編者按：輕按下啟動鍵，一個探頭加上兩個機器人，便能在50分鐘內精確完成義齒的修復治療，這便是“自動牙體預備機器人”技術給全球口腔醫學界帶來的變化。讓我們來認識一下這一“黑科技”的發明者，我國口腔醫學數字化技術的領跑者，來自口腔醫學院的呂培軍。 

呂培軍，北京大學口腔醫學院口腔醫學數字化研究中心首任主任（1995-2015）、口腔數字化醫療技術和材料國家工程實驗室常務副主任、國家衛計委口腔醫學計算機應用工程技術研究中心常務副主任。中華口腔醫學會理事、中華口腔醫學會口腔醫學計算機專業委員會第一、二屆主任委員，現名譽主任委員。臺灣中山醫學大學口腔醫學院客座教授。

興趣——一位痴迷數理化的口腔科醫生

呂培軍從小就喜歡數理化。20世紀80年代初，呂培軍還是口腔醫學專業本科生，他在口腔醫院實習的時候發現，口腔醫療使用的診療方法，遠比他所瞭解的自然科學領域的技術手段落後。“全都是手工操作，我在老師的指導下給患者磨牙冠，一磨就是一上午。”也是從那時起，呂培軍萌發了用科技手段發展傳統口腔醫學診療方法的想法。

“一種科學，只有在成功地運用數學時，才算達到了真正完善的地步”，馬克思的這句話是呂培軍的座右銘，也堅定了他用數學和計算機，結合國際前沿科技，發展傳統口腔醫療的決心和信心。

“口腔正畸規劃和全口義齒排牙的問題就是幾何問題和力學問題，是可以用數學方法去表達的……一旦數字化之後，計算機技術就可引入進來，進而用機器人代替人工……”琢磨出這些思路令呂培軍很激動，“我就專門去搜集這方面東西，去研究它，包括計算機編程。”呂培軍憑著對數字化的敏銳嗅覺，開始了在這一領域的艱苦探索。

當時，口腔醫學教育課程中還沒有計算機相關內容，國內幾乎沒有能交流探討的同道，因此呂培軍開始了自學。“有事沒事扎到圖書館裡”，當時計算機專業編程使用的是Basic語言，呂培軍自己花錢買了計算機，“白天上完臨床，晚上下班吃完飯就到計算機前邊一坐，有時能幹到凌晨。邊學習，邊研究，邊自己動手建立數學模型、編寫計算機應用程序，沒有任何目的，就是喜歡”。

1988年，呂培軍已經開始用數學函數生成排牙線，嘗試開發用於“可摘局部義齒設計的人工智能專家系統”。當時也有人認為呂培軍是不務正業：“牙科醫生一天到晚搞什麼計算機，弄什麼數學”。但是呂培軍並不在意，“我很幸運，張震康老院長和導師李國珍都非常支持我的想法，鼓勵我探索。他們都認為這些新技術會有發展，是未來的趨勢。”就這樣， 老領導和恩師在科研時間和經費上都給了呂培軍有力的支持。這也讓呂培軍更加堅信：計算機技術是口腔數字化技術、信息技術以及互聯網技術的基礎技術手段。探索的過程看似辛苦，但對於有理想、有興趣、有愛好的呂培軍來說，樂在其中。

堅守——三十年磨一劍

從1984年發表第一篇口腔醫學數字化技術應用相關論文至今，呂培軍在口腔醫學的數字化技術研究領域堅守30多年。

“我記得是上世紀80年代初，《人民日報》的夾縫裡一篇豆腐塊那麼大的報道，寫著法國牙醫用計算機來鑲牙”，後來呂培軍才得知，這位法國牙醫就是第一個把工業技術引入到口腔醫學領域，併成功製作義齒的Francois Duret教授。當時偶然的發現令呂培軍振奮不已。他騎著自行車去報社打聽這位法國牙醫的聯繫方式，去了兩次都沒有問到。後來他又發動親戚朋友繼續打聽，終於找到Duret教授的通信地址。呂培軍開始寫信和對方聯繫，告訴對方自己的科研想法和研究進展。

很快，呂培軍收到了Duret教授的回信。“這些研究工作真的太棒了”，Duret教授對呂培軍長期獨自完成的出色工作表示驚歎。也是從那時起，呂培軍和Duret教授開始了長期的通信交流，分享彼此的研究進展。

1992年，呂培軍作為中國唯一代表，出席“第二屆國際牙科計算機學術與應用研討會”

1992年，Duret教授邀請呂培軍作為中國唯一代表，出席了在美國洛杉磯舉行的“第二屆國際牙科計算機學術與應用研討會”並做大會發言，向國際同道分享用數學和計算機幫助假牙設計的進展和構想。在這次大會上，呂培軍結識了一批外國同道。大家都是計算機技術在口腔醫學中應用研究的開拓型學者。他們還成立了國際牙科計算機學會，一起交流學術研究進展。

找到國際知音後，如何才能帶動國內同行一起探索？一切並不容易。

呂培軍回憶道：“20世紀90年代初，國內沒有便利的互聯網，信息不通暢，電話費很貴，異地相互交流，主要靠寫信。我最初是從《中華口腔醫學雜誌》等學術期刊登載的文章內容和作者中，尋找可能的同路人。我就分別給他們寫信。”

1993年，組織了第一次中國口腔醫學計算機應用學術研討會

終於在1993年，呂培軍組織了“第一屆中國口腔醫學計算機應用學術研討會”。這次會議讓全國在這個領域“拓荒”的同道們匯聚到一起，很多學院的老教授、老前輩也來參加。大家熱烈探討計算機技術應用的前沿構想。

