编者按：轻按下启动键，一个探头加上两个机器人，便能在50分钟内精确完成义齿的修复治疗，这便是“自动牙体预备机器人”技术给全球口腔医学界带来的变化。让我们来认识一下这一“黑科技”的发明者，我国口腔医学数字化技术的领跑者，来自口腔医学院的吕培军。
人物介绍：
吕培军，主任医师，教授，博士生导师。国产一区二区三区视频精品口腔医学院口腔医学数字化研究中心首任主任（1995—2015）、口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室常务副主任、国家卫计委口腔医学计算机应用工程技术研究中心常务副主任。中华口腔医学会理事、中华口腔医学会口腔医学计算机专业委员会第一、二届主任委员，现为名誉主任委员。台湾中山医学大学口腔医学院客座教授。
兴 趣：一位痴迷数理化的口腔科医生
吕培军从小就喜欢数理化。20世纪80年代初，吕培军还是口腔医学专业本科生，他在口腔医院实习的时候发现，口腔医疗使用的诊疗方法，远比他所了解的自然科学领域的技术手段落后。“全都是手工操作，我在老师的指导下给患者磨牙冠，一磨就是一上午。”也是从那时起，吕培军萌发了用科技手段发展传统口腔医学诊疗方法的想法。
“一种科学，只有在成功地运用数学时，才算达到了真正完善的地步。”马克思的这句话是吕培军的座右铭，也坚定了他用数学和计算机，结合国际前沿科技，发展传统口腔医疗的决心和信心。
“口腔正畸规划和全口义齿排牙的问题就是几何问题和力学问题，是可以用数学方法去表达的……一旦数字化之后，计算机技术就可引入进来，进而用机器人代替人工……”琢磨出这些思路令吕培军很激动：“我就专门去搜集这方面东西，去研究它，包括计算机编程。”吕培军凭着对数字化的敏锐嗅觉，开始了在这一领域的艰苦探索。
当时，口腔医学教育课程中还没有计算机相关内容，国内几乎没有能交流探讨的同道，因此吕培军开始了自学。“有事没事扎到图书馆里”，当时计算机专业编程使用的是叠补蝉颈肠语言，吕培军自己花钱买了计算机，“白天上完临床，晚上下班吃完饭就到计算机前边一坐，有时能干到凌晨；边学习，边研究，边自己动手建立数学模型、编写计算机应用程序，没有任何目的，就是喜欢”。
1988年，吕培军已经开始用数学函数生成排牙线，尝试开发用于“可摘局部义齿设计的人工智能专家系统”。当时也有人认为吕培军是不务正业：“牙科医生一天到晚搞什么计算机，弄什么数学。”但是吕培军并不在意：“我很幸运，张震康老院长和导师李国珍都非常支持我的想法，鼓励我探索。他们都认为这些新技术会有发展，是未来的趋势。”就这样， 老领导和恩师在科研时间和经费上都给了吕培军有力的支持。这也让吕培军更加坚信：计算机技术是口腔数字化技术、信息技术以及互联网技术的基础技术手段。探索的过程看似辛苦，但对于有理想、有兴趣、有爱好的吕培军来说，乐在其中。
坚守：叁十年磨一剑
从1984年发表第一篇口腔医学数字化技术应用相关论文至今，吕培军在口腔医学的数字化技术研究领域坚守30多年。
“我记得是上世纪80年代初，《人民日报》的夹缝里一篇豆腐块那么大的报道，写着法国牙医用计算机来镶牙。”后来吕培军才得知，这位法国牙医就是第一个把工业技术引入到口腔医学领域，并成功制作义齿的Francois Duret教授。当时偶然的发现令吕培军振奋不已。他骑着自行车去报社打听这位法国牙医的联系方式，去了两次都没有问到。后来他又发动亲戚朋友继续打听，终于找到Duret教授的通信地址。吕培军开始写信和对方联系，告诉对方自己的科研想法和研究进展。
很快，吕培军收到了顿耻谤别迟教授的回信。“这些研究工作真的太棒了”，顿耻谤别迟教授对吕培军长期独自完成的出色工作表示惊叹。也是从那时起，吕培军和顿耻谤别迟教授开始了长期的通信交流，分享彼此的研究进展。
1992年，吕培军作为中国唯一代表，出席“第二届国际牙科计算机学术与应用研讨会”
