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IL VIRTUAL PATIENT CREATOR: la Web App di Relu basata sull’Intelligenza Artificiale

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Il Virtual Patient Creator è una web app sviluppata da Relu che modella automaticamente la testa del paziente in 3D, e fornisce gli strumenti all'odontoiatra per rifinirla ulteriormente, laddove necessario.In ambito clinico, poter disporre dei modelli virtuali del proprio paziente può aiutare il dentista a fare diagnosi e pianificare un trattamento; permette inoltre al dentista di comunicare efficacemente con il paziente. Nell’ambito della ricerca, disporre dei modelli virtuali del paziente può essere utile, come anche nel campo della formazione.Il creatore paziente virtuale di Relu non richiede

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installazione (basta navigare su creator.relu.eu), è in grado di segmentare in modo automatico e fornire al clinico i modelli in formato stereo litografico (.STL) dei vari tessuti del paziente (osso, denti, gengive), allineati nella corretta posizione spaziale. Il tutto grazie all’Intelligenza Artificiale, che automatizza la segmentazione e la realizzazione di tali modelli, rendendo l’intero processo 100 volte più veloce rispetto al lavoro manuale. L'Intelligenza Artificiale di Relu è in grado di proporre al dentista modelli estremamente accurati dell’anatomia ossea e dento-gengivale del paziente, in formato .STL, perché ha imparato leggendo e segmentando decine di migliaia di cone beam computed tomography(CBCT) o tomografie computerizzate (TC) diverse, ed allineando su di esse migliaia di scansioni intraorali. Di fatto, l'Intelligenza Artificiale ha imparato a lavorare come uno specialista esperto, e si è formata e continua a formarsi, giorno dopo giorno, per fornire un servizio sempre di maggior qualità, in tempi assai ridotti: di solito, i modelli vengono generati dall’app in meno di 15 minuti.

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Per utilizzare il “Virtual Patient Creator” di Relu, occorre seguire i seguenti passaggi:

1. Iscriversi al “Virtual Patient Creator” Relu: https://creator.relu.eu/
2. Caricare una cone beam computed tomography (CBCT),oppure una classica tomografia computerizzata (TC),insieme ad una scansione intraorale
3. Attendere alcuni minuti (la creazione di un paziente virtuale può richiedere 10- 15 minuti)
4. Aprire e visualizzare il paziente virtuale in 2D e 3D
5. Perfezionare il paziente virtuale con gli strumenti dell'app
6. Esportare il paziente virtuale sul proprio computer, con i diversi modelli anatomici salvati separatamente in formato standard tesselletion language (.STL).

Nella visione di Relu, l’Intelligenza Artificiale sarà il partner sognato del dentista, in grado di supportare il professionista nella formulazione della la diagnosi e del piano di trattamento del paziente, nonché della prognosi.

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L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE ALSERVIZIO DELL’ ODONTOIATRIA

Holger Willems*

*Holger Willems è CEO e co-fondatore di Relu, una società di intelligenza artificiale che sfrutta l'imaging3D per la pianificazione del trattamento dentale. Ha conseguito un master in scienze ingegneristichepresso KU Leuven (Belgio) ed è stato formato in imaging biomedico presso l'ETH di Zurigo (Svizzera). Hainsegnato algebra lineare applicata alla KU Leuven e ha lavorato nel dipartimento di ricerca e sviluppomedico di Materialise (Belgio). È co-autore di numerose pubblicazioni relative all'IA in odontoiatria conOMFS-IMPATH.

Intervistiamo Holger Willems, CEO e co-fondatore di Relu, una delle realtàemergenti nel campo dell’Intelligenza Artificiale in odontoiatria.

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Che cos’è Relu?

Relu è una società di intelligenza artificiale (IA) che sfrutta l'imaging 3D per la pianificazione dei trattamenti in odontoiatria. Ha sede a Leuven (Belgio) ed è stata fondata nel 2019 da quattro ingegneri con la passione perl'IA. Relu ha un unico prodotto, il “virtual patient creator”una web app che modella automaticamente la testa del paziente in 3D, sulla base delle informazioni acquisite attraverso cone beam computed tomography (CBTC) e scansione intraorale.

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Come è nata l'azienda?

