動物模型在口腔醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的研究進(jìn)展與評價

石易鑫,蔡 和,陳俊宇

健康中國戰(zhàn)略下,新醫(yī)科建設(shè)對口腔醫(yī)學(xué)教育提出了新的要求[1]。目前口腔醫(yī)學(xué)生在臨床實習(xí)中存在操作習(xí)慣不良和流程生疏等問題[2],迫切需要提高他們的臨床操作水平。口腔實驗教學(xué)是口腔醫(yī)學(xué)生臨床前培訓(xùn)的重要組成部分[3],能有效提升臨床操作技能[4],對我國口腔醫(yī)學(xué)教育至關(guān)重要。其中,動物模型結(jié)合多媒體教學(xué)的口腔實驗教學(xué)效果顯著[5]。本文總結(jié)了已應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)教育實驗教學(xué)中以及潛在的動物模型(表1),闡述了其優(yōu)點和挑戰(zhàn),旨在推動口腔教育體系發(fā)展,培養(yǎng)卓越口腔醫(yī)學(xué)人才。

表1 口腔各學(xué)科用于口腔實驗教學(xué)的(潛在)動物模型Tab.1 Potentialanimal models for dental laboratory teaching in various dental disciplines

1 口腔各學(xué)科用于口腔實驗教學(xué)的動物模型

1.1 口腔修復(fù)學(xué)

豬和乳牛下頜骨在排齦操作中模擬牙齦組織的效果良好[4],適用于口腔修復(fù)實驗的排齦教學(xué)[4,6]。最近一項研究讓口腔修復(fù)醫(yī)師在這兩種動物下頜骨模型上進(jìn)行排齦,評估動物模型的臨床相似性,結(jié)果良好[6]。研究者將這兩種動物模型的排齦練習(xí)融入口腔醫(yī)學(xué)課程,對80名學(xué)生隨機分組,一組進(jìn)行理論和實踐相結(jié)合的動物模型實驗教學(xué),另一組采用傳統(tǒng)理論和多媒體教學(xué)。實習(xí)階段后評估學(xué)生的臨床排齦效果,結(jié)果顯示,結(jié)合理論和實踐的動物模型實驗教學(xué)能降低學(xué)生錯誤操作風(fēng)險,提高排齦技術(shù)水平[6]。然而,這種模型也存在一些限制,如動物下頜骨缺乏齦溝液、無法模擬口內(nèi)操作并可能引起教室異味等[6]。

1.2 頜面外科學(xué)

四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院采用大白兔下頜骨和豬皮進(jìn)行本科生口腔頜面外科面部美容縫合教學(xué),加深了學(xué)生對頜面部清創(chuàng)縫合術(shù)的理解[7]。該教學(xué)實踐成功建立了大白兔下頜骨頜面部感染傷口縫合模型,這也是首次在頜面外科實驗教學(xué)中使用病理動物模型,學(xué)生反饋積極,教學(xué)效果良好[7]。然而,病理模型教學(xué)建立成本較高、研究不完善[27]。相比之下,豬皮取材方便、經(jīng)濟實惠,適合大規(guī)模頜面外科實驗教學(xué)。豬皮結(jié)構(gòu)與人體皮膚相似,可以在一定程度上模擬真實的皮膚情況,但離體材料無法模擬止血、結(jié)扎等操作練習(xí)。

1.3 唇腭裂

唇腭裂實驗教學(xué)主要應(yīng)用家兔和豬2種動物模型[8-9]。家兔實驗將腹部剪皮,用牙科紅蠟片制作“人工鼻支架”,再進(jìn)行縫合、切口做成“人工鼻”,繪制單側(cè)Ⅱ度唇裂形狀,應(yīng)用于唇裂整復(fù)手術(shù)教學(xué)[8]。此實驗培養(yǎng)了學(xué)生的手術(shù)設(shè)計和操作能力,提高了對唇裂修復(fù)手術(shù)中的美學(xué)意識和微創(chuàng)原則的理解。豬頭模型應(yīng)用于腭裂整復(fù)手術(shù)、單側(cè)唇裂修復(fù)術(shù)的Tennison下三角瓣法教學(xué)[9],有助于學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論知識、鍛煉臨床操作技巧。豬的頜骨較長,可分離出較長的腭前神經(jīng)和腭大血管束[8],因此,應(yīng)用豬頭顱腭裂模型進(jìn)行教學(xué)可以幫助學(xué)生更深入地了解手術(shù)中的解剖結(jié)構(gòu)。

1.4 牙周病學(xué)

