Robótica en Odontología: 8 aplicaciones

Como Odontólogo he escrito  cada artículo aquí publicado bajo este: proceso editorial 

Hola! A continuación leerás en este post sobre la robótica en Odontología.

Me presento: soy Luis Marcano, Odontólogo.

Este es uno de mis artículos dedicados a:

Para ir directo a las aplicaciones de la robótica en Odontología haz click en este enlace.

¿Qué es la robótica?

La robótica es una rama de la Ingeniería dedicada a la investigación, desarrollo y operación de los robots.

Los ingenieros dedicados a la robótica estudian cómo construir sistemas físicos para suplementar o llevar acabo una o varias tareas hechas por humanos.

¿Qué son los robots?

De acuerdo al Instituto Americano de Estándares Nacionales los robots son:

  • dispositivos mecánicos que podemos programar.
  • y llevan a cabo tareas específicas y de movimiento, que cuentan con control automático.

Los robots son máquinas que trabajan de manera autónoma o semi-autónoma.

Fue el escritor checo, Karel Čapek en 1920, quien popularizó el término robot, en su novela Rossum’s Universal Robots

Tres características de los robots:

  • Los robots interactúan con el mundo físico vía sensores y activadores.
  • Los robots son programables.
  • Son autónomos o semi-autónomos.

Diferencia

Los robots se diferencian de los autómatas programables ya que estos últimos no necesariamente interactúan con el mundo físico

Un autómata funciona como un controlador de sistemas de trabajos

A la fecha de escribir este posts ya contamos con tele-robots.

Estos son usados por médicos para llevar procedimientos quirúrgicos en distintas partes del planeta.

El mundo de hoy es muy diferente a hace 3.500 años cuando crearon los primeros cepillos dentales.

Robótica en Odontología

La robótica en Odontología nació a partir del entusiasmo que causó el éxito del uso de robots en Medicina.

Una de las tantas aplicaciones actuales de, por ejemplo, la robótica, es el CAD-CAM para confeccionar diferentes tipos de prótesis dentales.

Aplicaciones de la robótica en Odontología (ejemplos)

La robótica en Odontología forma parte de lo que ha recibido el nombre de: Dentrónica (Dentronics)

A continuación te mostraré en específico varias aplicaciones de la Odontología robótica.

Robótica en Prótesis

De acuerdo a una reciente investigación publicada en Dentistry Journal la clasificamos en:

preparación del diente

Otani et al estudiaron a un sistema robótico automático de tallado de dientes para carillas dentales.

El desempeño fue bueno aunque de momento la precisión es inferior a la que logramos los Odontólogos

manufactura

Otra cara de la robótica en Odontología es el CAD/CAM que recoge los datos de los dientes a través de un escaner.

Y luego una fresadora se encarga de darle forma a lo que será la prótesis dental.

robótica en Odontología - Tecnología CAD/CAM
El CAD-CAM, con un sencillo sistema de control para el operador entrenado, es uno de los usos actuales de la robótica en Odontología.
articulación

Están en desarrollo articuladores robóticos que reproducen los movimientos mandibulares de los pacientes.

De momento un solo paciente ha sido tratado con este sistema, lo que significa que necesita de más investigaciones.

Implantología

La aplicación de la robótica en la implantología busca lograr mayores niveles de exactitud de los tratamientos.

Esta área tiene dos caras:

  • la cirugía de implantes asistida por robots.
  • y robots del todo automatizados para implantación

Te muestro a un robot odontológico que fue capaz de realizar una cirugía de implantes dentales en un hora.

  • Los profesionales que ves en el vídeo no participaron en el proceso.
  • El robot colocó los implantes dentales con un margen de error de 0.2-0.3mm, lo que alcanza un standard de precisión para el proceso.
https://twitter.com/OdLuisMarcano/status/1231637371822714880
Robot autónomo lleva a cabo cirugía de implantes dentales en China – Este es específicamente un brazo robótico

Robots en Cirugía Oral

Otra área innovadora de la robótica en Odontología es su aplicación en el diseño preoperatorio de cirugías maxilofaciales.

Es un área en desarrollo que aún tiene que encontrar solución:

  • a la estabilidad en tiempo real.
  • y la estabilidad durante la perforación

Algunas aplicaciones de la Odontología robótica para cirugía son:

  • recoger y reconstruir datos de imágenes en 3D antes de la cirugía.
  • análisis de la características de la lesión.
  • segmentación ósea de acuerdo a lo planificado por el cirujano.

en la Ortodoncia

El uso más extendido en esta especialidad de la robótica en Odontología son los robots para flexión del arco.

