3D手術視頻在口腔頜面外科臨床教學中的應用

玉 琨 鄺 海

（廣西醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

3D手術視頻在口腔頜面外科臨床教學中的應用

玉 琨 鄺 海

（廣西醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

為探討 3D手術視頻在口腔頜面外科臨床教學中的應用，為學生提供一個好的臨床學習環(huán)境，提高口腔學生臨床操作能力，培養(yǎng)獨立的口腔臨床自主學習能力和提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，為學生終身學習提供幫助。

口腔頜面外科學；臨床教學；3D

1 3D成像原理（3D Image Theroy）

3D立體成像技術是利用計算機圖形成像技術和圖形圖像處理技術，根據人類眼睛視覺生理特點，將二維圖像轉換為三維立體顯示輸出，從而產生視覺三維模型和“虛擬真實”的立體視覺場景。目前常用的三維顯示技術都是基于人眼立體視覺原理，此外直接顯示物理意義上的三維圖像信息的體三維顯示技術和全息三維顯示技術也是目前熱門發(fā)展的方向。

根據人眼立體視覺原理，模擬形成人工立體視覺必須具備以下 4個條件：①所觀察的兩幅影像必須有符合人類視覺的左右視差；②兩眼必須分別觀察左右或上下不同的影像，即實現(xiàn)“分像”；③兩幅影像所放置位置必須成相應視線成對直線相交，即消除上下視差。④兩幅影像的大小要一致。

人類通過進化產生視差，對立體視覺形成起著非常重要的作用。視差產生是由于人左右眼之間有一定距離，未成年人大約為45～55mm，成年人大約為65mm。正常人都是用雙眼來辨認三維空間物體，在觀看空間某個物體時，物體圖像就從左右眼睛兩邊稍有差別的角度進入眼睛，由于存在角度偏差，反應在大腦中就會產生“立體視覺”，兩個畫面組合在一起，便產生立體感，從而能夠判斷物體前后關系，被觀察物體在人左右眼視網膜上所形成像的差異就是雙眼視差。物體在可見光的照射下，在左右眼視網膜上形成圖像，由感光細胞將其轉換成神經脈沖信號，經神經纖維傳入大腦視覺神經中樞進行處理和融合，由于視差作用，人就能感受到所看到物體的立體層次。

基于人類眼睛視覺生理特點的三維顯示技術發(fā)展過程。30多年前的紅藍3D，是最簡單的3D表現(xiàn)形式，目前已經基本上淘汰了，但是紅藍3D讓人們初窺了立體畫面的門徑，也引起了人們對于立體畫面的興趣。近年來，隨著技術的發(fā)展，人們將3D技術廣泛的應用到了屏幕顯示上?？扉T式3D技術和偏光式3D技術兩種解決方案都已經高度的成熟，并且用戶在實現(xiàn)3D上全面的智能化，操作極為簡便。但是上述的所有3D技術在觀看畫面時都需要用戶佩戴眼鏡，這對于用戶來說很不方便，很多用戶表示佩戴眼鏡觀看3D畫面非常不舒服。筆者可以認為目前的偏光式或者快門式 3D技術都只是過渡階段的產物，裸眼3D這種最舒適的體驗將是未來3D畫面發(fā)展的必然趨勢。

筆者根據以上原理，采用兩臺同型號CCD攝像機模擬人的雙眼，將CCD攝像機安裝在手術無影燈下，按照成年人左右眼大約為65mm之間距離放置兩臺同型號CCD攝像機模擬人左右眼睛，可以將左右圖像進行采集，完成手術3D成像拍攝，將3D成像拍攝運用到醫(yī)學教學中去。

3D手術視頻轉播的手術視野圖像清晰，縱深感突破了傳統(tǒng)二維圖像的局限，生動的再現(xiàn)了術者術野。讓醫(yī)學生能夠有身臨其境式的“切身”感受。相比傳統(tǒng)的手術演示，觀看3D手術示教視頻，學生跳脫出2D平面，能更好地把握肌肉和血管之間的空間感、距離感。增強了手術觀摩的沉浸感，可以加深對手術術式的理解和掌握。這是在口腔醫(yī)學臨床教學中的又一次重大教學方法突破。

口腔頜面外科學是一門操作性極強的學科，過去課堂教學多是采用二維圖譜、二維視頻和抽象的教科書內容，醫(yī)學生在聽課過程中往往不能感同身受，理解醫(yī)學術語上存在很多困難，3D手術視頻就適時地為醫(yī)學生提供了一個全新的視覺感受平臺?，F(xiàn)代3D視頻技術中，3D視頻畫面清晰、層次豐富。通過3D視頻拍攝設備，結合網絡直播或錄播在3D多媒體課堂上進行播放展示，可以使口腔頜面外科臨床教學過程更加直觀、形象、更加貼近臨床，有助于醫(yī)學生對口腔頜面外科內容尤其是手術相關術式更為了解，從而有效提高臨床教學質量。筆者將3D視頻剪輯后上傳至多媒體平臺，醫(yī)學生在臨床教學課后，通過點播平臺可以反復觀看，掌握每一步驟，從而改變了傳統(tǒng)的教學模式，取得了良好的效果。

