可摘局部义齿设计专家系统研究进展
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国外医学口腔医学分册 2000年1月第27卷第1期
可摘局部义齿设计专家系统研究进展
上海第二医科大学口腔医学院 李玲(综述) 张富强(审校)
摘 要 本文就可摘局部义齿设计专家系统作一综述，较为详细地介绍了近十年来国内外有关的专家系统——Meada、MacRPD、RaPiD、吕培军系统，对它们的软硬件配置、知识库来源、设计原则及思想、系统功能进行了较为全面的阐述，并对各个系统作了简要的分析及评价，提出了理想的专家系统的特点。
关键词：专家系统 可摘局部义齿 义齿设计 计算机
牙列缺损修复的设计历来被视为复杂的口腔医学问题。仅上颌(或下颌)牙列可能出现的缺牙组合类型就有65534(216-2)种[1]，加上义齿方案设计必须考虑复杂多样。临床医生在处理牙列缺损疑难例时，感到制定治疗方案比较困难[2]。
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自1985年建立了用于可摘局部义齿(RPD)设计的试验性专家系统以来[3，4]，又有利用微机辅助进行RPD的设计[5，6]，很多学者致力于专家系统的研究[7～12]，国内也进行了RPD的CAD研究，并对有关基牙的受力情况进行二维限元分析[13～15]。本文就以上几种专家系统的特点及其发展趋势作一综述。
1 专家系统介绍
1.1 Meada系统
1985年，日本Osaka大学及Kyoto大学联合推出了世界上第一个RPD设计专家系统。此系统要求用户提供缺牙及其他口腔检查情况，通过键盘输入，系统可以推理义齿固位体及卡环的位置，而后生成并显示设计图。用户可以接受系统所给的建议或者作一些细小的修改。此系统是RPD设计专家系统的雏形[3，4]。
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1.2 MacRPD系统
1989年，Beaumont等推出一个利用微机辅助的RPD设计系统[5]。其硬件配置为一台Macintosh Plus微机及一个外置式驱动器，软件为Lightspeed Pascal计算机语言软件包。MacRPD是一个以微机为背景用于辅助RPD设计而开发的程序，主要用于处理象征性信息，并为用户提供一种启发的设计过程，它应用人工智能技术，以实际工作中所得的经验为基础来寻求推理的线路，取代以往计算机以数据计算机基础的方法。MacRPD可被认为是一个制定临床治疗计划的流程图，以Kennedy分类为基础，在一个交互方式的用户界面上提出问题，用户通过键盘输入数据，回答问题，计算机显示出缺牙区域示意图，而后通过问答选择大连接体及直接固位体，选择结束后，系统可以生成一个简单的义齿设计图。起先，MacRPD内预置了上下颌各10个缺损修复示例，其中包括Kennedy分类的四大类型。随后由于软件配置增加了SuperPaint计算机图形软件及 HyperCard信息管理软件，其功能得到进一步增强，此时MacRPD系统包含了约160个RPD设计图以供演示[6]。用户界面更加友好，增加了提示功能及选择按钮，可以利用鼠标进行操作，且HyperCard中的图画工具允许用户修改设计以利于其在临床中应用。这个系统能提供一张较为准确的设计图，避免了手写可能造成的误会，便于保存，以利今后回顾或作为法律证据。
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1.3 RaPiD系统