Ya existe un sistema llamado LAMDA que puede lograrlo en 6 minutos.

Endodoncia

Hong Seok en la Universidad de Columbia propuso un proyecto llamado: “El desarrollo avanzado en Endodoncia”

Esta línea de investigación de la robótica en Odontología busca a crear un micro-robot que por su cuenta haga un tratamiento de conductos.

Oclusión

La robótica en Odontología también está en investigación y desarrollo de robots que simulen los movimientos de masticación de un paciente.

¿para qué?

Para incluirlo en la planificación de una rehabilitación con prótesis dentales, ya que los dientes deben funcionar en armonía y sin interferencias.

Limpieza dental

Un investigación publicada en BMC Oral Health muestra otra cara de la Odontología robótica:

  • la propuesta de un robot de 6 ejes para cepillar a tus dientes.

Las primeras pruebas mostraron que fue eficiente al remover la biopelícula dental.

¿serán uno de los futuros cepillos de dientes eléctricos? con el tiempo lo descubriremos.

Rehabilitación

La rehabilitación oral también se beneficia de la Odontología robótica, en específico en el área de dolor miofacial y trastornos temporomadibulares.

Un primer intento fue un ensayo clínico con un robot odontológico llamado: “Robot de Rehabilitación Oral No. 1 Waseda-Asahi” (Robot WAO-1)

Como tantas otras tecnologías, este tipo de propuesta para la Odontología robótica aún está en investigación y desarrollo.

El futuro de la Odontología robótica

Aún queda por avanzar en la robótica en Odontología, lo dicen investigadores especializados en el área:

La Odontología está avanzando hacia una nueva era de medicina asistida por robots e impulsada por datos.

Sin embargo, los últimos pasos de cambios a tecnología moderna de robots, machine learning e inteligencia artifical aún no han sido introducidos por completo a la investigación odontológica.

Ni han alcanzado la preparación tecnológica ni la eficiencia de costo para entrar al mercado odontológico.

Dentronics: Towards Robotics an Artificial Inteligence in Dentistry. Sciencie direct.

Sin embargo, muchos ya hemos visto a los robots zoomorficos caminadores multipedos

Son aquellos con apariencia y sistemas de locomoción que imitan a diversos seres vivos a pesar de ser máquinas (p. ej; robots perros)

Para introducir masivamente a la Dentrónica (Dentronics) necesitamos que esa tecnología tenga mayor capacidad de aprendizaje y que sean costeables.

Leyes de la robótica propuestas por la Unión Europea

A causa del rápido avance de la Inteligencia Artificial y la robótica, el Parlamento Europeo ha propuesto una serie de leyes para regular sus avances:

  • Proteger a los humanos de los daños causados por robots.
  • Respetar el derecho a rehusarse a ser cuidado por un robot. Es decir, según el decisión de cada quién sobre si recibir asistencia de un robot o no.
  • Proteger la libertad humana ante los robots.
  • Proteger a la humanidad de las violaciones de la privacidad cometidas por un robot.
  • Gestión de datos personales procesados por un robot. (Para conocer más sobre tus datos personales en salud te recomiendo leer mi post sobre el Big Data y al que dediqué a la cadena de bloques)
  • Proteger a la humanidad de ser manipulada por robots.
  • Evitar la disolución de vínculos sociales.
  • Igualdad de acceso al progreso de la robótica.
  • Restringir el acceso humano a las tecnologías de mejora.

Parte del desarrollo en la robótica, para garantizar la seguridad del humano (y por tanto las normas antes descritas) son:

  • Los métodos de control de una secuencia de movimientos.

Lo que establece un máximo en la velocidad del movimiento para hacerlos seguros a los humanos que trabajemos con ellos en conjunto en un mismo espacio físico.

  • El diseño de robots conscientes de la seguridad. Lo que va de la mano en un desarrollo en los sistemas de IA.

Leyes, en mi criterio, también aplicables a la robótica en salud.

Isaac Asimov

Reglas que derivan de “Las tres leyes de la robótica” propuestas por Isaac Asimov (Исаáк Ази́мов) en su libro Runaround, publicado en Marzo de 1942.

