虛擬仿真在兒童口腔醫(yī)學乳磨牙金屬預成冠修復實驗中的應用

李紫瑩 姚月梅 李楊

遵義醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院口腔預防與兒童牙科，遵義 563000

乳磨牙金屬預成冠在兒童口腔疾病治療中有著廣泛的應用，適用于廣泛齲、多面齲、猖獗齲以及經(jīng)過根管治療的牙齒的修復治療，也可以用作口內(nèi)間隙保持器的固位體。因此，每一個合格的兒童口腔醫(yī)生，必須掌握正確的乳磨牙金屬預成冠的臨床操作規(guī)范。由于兒童口腔診療的特殊性，在傳統(tǒng)的實驗教學中不會進行臨床問診，并在病人身上進行實際操作，無法訓練學生的醫(yī)患溝通能力，導致學生在臨床實踐中對適應證的把握不準。隨著診療技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗教學模式已經(jīng)不能滿足學生專業(yè)學習的需要，虛擬仿真實驗教學是將虛擬仿真技術(shù)融入傳統(tǒng)醫(yī)學實驗教學中，具有針對性強、人機交互、安全與可靠等特點。通過虛實結(jié)合的實驗手段，能夠使抽象的概念形象化、枯燥的內(nèi)容趣味化，收到良好的教學效果，有利于培養(yǎng)學生的學習興趣，充分調(diào)動學生的主動性，營造生動活潑、寓教于樂的課堂氛圍，達到口腔實驗教學的目的[1]。本研究通過虛擬仿真技術(shù)，結(jié)合臨床案例教學方法，動態(tài)3D模擬乳磨牙金屬預成冠的適應證和修復技術(shù)，讓學生通過虛擬軟件來掌握兒童口腔醫(yī)學知識，提高臨床思維能力，確保醫(yī)療安全。

1 乳磨牙金屬預成冠修復實驗教學引入虛擬仿真技術(shù)的必要性

在乳磨牙金屬預制冠的臨床操作中，最為重要的原則是掌握修復的適應證和牙體預備要點。傳統(tǒng)的實驗教學枯燥單一，學生只能通過臨床實際操作掌握其牙體預備要點，對于其適應證的臨床應用只能通過文字、圖片、視頻等掌握，不能形象直觀地展示臨床真實診療環(huán)境。同時，醫(yī)生的技能操作是需要通過大量的臨床實踐訓練的，由于兒童口腔的特殊性，也是從保護師生和患兒安全的角度考慮，傳統(tǒng)的實驗教學過程不會應用到實際病人身上進行操作，只能在牙列模型或口腔仿頭模上進行訓練，缺少了醫(yī)患溝通的過程。虛擬仿真技術(shù)能夠讓學生通過沉浸式的空間體驗將虛擬的口腔診室還原為真實的醫(yī)療環(huán)境，學生可以通過人機交匯對虛擬病人進行乳磨牙金屬預成冠修復，掌握其基本技能操作要點和規(guī)范的操作手法，這是從基本理論到臨床實際的入門階段，在鞏固了所學習的理論知識的同時更加直觀地培養(yǎng)了學生的動手操作能力，有效地節(jié)約了教師在培養(yǎng)學生的臨床技能和臨床思維中大量的教學時間。

培養(yǎng)專業(yè)的口腔醫(yī)生是一個漫長和復雜的過程，除了學習和積累理論知識之外，還需要掌握精細的臨床操作技能，以及進行臨床操作時所需要的手腳眼協(xié)調(diào)動手能力。在為患者進行治療前，口腔醫(yī)學專業(yè)學生必須具備足夠的臨床操作技能，而這是需要通過臨床前的模擬實踐技能訓練來實現(xiàn)的[2]。口腔醫(yī)學專業(yè)學生在與兒科病人打交道時，往往感到壓力很大，因為患兒往往不能直面醫(yī)院環(huán)境，導致其無法完全配合醫(yī)生來接受復雜或漫長的口腔治療。當醫(yī)生技術(shù)不夠熟練，面對較為復雜的治療時，額外的行為管理常常會導致治療時間的延長。因此，將虛擬仿真技術(shù)引入實驗教學，模擬真實臨床環(huán)境，加強臨床技能訓練，培養(yǎng)良好醫(yī)患溝通能力，有助于學生順利完成臨床操作。

