數(shù)字化技術(shù)在口腔修復(fù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究*

邱 燕,吳小紅，陳哂媛

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)教研室，重慶 401147)

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為基本技術(shù)手段的數(shù)字化技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于各行各業(yè)。近年來(lái)，口腔修復(fù)專業(yè)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)字化影像技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、數(shù)字化導(dǎo)航種植手術(shù)、口內(nèi)數(shù)字化掃描、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)、3D打印技術(shù)等讓口腔修復(fù)治療的臨床操作和義齒加工變得更加簡(jiǎn)單、方便、高效和精確，同時(shí)也讓修復(fù)體成品適合性更高，美學(xué)效果更逼真。

口腔修復(fù)數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用正在改變著傳統(tǒng)口腔修復(fù)的臨床操作模式和修復(fù)體的加工制作方式，并推動(dòng)口腔修復(fù)治療向微創(chuàng)、精確、簡(jiǎn)便、自動(dòng)、高效、高仿真和更有效恢復(fù)生理功能方向發(fā)展[1]。為適應(yīng)口腔修復(fù)專業(yè)的數(shù)字化發(fā)展，重慶醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院于2021年開(kāi)始在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)和口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)本科階段的口腔修復(fù)學(xué)理論課教學(xué)中特別增加了《口腔修復(fù)的數(shù)字化技術(shù)》章節(jié)?？谇恍迯?fù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和臨床教學(xué)必須緊跟數(shù)字化步伐，以適應(yīng)口腔修復(fù)臨床和義齒加工的數(shù)字化進(jìn)程。

1 將虛擬仿真技術(shù)引入口腔技能操作的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

在口腔修復(fù)的專業(yè)技能操作訓(xùn)練中，牙體預(yù)備是固定義齒修復(fù)技能操作的訓(xùn)練重點(diǎn)。牙體預(yù)備是有創(chuàng)且不可逆的操作，一旦出現(xiàn)差錯(cuò)則難以恢復(fù)。虛擬仿真技術(shù)是用虛擬系統(tǒng)模擬真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。在口腔修復(fù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)能為學(xué)生提供比仿真頭模更環(huán)保、更先進(jìn)、更安全的模擬環(huán)境。利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行牙體預(yù)備操作訓(xùn)練，無(wú)模型損毀，可節(jié)約大量實(shí)物模型耗材。學(xué)生可在無(wú)損耗的虛擬模型上進(jìn)行反復(fù)多次的操作練習(xí)，直到熟練掌握操作技巧。這樣可避免因?qū)嵨锬Ｐ蛽p毀而限制學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室操作次數(shù)的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量的提升。同時(shí)也為學(xué)生后期進(jìn)入口腔修復(fù)臨床實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，有效降低了學(xué)生在臨床實(shí)踐操作中出現(xiàn)醫(yī)療差錯(cuò)的概率[2]。

2 將數(shù)字化實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)引入口腔修復(fù)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

近年來(lái)，本院引入了迪凱爾-艾知星口腔技能訓(xùn)練實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)虛實(shí)結(jié)合方式幫助學(xué)生將口腔修復(fù)專業(yè)理論與技能操作相結(jié)合，從而提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量。數(shù)字化實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)將牙體預(yù)備的標(biāo)準(zhǔn)步驟按照切端(牙合面)-唇面-舌面-鄰面-頸緣順序逐步分解，通過(guò)動(dòng)畫(huà)加文字的形式展現(xiàn)牙體預(yù)備的標(biāo)準(zhǔn)步驟和方法。學(xué)生使用裝有感應(yīng)器的高速渦輪手機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行牙體預(yù)備，系統(tǒng)顯示器可采用3D形式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)牙體預(yù)備情況，針對(duì)每個(gè)步驟的牙體預(yù)備方法、車針的使用、牙體預(yù)備量及預(yù)備后的牙體形態(tài)進(jìn)行糾錯(cuò)，一步一步規(guī)范地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行牙體預(yù)備技能訓(xùn)練。同時(shí)，數(shù)字化實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)在牙體預(yù)備的操作過(guò)程中提供過(guò)程評(píng)估，通過(guò)在線電子教師一對(duì)一的監(jiān)控和指導(dǎo)，規(guī)范做好每一步。該系統(tǒng)可提供過(guò)程和結(jié)果評(píng)估，詳細(xì)解析學(xué)生操作過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，并對(duì)操作結(jié)果進(jìn)行解析評(píng)分，從而幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我糾錯(cuò)、自主學(xué)習(xí)，有效提高了教學(xué)效果；同時(shí)可幫助教師了解學(xué)生操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和牙體預(yù)備的完成情況，便于教師總結(jié)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)教學(xué)方案，提高教學(xué)質(zhì)量。