豬和羊是牙周病學(xué)實驗教學(xué)的主要動物模型[5,10-13],并進(jìn)行了比較研究[10,13](表2)。豬下頜骨具有人類厚平型齦生物型的特點,附著齦較厚,具有生物組織記憶力和回彈能力;羊下頜骨則具有人類薄扇型齦生物型的特點,附著齦較薄且質(zhì)地脆弱,翻瓣過程中易撕裂[13]。在牙周手術(shù)的本科教學(xué)實驗中,帶教老師對手術(shù)切口(50%)、定點(25%)和牙齦外形修整(25%)評分,結(jié)果顯示豬下頜模型的教學(xué)效果優(yōu)于羊下頜模型[13]。建立豬下頜骨典型牙位劈裂牙模型對牙周專業(yè)研究生進(jìn)行臨床前培訓(xùn),顯著提高學(xué)生的牙冠延長術(shù)操作水平,教學(xué)效果佳[11]。但豬下頜模型存在一些問題[10,13]:首先,因宗教信仰的限制,在某些地區(qū)豬下頜模型的使用受限;其次,實驗中使用的豬一般為5～7月齡,此時牙齒為乳牙,無法模擬人類的牙齒形態(tài)。此外,研究發(fā)現(xiàn)羊牙周病的免疫學(xué)和病理學(xué)變化與人類相似,包括血清IgG抗體反應(yīng)水平的升高、骨質(zhì)吸收、膠原蛋白分解、毛細(xì)血管壁退化、上皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤等[28-29]。另外,離體模型尚無法真實模擬出牙周膜在口內(nèi)的液體環(huán)境[30]。

2 可應(yīng)用于口腔實驗教學(xué)的潛在動物模型

2.1 口腔種植學(xué)

比格犬是種植體植入術(shù)中的常用動物模型,包括側(cè)壁小開窗上頜竇底提升術(shù)同期種植體植入術(shù)[14]、自體骨環(huán)植骨同期種植體植入術(shù)等[15]。拔除下頜前磨牙和第一磨牙后進(jìn)行種植體植入[16],成功率和成活率高。比格犬具有較大的顱骨和口腔體積,適合進(jìn)行手術(shù)模擬和實踐;牙齒形態(tài)與人類相似,便于仿真操作;牙齒數(shù)量多,可進(jìn)行多次實踐。比格犬咀嚼肌肉的結(jié)構(gòu)比較發(fā)達(dá),能較好地模擬人類口腔生理特點,但飼養(yǎng)和管理成本較高。

教學(xué)實驗研究顯示,新西蘭兔上頜牙種植體模型安全可靠、重復(fù)性和標(biāo)準(zhǔn)化好,對手術(shù)技能和基本儀器要求較低,術(shù)后發(fā)病率低且死亡人數(shù)為0[18]。該模型在上頜竇提升同期種植體植入術(shù)[19]、即刻種植術(shù)[20]中也展現(xiàn)出了較為優(yōu)異的教學(xué)效果。兔顱骨和口腔大小適中,適合種植體植入實驗教學(xué);價格經(jīng)濟且易于購買和養(yǎng)殖;生長周期短,投入時間和資金較少。然而,兔頜骨結(jié)構(gòu)與人類差異較大,種植體效果與人類的相似性有限;牙齒數(shù)量少,難以進(jìn)行多組實驗。

除了比格犬和新西蘭兔,小型豬[21]、SD大鼠[22]、梅花鹿鹿角[23]也可用于種植體植入術(shù)的實驗教學(xué)。小型豬是大型動物,手術(shù)操作視野清晰,但飼養(yǎng)復(fù)雜、昂貴。SD大鼠易于飼養(yǎng)、價格低廉,適合大規(guī)模實驗教學(xué)。SD大鼠口腔結(jié)構(gòu)相對簡單,但可用于口腔種植體初步訓(xùn)練,如在第一磨牙前的上頜骨牙槽嵴間隙進(jìn)行牙齦切口[22],進(jìn)行種植體植入術(shù)訓(xùn)練。梅花鹿鹿角種植體模型具有無需處死動物、鹿角可再生供循環(huán)使用、性格溫和易于飼養(yǎng)、暴露在外植入方便、不受肌肉影響等優(yōu)點,但樣本量有限、獲取和飼養(yǎng)困難[23]。這些動物模型為口腔實驗教學(xué)提供了潛在模型和有趣的研究方向。

2.2 牙體牙髓病學(xué)

根管治療是口腔醫(yī)學(xué)生的基礎(chǔ)實驗操作之一,常用實驗動物模型為比格犬和SD大鼠。比格犬常用于評估根管消毒劑和充填材料[31-32],暴露根管4周誘發(fā)慢性根尖周炎,而后使用K銼逐步后退技術(shù)進(jìn)行根管預(yù)備,進(jìn)行熱牙膠充填[24]。SD大鼠具有生長快速、易培養(yǎng)、適應(yīng)性強、價格低廉等優(yōu)點,且其磨牙形態(tài)、口腔菌群與人類相似,常用于牙體牙髓病學(xué)實驗研究[25,33]。但由于大鼠牙髓腔狹窄、根管細(xì)小,進(jìn)行根管治療較為困難[24]。選擇合適的動物模型應(yīng)綜合考慮實驗需求,同時應(yīng)遵守倫理規(guī)范,保護動物福利。