Él pensaba que las herramientas (incluídos los robots) construídos para la comodidad de los seres humanos tienen por rasgo: ser seguros.

Por tanto, deberían ser construídos con garantías que apunten a evitar el daño a humanos.

Isaav Asimov - robótica
Isaac Asimov fue quien acuñó el término: robótica

Sus tres leyes de la robótica son:

  • Primera Ley. Un robot no podrá hacer daño a un ser humano, ni tampoco, por inacción, permitir que un humano sufra un daño.
  • Segunda Ley. Los robots acatarán y cumplirán las órdenes de los seres humanos. Con excepción de aquellas que entren en conflicto con la primera ley.
  • Tercera Ley. Deben proteger su propia existencia, siempre y cuando esto no entre en conflicto con la primera y segunda ley.

También está la Ley cero, que dicta que los robots no podrán hacer daño a la humanidad ni permitir que la humanidad sufra daños

Pero estas leyes, o cualquier otra, debemos introducirlas en los robots: programarlos.

Lo que requiere un avance significativo en la inteligencia artificial.

Quizás, décadas atrás, esto sonaría a ciencia ficción, pero las interacciones robot-humanos ya son una realidad hoy.

Nota histórica

George Devol fue el creador del primer robot industrial, patentado en 1948

En la robótica sucedió un desarrollo posterior a Asimov.

Ejemplo de ello es la háptica.

Es decir, el cómo los robots perciben al mundo que les rodea por medio del tacto, la audición y la óptica.

La estimación de los robots de las fuerzas externas les permite procesar la amplitud, movimiento, dirección y duración, así como otras firmas hápticas del tacto y lo usan como medio de comunicación.

Íbidem

Un ejemplo avanzado de la háptica sería el rastreo del movimiento y reconocimiento facial del humano.

Si el robot sabe dónde está el ser humano, le será más sencillo evitar accidentes por colisión en ese espacio.

Tipos de robots

  • Robots quirúrgicos/médicos. Tales como el robot Da Vinci usado para llevar a cabo una serie de intervenciones quirúrgicas muy complejas, o prótesis biónicas.
  • Para investigación. Ayudan en las pesquisas en Universidades y centros de investigación.
  • Robots pre-programados. Robots industriales que operan en un ambiente simple y controlado, y no necesitan de IA para operar. Un ejemplo muy conocido son los robots usados para ensamblar carros.
  • Autónomos. Estos robots tienen la responsabilidad de detectar cambios en el ambiente y adaptarse a ellos, no necesitan que los humanos los supervisemos constantemente, se han vuelto populares como juguetes o dispositivos de limpieza en casa.
  • Teleoperados. Controlados remotamente por humanos, tales como los que operan bajo el agua para reparar tuberías, los que funcionan en el espacio y por supuesto, los usados en el campo médico y odontológico.
  • Robots que aumentan las capacidades. Por ejemplo, brazos prótesicos, o exo-esqueletos que aumentan el alcance y la fuerza del ser humano.
  • Aeroespaciales. Como los usos de los drones de vigilancia en el campo militar.
  • De respuesta ante desastres. Tales como los que buscan sobrevivientes después de una emergencia.
  • Humanoides. Diseñados para lucir como seres humanos.

Características de la robótica

  • Movimiento. Hay robots de configuración cartesiana con tres ejes situados a lo largo de los ejes x, y, z; otros robots son de configuración cilíndrica cuya articulación es de tipo rotacional, produciendo rotación en torno a la base; y están los de configuración polar, con varias articulaciones, que pueden moverse en sentido rotacional, angular y lineal.
  • Energía. Cada robot tiene una fuente de energía que hace posible su funcionamiento.
  • Grado de libertad. El nivel de libertad del robot en cada movimiento.
  • Recolección de información. A través de distintos sensores el robot recolecta la información necesaria para llevar a cabo su tarea.
  • Autonomía. Es el grado de complejidad que el robot puede ejecutar gracias al uso de la inteligencia artificial.

El hecho que los robots sean unidades móviles, es decir, que sigan una secuencia de mecánica de movimientos en un espacio es lo que ha llevado a una ley sobre la protección para los humanos

(durante su funcionamiento, como ya expliqué líneas atrás)

Relación de la robótica con la Inteligencia Artificial

La róbotica y la IA se encuentran específicamente en los robots con inteligencia artificial

Es decir, sistemas físicos capaz de analizar, aprender y tomar decisiones por si mismos.