2 乳磨牙金屬預成冠修復術(shù)虛擬仿真實驗項目的設計

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)越來越多地融入到醫(yī)學實驗教學之中。虛擬仿真技術(shù)通過計算機創(chuàng)建一個3D人體模型和三維虛擬情景，可以動態(tài)模擬臨床診療場景、臨床操作步驟和醫(yī)患溝通過程[3]。基于此項技術(shù)，設計出兒童乳磨牙金屬預成冠修復術(shù)虛擬仿真實驗項目。軟件的具體操作步驟如下所示：進入主頁面，點擊“開始”按鈕，即可以進入修復訓練。首先進入模擬診室界面，與模擬病人進行溝通，了解病情，制定治療計劃，用鼠標點擊牙椅上的治療盤，選擇需要治療的牙齒，進行技能操作訓練。根據(jù)虛擬患兒體格檢查結(jié)果，選擇一種合適的治療方案，鼠標點擊界面右側(cè)實驗器械，進行虛擬實驗臨床操作訓練。軟件根據(jù)學生選擇的正確與否自動進行下一步的操作訓練，通過模擬真實的臨床環(huán)境和診療過程，并用鼠標查看乳磨牙金屬預成冠修復術(shù)的操作要點，培養(yǎng)學生掌握其正確的臨床操作方法。在軟件中根據(jù)病因、治療原則、操作步驟和實驗要點等設計互動問答題，若答對則正確答案出現(xiàn)，若答錯則進行重新選擇，讓學生在思考中學習，培養(yǎng)學生的臨床思維能力，調(diào)動學生學習的主動性和積極性，為專業(yè)課程的學習奠定基礎。

本實驗教學采用虛實結(jié)合、以虛補實的教學方式?！疤摗奔丛谶M行乳磨牙金屬預成冠修復術(shù)之前，在計算機上進行虛擬訓練，熟悉操作流程，提高實際操作的成功率；“實”則是在教學過程中，采用標準乳牙列模型進行乳磨牙金屬預成冠修復的預備，學生在實驗室口腔治療椅上，根據(jù)乳磨牙金屬預成冠修復原則，用高速渦輪手機進行牙體預備，并選擇合適的乳磨牙金屬預成冠試戴，完成實驗操作。通過虛實結(jié)合的教學方式，不僅能夠充分學習傳統(tǒng)教學中在乳牙列模型上預備金屬預成冠的實際操作，還充分利用了現(xiàn)代科學技術(shù)，克服了傳統(tǒng)實驗教學不易重復的缺點。

3 乳磨牙金屬預成冠虛擬仿真實驗項目的教學優(yōu)勢

3.1 推進實驗教學改革，加強理論與臨床銜接

通過對本實驗項目的學習，促使學生對兒童口腔醫(yī)學相關(guān)知識進行復習，同時利用虛擬病人使學生了解“乳磨牙金屬預成冠”的適應證、操作要點和治療原則，加強理論知識與臨床實踐之間的銜接與過渡。通過模擬臨床真實的問診、體格檢查、一般檢查和診斷過程，使學生熟練掌握其相關(guān)臨床知識和技能，為后續(xù)實踐操作的成功奠定基礎[4]。乳磨牙金屬預成冠虛擬仿真實驗利用“虛實結(jié)合、以虛補實”的教學方式，彌補了各種受限制的傳統(tǒng)實驗的不足，為口腔醫(yī)學實驗教學的改革提供了新的思路與途徑。

3.2 增強學生學習興趣，提高實驗教學效果

傳統(tǒng)的實驗教學方式單調(diào)、枯燥，學生往往處于機械式的訓練狀態(tài)，慢慢喪失學習興趣。虛擬仿真技術(shù)應用3D技術(shù)，配以各種視頻、音頻、圖片等形式，模擬真實的診療環(huán)境，通過沉浸式、交互式的操作訓練，讓學生有身臨其境之感并掌握了相關(guān)臨床操作知識[5]。虛擬實驗中涉及的乳磨牙金屬預成冠修復利用生動形象的虛擬動畫，將基礎理論知識形象化，以便于記憶；同時，結(jié)合動畫模擬真實的診療場景，學生通過人機交互模擬臨床問診、口腔檢查，進行虛擬的臨床診療。實驗中設計金屬預成冠修復的相關(guān)互動問題供學生作答，能夠讓學生在教學過程中掌握乳磨牙金屬預成冠的適應證和治療原則，并對疾病提出初步診斷和診療方案，結(jié)合乳磨牙預成冠修復術(shù)的動畫演示，掌握乳磨牙金屬預成冠修復的基本技能操作，增強自主學習能力，學生的學習主動性明顯加強，有效提升了實驗教學效率。

