三维手术模拟技术在颌面外科实践教学中的作用*

梁成文，罗 恩，黎 红，林云锋，王 杭(四川大学华西口腔医学院口腔颌面外科学系， 成都 6004;浙江省中医药大学口腔医学院; 通讯作者)

口腔颌面部集中多种重要器官，解剖结构复杂，血管、神经、淋巴组织丰富，骨性腔隙多而小，对治疗结果的美学要求高。发生在该部位的畸形、创伤、肿瘤等疾病复杂多样，为达到颜面容貌和颌面部功能最佳康复进行的颌面外科手术治疗风险高、难度大。因此，在培养合格专业颌面外科医师阶段，实践教学活动要高质量的开展。

三维手术模拟技术将临床手术和影像技术、信息技术想结合，通过计算机处理和分析，精确设计手术方案，模拟手术操作，协助医生采取更为精确的手术治疗方案。同时提供的三维立体结构，实现了非损伤性立体解剖;模拟手术操作为学生提供了良好手术锻炼学习的机会［1］。

目前国内外部分医学院的口腔颌面外科在临床上已开展了三维模拟手术技术，华西口腔颌面外科作为国内首批搭建计算机辅助设计与手术导航的科室之一，在临床应用和教学实践中均积累了丰富的经验。本研究利用三维手术模拟技术的交互式图像处理基于临床典型病例CT数据构建三维解剖模型。选取科室实习学生，布置相应学习任务，通过随机对照的实验设计探讨临床教学效果。

1 资料和方法

1.1 研究对象 2012年3月－2012年7月于颌面外科实习的口腔医学七八年制学生66名，五年制学生40名。在七八年制学生实践中率先采用探究式创新性小班实践教学。

1.2 教学方法 数据采集:在本院影像科共收集颌面外科典型疾病CBCT数据13例，其中颌面部创伤6例、头颈肿瘤4例、正颌及关节3例，数据均转成DICOM格式。

教学安排:课程共设置32学时(8次课)，利用软件 Surgicase 5.0及其教程(Materialise公司提供)，由带教老师在科室工作站电脑上运用。首先由老师及技术人员讲解三维手术模拟基础操作，熟悉向导式界面和相关工具。演示颌面外科常见病例操作，由技术人员演示一次操作全程，学生自主操作，病例操作全程包括三维测量、手术模拟、术后软组织动态预测，并设置相应病例启发式提问，由临床教师答疑。当学生完成颌面外科各个亚专业实习后，验收学习成效，由学生自主完成一例CT导入到手术设计模型导出的实际操作。

计算机辅助设计操作:①将CT断层图像数据(DICOM格式)导入Surgicase 5.0进行颌面部三维重建。②观察重建模型中硬组织的相互空间解剖结构。③设计手术方案，首先评估手术的风险和对应的处理方法，然后设置最佳的手术方案，最后预见需要切除或重建的组织结构，并对相应软组织形态变化作出预测。

2 结果

在经过32学时口腔颌面外科探究式小班教学后对学生进行测评，七八年制的同学中，10%学生在熟练掌握软件应用的基础上，产生了浓厚的兴趣，能继续深入进行临床课题和生物力学研究;70%学生掌握了简单的病例建模，手术模拟操作，为以后的计算机辅助设计打下基础;20%仅了解三维手术模拟概念，明确了手术的原理，但在软件实际操作上仍有困难。通过创新课程的教学，对于外科实践活动整体水平提高有一定的作用。在学生采用问卷调查中发现，学生普遍反应通过三维手术模拟技术教学，清楚的理解到局部解剖结构的相互关系，熟悉了颌面外科常见疾病手术治疗的方案设计、入路、注意事项。临床带习教师也纷纷表示学生在担任手术助手时表现出更好的操作配合。

3 讨论

医学生的临床实践教学是医学教育的重要组织部分，是学生实现课堂理论到临床应用的关键，也是高等医学教育的核心。口腔颌面外科学是口腔医学专业的一门关键性课程。内容涉及到口腔颌面部解剖、病理、影像等多个学科和手术操作，除了医学逻辑推理更强调形象认知和实践技术［2］。因此，外科实践活动中，如何提高学生的外科解剖和手术基本技能的学习质量一直是带教老师关心的问题。目前，颌面外科实践教学中主要通过临床理论讲授、临床病例讨论、观摩临床手术、担任手术助手开展。但口腔颌面部局部解剖复杂、毗邻颅底并涉及多个重要功能器官，临床手术风险高，在以往传统教学模式下，学生完成颌面外科实践教学后仍反映对组织结构空间关系和外科手术操作层次不熟悉。带教老师在手术台上也发现，担任助手的学生表现出对不同手术入路、组织层次关系、重要解剖结构保护等手术操作整体掌握不足。

三维手术模拟技术是近年来发展迅速的一个学科，作为高效的手术辅助手段已经在临床上颌面部手术中广泛应用［3］。该技术利用虚拟现实，通过CT数据重建三维图像，辅助病情诊断、制定最佳的手术方案、开展手术训练教学，具有直观、精确、无创、可逆的优点［4，5］。三维手术模拟技术重现的解剖结构清晰，手术层次明确，学生通过模拟技术，可在与病例情况一致的情况下重复进行手术训练，并避免临床操作意外的发生，有助于提高手术台上的协作能力，具有非常实用的教学价值［6］。

在以往的教学研究方面，卜博在对手术计划系统在颅脑手术应用时指出，三维手术模拟系统是一项理想的临床和教学培训工具［7］，许元腾利用虚拟仿真技术开展了颅底手术教学的研究，显示出解剖区域的重要组织结构的毗邻关系，有效提高了教学质量［8］。众多学者将三维手术模拟技术在骨科、神经外科、微创外科等学科的实践教学应用进行探讨［9－11］。本研究纳入口腔临床医学的学生，以探究式小班教学改革为契机，系统地开展口腔颌面外科三维手术模拟技术实践教学，检验教学成绩，调查学生和带教老师意见和建议，国内尚未见类似报道。经过两个月的口腔颌面外科实践教学活动，七八年制所有学生可以掌握其概念与原理及操作过程，多数可以独自完成病例的建模、设计等，更有部分学生在此基础上表现出浓厚兴趣，为后期的科研工作打开一扇窗户。

本研究的三维模拟手术技术教学穿插至口腔颌面外科探究式小班教学活动，即表现出该技术可视化方面的教学优势，又融合了临床上真实病例的诊断和治疗，具有很好的实用性。另外，随着计算机辅助系统作为近年来新兴的热门技术，在国内各大院校广为普及应用，因此有必要在医学生步入岗位之前开展相关的教学培训，以提高学生的临床综合素质。本研究由于是对三维模拟手术技术教学的一次尝试和探讨，仍有许多不足，未能制订详细的教学计划和大纲，考试题库也未作此方面的更新，在以后的教学工作中仍有待进一步补充，以期建立系统科学的数字化颌面外科特殊教学课程用以教学和培训。

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