RaPiD系统(即removable partial denture design using artificial intellgence)的原形是在1991年由英国的Birmingham大学及Wales大学联合推出的[7-9]。当时，其在一台Macintosh Ⅱfx微机上运行MacPRLOG语言，提供了以供目标向导的图画辅助系统。因而，在此系统的推理模块的常规程序基础上，可以定义那些有关几何形状、表示牙齿的图形的位置及义齿零件的规则。原型的知识库规则来源于两本国际RPD协会推崇的教科书。通过键盘指出缺牙区域，并由用户决定是否需要基托，系统根据缺牙形态及位置自动决定基托形态，如果用户不愿接受所给形态，也可以通过移动基托轮廓线上的控制点位置进行重新修改；接着的任务是在基牙上放置支托，如果用户选择了一个不适当的支托位置，系统将通过内置专家系统的基牙周围移动以及寻求其最佳位置；随后是设计卡环及大连接体；用户可以对它们进行修改。完成的设计及先前尚未完成的草稿均可保存在磁盘上，以便以今后查阅或修改，也可以打印出来作为技工任务单或病历的一部分。Davenport等致力于知识库来源的扩展，通过文献回顾、专家言谈、问卷调查等手段，统计总结修复规则，使专家系统知识库更加完善，更加实用[10～12]。
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1.4 吕培军系统
1993年，中国北京医科大学口腔医学院的吕培军等学者推出了一个初级的局部义齿设计专家系统，并对其进一步研究[13，14]，至1996年，利用该系统对20例患者进行局部义齿设计，并与修复专家的设计方案相比较，总符合率为83.6%[5]。该系统采用Quick Basic和Turbo C混合编程，可在PC-386以上兼容机上运行。知识库采用产生式规则，知识来源为口腔修复学教科书及北京医科大学口腔医学院修复学教研室的临床经验。推理系统主要采用正向推理结构，将患者的信息与产生式规则相匹配。系统包括病历登记、初诊检查、修复前治疗计划、基牙检查、局部义齿设计、力学分析、参考方案、修改、解释、打印及数据库等11个功能模块。采用“菜单”的形式将教科书所要求的检查内容显示在屏幕上供用户选择，用户将检查结果输入系统，系统利用知识库，提出一套修复前治疗计划，而后根据患者最终的实际状态，进行推理判断，选择基牙数量及位置，形成局部义齿实际方案；对某些患者，系统还可提出不同设计方案以供助用户比较、参考。作为辅助功能，系统采用二维有限元分析方法，根据不同的设计方案，计算出各基牙相对的受力状况。数据管理模块可储存并管理患者的病历、检查结果、诊断处理、设计图、X线片等文件和图像资料。此系统建立了修复前治疗计划知识库，采用上下文限制策略，控制解决冲突的方法和动态信息库分级组织结构相配合的推理模式。根据用户输入的检查信息，逐级推理并给出适当的处置方案，包括所需治疗或拔除牙齿的位置及数量，较好地制定治疗方案。设计模块中，根据局部义齿设计知识，初步制定基牙位置及数目，通过策略层选择筛选，确定基牙并作出具体设计。
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2 可摘局部义齿专家系统的不足与展望
以上的几个专家系统的知识库中所包含的专家意见，多数采用个别专家意见，不具代表性，使专家系统的被接受程度下降[16]。而知识库通常被视为可以信赖而缺乏系统性评估，故Learee等建议通过收集众多专家的建议来建立可信的知识基础[17]。1996年以来，RaPiD系统开始在英国范围进行大规模的问卷调查，藉此得到较为全面的资料[10～20]。
专家系统生成的平面设计图，对于患者难以理解，如果能够立体地显示修复效果，就有利于医患全作，提高患者的满意率。
吕培军系统如果能够将几个修复方案进行应力分析，选择最优化方案，使之与专家系统知识库进一步协同配合，就可使专家系统更加科学化。
一个理想的RPD设计专家系统应当具备以下特点：①有一个能为国际同行公认的知识库，其中包括口腔修复学学的基础知识、义齿设计原则等；②用户可以控制屏幕上的组件及其位置；③可根据不同患者的实际口腔情况对牙齿位置、形态、扭转等进行描述、修正；④设计图可动态地生成以适应不同患者的实际情况；⑤当用户使用不适当设计时，可利用知识库推理显示告诫信息。
