Dolphin软件在口腔颌面外科教学中的应用

纪焕中，毕瑞野，杜 文，张凌琳，项 涛，罗 恩

四川大学华西口腔医学院， 成都 610041

《口腔颌面外科学》是一门以外科治疗为主，研究口腔器官、颅颌面颈部软组织、颅颌面诸骨、颞下颌关节、唾液腺、面颈部神经以及颈部某些其他相关疾病的防治为主要内容的学科，是口腔医学一个重要的分支学科[1]。由于口腔颌面部血管丰富、神经较多，手术容易伤及重要解剖部位而造成严重的并发症；且涉及面部容貌外观，患者往往对容貌要求较高，处理不恰当易引起医患纠纷[2]。此外，现有的研究生培养体制存在较多的问题[3]，临床上颌面外科研究生的培养往往缺乏程序化、规范化的培养体制。这些因素都给颌面外科人才的培养造成一定的困难。

近年来，新兴的Dolphin等计算机三维模拟技术将数字化技术、计算机技术、影像学技术及临床手术很好地结合，可在术前模拟各类颌面外科手术过程，并预测手术的效果，使复杂抽象的颌面外科手术变得更加直观，让颌面外科研究生参与手术的设计，增加其动手机会，也有利于研究生更好地理解手术过程、缩短临床适应时间、提高其临床技能水平，对于颌面外科研究生的教学具有重要的作用。

1 Dolphin软件及其在颌面外科中的应用

与口腔其他分支学科相比，颌面外科手术需要更为复杂和精细的操作、更为熟练的手术技巧及承担更大的手术风险。此外，颌面外科是一门功能与形态并举的学科，其美学的要求对学习中的初学者而言是一个巨大的挑战。总之，初学者不仅对颌面部手术解剖部位难以理解、对手术手术方案难以把握，而且也阻碍其临床技术的提升。近年来，Dolphin软件因其强大的功能在欧美国家的颌面外科教学和临床中的应用越来越广泛。但目前国内使用较少，通过Dolphin软件使医学生对临床教学及颌骨手术的深入理解具有显著的优势，现将其优势大致总结如下：

1.1 水族馆(Aquarium)功能

水族馆功能是模拟治疗过程的3D动画演示，包括上颌Lefort I型骨切开术、下颌升支矢状骨劈开术(sagittal split ramus osteotomy，SSRO)、颏成形术、颌骨牵张等颌面外科手术。3D动画演示将复杂难懂的颌面外科手术简单化、直观化，有助于初学者初步了解各种类型的手术，对于截骨线的设计、骨块移动的方式、钛板固定的部位及术后骨骼、面型的变化有初步的认识。为研究生教学和研究生与患者之间的交流沟通提供了便捷、直观、通俗易懂的工具。

1.2 影像模块

影像模块能够分析头颅侧位片、正位片，精确、快速地生成治疗前、治疗中、治疗后各阶段的重叠图。可以显著地减少繁琐、耗时的头影测量任务，更精确、更有效地预测骨块移动的距离，以便制定更为有效的治疗方案，在正颌外科的应用中具有重要的作用。

1.3 3D外科手术模块

3D外科手术模块是一个用于制定颌骨整形治疗计划和报告的Dolphin软件模块，可以进行骨块切开、模拟手术移动、骨块固定等正颌手术操作步骤，生成中间合板和终末合板，并且可进行术前术后重叠对比，更加直观地呈现治疗前后的差异。在进行手术模拟过程中，Dolphin软件能够定位和可视化下颌神经管，术前判断下颌神经管的位置及术中减少对其损伤，以减少并发症。

1.4 气道分析功能

与其他计算机三维模拟软件相比，Dolphin软件具有强大的三维气道分析功能，可以测量气道的体积、气道最小横截面的位置及面积，对于小下颌畸形导致的阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep ap- nea syndrome，OSAS)病例术前和术后气道分析具有重要作用。

2 Dolphin软件的教学应用

笔者所在的华西口腔医院颌面外科近年来引进了Dolphin软件系统，并将Dolphin软件系统应用于研究生的日常教学及临床工作中，通过对临床典型病例进行手术模拟，培养了一定数量的颌面外科研究生，提高了研究生对颌面外科手术的理解和应用，使其更好地将理论与临床操作相结合，缩短了临床适应时间，对研究生更好地适应数字化时代背景下的医疗行业具有重要的作用。

在临床教学中，笔者选用上颌发育过度、下颌发育不足的典型病例，将患者的头颅侧位片导入Dol- phin软件中，在影像模块中对头颅侧位片进行头影测量并决定上颌后退及下颌前徙的最佳距离。然后，将患者的螺旋CT结果(DICOM数据)导入Dolphin软件进行颌骨三维重建，在三维模型上模拟上颌LeFort I型骨切开术、下颌SSRO和颏成形术，按照术前设计的移动距离进行骨块切开、移动和固定，在此基础上设计中间牙合板和终末牙合板，并通过3D打印机进行数字化牙合板制作，用于术中指导骨块移动和固定。

在临床教学实践过程中，邀请20位刚进入临床的颌面外科一年级硕士研究生(男12名，女8名)参与教学培训，自由分组2人一组完成上述头影测量、正颌手术模拟，并参与患者手术过程。当培训完成后通过问卷调查的方式获得研究结果。问卷调查包括：①学习Dolphin软件系统的难易程度；②Dolphin软件系统对深入理解颌面外科手术的帮助；③对于应用Dolphin软件进行研究生教学是否赞成及看法；④是否有兴趣应用Dolphin软件进行临床课题研究。

