3D手术视频在口腔颌面外科临床教学中的应用

玉 琨 邝 海

（广西医科大学附属口腔医院，广西 南宁 530021）

3D手术视频在口腔颌面外科临床教学中的应用

玉 琨 邝 海

（广西医科大学附属口腔医院，广西 南宁 530021）

为探讨 3D手术视频在口腔颌面外科临床教学中的应用，为学生提供一个好的临床学习环境，提高口腔学生临床操作能力，培养独立的口腔临床自主学习能力和提高学生发现问题、解决问题的能力，为学生终身学习提供帮助。

口腔颌面外科学；临床教学；3D

1 3D成像原理（3D Image Theroy）

3D立体成像技术是利用计算机图形成像技术和图形图像处理技术，根据人类眼睛视觉生理特点，将二维图像转换为三维立体显示输出，从而产生视觉三维模型和“虚拟真实”的立体视觉场景。目前常用的三维显示技术都是基于人眼立体视觉原理，此外直接显示物理意义上的三维图像信息的体三维显示技术和全息三维显示技术也是目前热门发展的方向。

根据人眼立体视觉原理，模拟形成人工立体视觉必须具备以下 4个条件：①所观察的两幅影像必须有符合人类视觉的左右视差；②两眼必须分别观察左右或上下不同的影像，即实现“分像”；③两幅影像所放置位置必须成相应视线成对直线相交，即消除上下视差。④两幅影像的大小要一致。

人类通过进化产生视差，对立体视觉形成起着非常重要的作用。视差产生是由于人左右眼之间有一定距离，未成年人大约为45～55mm，成年人大约为65mm。正常人都是用双眼来辨认三维空间物体，在观看空间某个物体时，物体图像就从左右眼睛两边稍有差别的角度进入眼睛，由于存在角度偏差，反应在大脑中就会产生“立体视觉”，两个画面组合在一起，便产生立体感，从而能够判断物体前后关系，被观察物体在人左右眼视网膜上所形成像的差异就是双眼视差。物体在可见光的照射下，在左右眼视网膜上形成图像，由感光细胞将其转换成神经脉冲信号，经神经纤维传入大脑视觉神经中枢进行处理和融合，由于视差作用，人就能感受到所看到物体的立体层次。

基于人类眼睛视觉生理特点的三维显示技术发展过程。30多年前的红蓝3D，是最简单的3D表现形式，目前已经基本上淘汰了，但是红蓝3D让人们初窥了立体画面的门径，也引起了人们对于立体画面的兴趣。近年来，随着技术的发展，人们将3D技术广泛的应用到了屏幕显示上。快门式3D技术和偏光式3D技术两种解决方案都已经高度的成熟，并且用户在实现3D上全面的智能化，操作极为简便。但是上述的所有3D技术在观看画面时都需要用户佩戴眼镜，这对于用户来说很不方便，很多用户表示佩戴眼镜观看3D画面非常不舒服。笔者可以认为目前的偏光式或者快门式 3D技术都只是过渡阶段的产物，裸眼3D这种最舒适的体验将是未来3D画面发展的必然趋势。

笔者根据以上原理，采用两台同型号CCD摄像机模拟人的双眼，将CCD摄像机安装在手术无影灯下，按照成年人左右眼大约为65mm之间距离放置两台同型号CCD摄像机模拟人左右眼睛，可以将左右图像进行采集，完成手术3D成像拍摄，将3D成像拍摄运用到医学教学中去。

3D手术视频转播的手术视野图像清晰，纵深感突破了传统二维图像的局限，生动的再现了术者术野。让医学生能够有身临其境式的“切身”感受。相比传统的手术演示，观看3D手术示教视频，学生跳脱出2D平面，能更好地把握肌肉和血管之间的空间感、距离感。增强了手术观摩的沉浸感，可以加深对手术术式的理解和掌握。这是在口腔医学临床教学中的又一次重大教学方法突破。

口腔颌面外科学是一门操作性极强的学科，过去课堂教学多是采用二维图谱、二维视频和抽象的教科书内容，医学生在听课过程中往往不能感同身受，理解医学术语上存在很多困难，3D手术视频就适时地为医学生提供了一个全新的视觉感受平台。现代3D视频技术中，3D视频画面清晰、层次丰富。通过3D视频拍摄设备，结合网络直播或录播在3D多媒体课堂上进行播放展示，可以使口腔颌面外科临床教学过程更加直观、形象、更加贴近临床，有助于医学生对口腔颌面外科内容尤其是手术相关术式更为了解，从而有效提高临床教学质量。笔者将3D视频剪辑后上传至多媒体平台，医学生在临床教学课后，通过点播平台可以反复观看，掌握每一步骤，从而改变了传统的教学模式，取得了良好的效果。

