Блог

Генеративное проектирование в ортогнатической хирургии: как искусственный интеллект помогает создавать более точные и компактные имплантаты

Новый метод позволяет быстрее и дешевле изготавливать индивидуальные имплантаты, при этом они даже лучше подходят к кости и не уступают по прочности. В будущем это может сделать ортогнатическую хирургию более доступной и предсказуемой.

Авторы: М. Чэн, А. Наяк, Й.Ю. Лён

Журнал: International Dental Journal, Том 76, Выпуск 5, Октябрь 2026

Краткое содержание

Зачем это исследование? При ортогнатической хирургии (исправлении прикуса и положения челюстей) для фиксации костей используют специальные пластины, которые изготавливают индивидуально для каждого пациента. Обычно их проектируют вручную инженеры, что занимает много времени и стоит дорого. В этом исследовании проверили новый метод — генеративное проектирование (с помощью алгоритмов), который автоматически создаёт такие пластины.

Что сделали? Сравнили 12 пар пластин: одни сделаны вручную, другие — с помощью генеративного проектирования. Оценили, как точно они прилегают к кости, насколько они прочны, их размер и время, затраченное на проектирование.

Что показали результаты? Пластины, созданные алгоритмом, прилегали к кости точнее (средний зазор 0,95 мм против 1,12 мм у ручных). Они были прочными (выдерживали жевательные нагрузки) и при этом на 16–18% меньше по размеру — это значит, что они менее громоздкие и могут быть удобнее для пациентов. Время проектирования сократилось в 2–3 раза: для операции на верхней челюсти — с 3–5 часов до примерно 1,5 часов, для подбородка — с 2–3 часов до 45 минут.

Что это значит? Новый метод позволяет быстрее и дешевле изготавливать индивидуальные имплантаты, при этом они даже лучше подходят к кости и не уступают по прочности. В будущем это может сделать ортогнатическую хирургию более доступной и предсказуемой.

Ключевые слова

  • Ортогнатическая хирургия
  • Компьютерное проектирование
  • Индивидуальные имплантаты
  • Генеративное проектирование
  • Искусственный интеллект в стоматологии

1. Введение: почему это важно

Ортогнатическая хирургия — это операция, которая исправляет неправильное положение челюстей, например, при выраженном неправильном прикусе или асимметрии лица. Чтобы кости срослись правильно, хирурги используют специальные фиксационные пластины, которые изготавливают индивидуально для каждого пациента — так называемые пациент-специфичные имплантаты (PSI).

Раньше такие пластины рисовали вручную инженеры в CAD-программах. Это занимало много времени (от 3 до 5 часов на одну операцию) и требовало высокой квалификации. Кроме того, такие пластины часто получались слишком массивными, что могло вызывать дискомфорт и увеличивать риск осложнений. Из-за высокой стоимости и длительного изготовления многие клиники до сих пор используют стандартные пластины, которые менее точно подходят к кости.

Чтобы решить эти проблемы, учёные разработали метод генеративного проектирования — это когда компьютерная программа сама создаёт оптимальную форму пластины, учитывая анатомию пациента и нагрузку на кости. В этом исследовании сравнили такие «умные» пластины с теми, что были сделаны вручную.

Рис. 1. Примеры пластин для разных операций
Рис. 1. Примеры индивидуальных пластин для остеотомии верхней челюсти (Ле Фор I) и для подбородка (геннопластика). Слева — ручное проектирование, справа — генеративное.

2. Как проводилось исследование

Взяли 12 реальных клинических случаев: 6 операций на верхней челюсти (остеотомия Ле Фор I) и 6 операций на подбородке (геннопластика). Для каждого пациента уже были изготовлены пластины ручным способом. Затем те же самые случаи «перепроектировали» с помощью генеративного алгоритма.

Сравнивали четыре параметра:

  • Точность прилегания — насколько плотно пластина прилегает к кости.
  • Прочность — выдержит ли пластина жевательную нагрузку (проверяли на компьютере с помощью метода конечных элементов).
  • Размер — площадь поверхности и объём пластины.
  • Время проектирования — сколько минут потратил инженер.

Все данные обработали статистически, чтобы понять, есть ли значимая разница между группами.

3. Результаты: что показало сравнение

3.1. Прилегание к кости

Оказалось, что пластины, созданные алгоритмом, прилегают к кости точнее. Средний зазор между пластиной и костью у них составил 0,95 мм против 1,12 мм у ручных. Это значит, что они лучше повторяют форму челюсти, что может повысить точность операции и снизить риск смещения костей.