1992年，顿耻谤别迟教授邀请吕培军作为中国唯一代表，出席了在美国洛杉矶举行的“第二届国际牙科计算机学术与应用研讨会”并作大会发言，向国际同道分享用数学和计算机帮助假牙设计的进展和构想。在这次大会上，吕培军结识了一批外国同道。大家都是计算机技术在口腔医学中应用研究的开拓型学者。他们还成立了国际牙科计算机学会，一起交流学术研究进展。
找到国际知音后，如何才能带动国内同行一起探索？一切并不容易。
吕培军回忆道：“20世纪90年代初，国内没有便利的互联网，信息不通畅，电话费很贵，异地相互交流，主要靠写信。我最初是从《中华口腔医学杂志》等学术期刊登载的文章内容和作者中，寻找可能的同路人。我就分别给他们写信。”
1993年，吕培军组织第一次中国口腔医学计算机应用学术研讨会
终于在1993年，吕培军组织了“第一届中国口腔医学计算机应用学术研讨会”。这次会议让全国在这个领域“拓荒”的同道们汇聚到一起，很多学院的老教授、老前辈也来参加。大家热烈探讨计算机技术应用的前沿构想。
1994年，吕培军还邀请顿耻谤别迟教授第一次来到中国，组织了在北京、广西、西安的叁场学术交流。“口腔医学的问题用计算机解决，这一学术思想非常震撼，每到一站都有很多人提问。当时非常轰动，对中国口腔医学界起到了重要的思想促进作用。”吕培军说。
30多年的时间，中国口腔数字化医学技术，在困难中一步一步开拓前行，日渐繁盛。“一个人努力不够，必须要带动全行业提高科研能力，才能使整个国家的口腔数字化医疗技术更快更好的发展。要成立行业学术组织开展学术活动，加强国内外交流。”吕培军说。他坚信“ 科学成果的产生就是从点点滴滴积累中爆发出来的”，而支撑他将挑战变成机遇的，正是一位医者的坚守。
创新：领跑国内数字化口腔医学，让中国智慧闪亮国际舞台
口腔医学数字化技术是目前口腔医学领域的前沿技术之一。由鲜为人知到被广泛接受，再到取得自主研究成果的阶段性进步，数字化技术在我国口腔医学领域的起步和发展，和吕培军的经历联系在一起了。
1994年，完成对于人工智能技术在口腔医学领域应用研究的博士论文，这也是国内相关领域首部著作；1995年，从美国MIT 引进了第一台基于力反馈的虚拟现实研究装置；1997年，组建原卫生部“口腔医学计算机应用技术研究中心”并担任常务副主任；同年，从加拿大CRS 公司引进了第一台六自由度通用机器人，培训后开始了机器人在口腔医学领域的自主创新研究；1999年，成立“中华口腔医学会直属计算机学组”并任组长；2000年，主持国家863高科技项目，建立了第一个“机器人全口义齿辅助排牙系统”，同年编著并出版了中国第一部对于口腔数字化医学技术的专著；2008年，成立“口腔医学计算机专业委员会”并先后担任第一、二届专业委员会主任委员；2011年，筹建以口腔医学院为依托单位的“口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室”并担任常务副主任；2012年，主持十二五国家科技支撑计划项目，研发并完成了国际上第一台“机器人自动化牙体预备系统”，获得国内及国际发明专利；2016年起，在Nature杂志子刊Scientific Reports上先后发表6篇相关学术论文。
吕培军在作报告
2018年，作为“数控飞秒激光自动牙体预备机器人”技术的第一专利发明人，吕培军完成了和以色列Robotoo机器人公司的历经半年多的技术谈判并最终完成了签约工作。这一工作，标志着中国口腔医学界由引进国外发明的先进技术和设备，转变为可以向国外高科技强国输出我国自主的创新技术；意味着北大口腔为国际口腔医学界发展作出中国人的贡献——“希望在向智能化社会前进的过程中，中国的口腔医疗行业不再仅仅是一个大市场，同时是一个可以用自主创新技术，为国际口腔医学界发展作出贡献的重要力量。” 让中国智慧闪亮国际舞台，这是吕培军的梦想。
