数字化技术在正颌外科教学中的应用

阚召俊，李运峰

（口腔疾病研究国家重点实验室/国家口腔疾病临床医学研究中心/四川大学华西口腔医院，四川 成都 610041）

正颌外科是一门专业性及实践很强的学科，在教学工作中应注重学生综合素质和动手能力培养。目前，正颌外科教学大多采用PPT讲解理论知识、临床见习及实习的方法，以达到学以致用的目的。然而，不论是传统的传递—接受式的理论教学，还是围观式的实践教学，都很难调动学生兴趣，取得良好教学效果[2]。由于正颌手术的高风险性及高精确性，大部分学生在实习中，对临床相关工作望而却步，使得正颌外科人才培养周期长，培养效率低。近年来，数字化技术在正颌外科的广泛应用，不仅使正颌外科的临床诊疗流程有了颠覆性的改变，在正颌外科教学工作中，数字化技术也展现了其优势。

1 数字化技术在正颌外科诊疗中的应用

数字化正颌外科诊疗流程包括临床资料收集、数据处理、计算机辅助手术规划与模拟、三维打印制作、牙合板处理及正颌手术术中指导等[3]。四川大学华西口腔医院正颌与关节外科制订的具有华西特色的牙颌面畸形数字化诊疗流程如下：（1）临床资料收集：将患者的CT扫描数据、牙模的激光扫描数据、面部外形的三维照相数据导入专门的软件，建立虚拟综合头颅模型。（2）手术模拟：通过专业手术软件在综合头颅模型上进行模拟手术操作，评价手术效果，确定最优手术方案。（3）制作并打印手术导板及牙合板：手术导板是连接虚拟手术和真实手术的桥梁，将虚拟手术计划准确地应用于真实手术，最终达到和虚拟手术相同的效果。确定具体手术方案之后，在软件上制作手术导板及牙合板，并通过高精度3D打印机将其打印出来。（4）效果评估：手术后对比虚拟手术和真实手术的效果差异，评价手术方案执行的准确性[4]。

2 数字化技术在正颌外科教学中的应用

2.1 数字化技术在理论教学中的应用

口腔颌面部解剖结构较复杂，牙颌面畸形主要是指颌骨体积、形态，上下颌骨之间及其与颅面其他骨骼之间的关系异常，正颌手术主要通过骨骼高精确度的移动来实现颌面部功能与形态协调。传统的课堂教学及PPT教学依赖于学生的空间想象力及教师的讲解能力，而利用模型教学尽管实现了三维空间的直观展示，但由于缺乏颅颌面骨的整体空间结构，仅能显示上下颌骨的位置异常，学生理解起来较为困难。因此，面对大量的基础课和专业课，大多数学生采用死记硬背的方法。

形象化教学是启发学生形象思维、提高教学效果的重要手段。为了更生动、形象地进行教学，使学生建立形象思维，提高教学效果，我们在原有形象教学设施的基础上，利用数字化技术通过计算机软件实现患者颅颌面部骨骼的三维重建，使学生从不同角度观察分析，加深对颅颌面骨骼解剖形态以及牙颌面畸形的特征、种类与程度的理解、记忆。不仅如此，数字化技术还可在虚拟环境下，通过对骨骼的切割与移动来模拟正颌手术的截骨及骨块移动，详细、直观地展示正颌手术过程，有利于学生对正颌手术的理解。有研究表明，与传统幻灯片教学相比，数字化技术在正颌外科教学中的应用不仅调动了学生的学习兴趣，还使教学内容更加生动，并且可有效缩短理论教学时间，值得在正颌外科教学中推广[5]。

2.2 数字化技术在见习教学中的应用

临床医学课程教学概括起来有两种模式，即临床课程教学（理论教学和课间见习）—临床实习模式和临床课程教学（理论教学和少量的课间见习）—集中见习—临床实习模式[6]。不管哪种模式，临床见习都是不可缺少的部分，是连接理论学习与临床实践的桥梁，在这一阶段需要学生直接接触患者，近距离观察典型病例，从而提高临床思维能力以及操作水平，为将来从事临床工作打下坚实的理论基础，积累实践经验。

传统的临床见习以带教教师为中心，学生被动学习理论知识，由于缺乏感性认识，学生参与积极性不高。因此，以问题为核心的新型多元化教学模式被越来越多地应用于临床见习，包括以问题为基础的PBL模式、以病例为基础的CBL模式和以小组为单位的TBL模式等[7]。由于正颌手术的高精确度及高风险性，在见习阶段很难让每名学生参与到手术中来，而传统的围观式示教又无法保证所有学生看清，掌握关键步骤。加之传统手术的取牙模、灌注石膏模型、面弓转移、上颌架、切割石膏模型等过程不可逆，且耗时较长，容错率较低，致使学生很难在较短时间内观看完整的正颌手术术前准备过程，更无法参与其中，并在此基础上发现问题、分析问题。利用数字化技术采集临床数据后，可在较短时间内模拟手术及手术导板的制作，并可让学生以小组为单位通过数字化虚拟平台参与牙颌面畸形的诊断、手术方案的制订，并模拟手术，从而发现问题、在教师的指导下解决问题，不仅提高了学习积极性、见习的趣味性，而且学生在参与过程中有效提高了临床思维能力。