Entre ellos está Sofía, creada por Hanson Robotic Limited, robot humanoide capaz de razonar.

Dale Play al siguiente vídeo:

https://www.instagram.com/tv/B85AxitHJgs/?utm_source=ig_web_button_share_sheet
Sofía: robot con inteligencia artificial de Hanson Robotic Limited

Sofía es el primer robot a quien se le otorga una nacionalidad, y por tanto, es la primera generación de su tipo en tener una identidad.

En su caso es la de Arabia Saudita.

Sofía - robot con inteligenicia artificial
Sofía está entre los robots humanoides capaz de interactuar con nosotros gracias a su inteligencia artificial

Todo un logro de la ingeniería robótica y el deep learning (aprendizaje profundo) que le da vida a esta I.A.

Y que traspasó la barrera de la ciencia ficción y hoy día es una realidad.

Los androides constituyen una clase caracterizada por una apariencia y comportamiento humano, como es el caso de este robot de Hanson Robotic Limited

Si pensabas que los androides son todavía dispositivos muy poco evolucionados, estoy seguro que la charla con Sofía te hizo cambiar de opinión.

¿Cómo beneficia la robótica al sector salud?

Beneficia los profesionales y pacientes asistiendo en procedimientos y otorgando mayor precisión al mismo

No todos los robots precisan de sistemas de locomoción que imitan a los humanos (esta forma de verlos es más reflejo de las películas que de la robótica como tecnología)

Algunos son una serie de brazos de alta precisión.

Tal como lo es el Robot Da Vinci, capaz de llevar a cabo intervenciones quirúrgicas de alta precisión, operado por un profesional.

Es decir, es un robot que no opera por IA sino que funciona como extensión de los seres humanos.

La robótica y la precisión que ha alcanzado tienen mucho que aportarle a la Odontología

Ya es posible con el robot Da Vinci, llevar a cabo cirugías con el médico a 4 metros de distancia.

El reto ahora es ejecutarlas con el profesional a 4.000 kilómetros de cualquier estructura física dónde se encuente el paciente.

Lo que expandirá las posibilidades de la tele-medicina

https://www.instagram.com/tv/B86WlF5HGw3/?utm_source=ig_web_copy_link

Espero te haya sido informativo este post dedicado a la robótica en el sector salud, sobre todo en Odontología.

La mejor parte viene al final de este post, en la sección de comentarios

Escribe tus inquietudes y dudas, las responderé tan pronto me sea posible.

Resumen

Definición de robótica

Rama de la ingeniería que construye sistemas físicos que suplantan a los humanos en algunas tareas.
Una de sus ramas es la robótica en salud.
Que a su vez tiene por rama a la robótica en Odontología

¿Beneficios de la robótica para la Odontología?

Entre otros están:
Procedimientos a distancia (Tele-Odontología)
Capacidad de mayor precisión en los tratamientos.

Comparte con tus conocidos este artículo dedicado a las aplicaciones de la robótica en Odontología.

En este mismo Blog también encontrarás sobre:

Referencias

  • Liu L, Watanabe M, Ichikawa T. Robotics in dentistry: A narrative review. Dent J [Internet]. 2023 ;11(3):62. Disponible en ncbi.nlm.nih.gov
  • Dentronics: Towards Robotics an Artificial Inteligence in Dentistry. Jasmin Grischke & cols. Sciencie direct. March 2020.
  • Asimov’s Three Laws of Robotics. Piers Bizony. Engineeniring an Technology.
  • European Civil Rules on Robotics. European Parlamient
  • Robótica. Wikipedia

2 comentarios en «Robótica en Odontología: 8 aplicaciones»

  1. Dr. Marcano. Estoy sorprendida y admirada por su amplia curiosidad. Aborda temas futuristas que pueden llevar la odontologia a escalas superiores e inimaginables, además de estimular nuestra propia curiosidad. Felicitaciones.

    Responder
    • Muchas gracias Rachel!

      Si supieras que ni tan futurista es, ya tenemos unas cuantas muestras de la utilidad de la robótica en la Odontología.

      Por ahí tengo un escrito dedicado a la Inteligencia Artificial en el sector salud, te invito a leerlo.

      Me alegra haber estimulado tu propia seguridad.

      Un abrazo

      Responder

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