VR技術在口腔教學中的應用

喬振華 左佳斌

摘要：口腔專業是一門操作性、實踐性極強的學科，對學生的實踐操作能力要求非常高。目前在我國的口腔醫學教學中，學生實踐學習主要還是以看為主，只能在對應的模型上進行操作或者在臨床上去學習觀摩。基于VR實現的口腔教學系統可以彌補教學條件的不足，能夠更好地解決學生實踐操作少的問題，通過虛擬臨床環境，給學習者帶來沉浸式的立體解剖體驗和反復觀摩、實操的機會，從而提高口腔專業學生的學習效率、實踐操作能力。

關鍵詞：口腔;VR;教學

中圖分類號：TP37? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）20-0278-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 前言

隨著公眾社會經濟水平的提高，人們越來越重視口腔健康的保護，尤其是老年人口的增加，口腔健康觀念逐漸增強，牙科保健問題日益重要。口腔疾病已經成為一個重要的公共衛生問題，推動著全球口腔醫療市場的不斷增長。

我國已經進入老齡化社會，是目前世界上老年人口最多的國家，也是人口老齡化發展速度最快的國家之一。牙齒磨耗，黏膜變薄，唾液腺分泌減少等等變化引起的口腔疾病成為老年人的常見疾病，不僅對局部健康產生影響，還關系著全身的健康狀況。同時，在口腔疾病中，發病率比較高的是齲病和牙周病，再加上口腔疾病往往是多種癥狀并存，這就導致了問題的多樣性，從而使得疾病的解決難度大大增加[1]。隨著老年人口的增加和社會老齡化的日益加劇，再加上大多數老年人的治療率普遍偏低，這將導致口腔醫療需求的長期持續增長。

目前，計算機技術如增強現實技術（AR）和虛擬現實技術（VR）的發展在很多領域都有了應用。其中，虛擬現實技術（VR）指的是綜合利用計算機多門學科，如計算機圖形學等，通過技術手段創造出的一種逼真的、具有交互性和動態性的虛擬三維環境，提供用戶關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，以此來營造一個逼真的現實環境或場景，使得參與者在現實世界中做出各種行為，如轉動頭部、眼睛、手或進行其他動作時，能在虛擬三維環境中做出同樣的動作，從而實現三維交互功能[2]。VR 技術體驗最主要是借助VR 設備，通過使用VR 設備可以在使用者面前展現出虛擬的世界，但無論其做出何種實體行為均可以同虛擬世界實現同步匹配，一般情況下VR 設備有著較強的不透光性，將用戶與外部真實世界完全隔離開來，使其能夠全身心地投入在虛擬世界當中。

增強現實（AR），它的主要技術特點是虛實結合和實時交互，是對現實世界的“增強”。虛擬世界與真實世界中的信息內容通過相互疊加和顯示在同一顯示器中，也能夠有效實現信息之間的補充和完善。增強現實系統可以立即識別出人們看到的事物，并且檢索和顯示與該景象相關的數據[3]。

隨著對種植體需求的增加，與牙科相關的專業能力、臨床培訓和經驗積累變得更加重要，這些技術直接反映在學校的教育中[4]，培養一名牙醫，就需要通過完整的教育和培訓以及現實的練習和評估。因此，無論是在教育方面還是在臨床方面，由輔助性產品開發的日益成熟的技術產品將在外科和教育培訓過程中發揮越來越重要的作用。

2 我國口腔醫學教育現狀

口腔醫學是一門實踐性、操作性及治療個體化極強的學科，是非常注重臨床實踐經驗的學科，它要求未來的口腔專業人才在具備扎實的理論基礎、嫻熟的臨床技能及分析與解決問題能力的同時，要具備較高的職業素養，人際溝通、技術管理能力和創新水平。我國目前的口腔醫學教育發展很快但口腔臨床人力資源仍然匱乏，現有的教育質量和培養模式很難適應越來越高的社會需求，亟須建立更加有效的培養機制[5]。

當今在我國醫學教育中，其教學模式仍然是“基礎課程、橋梁課程、臨床課程”這樣一種模式，這種教育模式容易導致基礎知識與臨床操作的嚴重脫節。而且學生在入學的前三年接觸臨床的機會少之又少， 往往會出現部分學生沒有明確的學習目的， 缺乏對職業的感性認識， 從而對學醫產生一種枯燥乏味的心態， 甚至會產生轉專業的想法和行為[6]。基于VR的口腔教學體系旨在幫助還處于基礎口腔學習階段的學生， 從一開始就能夠通過各種形式接觸臨床常規工作， 進而對醫學研究、醫療服務， 乃至整個職業生涯有一個初步的認識，為日后形成良好的臨床思維能力奠定基礎。

現在，美國和歐洲國家的牙醫必須通過筆試和技術考試才能獲得執照。日本和中國的牙醫也充分執行了上述考試政策。鑒于此，口腔學科的學生應具有足夠的實踐和專業知識。那么一個好的學習方式和系統無疑是口腔學科教育的發展趨勢。基于VR技術的教學系統就可以為口腔基礎的教育設備和方法提供新渠道。