Таблица 1. Точность прилегания пластин

Показатель Тип пластины Ручная (MD) Генеративная (GD) Значимость
Среднее расстояние до кости (мм)Все пластины1,12 ± 0,280,95 ± 0,17P < 0,05
Верхняя челюсть1,23 ± 0,181,11 ± 0,05
Подбородок1,01 ± 0,320,80 ± 0,09
Вершин пластины на расстоянии <0,5 мм (%)Все пластины21,0 ± 13,327,7 ± 9,0P < 0,05
Верхняя челюсть12,7 ± 6,119,9 ± 4,2
Подбородок29,4 ± 13,735,5 ± 3,6
Вершин пластины на расстоянии >1,5 мм (%)Все пластины28,1 ± 17,618,6 ± 13,6P < 0,05
Верхняя челюсть35,6 ± 11,730,7 ± 6,1
Подбородок20,6 ± 20,26,6 ± 4,7

Примечание: чем меньше расстояние и меньше доля точек >1,5 мм, тем лучше прилегание.

3.2. Прочность и надёжность

С помощью компьютерного моделирования проверили, выдержат ли пластины жевательную нагрузку. Оказалось, что и те, и другие пластины достаточно прочны — максимальные напряжения не превышали предела прочности титана (345 МПа). При этом пластины генеративного проектирования показали такие же хорошие результаты, а в некоторых случаях даже лучше (у них не было острых углов, которые могли бы стать слабым местом).

Рис. 2. Распределение напряжений
Рис. 2. Распределение напряжений (нагрузок) на пластинах. Красным показаны зоны высокой нагрузки. У генеративных пластин нагрузка распределена более равномерно.
Рис. 3. Деформация пластин
Рис. 3. Деформация (прогиб) пластин под нагрузкой. У обоих типов деформация незначительна (менее 0,5 мм), что гарантирует стабильность костей после операции.

3.3. Размер пластин

Генеративные пластины оказались заметно меньше: площадь поверхности уменьшилась на 16%, объём — на 18%. Это значит, что они занимают меньше места, менее травматичны для окружающих тканей и могут быть более комфортными для пациента.

Таблица 2. Сравнение размеров пластин

Показатель Тип пластины Ручная (MD) Генеративная (GD) Уменьшение Значимость
Площадь поверхности (мм²)Все пластины1386 ± 4821121 ± 473−16%P < 0,001
Верхняя челюсть1693 ± 571503 ± 104−13%
Подбородок747 ± 92627 ± 123−27%
Объём (мм³)Все пластины510 ± 197427 ± 234−18%P < 0,05
Верхняя челюсть675 ± 98645 ± 78−7%
Подбородок293 ± 96231 ± 61−38%

3.4. Время проектирования

Генеративный подход резко сократил время, которое инженер тратит на создание пластины:

  • Для верхней челюсти: с 3–5 часов до примерно 94 минут (включая все этапы).
  • Для подбородка: с 2–3 часов до 45 минут.

Если добавить время на создание хирургического шаблона, то полный цикл для верхней челюсти занимает около 2 часов, а для подбородка — чуть больше часа. Это в 2–3 раза быстрее, чем ручная работа.

Таблица 3. Время проектирования (в минутах)

Операция Практическое время (GD) Общее время с шаблоном (GD) Ручное время (историческое)
Верхняя челюсть (Ле Фор I) 94,3 ± 14,2 125,0 ± 15,2 180–300
Подбородок (геннопластика) 45,0 ± 7,3 69,3 ± 7,7 120–180

4. Что это значит для пациентов и врачей

Результаты показывают, что генеративное проектирование — это не просто «игрушка», а реально работающий инструмент, который может улучшить ортогнатическую хирургию. Вот ключевые выводы:

  • Более точное прилегание — пластина лучше повторяет форму кости, что может повысить точность перемещения челюстей и снизить риск послеоперационных проблем.
  • Достаточная прочность — несмотря на меньший размер, пластины выдерживают жевательные нагрузки не хуже, а иногда и лучше ручных.
  • Меньший размер — пластины становятся более компактными, что уменьшает дискомфорт, упрощает их установку и снижает риск отторжения.
  • Быстрое проектирование — экономия времени врачей и инженеров, что позволяет быстрее готовиться к операции и снижает стоимость.

Конечно, это пока только компьютерное исследование, и нужны ещё клинические испытания на пациентах. Но первые результаты очень обнадёживающие.

5. Заключение

Генеративное проектирование — это современный метод создания индивидуальных имплантатов, который делает их более точными, компактными и быстрыми в изготовлении по сравнению с ручным проектированием. Если результаты подтвердятся в реальных операциях, это может стать новым стандартом в ортогнатической хирургии, сделав её более доступной и эффективной для пациентов.

Источники

  1. Diaconu A, et al. J Pers Med. 2023;13(1):24.
  2. Malenova Y, et al. Clin Oral Investig. 2023;27(9):5063-5072.
  3. Williams A, et al. Br J Oral Maxillofac Surg. 2022;60(5):537-546.
  4. Leung YY, et al. Clin Oral Investig. 2023;27(2):705-713.
  5. Cheng M, et al. Int J Oral Maxillofac Surg. 2025;54(12):1195-1200.

© 2026 The Author(s). Опубликовано Elsevier Inc. от имени FDI World Dental Federation.

Комментарии к публикации

Комментариев пока нет
Комментировать