虽然，现有的可摘局部义齿设计专家系统存在各种各样的不足之处，但随着计算机硬件及软件物迅速发展，计算机技术的不断完善，RPD专家系统必将运用于临床及教学之中，为医生及患者带来更大的帮助及便利[18]。
参考文献(略), 百拇医药
上海第二医科大学口腔医学院 李玲(综述) 张富强(审校)
摘 要 本文就可摘局部义齿设计专家系统作一综述，较为详细地介绍了近十年来国内外有关的专家系统——Meada、MacRPD、RaPiD、吕培军系统，对它们的软硬件配置、知识库来源、设计原则及思想、系统功能进行了较为全面的阐述，并对各个系统作了简要的分析及评价，提出了理想的专家系统的特点。
关键词：专家系统 可摘局部义齿 义齿设计 计算机
牙列缺损修复的设计历来被视为复杂的口腔医学问题。仅上颌(或下颌)牙列可能出现的缺牙组合类型就有65534(216-2)种[1]，加上义齿方案设计必须考虑复杂多样。临床医生在处理牙列缺损疑难例时，感到制定治疗方案比较困难[2]。
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自1985年建立了用于可摘局部义齿(RPD)设计的试验性专家系统以来[3，4]，又有利用微机辅助进行RPD的设计[5，6]，很多学者致力于专家系统的研究[7～12]，国内也进行了RPD的CAD研究，并对有关基牙的受力情况进行二维限元分析[13～15]。本文就以上几种专家系统的特点及其发展趋势作一综述。
1 专家系统介绍
1.1 Meada系统
1985年，日本Osaka大学及Kyoto大学联合推出了世界上第一个RPD设计专家系统。此系统要求用户提供缺牙及其他口腔检查情况，通过键盘输入，系统可以推理义齿固位体及卡环的位置，而后生成并显示设计图。用户可以接受系统所给的建议或者作一些细小的修改。此系统是RPD设计专家系统的雏形[3，4]。
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1.2 MacRPD系统
1989年，Beaumont等推出一个利用微机辅助的RPD设计系统[5]。其硬件配置为一台Macintosh Plus微机及一个外置式驱动器，软件为Lightspeed Pascal计算机语言软件包。MacRPD是一个以微机为背景用于辅助RPD设计而开发的程序，主要用于处理象征性信息，并为用户提供一种启发的设计过程，它应用人工智能技术，以实际工作中所得的经验为基础来寻求推理的线路，取代以往计算机以数据计算机基础的方法。MacRPD可被认为是一个制定临床治疗计划的流程图，以Kennedy分类为基础，在一个交互方式的用户界面上提出问题，用户通过键盘输入数据，回答问题，计算机显示出缺牙区域示意图，而后通过问答选择大连接体及直接固位体，选择结束后，系统可以生成一个简单的义齿设计图。起先，MacRPD内预置了上下颌各10个缺损修复示例，其中包括Kennedy分类的四大类型。随后由于软件配置增加了SuperPaint计算机图形软件及 HyperCard信息管理软件，其功能得到进一步增强，此时MacRPD系统包含了约160个RPD设计图以供演示[6]。用户界面更加友好，增加了提示功能及选择按钮，可以利用鼠标进行操作，且HyperCard中的图画工具允许用户修改设计以利于其在临床中应用。这个系统能提供一张较为准确的设计图，避免了手写可能造成的误会，便于保存，以利今后回顾或作为法律证据。
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1.3 RaPiD系统
