數(shù)字化虛擬托槽定位在正畸教學(xué)中的應(yīng)用

胡麗華　劉洋　王林娜　劉春艷

［摘 要］ 托槽定位訓(xùn)練是本科生實驗教學(xué)中的重要內(nèi)容，通過探討數(shù)字化托槽定位訓(xùn)練的應(yīng)用效果，選取正畸科一名就診患者，進行口內(nèi)掃描，建立數(shù)字化模型，拍攝CBCT，將CBCT與數(shù)字化模型進行整合，數(shù)字化模型制備后進行數(shù)字化托槽定位。數(shù)字化托槽定位可以精確調(diào)整牙軸及粘接位置，通過將托槽定位位置三維數(shù)據(jù)與標(biāo)準值進行對比，可以精確量化學(xué)生定位的位置差異，并依此進行再定位，此方法可以提高托槽定位的準確性，提高教學(xué)質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］ 數(shù)字化模型；托槽定位；粘接訓(xùn)練

［基金項目］ 2020年度河北醫(yī)科大學(xué)教育教學(xué)研究“數(shù)字化虛擬托槽定位在正畸教學(xué)中的應(yīng)用”（2020CHYB-13）；2021年度河北省教育廳省級專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例立項建設(shè)項目“數(shù)字化托槽定位技術(shù)在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用”（KCJSZ2021045）；2020年度河北醫(yī)科大學(xué)教育教學(xué)研究“以提高勝任力為導(dǎo)向的口腔醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)模式的探索”（2020YBPT-31）

［作者簡介］ 胡麗華（1990—），女，河北邯鄲人，碩士，河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)（學(xué)）院主治醫(yī)師，講師，主要從事常見錯合畸形的矯治研究；劉春艷（1985—），女（滿族），河北承德人，博士，河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)（學(xué)）院副主任醫(yī)師，副教授（通信作者），主要從事矯治器治療OSA的基礎(chǔ)與臨床研究及牙周-正畸聯(lián)合治療的基礎(chǔ)與臨床研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）07-0173-04［收稿日期］ 2022-03-16

一、背景

口腔正畸學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)的一門分支，以錯合畸形的原理、檢查和治療等為研究內(nèi)容，固定矯治是正畸治療中常見的治療方法，而托槽的粘接則是固定矯治成功的關(guān)鍵因素之一，托槽粘接的位置直接影響牙齒的排列效果，只有定位準確，矯治才能事半功倍，托槽粘接失敗將導(dǎo)致治療療程延長和材料的浪費［1-2］。在本科教學(xué)中，托槽的定位亦是實驗課程中的重要一環(huán)。

傳統(tǒng)托槽粘接實驗教學(xué)方法是在石膏模型上用尺子測量、鉛筆畫出臨床冠長軸和臨床冠中心，再用黏蠟將托槽固定在模型上。指導(dǎo)教師根據(jù)目測法對學(xué)生的粘接位置進行評估，指導(dǎo)學(xué)生對粘接位置不佳的托槽進行再定位。傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在明顯的不足之處：（1）傳統(tǒng)模型儲存占用空間，經(jīng)常需要更換，浪費材料；（2）黏蠟固定在操作中容易被誤碰，調(diào)整位置困難；（3）石膏模型無法顯示牙根空間走向，學(xué)生只能憑主觀判斷臨床冠長軸，精確性較差；（4）由于牙齒為弧面，尺子測量精度差，難以準確找出臨床冠中心；（5）教師進行評判時，雖然可以借助尺子測量，但是誤差較大，隨意性強［3］。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，CBCT與數(shù)字化模型整合成為可能［4-6］。帶有牙根位置的數(shù)字化模型能夠提供更為準確的臨床冠長軸，同時利用計算機軟件技術(shù)可以精確定位臨床冠中心，利用廠商提供的數(shù)字化托槽數(shù)據(jù)與牙齒臨床冠中心進行匹配，完成數(shù)字化虛擬托槽定位。數(shù)字化托槽定位可以重復(fù)進行，便于修改，并且具有客觀的評價指標(biāo)，便于教師指導(dǎo)修正，提高了實驗課的教學(xué)質(zhì)量［7］。