1994年，首次邀請Duret教授來華訪問

1994年，呂培軍還邀請Duret教授第一次來到中國，組織了在北京、廣西、西安的三場學術交流。“口腔醫學的問題用計算機解決，這一學術思想非常震撼，每到一站都有很多人提問。當時非常轟動，對中國口腔醫學界起到了重要的思想促進作用。”呂培軍說。

30多年的時間，中國口腔數字化醫學技術，在困難中一步一步開拓前行，日漸繁盛。“一個人努力不夠，必須要帶動全行業提高科研能力，才能使整個國家的口腔數字化醫療技術更快更好的發展。要成立行業學術組織開展學術活動，加強國內外交流。”呂培軍說。他堅信“ 科學成果的產生就是從點點滴滴積累中爆發出來的”，而支撐他將挑戰變成機遇的，正是一位醫者的堅守。

創新——領跑國內數字化口腔醫學，讓中國智慧閃亮國際舞臺

口腔醫學數字化技術是目前口腔醫學領域的前沿技術之一。由鮮為人知到被廣泛接受，再到取得自主研究成果的階段性進步，數字化技術在我國口腔醫學領域的起步和發展，和呂培軍的經歷，聯繫在一起了。

據瞭解,因為“自動牙體預備機器人”系統具有尺寸小，設計簡潔和性能穩定的優勢；下一步計劃可能要擴展到牙齒種植、口腔咽喉部手術等更加廣泛的國際口腔醫學專業領域。

初心——醫者，仁心者；師者，育人者

作為醫生，呂培軍在臨床和科研工作中堅持3個原則。第一，如何更好地服務患者，給患者帶來更大的便利和更高的醫療質量；第二，如何幫助醫生，減輕醫生的負擔，擴展醫生的能力，提高醫生的效率；第三，如何提升口腔醫學的科學技術水平，促進學科發展。

作為一名博士生導師，呂培軍把自己的體驗也總結成3點，用來鼓勵學生。首先要立足做好本職工作，精通本專業知識，有了臨床經驗積累，才能準確把握國際前沿科技和口腔醫學需求的結合點。其次，要有開闊的眼界和思維，注重學科之間的關聯互通。在跟蹤自然科學前沿發展動態的同時，提高哲學思辨能力、醫學人文關懷水平和學科發展的歷史責任感，才能不斷進步。

對於人才培養，呂培軍堅持引導和傳授方法比傳授知識更加重要。是僅僅關注醫學領域還是關注所有科學領域？一個新技術的產生，是僅僅把它當作一條新聞粗淺瞭解還是進一步分析其內涵，有哪些可能的拓展形式，可能被應用在哪些領域？怎麼發現問題，怎樣用邏輯學和科學的方法去排除或確定，怎樣制定出科學的解決方法，這些都是呂培軍要求研究生們需要掌握的。

呂培軍也是一名患者。最近他剛剛接受了頸椎病手術。“這是牙科醫生典型的職業病。因為長時間歪著頭給患者治病。而且許多醫生還有腰椎間盤突出的毛病。”呂培軍一邊摸摸脖子一邊好像在回憶自己30多年來的求索經歷。

這是呂培軍的的初心，也是他的夢想。30多年的探索，發展中國口腔數字化醫學技術的一路前行，讓他圓夢。正如呂培軍所說：“我是幸運的，趕上了國家改革開放的好時代，趕上了數字化技術大發展的好時代。今天中國口腔數字化醫學技術的進步，是幾代口腔醫務工作者共同奮鬥的結果。雖然任重道遠，但未來會更好。”

揭秘“黑科技”——“自動牙體預備機器人”技術

“黑科技”的實質，就是一臺三自由度的微小口內機器人加上一臺六自由度機械臂、自動控制的飛秒激光束。通過一個小探頭，在患者口腔中掃描一圈，就能收集到患牙修復所需的三維形態數據。接收到數據的同時，兩個機器人分頭開工：一個切磨修整患牙，一個設計製作新牙冠。有了“自動牙體預備機器人”技術，醫生只需要按下啟動鍵，50分鐘後，患者就能戴著新的假牙冠回家了。

它由“口內三維掃描探頭”和“自控飛秒激光牙體預備機器人”兩項核心科技組成。

“口內三維掃描探頭”。探頭在患者口腔內掃描一圈就能獲取需全冠修復的三維形態數據。“黑科技”得到這些數據後，牙冠修復就可以“分兩路”同時開展。一路由路徑規劃軟件指揮微機器人在患者口腔內進行切磨、修整等牙體預備；另一路讓設計、製作新的牙冠修復體一氣呵成。上述兩項工作同時完成後，再合併成一路——為患者戴上新牙冠。

“自控飛秒激光牙體預備機器人”。傳統操作是依靠機械車針轉動來切割牙體硬組織，而“黑科技”採用飛秒激光取代傳統的機械動力，不僅契合未來醫學“非接觸式治療”的發展方向，而且動力強勁，切割牙體硬組織易如反掌。更為重要的是，這種激光為冷激光。在密閉的操作空間中，溫度僅有35°C左右，低於人體正常體溫，不會灼傷牙體鄰近的其他正常組織。

“自動牙體預備機器人”技術改變了手工備牙的傳統方法，醫生只需一鍵啟動“黑科技”，就可以快速精確地完成義齒的修復治療，在縮短患者就醫時間、改善患者就診舒適度的同時，減輕了醫生的工作強度。

目前，“自動牙體預備機器人”技術研發已經完成，並獲得了國際國內發明專利；2018年簽約授權以色列Robotoo機器人公司，將負責技術轉化，商品生產、全球技術推廣和銷售。應以色列方面要求，呂培軍及科研團隊將繼續為Robotoo公司提供相關技術支持。

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