2.3 口腔癌

蘭州大學(xué)的一項臨床教學(xué)科研項目完成了金黃地鼠口腔頰癌動物模型的快速建立以及穩(wěn)定應(yīng)用[26]。采用二甲基苯并蒽注射法,將傳統(tǒng)的涂抹法建模時間從14周以上縮短到10周,節(jié)約了造模成本[26]。這一病理動物模型有望用于口腔實驗教學(xué),包括手術(shù)麻醉、腫瘤切除、縫合和復(fù)蘇等外科腫瘤基本操作的教學(xué)。

3 應(yīng)用動物模型進(jìn)行口腔實驗教學(xué)的優(yōu)越性

3.1 理論與實踐結(jié)合,提高學(xué)生積極性和教學(xué)效果

相比傳統(tǒng)的理論教學(xué)和多媒體教學(xué),動物模型實驗教學(xué)結(jié)合了理論和實踐,能夠激發(fā)學(xué)生的積極性并增加對實驗內(nèi)容的興趣[34]。在動物模型實驗課中,教師的角色主要是協(xié)調(diào)和指導(dǎo),學(xué)生扮演主導(dǎo)角色,這種角色分配可以激發(fā)學(xué)生的成就感,并改變以往對實驗課的輕視態(tài)度[7]。動物模型幫助學(xué)生熟悉口腔結(jié)構(gòu)和解剖學(xué),并掌握操作技能。積極參與實驗教學(xué)不僅加深了學(xué)生對實驗理論和基本操作的理解,還使他們掌握了手術(shù)的基本方法,增強了思維和動手能力,培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)態(tài)度,為臨床實習(xí)奠定堅實的基礎(chǔ)。此外,動物模型實驗教學(xué)需要學(xué)生相互配合和協(xié)作,增強了學(xué)生間的團隊精神。

3.2 準(zhǔn)備工作簡便,教學(xué)成本低,性價比高

目前口腔實驗教學(xué)的主要模型包括硬石膏灌注模型[35]、活體動物模型[26]和離體動物模型[4,6]。其中,離體動物模型是性價比最高的選擇。與硬石膏模型相比,動物模型具有豐富的來源,并具有一定的仿真性。例如,豬的頜面解剖結(jié)構(gòu)與人類相似[36],羊的牙周病理變化與人類接近[29]。相比活體模型,離體動物樣本的準(zhǔn)備工作更簡便,大多數(shù)實驗可以使用動物下頜骨進(jìn)行模擬,可一分為二,成本低、可行性高,具有更好的實踐意義。

4 口腔實驗教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

口腔醫(yī)學(xué)教育常使用仿真頭模進(jìn)行實驗教學(xué)[37-38]。仿真頭模標(biāo)準(zhǔn)化患者具有可控性和靈活性,無倫理問題,但無法模擬真實口腔結(jié)構(gòu)和臨床難點,且與動物模型實訓(xùn)相比,臨床前培訓(xùn)效果較差[39]。在口腔醫(yī)學(xué)實驗課中,需根據(jù)實際情況選擇動物模型或仿真頭模教學(xué)。同時,動物模型教學(xué)需要加強倫理研究[40],探索更科學(xué)、可行的教學(xué)模式。

前文提及的動物模型主要有豬、羊、兔等,但這些模型在模擬具體的實驗方面存在仿真度不高的問題。豬下頜骨模型因脂肪組織層較厚、存在多個頦孔而無法實現(xiàn)精細(xì)操作[41]。羊模型受前牙牙墊和牙間關(guān)系緊密的限制,操作困難[10]。家兔模型頜面部較小、仿真度低,實驗效果受限[9]。此外,離體動物下頜骨無法模擬牙齦溝液狀態(tài)和止血等操作[6],需補充練習(xí)。

口腔實驗教學(xué)動物模型存在體系不完善的問題。研究者應(yīng)加強對實驗動物學(xué)的研究[42],協(xié)助教師根據(jù)解剖特點和教學(xué)需求選擇恰當(dāng)?shù)膭游锬Ｐ?。口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)在實驗動物學(xué)方面尚未有專項科研成果[43],對口腔實驗教學(xué)動物模型的系統(tǒng)研究還需進(jìn)一步探索。

5 總 結(jié)

動物模型在口腔實驗教學(xué)中至關(guān)重要,是口腔醫(yī)學(xué)教育的基石,也是學(xué)生走向臨床必不可少的訓(xùn)練。目前動物模型實驗教學(xué)獲得了較好的效果,具有一定的優(yōu)越性,但也給口腔實驗教學(xué)工作者提出了一些挑戰(zhàn)。優(yōu)化口腔實驗教學(xué)動物體系,提升教師對動物解剖、病理和生理知識的了解,將進(jìn)一步推動口腔實驗教學(xué)的發(fā)展,為培養(yǎng)適應(yīng)時代和社會需求的口腔醫(yī)學(xué)人才奠定基礎(chǔ)。