數字化技術在正頜外科教學中的應用

闞召俊，李運峰

（口腔疾病研究國家重點實驗室/國家口腔疾病臨床醫學研究中心/四川大學華西口腔醫院，四川 成都 610041）

正頜外科是一門專業性及實踐很強的學科，在教學工作中應注重學生綜合素質和動手能力培養。目前，正頜外科教學大多采用PPT講解理論知識、臨床見習及實習的方法，以達到學以致用的目的。然而，不論是傳統的傳遞—接受式的理論教學，還是圍觀式的實踐教學，都很難調動學生興趣，取得良好教學效果[2]。由于正頜手術的高風險性及高精確性，大部分學生在實習中，對臨床相關工作望而卻步，使得正頜外科人才培養周期長，培養效率低。近年來，數字化技術在正頜外科的廣泛應用，不僅使正頜外科的臨床診療流程有了顛覆性的改變，在正頜外科教學工作中，數字化技術也展現了其優勢。

1 數字化技術在正頜外科診療中的應用

數字化正頜外科診療流程包括臨床資料收集、數據處理、計算機輔助手術規劃與模擬、三維打印制作、牙合板處理及正頜手術術中指導等[3]。四川大學華西口腔醫院正頜與關節外科制訂的具有華西特色的牙頜面畸形數字化診療流程如下：（1）臨床資料收集：將患者的CT掃描數據、牙模的激光掃描數據、面部外形的三維照相數據導入專門的軟件，建立虛擬綜合頭顱模型。（2）手術模擬：通過專業手術軟件在綜合頭顱模型上進行模擬手術操作，評價手術效果，確定最優手術方案。（3）制作并打印手術導板及牙合板：手術導板是連接虛擬手術和真實手術的橋梁，將虛擬手術計劃準確地應用于真實手術，最終達到和虛擬手術相同的效果。確定具體手術方案之后，在軟件上制作手術導板及牙合板，并通過高精度3D打印機將其打印出來。（4）效果評估：手術后對比虛擬手術和真實手術的效果差異，評價手術方案執行的準確性[4]。

2 數字化技術在正頜外科教學中的應用

2.1 數字化技術在理論教學中的應用

口腔頜面部解剖結構較復雜，牙頜面畸形主要是指頜骨體積、形態，上下頜骨之間及其與顱面其他骨骼之間的關系異常，正頜手術主要通過骨骼高精確度的移動來實現頜面部功能與形態協調。傳統的課堂教學及PPT教學依賴于學生的空間想象力及教師的講解能力，而利用模型教學盡管實現了三維空間的直觀展示，但由于缺乏顱頜面骨的整體空間結構，僅能顯示上下頜骨的位置異常，學生理解起來較為困難。因此，面對大量的基礎課和專業課，大多數學生采用死記硬背的方法。

形象化教學是啟發學生形象思維、提高教學效果的重要手段。為了更生動、形象地進行教學，使學生建立形象思維，提高教學效果，我們在原有形象教學設施的基礎上，利用數字化技術通過計算機軟件實現患者顱頜面部骨骼的三維重建，使學生從不同角度觀察分析，加深對顱頜面骨骼解剖形態以及牙頜面畸形的特征、種類與程度的理解、記憶。不僅如此，數字化技術還可在虛擬環境下，通過對骨骼的切割與移動來模擬正頜手術的截骨及骨塊移動，詳細、直觀地展示正頜手術過程，有利于學生對正頜手術的理解。有研究表明，與傳統幻燈片教學相比，數字化技術在正頜外科教學中的應用不僅調動了學生的學習興趣，還使教學內容更加生動，并且可有效縮短理論教學時間，值得在正頜外科教學中推廣[5]。

2.2 數字化技術在見習教學中的應用

臨床醫學課程教學概括起來有兩種模式，即臨床課程教學（理論教學和課間見習）—臨床實習模式和臨床課程教學（理論教學和少量的課間見習）—集中見習—臨床實習模式[6]。不管哪種模式，臨床見習都是不可缺少的部分，是連接理論學習與臨床實踐的橋梁，在這一階段需要學生直接接觸患者，近距離觀察典型病例，從而提高臨床思維能力以及操作水平，為將來從事臨床工作打下堅實的理論基礎，積累實踐經驗。

傳統的臨床見習以帶教教師為中心，學生被動學習理論知識，由于缺乏感性認識，學生參與積極性不高。因此，以問題為核心的新型多元化教學模式被越來越多地應用于臨床見習，包括以問題為基礎的PBL模式、以病例為基礎的CBL模式和以小組為單位的TBL模式等[7]。由于正頜手術的高精確度及高風險性，在見習階段很難讓每名學生參與到手術中來，而傳統的圍觀式示教又無法保證所有學生看清，掌握關鍵步驟。加之傳統手術的取牙模、灌注石膏模型、面弓轉移、上頜架、切割石膏模型等過程不可逆，且耗時較長，容錯率較低，致使學生很難在較短時間內觀看完整的正頜手術術前準備過程，更無法參與其中，并在此基礎上發現問題、分析問題。利用數字化技術采集臨床數據后，可在較短時間內模擬手術及手術導板的制作，并可讓學生以小組為單位通過數字化虛擬平臺參與牙頜面畸形的診斷、手術方案的制訂，并模擬手術，從而發現問題、在教師的指導下解決問題，不僅提高了學習積極性、見習的趣味性，而且學生在參與過程中有效提高了臨床思維能力。