据了解,因为“自动牙体预备机器人”系统具有尺寸小，设计简洁和性能稳定的优势；下一步计划可能要扩展到牙齿种植、口腔咽喉部手术等更加广泛的国际口腔医学专业领域。
初心：医者，仁心者；师者，育人者
作为医生，吕培军在临床和科研工作中坚持叁个原则。第一，如何更好地服务患者，给患者带来更大的便利和更高的医疗质量；第二，如何帮助医生，减轻医生的负担，扩展医生的能力，提高医生的效率；第叁，如何提升口腔医学的科学技术水平，促进学科发展。
作为一名博士生导师，吕培军把自己的体验也总结成叁点，用来鼓励学生。首先要立足做好本职工作，精通本专业知识，有了临床经验积累，才能准确把握国际前沿科技和口腔医学需求的结合点。其次，要有开阔的眼界和思维，注重学科之间的关联互通。在跟踪自然科学前沿发展动态的同时，提高哲学思辨能力、医学人文关怀水平和学科发展的历史责任感，才能不断进步。最后，严谨求实开放创新，是科研工作持之以恒、一以贯之的精神支撑。
吕培军指导学生
对于人才培养，吕培军坚持引导和传授方法比传授知识更加重要。是仅仅关注医学领域还是关注所有科学领域？一个新技术的产生，是仅仅把它当作一条新闻粗浅了解还是进一步分析其内涵，有哪些可能的拓展形式，可能被应用在哪些领域？怎么发现问题，怎样用逻辑学和科学的方法去排除或确定，怎样制定出科学的解决方法，这些都是吕培军要求研究生们掌握的。
吕培军也是一名患者。最近他刚刚接受了颈椎病手术。“这是牙科医生典型的职业病。因为长时间歪着头给患者治病。而且许多医生还有腰椎间盘突出的毛病。”吕培军一边摸摸脖子一边好像在回忆自己30多年来的求索经历。
这是吕培军的的初心，也是他的梦想。30多年的探索，发展中国口腔数字化医学技术的一路前行，让他圆梦。正如吕培军所说：“我是幸运的，赶上了国家改革开放的好时代，赶上了数字化技术大发展的好时代。今天中国口腔数字化医学技术的进步，是几代口腔医务工作者共同奋斗的结果。虽然任重道远，但未来会更好。”
延伸阅读：揭秘“黑科技”——“自动牙体预备机器人”技术
“黑科技”的实质，就是一台叁自由度的微小口内机器人加上一台六自由度机械臂、自动控制的飞秒激光束。通过一个小探头，在患者口腔中扫描一圈，就能收集到患牙修复所需的叁维形态数据。接收到数据的同时，两个机器人分头开工：一个切磨修整患牙，一个设计制作新牙冠。有了“自动牙体预备机器人”技术，医生只需要按下启动键，50分钟后，患者就能戴着新的假牙冠回家了。
它由“口内叁维扫描探头”和“自控飞秒激光牙体预备机器人”两项核心科技组成。
“口内叁维扫描探头”。探头在患者口腔内扫描一圈就能获取需全冠修复的叁维形态数据。“黑科技”得到这些数据后，牙冠修复就可以“分两路”同时开展。一路由路径规划软件指挥微机器人在患者口腔内进行切磨、修整等牙体预备；另一路让设计、制作新的牙冠修复体一气呵成。上述两项工作同时完成后，再合并成一路——为患者戴上新牙冠。
“自控飞秒激光牙体预备机器人”。传统操作是依靠机械车针转动来切割牙体硬组织，而“黑科技”采用飞秒激光取代传统的机械动力，不仅契合未来医学“非接触式治疗”的发展方向，而且动力强劲，切割牙体硬组织易如反掌。更为重要的是，这种激光为冷激光。在密闭的操作空间中，温度仅有35°颁左右，低于人体正常体温，不会灼伤牙体邻近的其他正常组织。
“自动牙体预备机器人”技术改变了手工备牙的传统方法，医生只需一键启动“黑科技”，就可以快速精确地完成义齿的修复治疗，在缩短患者就医时间、改善患者就诊舒适度的同时，减轻了医生的工作强度。
目前，“自动牙体预备机器人”技术研发已经完成，并获得了国际国内发明专利；2018年签约授权以色列搁辞产辞迟辞辞机器人公司，将负责技术转化，商品生产、全球技术推广和销售。应以色列方面要求，吕培军及科研团队将继续为搁辞产辞迟辞辞公司提供相关技术支持。