2 3D手術視頻教學的優(yōu)點

（1）采用先進的3D手術教學方法應用于口腔解剖教學是外科學習的進步。傳統(tǒng)口腔頜面外科教學中，課程的第一節(jié)就是對口腔局部解剖知識的學習；醫(yī)學生的相關解剖知識來自于標本和干煸的尸體，與臨床中真實的人體器官存在一定的差異，傳統(tǒng)口腔臨床教學只能參照二維圖譜和二維照片進行學習，造成書本與現(xiàn)實存在較大的偏差。使用3D手術視頻進行口腔頜面外科臨床教學，可以清晰直觀地顯示口腔的解剖結構、毗鄰關系，比二維圖譜和照片更加貼近臨床中真實的人體器官，能使醫(yī)學生迅速理解和掌握完整正確的解剖結構，層次關系。通過3D的手術錄像，可以直接觀察到生理狀態(tài)下口腔內各種形態(tài)，各種病變組織形態(tài)。在進行3D唇裂手術錄像中，醫(yī)學生可以看到不同形態(tài)唇裂的真實外觀形態(tài)立體影像，通過立體的觀摩手術過程，快速的掌握手術的定點設計、切開等手術過程，將理論知識和臨床實踐較好地結合起來。采用3D視頻配合講解，使課堂更加生動、易懂，可收到更好的教學效果。

（2）無須進入手術室，也可直觀手術過程。由于教學人數(shù)、空間及手術室無菌原則等方面的原因，不可能讓所有的學生都有機會圍在手術臺觀看完整的手術過程。而3D手術視頻可以通過線路和網絡傳播，將術者視野轉播到多媒體教室，方便學生觀看學習。還可以借助數(shù)碼技術高度清晰的局部放大患處，整體展示手術的完整過程和細節(jié)，對其進行詳細的講解；手術視頻本身還可以同時進行錄像，在觀看完手術后，對自己不能理解的內容可以重復播放及隨時暫停，方便醫(yī)學生提出疑問及師生間的交流互動。例如舌癌患者頸部淋巴清掃切除手術，教科書上對于頸部的手術解剖：肌肉分布、血管分布、神經分布及淋巴結分組及手術并發(fā)癥做了詳細的闡述，涉及解剖結構和術式很多，醫(yī)學生要充分理解記憶有一定困難。這時結合舌癌患者頸部淋巴清掃切除手術的3D直播視頻進行講解，這一切都變得簡單起來。頸部肌肉、血管、神經的全程走行暴露明確，各組淋巴結的清掃過程次序分明，讓醫(yī)學生真正理解舌癌淋巴結清掃的分組依據。這些3D手術視頻教學結合詳細的講解，可以使教學效率和效果大為提升。

3 3D手術視頻教學的不足之處

3D視頻在教學中的應用處于起步階段，也有其不足的方面。手術3D攝像整套設備結構復雜，技術要求高、價格昂貴，目前還不利于大規(guī)模推廣應用。在觀看技術方面，還需不斷改進。觀看者根據不同顯示方式，需要佩帶不同的3D眼鏡或頭戴式立體顯示眼鏡，造成了一定的不便。綜上所述，3D手術視頻的優(yōu)勢在于直觀解剖概念和直觀手術過程，使醫(yī)學生能夠獲得更加直觀全面的理解，臨床教學中逐步應用，可以不斷地提供準確、生動的教學資源，加深加快醫(yī)學生對于口腔頜面外科內容的理解。在應用過程中，筆者要把3D視頻這項新興技術視與外科教學過程進行有機結合，立足于課本，結合現(xiàn)代3D視頻技術，能讓臨床教學質量和臨床教學效果取得更顯著的提高。

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Evaluation of 3D in clinical education of oral and maxillofacial surgery

The article introduces the application of 3D video in clinical education of oral and maxillofacial surgery. The satisfying teaching and studying effects were acquired. Not only was knowledge obtained, but also the students improved the self-directed operating skills. It was helpful to cultivating students’ self reliance and lifelong study ability.

Oral and maxillofacial surgery; clinical education; 3D video

R41

A

1008-1151(2015)12-0130-02

2015-11-12

廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳自籌經費科研課題“構建口腔根管手術顯微鏡3D成像系統(tǒng)”（Z2015069）。

玉琨（1976-），男，廣西桂林人，廣西醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院工程師，研究方向為3D技術系統(tǒng)集成。

鄺海（1967-），男，廣西南寧人，廣西醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院副教授，研究方向為醫(yī)療領域3D技術系統(tǒng)集成。