RaPiD系统(即removable partial denture design using artificial intellgence)的原形是在1991年由英国的Birmingham大学及Wales大学联合推出的[7-9]。当时，其在一台Macintosh Ⅱfx微机上运行MacPRLOG语言，提供了以供目标向导的图画辅助系统。因而，在此系统的推理模块的常规程序基础上，可以定义那些有关几何形状、表示牙齿的图形的位置及义齿零件的规则。原型的知识库规则来源于两本国际RPD协会推崇的教科书。通过键盘指出缺牙区域，并由用户决定是否需要基托，系统根据缺牙形态及位置自动决定基托形态，如果用户不愿接受所给形态，也可以通过移动基托轮廓线上的控制点位置进行重新修改；接着的任务是在基牙上放置支托，如果用户选择了一个不适当的支托位置，系统将通过内置专家系统的基牙周围移动以及寻求其最佳位置；随后是设计卡环及大连接体；用户可以对它们进行修改。完成的设计及先前尚未完成的草稿均可保存在磁盘上，以便以今后查阅或修改，也可以打印出来作为技工任务单或病历的一部分。Davenport等致力于知识库来源的扩展，通过文献回顾、专家言谈、问卷调查等手段，统计总结修复规则，使专家系统知识库更加完善，更加实用[10～12]。
, http://www.100md.com
1.4 吕培军系统
1993年，中国北京医科大学口腔医学院的吕培军等学者推出了一个初级的局部义齿设计专家系统，并对其进一步研究[13，14]，至1996年，利用该系统对20例患者进行局部义齿设计，并与修复专家的设计方案相比较，总符合率为83.6%[5]。该系统采用Quick Basic和Turbo C混合编程，可在PC-386以上兼容机上运行。知识库采用产生式规则，知识来源为口腔修复学教科书及北京医科大学口腔医学院修复学教研室的临床经验。推理系统主要采用正向推理结构，将患者的信息与产生式规则相匹配。系统包括病历登记、初诊检查、修复前治疗计划、基牙检查、局部义齿设计、力学分析、参考方案、修改、解释、打印及数据库等11个功能模块。采用“菜单”的形式将教科书所要求的检查内容显示在屏幕上供用户选择，用户将检查结果输入系统，系统利用知识库，提出一套修复前治疗计划，而后根据患者最终的实际状态，进行推理判断，选择基牙数量及位置，形成局部义齿实际方案；对某些患者，系统还可提出不同设计方案以供助用户比较、参考。作为辅助功能，系统采用二维有限元分析方法，根据不同的设计方案，计算出各基牙相对的受力状况。数据管理模块可储存并管理患者的病历、检查结果、诊断处理、设计图、X线片等文件和图像资料。此系统建立了修复前治疗计划知识库，采用上下文限制策略，控制解决冲突的方法和动态信息库分级组织结构相配合的推理模式。根据用户输入的检查信息，逐级推理并给出适当的处置方案，包括所需治疗或拔除牙齿的位置及数量，较好地制定治疗方案。设计模块中，根据局部义齿设计知识，初步制定基牙位置及数目，通过策略层选择筛选，确定基牙并作出具体设计。
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2 可摘局部义齿专家系统的不足与展望
以上的几个专家系统的知识库中所包含的专家意见，多数采用个别专家意见，不具代表性，使专家系统的被接受程度下降[16]。而知识库通常被视为可以信赖而缺乏系统性评估，故Learee等建议通过收集众多专家的建议来建立可信的知识基础[17]。1996年以来，RaPiD系统开始在英国范围进行大规模的问卷调查，藉此得到较为全面的资料[10～20]。
专家系统生成的平面设计图，对于患者难以理解，如果能够立体地显示修复效果，就有利于医患全作，提高患者的满意率。
吕培军系统如果能够将几个修复方案进行应力分析，选择最优化方案，使之与专家系统知识库进一步协同配合，就可使专家系统更加科学化。
一个理想的RPD设计专家系统应当具备以下特点：①有一个能为国际同行公认的知识库，其中包括口腔修复学学的基础知识、义齿设计原则等；②用户可以控制屏幕上的组件及其位置；③可根据不同患者的实际口腔情况对牙齿位置、形态、扭转等进行描述、修正；④设计图可动态地生成以适应不同患者的实际情况；⑤当用户使用不适当设计时，可利用知识库推理显示告诫信息。
虽然，现有的可摘局部义齿设计专家系统存在各种各样的不足之处，但随着计算机硬件及软件物迅速发展，计算机技术的不断完善，RPD专家系统必将运用于临床及教学之中，为医生及患者带来更大的帮助及便利[18]。
参考文献(略), 百拇医药