數(shù)字化技術在正頜外科教學中的應用

闞召俊，李運峰

（口腔疾病研究國家重點實驗室/國家口腔疾病臨床醫(yī)學研究中心/四川大學華西口腔醫(yī)院，四川 成都 610041）

正頜外科是一門專業(yè)性及實踐很強的學科，在教學工作中應注重學生綜合素質和動手能力培養(yǎng)。目前，正頜外科教學大多采用PPT講解理論知識、臨床見習及實習的方法，以達到學以致用的目的。然而，不論是傳統(tǒng)的傳遞—接受式的理論教學，還是圍觀式的實踐教學，都很難調動學生興趣，取得良好教學效果[2]。由于正頜手術的高風險性及高精確性，大部分學生在實習中，對臨床相關工作望而卻步，使得正頜外科人才培養(yǎng)周期長，培養(yǎng)效率低。近年來，數(shù)字化技術在正頜外科的廣泛應用，不僅使正頜外科的臨床診療流程有了顛覆性的改變，在正頜外科教學工作中，數(shù)字化技術也展現(xiàn)了其優(yōu)勢。

1 數(shù)字化技術在正頜外科診療中的應用

數(shù)字化正頜外科診療流程包括臨床資料收集、數(shù)據(jù)處理、計算機輔助手術規(guī)劃與模擬、三維打印制作、牙合板處理及正頜手術術中指導等[3]。四川大學華西口腔醫(yī)院正頜與關節(jié)外科制訂的具有華西特色的牙頜面畸形數(shù)字化診療流程如下：（1）臨床資料收集：將患者的CT掃描數(shù)據(jù)、牙模的激光掃描數(shù)據(jù)、面部外形的三維照相數(shù)據(jù)導入專門的軟件，建立虛擬綜合頭顱模型。（2）手術模擬：通過專業(yè)手術軟件在綜合頭顱模型上進行模擬手術操作，評價手術效果，確定最優(yōu)手術方案。（3）制作并打印手術導板及牙合板：手術導板是連接虛擬手術和真實手術的橋梁，將虛擬手術計劃準確地應用于真實手術，最終達到和虛擬手術相同的效果。確定具體手術方案之后，在軟件上制作手術導板及牙合板，并通過高精度3D打印機將其打印出來。（4）效果評估：手術后對比虛擬手術和真實手術的效果差異，評價手術方案執(zhí)行的準確性[4]。

2 數(shù)字化技術在正頜外科教學中的應用

2.1 數(shù)字化技術在理論教學中的應用

口腔頜面部解剖結構較復雜，牙頜面畸形主要是指頜骨體積、形態(tài)，上下頜骨之間及其與顱面其他骨骼之間的關系異常，正頜手術主要通過骨骼高精確度的移動來實現(xiàn)頜面部功能與形態(tài)協(xié)調。傳統(tǒng)的課堂教學及PPT教學依賴于學生的空間想象力及教師的講解能力，而利用模型教學盡管實現(xiàn)了三維空間的直觀展示，但由于缺乏顱頜面骨的整體空間結構，僅能顯示上下頜骨的位置異常，學生理解起來較為困難。因此，面對大量的基礎課和專業(yè)課，大多數(shù)學生采用死記硬背的方法。

形象化教學是啟發(fā)學生形象思維、提高教學效果的重要手段。為了更生動、形象地進行教學，使學生建立形象思維，提高教學效果，我們在原有形象教學設施的基礎上，利用數(shù)字化技術通過計算機軟件實現(xiàn)患者顱頜面部骨骼的三維重建，使學生從不同角度觀察分析，加深對顱頜面骨骼解剖形態(tài)以及牙頜面畸形的特征、種類與程度的理解、記憶。不僅如此，數(shù)字化技術還可在虛擬環(huán)境下，通過對骨骼的切割與移動來模擬正頜手術的截骨及骨塊移動，詳細、直觀地展示正頜手術過程，有利于學生對正頜手術的理解。有研究表明，與傳統(tǒng)幻燈片教學相比，數(shù)字化技術在正頜外科教學中的應用不僅調動了學生的學習興趣，還使教學內容更加生動，并且可有效縮短理論教學時間，值得在正頜外科教學中推廣[5]。

2.2 數(shù)字化技術在見習教學中的應用

臨床醫(yī)學課程教學概括起來有兩種模式，即臨床課程教學（理論教學和課間見習）—臨床實習模式和臨床課程教學（理論教學和少量的課間見習）—集中見習—臨床實習模式[6]。不管哪種模式，臨床見習都是不可缺少的部分，是連接理論學習與臨床實踐的橋梁，在這一階段需要學生直接接觸患者，近距離觀察典型病例，從而提高臨床思維能力以及操作水平，為將來從事臨床工作打下堅實的理論基礎，積累實踐經驗。

傳統(tǒng)的臨床見習以帶教教師為中心，學生被動學習理論知識，由于缺乏感性認識，學生參與積極性不高。因此，以問題為核心的新型多元化教學模式被越來越多地應用于臨床見習，包括以問題為基礎的PBL模式、以病例為基礎的CBL模式和以小組為單位的TBL模式等[7]。由于正頜手術的高精確度及高風險性，在見習階段很難讓每名學生參與到手術中來，而傳統(tǒng)的圍觀式示教又無法保證所有學生看清，掌握關鍵步驟。加之傳統(tǒng)手術的取牙模、灌注石膏模型、面弓轉移、上頜架、切割石膏模型等過程不可逆，且耗時較長，容錯率較低，致使學生很難在較短時間內觀看完整的正頜手術術前準備過程，更無法參與其中，并在此基礎上發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。利用數(shù)字化技術采集臨床數(shù)據(jù)后，可在較短時間內模擬手術及手術導板的制作，并可讓學生以小組為單位通過數(shù)字化虛擬平臺參與牙頜面畸形的診斷、手術方案的制訂，并模擬手術，從而發(fā)現(xiàn)問題、在教師的指導下解決問題，不僅提高了學習積極性、見習的趣味性，而且學生在參與過程中有效提高了臨床思維能力。