3 數(shù)字化口內(nèi)掃描技術(shù)在臨床教學(xué)中的應(yīng)用

數(shù)字化口內(nèi)掃描技術(shù)將光學(xué)、電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別和處理技術(shù)結(jié)合在一起，應(yīng)用小型探入式測(cè)頭通過(guò)口內(nèi)光學(xué)掃描直接在患者口內(nèi)進(jìn)行牙體及周圍軟組織表面形態(tài)的獲取[3-4]。近年來(lái)，數(shù)字化口內(nèi)掃描技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于口腔修復(fù)臨床，尤其是固定修復(fù)和種植修復(fù)的印模制取。傳統(tǒng)印模制取方法存在患者對(duì)印模材料敏感不適、腭咽反射較重的問(wèn)題，尤其是當(dāng)學(xué)生對(duì)印模制取技術(shù)掌握不熟練時(shí)，往往更容易增加患者的焦慮感和不適感。數(shù)字化口內(nèi)掃描技術(shù)在印模制取過(guò)程中無(wú)須使用傳統(tǒng)耗材，更加環(huán)保，避免了學(xué)生因取模技術(shù)掌握不熟練而造成患者敏感不適，以及多次反復(fù)取模造成印模材料浪費(fèi)和醫(yī)患矛盾等問(wèn)題。數(shù)字化口內(nèi)掃描技術(shù)還避免了傳統(tǒng)模型制取過(guò)程中模型材料收縮膨脹對(duì)模型精度的影響。在數(shù)字化口內(nèi)掃描過(guò)程中，教師和學(xué)生可實(shí)時(shí)對(duì)牙預(yù)備體形態(tài)進(jìn)行檢查。教師通過(guò)椅旁電腦中的三維圖像評(píng)估學(xué)生牙體預(yù)備的質(zhì)量和細(xì)節(jié)，同時(shí)通過(guò)電腦屏幕更直觀地為學(xué)生講解牙預(yù)備體所存在的問(wèn)題，并實(shí)時(shí)進(jìn)行修正。學(xué)生在臨床實(shí)踐學(xué)習(xí)中更清楚自身操作所存在的問(wèn)題。這樣有利于提高學(xué)生臨床操作水平和口腔修復(fù)臨床教學(xué)效果。

4 CAD-CAM技術(shù)在臨床教學(xué)中的應(yīng)用

隨著數(shù)字化印模技術(shù)精度的提高，CAD-CAM技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛。CAD-CAM是指采用逆向工程技術(shù)測(cè)量和掃描各種數(shù)字、圖形信息，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再由計(jì)算機(jī)的數(shù)控加工設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工成型的制作技術(shù)[3]。修復(fù)體數(shù)字化設(shè)計(jì)是基于CAD技術(shù)，而修復(fù)體的數(shù)字化制作技術(shù)則是應(yīng)用CAM技術(shù)進(jìn)行加工制作，具有高效、精確、節(jié)約成本、污染少等諸多優(yōu)點(diǎn)。學(xué)生在臨床實(shí)習(xí)過(guò)程中可通過(guò)椅旁CAD-CAM系統(tǒng)配置的口腔掃描系統(tǒng)了解數(shù)字化印模的制取過(guò)程，同時(shí)也可通過(guò)椅旁系統(tǒng)的電腦顯示器更清晰、直觀地了解修復(fù)體設(shè)計(jì)和修改過(guò)程，還可嘗試自己動(dòng)手進(jìn)行修復(fù)體設(shè)計(jì)和修改。如果是非椅旁系統(tǒng)，學(xué)生可在本院口腔修復(fù)工藝中心通過(guò)對(duì)口腔石膏模型進(jìn)行掃描獲得模型數(shù)據(jù)，然后進(jìn)入CAD程序，同時(shí)還可了解CAD如何通過(guò)CAM實(shí)現(xiàn)修復(fù)體加工。當(dāng)學(xué)生從口腔修復(fù)工藝中心實(shí)習(xí)結(jié)束再次回歸修復(fù)臨床工作時(shí)，又可見(jiàn)證利用數(shù)字化技術(shù)制作的修復(fù)體最終是如何在患者口內(nèi)實(shí)現(xiàn)口腔修復(fù)功能，讓學(xué)生在修復(fù)臨床實(shí)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“醫(yī)-技-醫(yī)”全流程融會(huì)貫通。

