KI – Künstliche Intelligenz in der Zahnmedizin

Künstliche Intelligenz (KI) (englisch AI = Artifical Intelligence) bezieht sich auf die Schaffung von Maschinen oder Programmen, die in der Lage sind, menschenähnliche Intelligenz zu imitieren oder zu übertreffen. KI-Systeme nutzen Algorithmen und Daten, um Muster zu erkennen, Entscheidungen zu treffen und menschenähnliche Aufgaben auszuführen. 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. 

Diese Aufgaben können von einfachen Berechnungen und Dateneingaben bis hin zu komplexen kognitiven Fähigkeiten wie Spracherkennung, visueller Wahrnehmung, Sprachverarbeitung, Lernen und Problemlösung reichen. KI-Systeme können in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, wie z.B. der Medizin, dem Transportwesen, der Fertigung, Support-Hotlines und der Finanzbranche, um nur einige zu nennen.

 

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. 

Besonders in der zahnmedizinischen Diagnostik können KI-Lösungen ihre Fähigkeiten entfalten und den Zahnarzt bei seiner Arbeit unterstützen.

1. Bildgebung und Diagnose: KI kann verwendet werden, um Röntgenbilder und andere Bildgebungsdaten von Zähnen und Kiefern zu analysieren und Anomalien zu erkennen. Dadurch kann die Diagnose von Karies, Parodontitis und anderen Erkrankungen verbessert werden. Auf den digitalen Bildern kann die Software in wenigen Sekunden Befunde in der Darstellung zuverlässig erkennen. Zahnversorgungen wie Implantate, Kronen 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. 

2. Robotik und Automatisierung: KI-gesteuerte Roboter können in der Zahnmedizin eingesetzt werden, um repetitive und genaue Aufgaben wie z.B. das Platzieren von Implantaten durchzuführen.

3. Behandlungsplanung: KI kann auch bei der Erstellung von individuellen Behandlungsplänen für Patienten helfen, indem sie die Daten des Patienten, wie z.B. die Zahnstruktur, die Symptome und den Gesundheitszustand des Patienten, analysiert und die beste Behandlungsmethode empfiehlt.

4. Patientenüberwachung: KI-gestützte Geräte können auch verwendet werden, um den Zustand von Patienten während der Behandlung zu überwachen, indem sie die Vitalparameter und die Reaktion auf die Behandlung überwachen.

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.   

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.