二、方法

1.選取河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院正畸科1名就診患者，應(yīng)用3 Shape為患者進行口內(nèi)掃描，獲得患者1∶1的數(shù)字化模型，以STL格式存儲。

2.拍攝頜面部錐形束CT（CBCT），以DICOM格式輸出。將CBCT數(shù)據(jù)導(dǎo)入3 Shape分析軟件中，并與數(shù)字模型進行整合。

3.應(yīng)用3 Shape分析軟件進行模型修整、牙齒分割，設(shè)置合平面、矢狀面、橫斷面，調(diào)整牙軸，確定臨床冠中心FA點。

4.將提前導(dǎo)入的廠商提供的數(shù)字化托槽數(shù)據(jù)在模型上進行虛擬托槽定位（見圖1），可以獲得托槽粘接位置的三維數(shù)據(jù)。教師可以根據(jù)患者模型獲得托槽粘接位置的三維數(shù)據(jù)標(biāo)準值。

5.學(xué)生在教師的指導(dǎo)下進行數(shù)字化托槽定位練習(xí)，教師可以將學(xué)生的粘接數(shù)據(jù)與標(biāo)準數(shù)據(jù)進行對比。根據(jù)結(jié)果分析重新定位位置欠佳的托槽。

三、應(yīng)用效果

2020年第2學(xué)期，我們在2016級口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生中開始探索數(shù)字化托槽定位實驗新的教學(xué)模式，課后對學(xué)生進行問卷調(diào)查（見圖2），收集學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握程度、課堂形式的喜好、教學(xué)效果的評價等。學(xué)生的反饋是我們教學(xué)的重要一環(huán)，通過學(xué)生的反饋進一步調(diào)整授課計劃和教學(xué)內(nèi)容。在本學(xué)期的88名被調(diào)查學(xué)生中，84%的學(xué)生表示數(shù)字化托槽定位訓(xùn)練授課效果好，15%的學(xué)生表示較好，1%的學(xué)生表示不好；89%的學(xué)生表示能夠掌握全部授課內(nèi)容，11%的學(xué)生表示能夠掌握大部分內(nèi)容。整體來看，數(shù)字化托槽定位實驗新的教學(xué)模式比較受學(xué)生喜愛。

四、討論

1.數(shù)字化托槽定位教學(xué)是時代發(fā)展的產(chǎn)物。隨著時代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已深入生活，大學(xué)生更是數(shù)字化產(chǎn)物的密切接觸者。將數(shù)字化信息技術(shù)與醫(yī)學(xué)、教育相結(jié)合是未來發(fā)展的必然要求。數(shù)字化模型及軟件的發(fā)展，使正畸患者信息采集及處理更加便利，促進了托槽間接粘接的應(yīng)用。應(yīng)用軟件進行數(shù)字化模型制備及托槽定位，可以極大地調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲與探索性，提高學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。同時，線上操作的便捷性便于學(xué)生練習(xí)及課后復(fù)習(xí)。

2.數(shù)字化托槽定位教學(xué)可以節(jié)約成本和空間。傳統(tǒng)托槽粘接訓(xùn)練需要儲備大量石膏模型及托槽材料，占用空間，并且經(jīng)常需要更換，是一筆不小的支出。應(yīng)用數(shù)字化托槽定位訓(xùn)練，節(jié)省了空間及材料消耗，電子數(shù)據(jù)可以重復(fù)應(yīng)用和訓(xùn)練。同時，不受場地的限制，可以采取線上線下混合模式。近兩年，由于新冠病毒感染的影響，經(jīng)常需要線上授課，此種授課方式能使教學(xué)質(zhì)量不受影響。