5 3D打印技術(shù)在口腔修復(fù)工藝中心教學(xué)中的應(yīng)用

3D打印屬于快速成形技術(shù)，又稱增材制造,是信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與先進(jìn)材料技術(shù)、數(shù)字制造技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物[5]。3D打印技術(shù)以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)，再將模型分割成眾多層面，采用逐點(diǎn)噴灑黏結(jié)劑來(lái)黏結(jié)粉末材料或逐點(diǎn)噴灑樹(shù)脂液滴并同步光固化的方式，逐層堆積疊加，最終形成實(shí)體模型[6-8]。利用3D打印技術(shù)制作修復(fù)體，將傳統(tǒng)義齒加工的“減法”過(guò)程轉(zhuǎn)變成“加法”過(guò)程，從而大大節(jié)省了義齒加工制作的原材料[9]。目前，本院口腔修復(fù)工藝中心將3D打印技術(shù)廣泛地應(yīng)用于口頜模型制作、金屬基底冠制作、活動(dòng)義齒金屬支架制作，以及各類具有個(gè)性化特征的種植手術(shù)導(dǎo)板制作等。按照口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃，口腔醫(yī)學(xué)本科學(xué)生必須到口腔修復(fù)工藝中心完成實(shí)習(xí)輪轉(zhuǎn)。在口腔修復(fù)工藝中心，學(xué)生可以看到自己在口腔修復(fù)臨床實(shí)習(xí)過(guò)程中使用口內(nèi)掃描獲取的數(shù)字化模型數(shù)據(jù)通過(guò)3D打印技術(shù)制作成高精度樹(shù)脂模型的過(guò)程，以及在模型上完成各種類型修復(fù)體制作的過(guò)程。這讓學(xué)生在臨床實(shí)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了修復(fù)臨床到義齒加工的數(shù)字化全流程學(xué)習(xí)。

6 數(shù)字化導(dǎo)航技術(shù)在種植修復(fù)臨床教學(xué)中的應(yīng)用

口腔種植手術(shù)屬于精細(xì)化手術(shù)，早期骨平面二維影像讓醫(yī)生難以較好地判斷缺牙區(qū)域的牙槽骨密度、寬度及種植體與周圍鄰近重要解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系，因此種植手術(shù)精準(zhǔn)度偏差相對(duì)較大[10]。伴隨著口腔錐形束CT(CBCT)的引入和數(shù)字化導(dǎo)航技術(shù)的飛速發(fā)展，以術(shù)前三維種植設(shè)計(jì)、術(shù)中全程數(shù)字化導(dǎo)板導(dǎo)航手術(shù)及術(shù)后CAD-CAM修復(fù)為主要內(nèi)容的數(shù)字化種植技術(shù)，大大提高了種植體植入手術(shù)和后期修復(fù)的精確性和安全性[11-12]?？谇环N植手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)通過(guò)對(duì)三維醫(yī)學(xué)影像的虛擬可視化應(yīng)用，制訂理想的術(shù)前種植設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合精準(zhǔn)的紅外線光學(xué)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械、醫(yī)學(xué)影像和患者頜骨位置的融合，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)導(dǎo)航。在臨床教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可從患者拍攝CBCT開(kāi)始全程參與患者術(shù)前規(guī)劃。在種植一期手術(shù)過(guò)程中，數(shù)字化導(dǎo)航系統(tǒng)可全程對(duì)種植體植入位點(diǎn)、角度、深度進(jìn)行實(shí)時(shí)引導(dǎo)。學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中可更好地了解和掌握種植體植入手術(shù)的要領(lǐng)。數(shù)字化導(dǎo)航可避開(kāi)重要解剖結(jié)構(gòu)，從而讓學(xué)生更好地掌握如何避開(kāi)上頜竇、神經(jīng)管等重要解剖結(jié)構(gòu)，避免傷及鄰牙牙根，有效避免了手術(shù)操作的盲目性。數(shù)字化導(dǎo)航系統(tǒng)可充分利用患者頜骨骨量，減少植骨，在保證種植體植入方向的同時(shí)確保種植植入位點(diǎn)的安全性，從而確保后期種植體均勻受力并獲得更佳的咬合承受能力。這樣可讓學(xué)生更好地理解以修復(fù)為導(dǎo)向的種植理念。數(shù)字化導(dǎo)航系統(tǒng)在種植體植入后可對(duì)種植體植入精度進(jìn)行驗(yàn)證，從而可對(duì)學(xué)生的技能操作進(jìn)行有效評(píng)估，并加以指導(dǎo)改進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量。

7 小 結(jié)

數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于口腔修復(fù)臨床操作和修復(fù)體加工制作，其讓口腔修復(fù)變得更加簡(jiǎn)單、精確、高效、美觀。為適應(yīng)口腔修復(fù)學(xué)數(shù)字化進(jìn)程，口腔修復(fù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和臨床教學(xué)必須與時(shí)俱進(jìn)，緊跟數(shù)字化發(fā)展的步伐，這樣才能培養(yǎng)出能夠適應(yīng)口腔修復(fù)數(shù)字化變革的口腔修復(fù)?？迫瞬?。