3 教学及调查结果

在教学培训过程中，所有学生在教师的指导下均完成了头影测量、上颌骨LeFort I型骨切开术、下颌SSRO及颏成形术的手术模拟。问卷调查结果显示(如表1所示)：大部分学生认为学习使用该软件难度中等。20名学生认为Dolphin软件系统对于颌面外科手术的深入理解比较有帮助或非常有帮助，所有研究生对Dolphin软件系统的数字化技术教学方式表示不同程度的赞同。笔者将培训的研究生对Dolphin软件系统的看法总结如下：①学生通过Dolphin软件系统的教学应用，更好地掌握了颌面外科常见的手术术式及其原理，更好地将理论与实践相结合；②有利于学生更加直观、通俗易懂地与患者交流沟通；③缩短了临床适应时间；④Dolphin软件系统可以进行各种数据测量分析，可以进行临床资料的搜集、获取、总结、分析，并完成相关的课题，培养学生的科研能力。40%的研究生在熟练掌握Dolphin软件系统后，产生了浓厚的兴趣，并在教师的带领下进行了临床课题的研究，如对OSAS患者术前和术后气道容积的研究(如图1所示)。

表1问卷调查结果(n=20)n(%)

调查项目 12345①学习Dolphin软件系统的难易程度4(20.0)13(65.0)2(10.0)1(5.0)0(0.0)②Dolphin软件系统对深入理解颌面外科手术的帮助0(0.0)0(0.0)0(0.0)8(40.0)12(60.0)③对于应用Dolphin软件进行研究生教学是否赞成0(0.0)0(0.0)5(25.0)7(35.0)8(40.0)④是否有兴趣应用Dolphin软件进行临床课题研究1(5.0)2(10.0)2(10.0)7(35.0)8(40.0)

注：在①中，1～5分别表示：简单，中等，困难，比较困难，非常困难；在②中，1～5分别表示：没有帮助且有误导，没有帮助，有帮助但不明显，比较有帮助，非常有帮助；在③中，1～5分别表示：不赞成，无所谓，赞成，比较赞成，非常赞成；在④中，1～5分别表示：没兴趣，一般，有兴趣，比较有兴趣，有浓厚的兴趣。

图1 OSAS患者术前术后气道容积的对比

4 讨论

4.1 口腔颌面外科培养的现状

目前，国内口腔颌面外科的研究生教学仍以传统的教师讲解和手把手传授手术技能为主，虽然辅以多媒体教学及解剖标本，但颌面外科研究生对于口腔颌面部的解剖关系、病变周围软硬组织的位置关系仍难以深刻理解[4]。学生能否在此过程中提高临床思维及临床技术很大程度上取决于带教教师的能力及学生的领悟能力。加之颌面外科的特殊性，尤其是患者往往对容貌有较高的要求，颌面外科研究生临床动手机会较少。颌面外科手术作为一门精细、复杂的学科，对于初学者来说难以理解，而且大部分颌面外科手术在口内操作，术区暴露及视野有限，即便是经过颌面外科病房住院医师培训的研究生，都不一定能掌握颌面外科手术。甚至有不少学生毕业之际，不仅临床技术掌握较差，而且对颌面外科术式及其应用、手术方案的制定仍处于迷惑状态。有文章指出一名合格的口腔颌面外科医师的培养周期需要8—10年左右[5]。因此，必须使颌面外科研究生的培养更加程序化、规范化，才能培养出更多优秀的颌面外科医师。

4.2 数字化外科在教学中的应用

近年来，随着各种数字化软件的开发应用，颌面外科迎来了数字化时代。Dolphin、Surgicase CMF、Mi- mics等计算机三维模拟技术可以术前进行手术模拟演练，探索不同个体的最佳治疗方案，大大提高了手术的精确性和可预测性[6]。不仅如此，计算机三维模拟技术在研究生的教学和临床技能培养中也具有重要的作用。以Dolphin软件为代表的计算机三维模拟技术可以进行手术操作步骤的术前模拟，使初学者对手术操作有感性认识和切身体会，学生可以参与手术方案的设计并与带教教师进行交流，这样使得学生对于术中可能出现的并发症、术中的手术入路设计及手术关键技术有更深入的了解，有利于研究生将基础理论知识和操作实践相结合，缩短临床适应时间，提高其临床技能。而笔者在临床上亦发现，经过该教学和培训的学生在手术台上与主刀医师的配合更加流畅，对于各类颌面外科手术的手术入路、组织层次及重要解剖结构的保护掌握更好[7]。

笔者认为传统的教学方式应该借助数字化外科的契机，改变以往研究生的培养模式，使之更加程序化及规范化。提高临床技术的前提是对颌面外科手术深入的学习和掌握，而配合计算机三维模拟技术的培养模式可达到事半功倍的效果，在基础理论知识和临床操作实践之间起到十分重要的纽带作用。

4.3 存在的问题与展望

然而，计算机三维模拟技术在应用过程中也存在一些问题：如Dolphin软件国内因其价格昂贵尚未普及，对于一些资金不足的院校或医院存在一定的困难；Dolphin软件系统功能较多，熟练掌握该软件系统仍需一段时间的学习和练习；计算机三维模拟虽然已尽可能将手术过程图像化和直观化，但仍需学生具备较好的三维空间想象能力才能更好地完成操作。

随着计算机三维技术和软件的不断发展及国家对于外科医师培养的逐渐重视，数字化外科和精准外科已成为颌面外科发展的趋势。计算机三维技术不仅应在临床应用中发挥其应有的作用，更应该承担对研究生教学和临床技术培养的重任。只有将计算机三维模拟技术与传统的教学方式有机结合，才能为我国培养更多优秀的颌面外科医师。