3 VR技術在口腔教學中的優勢

隨著信息技術的發展，以計算機和互聯網技術為主導的牙科解決方案在世界范圍內取得了長足的進步。數字化牙科解決方案將成為未來專業牙科領域的發展趨勢。數字化牙科解決方案的迅速發展，使其在牙科臨床領域和牙科教育領域都得到了廣泛的應用。這一趨勢將逐漸挑戰傳統的牙科臨床實踐和牙科教育學習方法。通過VR技術實現的口腔教學系統，為學生的學習提供了良好的學習環境，為學生提供了數字引導、模擬學習和練習[7]。比如各種模型包括口腔模型、人體模型椅、無陰影燈和姿態評估系統。通過數字牙科模擬器和臨床環境，方便學生自我練習，使學生獲得重要的臨床經驗和精確性。

1）通過VR虛擬口腔教學系統使口腔學習更輕松快樂

通過VR技術實現的虛擬環境，能夠將平時的口腔教學和學習體驗提升到一個新高度。在往常的教學過程中，能夠獲得見習機會，并現場觀察醫生進行口腔手術的具體過程的學生非常少。因此，對于這些學生而言，能夠在現場環境中觀摩學習、掌握口腔手術的實際操作技巧并不是一件非常容易的事情。然而隨著VR技術的發展，VR攝像技術使醫生的操作可以全球播放，醫學院的學生就可以使用VR眼鏡觀看這些影像，并通過虛擬臨床環境來實踐，從而提高手術操作能力。

比如實現VR醫學解剖數字人體及VR口腔解剖數字人頭，使用VR技術結合醫療的前沿科技和真實的病例CT數據為口腔醫學院的基礎解剖課程提供栩栩如生的VR數字人體、人頭解剖結構和全新的數字化互動教學模式[8]，這種具有逼真性、沉浸感的教學模式，可以為學習者帶來更多的操作機會，特別是增加了立體解剖體驗和反復觀摩的機會，從而在很大程度上降低了口腔醫學院基礎解剖課程的實踐成本、提高了口腔醫學學生的學習效率和實踐操作能力，使得枯燥乏味的口腔醫學課程充滿了互動與趣味。

2）使用VR教學系統可以仿真口腔臨床環境

口腔科虛擬教學系統可以仿真口腔醫學中的臨床環境。比如頭顱的仿真模型設計，具有仿真下巴、切開的頭蓋骨、骨眉毛、雙眼，帶眶下點，鼻部輪廓及一體化硬質耳朵（包含外耳道、耳垂），并具有逼真的頸部關節結構設計，擁有水、電、氣路供給，完全模仿臨床牙椅的功能，實現磨牙、備牙、沖洗、充填、吸拓等多項功能[9];再配備口腔內科、口腔修復、口腔正畸等多個學科的臨床教學模型，開展近百項口腔臨床技能實驗項目，使學生通過仿真系統的學習，到達掌握口腔臨床學科的基本診療技術。

3）使用VR教學系統仿真口腔正畸教學模型

口腔正畸學是口腔醫學重要組成部分之一，對該學科的學生來說，其排牙實驗中使用的基本都是利用石膏制作的牙頜模型，而且即使臨床見習，也基本都是處于觀察狀態[10]。利用VR技術實現的教學環境所達到的教學效果，要遠遠好于傳統的多媒體教學效果。比如在排牙教學中，利用VR技術，就可以生成逼真的三維虛擬牙頜模型，該模型可以以立體方式交互展示，學生可以從各個角度對模型進行觀察和學習，為學生觀察學習提供了一種比較直觀、立體、易于理解的圖像效果，其更大的優勢在于，可以利用虛擬環境中的工具如線鋸，對模型進行近乎真實環境下的操作，從而使生能快速掌握排牙技巧和擁擠度判斷。

4 總結

VR現實技術日趨成熟，在教育領域會有更多的VR輔助系統。通過對VR環境系統的開發利用，將醫學信息、醫學數據結合起來，并把這些數據可視化，通過提供更清晰的信息，來豐富學生的專業知識，使他們熟悉系統、技能和課程，提高操作能力。與傳統的臨床前教學方法相比，VR系統將成為學生自主學習的一種有實踐意義的教育工具。

參考文獻：

[1] 吳補領.房付春.我國老年口腔疾病診療模式現狀與發展.中國實用口腔科雜志，2016（8）.

[2] 曹凡.國內外VR技術研發現狀綜述.中國科技信息，2019（5）.

[3] 潘侃.尹春林.基于VR 技術和AR 技術的分析模塊開發[J].電子技術與軟件工程，2019（2）.

[4] 陳業堅.我國口腔種植學的發展現狀與思考[J].中外醫學研究，2015（15）.

[5] 郭威，劉樹泰，柳忠豪.中國口腔醫學教育改革之我見[J].西北醫學教育，2016（2）.

[6] 姜綺霞，姚定康，梁春，等.早期接觸臨床培養醫學生醫患溝通能力的探討[J].西北醫學教育，2011（2）.

[7] 劉柱棟.VR與AR 技術教育應用探究.計算機產品與流通，2019（1）.

[8] 張曉宇.虛擬現實技術在醫學上的應用[J].科技與創新，2017（3）.

[9] 潘宏科，曹戰強，葉曉俊.移動終端3D可視化在口腔醫療中的應用[J].中國數字醫學，2014（12）.

[10] 彭春.宋錦璘.虛擬現實技術在口腔正畸進修醫師教學中的應用[J].長春教育學院學報，2014（11）.

【通聯編輯：唐一東】