数字化虚拟口腔教学系统在口腔修复实验教学中的应用与探索

李家++史翠平++林开利++苏俭生

摘 要：目的 探讨数字化虚拟教学系统在口腔修复实验教学中的可行性与效果。方法 应用虚拟口腔教学系统（Computerized Dental Simulator，CDS）结合CAD/CAM技术完成牙体预备及修复体制作的全程数字化教学，并与传统教学方式相比较，通过课后作业及调查问卷的方法，评价数字化教学的效果。结果 确立了固定义齿数字化教学流程。与传统教学方式相比较，数字化教学提高了学生的课堂作业成绩，P<0.05。问卷调查结果显示，该教学系统提高了学生的学习兴趣，加深了对基础理论的理解与记忆，且能较好地指导学生的临床前实训操作。结论 数字化虚拟口腔教学系统改善了口腔修复学部分实验教学效果，如何更好地开展数字化教学，仍需深入探讨。

关键词：口腔修复学 口腔医学教学 虚拟口腔教学 CAD/CAM

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0175-02

口腔修复学是一门理论性、实践性较强的口腔临床科学，近年来，随着计算机技术、数字化义齿加工技术的迅猛发展，已经开辟了全新的口腔修复治疗模式，推动口腔修复治疗向着更加精确、简便、高效、高仿真和有效恢复生理功能的方向发展，数字化技术已经成为未来口腔医学的发展方向之一。在口腔医学本科生教学阶段利用数字化手段开展数字化实践教学，是顺应新时期下教学发展和完善教学内容的必然趋势。研究人员应用虚拟口腔教学系统（Computerized Dental Simulator，CDS-100）结合CAD/CAM技术对口腔修复学实验教学进行教学改革，实现冠桥修复体从牙体预备—印模制取—修复设计—义齿制作的全程数字化教学，对数字化教学系统在口腔修复固定义齿实践教学中的应用进行了初步探索。

1 数字化虚拟口腔教学系统在固定义齿实验教学中的应用

1.1 固定义齿全程数字化教学的教学过程

研究人员根据固定义齿的临床制作过程，将数字化教学内容分解为以下两个步骤。

1.1.1 牙体预备的数字化教学与评估

登录CDS-100系统后，首先进行课程选择，在牙位选择及定位校正后，系统显示手机、车针、基牙预备状态的同步3D影像，即可模拟临床环境开始牙体预备，在牙体预备过程中可进行车针的选择及更换。通过与系统预设的牙体预备标准相对比，学生可实时对牙体预备准确性进行过程评估。操作完成后，CDS-100可对操作过程和操作结果进行分数评估，该系统还具备过程的存储记录及回放功能，有助于学生复习操作过程，提高实验室教学质量。

1.1.2 数字化印模制备、义齿设计与加工

牙体预备完成后，研究人员使用KaVo扫描系统（ARCTICA Autoscan）扫描工作及对颌模型，制备数字化印模，利用KaVo multiCAD设计软件对修复体进行3维设计，该系统能通过易于操作的菜单导航引导初学者完成修复体设计，设计流程包括：确定边缘线—就位道设计—内冠设计—雕刻解剖形态。设计完成后，使用CAM系统（ARCTICA Engine）五轴向研磨仪切削加工修复体，最后在结晶炉内烧结完成氧化锆全瓷修复体。

1.2 数字化教学效果评估

为评估数字化虚拟口腔教学系统在固定义齿实验教学中的应用效果，选取应用数字化教学的同济大学口腔医学院2013级本科生为研究组，对照组为传统教学方法的2012级本科学生，对课堂作业成绩进行了比较分析，研究组的课堂作业成绩（92.28±2.56）明显高于对照组成绩（89.56±2.02），P<0.05。对采用数字化教学的2013级学生还就以下方面进行了问卷调查：课程是否提高了学习兴趣及主动性、是否加深了对基础理论的理解、实验结果评价的客观性、系统即时监控实验操作过程及引导作用、是否喜欢数字化教学模式。其中，100%的学生表示喜欢这种教学模式，认为数字化教学能激发学习潜力，提高了学生解决问题的能力；95%的学生认为通过数字化3D虚拟技术，加深了对理论知识的理解与记忆；90%的学生认为数字化教学系统能客观评价实验结果；87%的学生对系统的即时监控、评估及引导作用表示满意。