Nel 2019, stavamo realizzando progetti di Intelligenza Artificiale per aziende attive nelle scienze della vita. Uno dei progetti era la previsione dell'eruzione dei terzi molari(denti del giudizio) basata su radiografie panoramiche per il gruppo di ricerca OMFS-IMPATH di KU Leuven(https://omfsimpath.be/). Abbiamo imparato da questo progetto l'importanza delle immagini in odontoiatria e l'affascinante imaging 3D che si sta diffondendo sempre di più nel mondo dentale. Ciò ha spinto Relu a dedicarsi completamente all'intelligenza artificiale per l'odontoiatria e il nostro motto è diventato: "attivare l’intelligenza artificiale nell'odontoiatria". Oggi, Relu è cresciuta fino a diventare un team di 12 persone, composto sia da ingegneri che da dentisti (Fig. 1). Relu lavora ancora a stretto contatto con il gruppo di ricerca dell 'OMFS-IMPATH, sotto la supervisione della Prof.ssa Reinhilde Jacobs.

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Cosa fa Relu?

Come già anticipato, Relu ha un unico prodotto, il "virtual patient creator". Tale app modella automaticamente la testa del paziente in 3D, sulla base dei dati raccolti attraverso tomografia computerizzata (TC), Cone Beam Computed Tomography (CBCT) e scansione intraorale. Questo modello 3D può essere utilizzato oggi per comunicare efficacemente con il paziente, per la ricerca nel campo odontoiatrico o per l'istruzione degli studenti di odontoiatria. Al momento non è ancora certificato come dispositivo medico, il che significa che non può essere utilizzato per scopi clinici al di fuori dell'ambito universitario. Tuttavia, entro la fine del 2022, tale certificazione sarà ottenuta.

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Come funziona il Creatore di Paziente Virtuale di Relu?

Il creatore di pazienti virtuali si basa sul principio fondamentale di avere una proposta automatizzata generata da un'intelligenza artificiale, fornendo al contempo gli strumenti che possono fungere da backup manuale, per garantire che lo specialista mantenga sempre il controllo. Possiamo considerare questa intelligenza artificiale come una funzione. Se si fornisce all'IA un'immagine 3D come input, l'IA restituisce il modello 3D del paziente come output. L'IA di Relu ha imparato a svolgere questa funzione vedendo le immagini di decine di migliaia di pazienti, noi chiamiamo questo training. Dopo la fase di formazione (che può essere paragonata alla laurea), l'IA ha raggiunto il livello di uno specialista in questo particolare compito. Tuttavia, l'errore della macchina è ancora possibile, allo stesso modo in cui è ancora possibile l'errore umano. Pertanto, l'IA segue una formazione permanente anche dopo la laurea, per aumentare le sue prestazioni. Questo viene fatto mostrandogli più pazienti con patologie e morfologie molto diverse, per rafforzare le sue competenze nella costruzione di modelli 3D.

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Come funziona tecnicamente il deep learning?

Il deep learning utilizza reti neurali artificiali per apprendere nuovi concetti basati sui dati di input. Queste reti neurali artificiali sono costruite in modo simile al collegamento dei nostri neuroni nel cervello. Un singolo neurone riceve input da molti altri neuroni e invia i suoi segnali a molti altri neuroni dopo l'attivazione. Le reti neurali artificiali sono costruite su questi stessi principi.In verità le cose sono anche più complesse, poiché le reti neurali possono essere strutturate in molte configurazioni diverse per un migliore apprendimento e comprensione, ma fondamentalmente il concetto è questo.

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Qual è il futuro dell'IA in odontoiatria?

Nella visione di Relu, l'intelligenza artificiale è una seconda opinione su cui un dentista può fare affidamento per fare diagnosi, pianificare trattamenti, formulare prognosi. L'IA basa la sua valutazione sui dati grezzi forniti dal dentista, e informa lo specialista sugli elementi che considera essenziali, e sui quali basa effettivamente le proprie decisioni. Ciò per consentire al dentista di prendere decisioni più informate. Poiché queste informazioni vengono fornite in modo automatico ed in pochissimo tempo, l’impiego dell’IA ha il potenziale di ridurre i tempi necessari alla formulazione della diagnosi e del piano di trattamento. Pertanto, l'intelligenza artificiale è lo strumento del futuro, che migliorerà l'efficienza temporale e l'esito dei trattamenti messi in atto dagli specialisti odontoiatrici.