5G時代下VR與AR在口腔黏膜病學中的應用

張耀超 李子夏 程宏杰

摘 要：5G網絡即第五代移動通信網絡（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems，簡稱：5G），是最新一代蜂窩移動通信技術。5G網絡目前的關注度極高，給人們的生活乃至整個社會的發展帶來了翻天覆地的改變。而虛擬現實（Virtual Reality，VR）與增強現實（Augmented Reality，AR）則是5G時代的最受關注和應用最多的技術手段之一，隨著5G網絡的不斷成熟和發展，VR與AR有望在更多領域被推廣。目前VR與AR已廣泛應用于醫學教學。口腔黏膜病學是研究口腔黏膜疾病的基礎理論與臨床診治的學科，該學科內容繁多且抽象。5G時代下VR與AR技術應用于口腔黏膜病學的教學中將極大提高教學效率，增加學習趣味性，提高黏膜病臨床診療思維能力。本研究將對5G時代下VR與AR在口腔黏膜病學中的應用進行研究綜述，分析目前VR與AR在口腔黏膜病學中所面臨的挑戰，并結合我國醫學教育現狀，對VR與AR在口腔黏膜病學應用中趨勢進行展望。

關鍵詞：5G網絡;虛擬現實;增強現實;口腔黏膜病學

引言

口腔黏膜病病因復雜多樣、病種繁多冗雜、極易混淆，且目前臨床上缺乏特效的治療藥物和方法，常常存在同病異治、異病同治的特點，是口腔醫學教學難題之一。口腔黏膜病學則是口腔醫學中一門特殊的學科，可由其他臨床復雜病引起，與普通內科學關系較密切，由于口腔黏膜疾病具有病因繁多、病損多樣、診斷和治療較為復雜等特點，導致教師備課、授課及學生理解課程內容上均存在一定困難。而在臨床實習階段，學生實踐時間短，因此造成口腔醫學畢業生在口腔黏膜疾病的診治中實踐能力普遍較低。因此，教師在開展口腔黏膜病學教學時，應重視學生實踐操作能力及臨床診療思維能力的培養。5G時代下的VR與AR技術應用于口腔黏膜病學，一方面可通過模擬各種口腔黏膜病臨床場景，讓學生體驗真實的相關操作或臨床用藥，并通過VR和AR技術評判治療是否得當;另一方面將病理切片數據導入系統中，不僅可以觀察到疾病的病理變化，還可以將病理變化與臨床表現結合在一起，利于學生對疾病的深入理解和全面掌握。通過這樣生動、形象、具體且有效的教學方法，能促使學生更快、更好地掌握口腔黏膜病學相應的操作技能。

1.口腔黏膜病學的教學現狀

以往的口腔黏膜病學在理論教學階段主要是教師傳授的灌輸式教學方法為主。教學內容源于國家統編教材，通過對疾病的基本病損、形態特征、分布特點和演變過程來認識疾病;學生主要靠死記硬背，學習積極性不高。在臨床實習階段，強調老師的權威性，學生的學習主動性難以發揮，再加之口腔黏膜病學實踐時間同比其他學科較短，使理論和實踐嚴重脫節，學生還未將理論知識與豐富多變的臨床實際相結合，實習已經結束，故無從談起自主學習和分析推理能力的調動及養成，最終導致畢業后口腔黏膜病臨床問題的解決能力普遍較低[1]。

2.基于5G網絡下VR與AR在口腔黏膜病學中的應用

2.1 VR與AR的特點

虛擬現實（virtual reality，VR）技術起源于 20 世紀 60 年代，其技術特征是通過計算機模擬出一個接近真實的虛擬環境，提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，使用戶產生一種交互式的三維動態視景和實體行為系統沉浸感[2]。目前已有研究認為VR技術可使用戶自然地沉浸其中，通過各種方式與傳感系統交互來喚醒或復制其對真實物質世界的感受，從而代替或增強使用者的真實體驗[3]。增強現實技術（AR）于1990年提出，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術。AR技術具有虛實結合、實時交互、三維注冊的特征。AR與VR具有沉浸感、交互性、構想性和智能化四大特點。目前隨著5G網絡的不斷興起，VR技術的發展越來越迅猛，應用范圍越來越廣闊。將VR技術用于口腔醫學教學也必將成為未來發展的趨勢。

2.2 VR與AR在口腔黏膜病學中的應用特點

2.2.1 教學資源廣闊，教學內容豐富

將VR與AR應用于口腔黏膜病學教學，使教學不再局限于課堂，而是視頻資料分析診療情景再現和診療后的病例討論的結合[4]。使教學內容更加豐富，形式更加多樣，提高學生課堂參與度。