2.3 数字化技术在临床教学中的应用

临床实践是实习生由学生向医生转变的阶段，其工作能力多取决于此阶段打下的基础。因此，做好临床带教，解决实习生存在的问题，培养合格的实用型人才，是临床带教教师义不容辞的责任[8]。口腔颌面外科临床教学不同于课堂理论教学，也不同于其他专业的实习，专业的特殊性使得口腔颌面外科实习的实践性更强、风险更大，学生的心理负担更重[9]。在临床实习过程中，学生往往实习态度不端正，对待实习较敷衍；未认识到口腔颌面外科临床思维培养的重要性，只注重临床操作的技巧性；不重视理论知识学习；学习过程中缺乏必要的回顾性总结[10]。

在正颌外科传统的牙颌面畸形诊疗流程中，大多使用二维头影测量分析牙颌面畸形的特征、种类以及程度，以此制订手术方案，之后在石膏模型上模拟手术，手工制作带有模拟手术信息的咬合板。这种诊疗方法在数据信息的完整性方面存在局限性，对于确定颌骨位置尤其是面部不对称等复杂畸形的诊断十分困难。实际操作中，不仅费时费力，而且在面弓转移、上颌架、切割石膏模型等多个环节都存在产生较大误差的可能，加之这一系列操作不可逆，容错率低，学生一般无法独立完成。

数字化正颌外科采用螺旋CT、牙弓扫描和面部三维照相构建综合头颅模型，可以提供全面的诊断信息，尤其是面部对称性的诊断信息，对手术有较大的指导意义。数字化模拟手术可以通过虚拟平台进行可逆的、重复的手术操作，学生可独立操作，模拟实施手术方案并比较几种手术方案的优缺点，选择最优的手术方案，不仅可以激发学生的实习积极性，培养临床思维能力，而且通过参与手术方案制订、模拟手术操作及术后评估等，增强学生工作责任心，提高医患沟通能力，而数字化的患者数据库亦有利于学生对以往病例分析进行回顾性总结。有研究显示，让临床医学专业研究生利用数字化技术参与手术方案制订、模拟手术设计及在实际手术过程中担当第一助手后，研究生对不同手术入路、组织层次、重要解剖结构的保护等操作掌握得更好[11-12]。

3 数字化技术在教学中应用的局限性

尽管数字化技术在教学中具有显著优势，但在实际应用中也发现其有一定的局限性。如，相关设备及软件价格昂贵，很难普及所有学校及研究机构；目前数字化软件大多为英文版，因此需要应用者有一定英语水平；现阶段大多数数字化软件技术敏感性较高，需要应用者具备一定的计算机基础，提高了操作门槛等。此外，数字化技术在教学中的应用，目前还只侧重于增强理论知识的趣味性及临床思维的灵活性，在模拟手术操作过程中，缺少触觉的感知，因此，在正颌手术的操作训练方面，依旧无法代替真实手术。Sternberg等发现，虚拟截骨模拟系统可显著提高受训者的操作技能及自我客观评价能力，满足临床医师的手术训练需要，具有较高的应用价值[13]。另外，国内也有研究者使用VR技术使操作者在虚拟平台上从任意角度观察虚拟图像，通过触觉反馈装置、数据手套在接触、抓持模型中产生实时力反馈感知，做到真正的身临其境[14]。笔者相信，随着计算机技术的不断发展、数字化技术的不断提高，其局限性终能被克服。

将数字化技术应用于正颌外科教学，不仅可以使理论教学更加生动有趣，促进学生对重点知识的掌握，而且能够使学生真正参与到正颌手术的术前准备、术后沟通等过程中来，将理论知识与实践操作相结合，加深对理论知识的理解，有效提高临床思维能力，增强参与感及责任感。当前，数字化口腔医疗技术已实现深度革新，比如锥形束CT技术、CAD/CAM修复技术以及3D打印技术在口腔医学领域的大量运用[15]，数字化发展的口腔医学已经逐渐进入技术飞速发展的行列[16]，让学生早期接触数字化技术，有利于培养新时代口腔专业人才。随着计算机技术的不断发展，数字化技术有望在正颌外科教学乃至口腔医学教学中发挥更大作用。