2 讨论

2.1 数字化實验教学的可行性与优越性

牙体预备作为最重要的一项口腔修复学教学内容，其教学手段已经从早期的“围观式”教学过渡到仿真头颅模型系统教学，仿真头颅模型系统虽然提高了修复学教学质量，但在操作技能培训中的标准化、实时反馈及客观评价功能上仍有不足。CDS是专门为口腔医学生临床训练所设计的虚拟教学设备，由空间定位系统、互动式模拟实境系统、教学评分系统和三维虚拟技术组成。该系统软件可用于口腔修复学、口腔内科学及口腔种植学的实验教学，如冠桥预备、窝洞制备、开髓术、种植手术导航等。Urbankova等[1]研究发现，CDS训练有助于识别需要教学干预的学生，CDS早期训练不仅能显著提高学生的临床操作技能，而且能节省教师的教学时间。研究人员应用数字化口腔虚拟教学系统（CDS-100）开展了全程数字化固定义齿修复的教学实践，发现CDS-100系统在牙体预备教学中的优点主要有：（1）教学过程标准化；（2）实时评估和反馈；（3）操作过程可记录、存储及回放；（4）三维示教和引导。

CAD/CAM技术在修复领域的应用主要涉及固定义齿、全口义齿、可摘局部义齿几个部分。可摘局部义齿及全口义齿的数字化修复仍处于实验研究阶段，尚未在临床推广，而固定义齿的CAD/CAM制作已经取得了较好的临床修复效果。有学者[2]报道，椅旁CAD/CAM系统制作的修复体，5年成功率为97%，10年成功率达90%以上。因此，先行开展固定义齿修复的全程数字化实验室教学，培养学生数字化修复临床技能，积累教师的数字化教学经验，有较强的现实意义。笔者学院为满足数字化教学需要，已购置1套KaVo Everest 系统，该系统是一个集数字化信息采集、数字化设计及制作为一体的CAD/CAM系统，能够用于全瓷修复体的嵌体、贴面、全冠、冠桥基底冠或支架的加工和设计。研究人员将CDS-100与CAD/CAM系统相结合，实现冠桥修复体从牙体预备—印模制取—修复设计—义齿制作的全程数字化教学，改善了传统实验教学模式，提高了学生的课堂作业成绩。

2.2 數字化教学结合PBL教学法的优越性

PBL（Problem-Based Learning）教学方法是以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的先进教学模式，PBL实验教学法适合应用于数字化教学系统中。3D数字化虚拟教学不仅能创建一个清晰、立体的教学环境，帮助学生对修复抽象理论的理解，而且能对教学内容进行即时反馈及实时评估，进而激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习能力。Schwindling等[3]学者比较了常规观看教学视频与小组实践CAD/CAM模块软件的教学效果，结果显示CAD/CAM组对知识掌握情况明显好于常规组，利用CAD软件制作单冠，更有利于学生对数字化义齿设计知识的掌握。笔者在教学中利用CDS-100&CAD的图像处理系统，将牙体预备及义齿设计的过程转化为数字化图像，学生通过电脑屏幕直观、逼真地看到牙体的预备及冠设计过程，并且可以利用软件工具进行基牙轴壁角度、就位道方向、肩台宽度等的测量，从而对牙体预备标准有了深刻认识。利用3D虚拟技术的实时评估功能，学生可以随时将自己的操作细节与标准数字化模型比对，不需要依赖教师的指导，学生就能对操作过程中的错误环节进行自我改进，从而提高了学生的自我评价及自主学习能力。数字化教学模式符合PBL 实验教学法的教学特点，学生在完成教学过程中，及时发现并提出新的问题，可返回到问题的初始状态，教学的重点及难点在反复循环之后得到理解和巩固。

目前，3D虚拟教学还不能够完全替代传统教学模式及教学内容，数字化教学只是一种先进的教学手段。随着教学理念的更新与数字化医学的发展，如何将先进的教学理念与数字化教学手段相结合，保证口腔医学毕业生满足现代医学模式的要求，仍需深入探讨。总之，以学生为中心，积极开展数字化教学实践，提高学生的科学素养和临床能力，是口腔修复学实验教学改革的重要内容。

参考文献

[1] Urbankova A.Impact of computerized dental simulation training on preclinical operative dentistry examination scores[J].Dent Educ， 2010，74（4）：402-409.

[2] Fasbinder DJ.Clinical performance of chairside CAD/CAM restorations[J].Am Dent Assoc，2006（137）：22-31.

[3] Schwindling FS，Deisenhofer UK，Porsche M， et al.Establishing CAD/CAM in Preclinical Dental Education：Evaluation of a Hands-On Module[J].Dent Educ，2015，79（10）：1215-1221.