2.2.2 教學成本低，教學效果佳

操作技能的練習所用耗材成本較高，借助VR和AR系統，可為醫學生提供逼真的操作練習環境[5]。口腔黏膜病學所用病理切片成本較高，且缺乏趣味性，教學效果低。而VR與AR不僅可以提供真實的臨床操作環境，將病理切片數據導入系統中，不僅可以觀察到疾病的病理變化，還可以將病理變化與臨床表現結合在一起，利于學生對疾病的深入理解和全面掌握。通過VR與AR技術可以大大降低口腔黏膜病學的教學成本，教學成效顯著。

2.2.3 教學內容的可視化

VR、AR的感知技術包括視覺傳感、眼球追蹤、體感識別、觸覺反饋等。各種感知技術通過追蹤人體動作，使用戶感知周圍環境，形成動作反饋，從而完成視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等的全感知體驗。由于視覺是這些感覺當中最核心的感覺，故教學內容的可視化尤為關鍵。口腔黏膜病學的概念性、理論性的內容往往是學習的難點，而VR、AR 通過動畫演示的形式呈現，將大大簡化學習者認知的過程。

2.2.4 臨床實踐操作的真實性

口腔黏膜病學的實驗課程少，臨床操作練習缺乏真實性，且實習時間短，不利于學生將理論知識與臨床實踐相結合。將VR與AR技術用于口腔黏膜病學的相關操作中可以大大提高學生臨床操作的真實體驗感。如多數口腔黏膜疾病的確診都需要取組織病理活檢，此內容可以通過VR技術展示甚至全程指導學生進行虛擬操作，通過VR技術模擬病損，從病損的消毒、局部麻醉、至病損部位的選擇、切取及縫合，均讓學生在虛擬環境下自主操作，教師在線點評，使學生對整個病損活檢技術有更為全面、清晰、深刻的認識，鞏固學習成果，有效減少臨床操作中的失誤，激發學生學習的積極性和主動性[4]。

3.未來展望

隨著人們對口腔健康的關注，社會對高素質、臨床技能熟練、實踐能力強的口腔醫學生的需求越來越緊迫。如何使口腔醫學生把所學的口腔黏膜病學理論知識與實踐聯系起來，鞏固和拓展醫學的口腔基本理論知識，繼而具備較強的口腔黏膜病的臨床診治能力，是口腔黏膜病學教學工作的重點[1]。VR與AR的發展是離不開5G高速網絡的。5G網絡實現，在不久的將來，5G網絡新技術將成為VR、AR產業賴以發展的通信技術。VR、AR主動而有效地聚焦學習問題，挑戰原有假設、制定新的規則，把死記硬背轉變為理解運用，把枯燥乏味的題海戰術調整為新鮮刺激的探險挑戰，使學習者真正學有所獲[6]。虛擬現實技術和增強現實技術是科技化的新興產物，在醫學教學中極具潛力，它可以突破傳統教學的限制，建立現代化教學模式，提高教師教學能力，提升教學質量，推動醫學教育的發展[7]。隨著5G網絡的不斷發展，以及VR與AR技術的不但成熟，5G時代下VR與AR技術用于口腔黏膜病學教學中指日可待。

[參考文獻]

[1]王新文，劉源，劉青，衛明慧.口腔黏膜病教學中循證醫學思維的培養[J].牙體牙髓牙周病學雜志，2016，26（06）：385-386+380.

[2]Steuer JS. Defining virtual reality： Dimensions determining telepresence [J]. Journal of Communication， 2010， 42 （4）： 73- 93.

[3]Badash I， Burtt K， Solorzano CA， Carey JN （2016）Innovations in surgery simulation： a review of past， current and future techniques. Ann Transl Med 4（23）：453.

[4]汪苑苑，朱婉立，劉青，焦凱.淺談虛擬現實技術在口腔黏膜病學教學中的應用[J].醫學教育研究與實踐，2020，28（03）：491-493+509.

[5]孟凡皓，朱智慧，張小輝，張韜.虛擬現實和增強現實技術在口腔醫學領域中應用的研究進展[J].山東醫藥，2018，58（34）：101-103.

[6]楊靜.口腔基礎醫學教學中慕課的應用分析[J].全科口腔醫學電子雜志，2019，6（22）：16-17.

[7]甘淋玲，沙川，王博.VR技術在中國醫學教學中的實踐與思考[J].中華醫學教育探索雜志，2019（09）：871-875.

基金項目：陜西省高等教育MOOC中心2017年SPOC定制項目（17MZ39）。

（作者單位：西安醫學院口腔醫學院，陜西 西安 710075）