Aufgaben erheblich reduzieren. Empathie, Fingerspitzengefühl und ein freundliches Lächeln bekommen Sie aber auch in Zukunft nur von Ihrem Zahnarzt.