3.3 培養(yǎng)臨床思維能力，增加實驗操作安全性

口腔實驗室操作與臨床診療相差甚遠，學生在臨床真實操作中往往會膽小害怕、手法生疏、畏手畏腳，經(jīng)常忽略正確的操作步驟和術(shù)前的醫(yī)患溝通，因此傳統(tǒng)教學方式很難培養(yǎng)學生的臨床思維能力。軟件通過虛擬仿真技術(shù)、結(jié)合案例教學方法設置典型的臨床案例，模擬真實的診療環(huán)境，學生與虛擬標準化病人(standardized patients，SP)交流，進行診斷、分析和治療，結(jié)合臨床知識拓展、臨床動手操作等教學手段，達到線上線下“虛實結(jié)合、以虛補實”的教學效果[6-7]，有利于學生理解理論知識、培養(yǎng)綜合臨床思維能力、實現(xiàn)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目標。學生可以向動態(tài)的虛擬兒童牙髓炎疾病患兒問診，通過人機交互，培養(yǎng)接診技巧、采集病史資料、制定治療計劃和書寫病歷等方面的能力[8]。由于兒童口腔治療的特殊性，學生在正式進入臨床前缺乏足夠機會在患者身上進行操作，在實習時可能會因為操作疏忽、溝通不暢等原因出現(xiàn)口腔醫(yī)療不良事件[9]。而在虛擬仿真項目的培訓中，必須對治療牙位進行確認后才能進行下一步操作，并將備牙的步驟和細節(jié)詳細展示出來，如果出現(xiàn)錯誤能夠得到及時警告和反饋。同時，學生可以在虛擬軟件中反復練習，有助于提高臨床操作能力，為進入臨床實踐打下牢固基礎。有關(guān)研究指出，在模擬臨床操作或臨床崗前培訓中能夠及時糾正學生不規(guī)范操作，最大限度地減少臨床醫(yī)療不良事件的發(fā)生[10]。

3.4 打破空間局限，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

“立德樹人”是教育的根本任務，是培養(yǎng)社會主義醫(yī)學創(chuàng)新人才的指導思想。在教學過程中，教學團隊堅持德育為先，注重理想信念、社會責任感、職業(yè)道德、創(chuàng)新精神、團隊精神、分析和解決問題能力等內(nèi)在品格的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的實驗教學只能在仿頭模上進行，學生只有在實驗室開放的時候才能進行練習，而虛擬仿真項目打破了空間局限，學生不受時間和空間的限制，隨時可以通過網(wǎng)絡進入教學系統(tǒng)，了解實驗項目，自主完成實驗任務，從而調(diào)動了學習的主動性，提高了教學效果。同時，可以將大學生創(chuàng)新實驗項目整合到該系統(tǒng)中，指導教師和學生之間相互討論、集思廣益，及時解決教學過程中出現(xiàn)的問題，不僅培養(yǎng)了學生處理復雜問題的綜合能力、辯證分析問題的能力，而且也培養(yǎng)了學生創(chuàng)新創(chuàng)造能力，達到了立德樹人教育的目的。

4 乳磨牙金屬預成冠虛擬仿真實驗項目的不足

盡管虛擬仿真實驗項目在口腔實驗教學中展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，但是尚未在國內(nèi)高?？谇会t(yī)學實驗教學中普及應用。分析其原因，首先，軟件需要不定期升級，數(shù)據(jù)庫需要及時更新，維護費用昂貴[11]，而且仿真系統(tǒng)的準確度與臨床操作往往有些偏差[12]。其次，虛擬仿真項目中的模擬病人病情單一、醫(yī)患溝通缺乏真實的人文關(guān)懷。因此，未來需要將傳統(tǒng)實驗教學與虛擬仿真項目結(jié)合起來，相輔相成、虛實結(jié)合，才能達到實驗教學的目的。

5 結(jié)語

隨著我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)和計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)在口腔醫(yī)學教學中展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，達到“1+1>2”的教學效果[12-15]。本研究將虛擬仿真軟件與實驗教學內(nèi)容相結(jié)合，突破了時間和空間的限制，為學生提供了一種真正的“開放式教學環(huán)境”，通過長期、反復、不受時間和空間限制的模擬訓練，熟悉了操作過程，掌握了操作技巧，學生在面對真實患者時就能夠從容應對，更好地達到臨床實習的目的。同時，虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)提供了豐富的立體化教學資源和實驗情景，化繁雜為簡單，化抽象為具體，激發(fā)了學生的學習興趣和創(chuàng)新能力。此外，虛擬仿真實驗教學對教師也有一定的促進作用。在教學過程中，教師需要查閱資料，隨時了解學生的操作情況，及時更新教學內(nèi)容，從而促進了教師自身業(yè)務素質(zhì)的提高。虛擬仿真實驗教學實現(xiàn)了以教師為主導、以學生為主體的教學狀態(tài)，進一步提高了兒童口腔醫(yī)學實驗教學的質(zhì)量。盡管虛擬仿真技術(shù)能夠很好地模擬臨床環(huán)境，依然更加需要結(jié)合實訓方式，通過虛實結(jié)合拓展實驗的廣度與深度，更有助于兒童口腔醫(yī)學實驗教學目標的實現(xiàn)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明李紫瑩：與設計公司溝通、實驗課教學；姚月梅：收集學生課前疑問和課后反饋；李楊：實驗腳本撰寫、實驗課教學