2.3 數(shù)字化技術在臨床教學中的應用

臨床實踐是實習生由學生向醫(yī)生轉變的階段，其工作能力多取決于此階段打下的基礎。因此，做好臨床帶教，解決實習生存在的問題，培養(yǎng)合格的實用型人才，是臨床帶教教師義不容辭的責任[8]?？谇活M面外科臨床教學不同于課堂理論教學，也不同于其他專業(yè)的實習，專業(yè)的特殊性使得口腔頜面外科實習的實踐性更強、風險更大，學生的心理負擔更重[9]。在臨床實習過程中，學生往往實習態(tài)度不端正，對待實習較敷衍；未認識到口腔頜面外科臨床思維培養(yǎng)的重要性，只注重臨床操作的技巧性；不重視理論知識學習；學習過程中缺乏必要的回顧性總結[10]。

在正頜外科傳統(tǒng)的牙頜面畸形診療流程中，大多使用二維頭影測量分析牙頜面畸形的特征、種類以及程度，以此制訂手術方案，之后在石膏模型上模擬手術，手工制作帶有模擬手術信息的咬合板。這種診療方法在數(shù)據(jù)信息的完整性方面存在局限性，對于確定頜骨位置尤其是面部不對稱等復雜畸形的診斷十分困難。實際操作中，不僅費時費力，而且在面弓轉移、上頜架、切割石膏模型等多個環(huán)節(jié)都存在產生較大誤差的可能，加之這一系列操作不可逆，容錯率低，學生一般無法獨立完成。

數(shù)字化正頜外科采用螺旋CT、牙弓掃描和面部三維照相構建綜合頭顱模型，可以提供全面的診斷信息，尤其是面部對稱性的診斷信息，對手術有較大的指導意義。數(shù)字化模擬手術可以通過虛擬平臺進行可逆的、重復的手術操作，學生可獨立操作，模擬實施手術方案并比較幾種手術方案的優(yōu)缺點，選擇最優(yōu)的手術方案，不僅可以激發(fā)學生的實習積極性，培養(yǎng)臨床思維能力，而且通過參與手術方案制訂、模擬手術操作及術后評估等，增強學生工作責任心，提高醫(yī)患溝通能力，而數(shù)字化的患者數(shù)據(jù)庫亦有利于學生對以往病例分析進行回顧性總結。有研究顯示，讓臨床醫(yī)學專業(yè)研究生利用數(shù)字化技術參與手術方案制訂、模擬手術設計及在實際手術過程中擔當?shù)谝恢趾?，研究生對不同手術入路、組織層次、重要解剖結構的保護等操作掌握得更好[11-12]。

3 數(shù)字化技術在教學中應用的局限性

盡管數(shù)字化技術在教學中具有顯著優(yōu)勢，但在實際應用中也發(fā)現(xiàn)其有一定的局限性。如，相關設備及軟件價格昂貴，很難普及所有學校及研究機構；目前數(shù)字化軟件大多為英文版，因此需要應用者有一定英語水平；現(xiàn)階段大多數(shù)數(shù)字化軟件技術敏感性較高，需要應用者具備一定的計算機基礎，提高了操作門檻等。此外，數(shù)字化技術在教學中的應用，目前還只側重于增強理論知識的趣味性及臨床思維的靈活性，在模擬手術操作過程中，缺少觸覺的感知，因此，在正頜手術的操作訓練方面，依舊無法代替真實手術。Sternberg等發(fā)現(xiàn)，虛擬截骨模擬系統(tǒng)可顯著提高受訓者的操作技能及自我客觀評價能力，滿足臨床醫(yī)師的手術訓練需要，具有較高的應用價值[13]。另外，國內也有研究者使用VR技術使操作者在虛擬平臺上從任意角度觀察虛擬圖像，通過觸覺反饋裝置、數(shù)據(jù)手套在接觸、抓持模型中產生實時力反饋感知，做到真正的身臨其境[14]。筆者相信，隨著計算機技術的不斷發(fā)展、數(shù)字化技術的不斷提高，其局限性終能被克服。

將數(shù)字化技術應用于正頜外科教學，不僅可以使理論教學更加生動有趣，促進學生對重點知識的掌握，而且能夠使學生真正參與到正頜手術的術前準備、術后溝通等過程中來，將理論知識與實踐操作相結合，加深對理論知識的理解，有效提高臨床思維能力，增強參與感及責任感。當前，數(shù)字化口腔醫(yī)療技術已實現(xiàn)深度革新，比如錐形束CT技術、CAD/CAM修復技術以及3D打印技術在口腔醫(yī)學領域的大量運用[15]，數(shù)字化發(fā)展的口腔醫(yī)學已經逐漸進入技術飛速發(fā)展的行列[16]，讓學生早期接觸數(shù)字化技術，有利于培養(yǎng)新時代口腔專業(yè)人才。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術有望在正頜外科教學乃至口腔醫(yī)學教學中發(fā)揮更大作用。