2.3 數字化技術在臨床教學中的應用

臨床實踐是實習生由學生向醫生轉變的階段，其工作能力多取決于此階段打下的基礎。因此，做好臨床帶教，解決實習生存在的問題，培養合格的實用型人才，是臨床帶教教師義不容辭的責任[8]?？谇活M面外科臨床教學不同于課堂理論教學，也不同于其他專業的實習，專業的特殊性使得口腔頜面外科實習的實踐性更強、風險更大，學生的心理負擔更重[9]。在臨床實習過程中，學生往往實習態度不端正，對待實習較敷衍；未認識到口腔頜面外科臨床思維培養的重要性，只注重臨床操作的技巧性；不重視理論知識學習；學習過程中缺乏必要的回顧性總結[10]。

在正頜外科傳統的牙頜面畸形診療流程中，大多使用二維頭影測量分析牙頜面畸形的特征、種類以及程度，以此制訂手術方案，之后在石膏模型上模擬手術，手工制作帶有模擬手術信息的咬合板。這種診療方法在數據信息的完整性方面存在局限性，對于確定頜骨位置尤其是面部不對稱等復雜畸形的診斷十分困難。實際操作中，不僅費時費力，而且在面弓轉移、上頜架、切割石膏模型等多個環節都存在產生較大誤差的可能，加之這一系列操作不可逆，容錯率低，學生一般無法獨立完成。

數字化正頜外科采用螺旋CT、牙弓掃描和面部三維照相構建綜合頭顱模型，可以提供全面的診斷信息，尤其是面部對稱性的診斷信息，對手術有較大的指導意義。數字化模擬手術可以通過虛擬平臺進行可逆的、重復的手術操作，學生可獨立操作，模擬實施手術方案并比較幾種手術方案的優缺點，選擇最優的手術方案，不僅可以激發學生的實習積極性，培養臨床思維能力，而且通過參與手術方案制訂、模擬手術操作及術后評估等，增強學生工作責任心，提高醫患溝通能力，而數字化的患者數據庫亦有利于學生對以往病例分析進行回顧性總結。有研究顯示，讓臨床醫學專業研究生利用數字化技術參與手術方案制訂、模擬手術設計及在實際手術過程中擔當第一助手后，研究生對不同手術入路、組織層次、重要解剖結構的保護等操作掌握得更好[11-12]。

3 數字化技術在教學中應用的局限性

盡管數字化技術在教學中具有顯著優勢，但在實際應用中也發現其有一定的局限性。如，相關設備及軟件價格昂貴，很難普及所有學校及研究機構；目前數字化軟件大多為英文版，因此需要應用者有一定英語水平；現階段大多數數字化軟件技術敏感性較高，需要應用者具備一定的計算機基礎，提高了操作門檻等。此外，數字化技術在教學中的應用，目前還只側重于增強理論知識的趣味性及臨床思維的靈活性，在模擬手術操作過程中，缺少觸覺的感知，因此，在正頜手術的操作訓練方面，依舊無法代替真實手術。Sternberg等發現，虛擬截骨模擬系統可顯著提高受訓者的操作技能及自我客觀評價能力，滿足臨床醫師的手術訓練需要，具有較高的應用價值[13]。另外，國內也有研究者使用VR技術使操作者在虛擬平臺上從任意角度觀察虛擬圖像，通過觸覺反饋裝置、數據手套在接觸、抓持模型中產生實時力反饋感知，做到真正的身臨其境[14]。筆者相信，隨著計算機技術的不斷發展、數字化技術的不斷提高，其局限性終能被克服。

將數字化技術應用于正頜外科教學，不僅可以使理論教學更加生動有趣，促進學生對重點知識的掌握，而且能夠使學生真正參與到正頜手術的術前準備、術后溝通等過程中來，將理論知識與實踐操作相結合，加深對理論知識的理解，有效提高臨床思維能力，增強參與感及責任感。當前，數字化口腔醫療技術已實現深度革新，比如錐形束CT技術、CAD/CAM修復技術以及3D打印技術在口腔醫學領域的大量運用[15]，數字化發展的口腔醫學已經逐漸進入技術飛速發展的行列[16]，讓學生早期接觸數字化技術，有利于培養新時代口腔專業人才。隨著計算機技術的不斷發展，數字化技術有望在正頜外科教學乃至口腔醫學教學中發揮更大作用。