2 3D手术视频教学的优点

（1）采用先进的3D手术教学方法应用于口腔解剖教学是外科学习的进步。传统口腔颌面外科教学中，课程的第一节就是对口腔局部解剖知识的学习；医学生的相关解剖知识来自于标本和干煸的尸体，与临床中真实的人体器官存在一定的差异，传统口腔临床教学只能参照二维图谱和二维照片进行学习，造成书本与现实存在较大的偏差。使用3D手术视频进行口腔颌面外科临床教学，可以清晰直观地显示口腔的解剖结构、毗邻关系，比二维图谱和照片更加贴近临床中真实的人体器官，能使医学生迅速理解和掌握完整正确的解剖结构，层次关系。通过3D的手术录像，可以直接观察到生理状态下口腔内各种形态，各种病变组织形态。在进行3D唇裂手术录像中，医学生可以看到不同形态唇裂的真实外观形态立体影像，通过立体的观摩手术过程，快速的掌握手术的定点设计、切开等手术过程，将理论知识和临床实践较好地结合起来。采用3D视频配合讲解，使课堂更加生动、易懂，可收到更好的教学效果。

（2）无须进入手术室，也可直观手术过程。由于教学人数、空间及手术室无菌原则等方面的原因，不可能让所有的学生都有机会围在手术台观看完整的手术过程。而3D手术视频可以通过线路和网络传播，将术者视野转播到多媒体教室，方便学生观看学习。还可以借助数码技术高度清晰的局部放大患处，整体展示手术的完整过程和细节，对其进行详细的讲解；手术视频本身还可以同时进行录像，在观看完手术后，对自己不能理解的内容可以重复播放及随时暂停，方便医学生提出疑问及师生间的交流互动。例如舌癌患者颈部淋巴清扫切除手术，教科书上对于颈部的手术解剖：肌肉分布、血管分布、神经分布及淋巴结分组及手术并发症做了详细的阐述，涉及解剖结构和术式很多，医学生要充分理解记忆有一定困难。这时结合舌癌患者颈部淋巴清扫切除手术的3D直播视频进行讲解，这一切都变得简单起来。颈部肌肉、血管、神经的全程走行暴露明确，各组淋巴结的清扫过程次序分明，让医学生真正理解舌癌淋巴结清扫的分组依据。这些3D手术视频教学结合详细的讲解，可以使教学效率和效果大为提升。

3 3D手术视频教学的不足之处

3D视频在教学中的应用处于起步阶段，也有其不足的方面。手术3D摄像整套设备结构复杂，技术要求高、价格昂贵，目前还不利于大规模推广应用。在观看技术方面，还需不断改进。观看者根据不同显示方式，需要佩带不同的3D眼镜或头戴式立体显示眼镜，造成了一定的不便。综上所述，3D手术视频的优势在于直观解剖概念和直观手术过程，使医学生能够获得更加直观全面的理解，临床教学中逐步应用，可以不断地提供准确、生动的教学资源，加深加快医学生对于口腔颌面外科内容的理解。在应用过程中，笔者要把3D视频这项新兴技术视与外科教学过程进行有机结合，立足于课本，结合现代3D视频技术，能让临床教学质量和临床教学效果取得更显著的提高。

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Evaluation of 3D in clinical education of oral and maxillofacial surgery

The article introduces the application of 3D video in clinical education of oral and maxillofacial surgery. The satisfying teaching and studying effects were acquired. Not only was knowledge obtained, but also the students improved the self-directed operating skills. It was helpful to cultivating students’ self reliance and lifelong study ability.

Oral and maxillofacial surgery; clinical education; 3D video

R41

A

1008-1151(2015)12-0130-02

2015-11-12

广西壮族自治区卫生厅自筹经费科研课题“构建口腔根管手术显微镜3D成像系统”（Z2015069）。

玉琨（1976-），男，广西桂林人，广西医科大学附属口腔医院工程师，研究方向为3D技术系统集成。

邝海（1967-），男，广西南宁人，广西医科大学附属口腔医院副教授，研究方向为医疗领域3D技术系统集成。