3.數(shù)字化托槽定位教學(xué)更精準，效果良好。隨著數(shù)字化的發(fā)展，數(shù)字化模型的應(yīng)用越來越廣泛，口內(nèi)掃描模型的精確度也得到了進一步證實［8-11］。利用數(shù)字化模型進行數(shù)據(jù)分析、診斷性排牙實驗，相較傳統(tǒng)石膏模型而言有大大的便利。在數(shù)字化模型上進行托槽的數(shù)字化定位存在顯著的優(yōu)勢。托槽粘接的核心是精準定位，準確判斷冠長軸和準確的垂直向及水平向位置。傳統(tǒng)教學(xué)中，在石膏模型上進行托槽粘接，因為不能顯示牙根方向，因此學(xué)生無法準確判斷牙軸。同時，由于牙面是弧形解剖結(jié)構(gòu)，距離測量誤差較大。在數(shù)字化粘接中，可以將CBCT與模型整合，清楚地顯示牙根方向，并且有牙軸標(biāo)識線，可以進行牙軸精確調(diào)整，大大提高了學(xué)生對托槽定位的準確性。托槽定位能夠產(chǎn)生精確的三維數(shù)據(jù)［12-13］，可以與標(biāo)準數(shù)據(jù)進行對比，教師能夠?qū)W(xué)生的定位進行精準評判，避免了教師評判的盲目性。同時，在3 Shape分析軟件中，托槽定位的同時可以模擬牙齒排齊后的效果，使學(xué)生直觀地可視化感受牙列由原始狀態(tài)到最終狀態(tài)的變化，幫助學(xué)生了解正畸治療過程。通過展示不同的托槽定位對最終排列效果的影響，使學(xué)生體會托槽定位準確的重要性。數(shù)字化模型及數(shù)字化托槽定位有助于提高本科生的實驗教學(xué)質(zhì)量，提升其實踐技能［7］。

4.數(shù)字化托槽定位教學(xué)有利于教學(xué)效果評價。數(shù)字化托槽定位更加適合大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的需求，作業(yè)儲存方便，便于后期的數(shù)據(jù)提取，便于進行橫向、縱向比較，可以準確了解教學(xué)效果，教師可以及時調(diào)整教學(xué)方法以及授課的重點和難點。

綜上，數(shù)字化口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床、科研及教學(xué)等方面。數(shù)字化虛擬托槽定位在正畸實驗教學(xué)中已經(jīng)有了良好的應(yīng)用。首先，數(shù)字化技術(shù)較傳統(tǒng)教學(xué)方式，更能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并獲得良好的學(xué)習(xí)體驗。其次，數(shù)字化虛擬托槽定位訓(xùn)練可以使學(xué)生的定位更為準確，教師指導(dǎo)更為精準，從而使學(xué)生直觀地了解牙列的排列變化，理解正畸的過程。最后 ，數(shù)字化虛擬托槽定位可以在線上進行，不受空間的限制，有利于學(xué)生復(fù)習(xí)。課堂數(shù)據(jù)便于保存，方便后期進行教學(xué)評價。同時，數(shù)字化模型及設(shè)備可以反復(fù)利用，大大節(jié)約了教學(xué)成本，避免了材料浪費。總之，數(shù)字化虛擬托槽定位訓(xùn)練對于實驗教學(xué)具有重要的意義，是未來的發(fā)展趨勢。

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Application of Digital Virtual Bracket Positioning in Orthodontic Teaching

HU Li-hua， LIU Yang， WANG lin-na， LIU Chun-yan

（School of Stomatology， Hebei Key Laboratory of Stomatology， Hebei Clinical Research Center for Oral Diseases， Hebei Medical University， Shijiazhuang， Hebei 050017， China）

Abstract： The training of bracket positioning is an important content in undergraduate experimental teaching. This paper intends to discuss the application effect of digital bracket positioning training. A patient from department of orthodontic was selected for oral scan to establish digital model and CBCT， which can be integrated with digital model. After the digital model was prepared， the digital bracket can be positioned. The tooth axis could be accurately adjusted and the bonding position was more accurate using digital bracket positioning. By comparing the 3D data of bracket position with the standard value， the differences of students' bonding position can be accurately quantified and repositioned according to the data. This method can improve the accuracy of bracket positioning and improve the quality of teaching.

Key words： digital model; bracket positioning; bonding training