數字化虛擬托槽定位在正畸教學中的應用

胡麗華　劉洋　王林娜　劉春艷

［摘 要］ 托槽定位訓練是本科生實驗教學中的重要內容，通過探討數字化托槽定位訓練的應用效果，選取正畸科一名就診患者，進行口內掃描，建立數字化模型，拍攝CBCT，將CBCT與數字化模型進行整合，數字化模型制備后進行數字化托槽定位。數字化托槽定位可以精確調整牙軸及粘接位置，通過將托槽定位位置三維數據與標準值進行對比，可以精確量化學生定位的位置差異，并依此進行再定位，此方法可以提高托槽定位的準確性，提高教學質量。

［關鍵詞］ 數字化模型；托槽定位；粘接訓練

［基金項目］ 2020年度河北醫科大學教育教學研究“數字化虛擬托槽定位在正畸教學中的應用”（2020CHYB-13）；2021年度河北省教育廳省級專業學位教學案例立項建設項目“數字化托槽定位技術在口腔正畸學中的應用”（KCJSZ2021045）；2020年度河北醫科大學教育教學研究“以提高勝任力為導向的口腔醫學生培養模式的探索”（2020YBPT-31）

［作者簡介］ 胡麗華（1990—），女，河北邯鄲人，碩士，河北醫科大學口腔醫（學）院主治醫師，講師，主要從事常見錯合畸形的矯治研究；劉春艷（1985—），女（滿族），河北承德人，博士，河北醫科大學口腔醫（學）院副主任醫師，副教授（通信作者），主要從事矯治器治療OSA的基礎與臨床研究及牙周-正畸聯合治療的基礎與臨床研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）07-0173-04［收稿日期］ 2022-03-16

一、背景

口腔正畸學是口腔醫學的一門分支，以錯合畸形的原理、檢查和治療等為研究內容，固定矯治是正畸治療中常見的治療方法，而托槽的粘接則是固定矯治成功的關鍵因素之一，托槽粘接的位置直接影響牙齒的排列效果，只有定位準確，矯治才能事半功倍，托槽粘接失敗將導致治療療程延長和材料的浪費［1-2］。在本科教學中，托槽的定位亦是實驗課程中的重要一環。

傳統托槽粘接實驗教學方法是在石膏模型上用尺子測量、鉛筆畫出臨床冠長軸和臨床冠中心，再用黏蠟將托槽固定在模型上。指導教師根據目測法對學生的粘接位置進行評估，指導學生對粘接位置不佳的托槽進行再定位。傳統教學方法中存在明顯的不足之處：（1）傳統模型儲存占用空間，經常需要更換，浪費材料；（2）黏蠟固定在操作中容易被誤碰，調整位置困難；（3）石膏模型無法顯示牙根空間走向，學生只能憑主觀判斷臨床冠長軸，精確性較差；（4）由于牙齒為弧面，尺子測量精度差，難以準確找出臨床冠中心；（5）教師進行評判時，雖然可以借助尺子測量，但是誤差較大，隨意性強［3］。

隨著數字化技術的發展，CBCT與數字化模型整合成為可能［4-6］。帶有牙根位置的數字化模型能夠提供更為準確的臨床冠長軸，同時利用計算機軟件技術可以精確定位臨床冠中心，利用廠商提供的數字化托槽數據與牙齒臨床冠中心進行匹配，完成數字化虛擬托槽定位。數字化托槽定位可以重復進行，便于修改，并且具有客觀的評價指標，便于教師指導修正，提高了實驗課的教學質量［7］。

二、方法

1.選取河北醫科大學口腔醫院正畸科1名就診患者，應用3 Shape為患者進行口內掃描，獲得患者1∶1的數字化模型，以STL格式存儲。

2.拍攝頜面部錐形束CT（CBCT），以DICOM格式輸出。將CBCT數據導入3 Shape分析軟件中，并與數字模型進行整合。

3.應用3 Shape分析軟件進行模型修整、牙齒分割，設置合平面、矢狀面、橫斷面，調整牙軸，確定臨床冠中心FA點。

4.將提前導入的廠商提供的數字化托槽數據在模型上進行虛擬托槽定位（見圖1），可以獲得托槽粘接位置的三維數據。教師可以根據患者模型獲得托槽粘接位置的三維數據標準值。

5.學生在教師的指導下進行數字化托槽定位練習，教師可以將學生的粘接數據與標準數據進行對比。根據結果分析重新定位位置欠佳的托槽。

三、應用效果

2020年第2學期，我們在2016級口腔醫學專業學生中開始探索數字化托槽定位實驗新的教學模式，課后對學生進行問卷調查（見圖2），收集學生對課程內容的掌握程度、課堂形式的喜好、教學效果的評價等。學生的反饋是我們教學的重要一環，通過學生的反饋進一步調整授課計劃和教學內容。在本學期的88名被調查學生中，84%的學生表示數字化托槽定位訓練授課效果好，15%的學生表示較好，1%的學生表示不好；89%的學生表示能夠掌握全部授課內容，11%的學生表示能夠掌握大部分內容。整體來看，數字化托槽定位實驗新的教學模式比較受學生喜愛。

四、討論

1.數字化托槽定位教學是時代發展的產物。隨著時代的發展，互聯網已深入生活，大學生更是數字化產物的密切接觸者。將數字化信息技術與醫學、教育相結合是未來發展的必然要求。數字化模型及軟件的發展，使正畸患者信息采集及處理更加便利，促進了托槽間接粘接的應用。應用軟件進行數字化模型制備及托槽定位，可以極大地調動學生的積極性，激發學生的求知欲與探索性，提高學習興趣，并培養學生的創新意識。同時，線上操作的便捷性便于學生練習及課后復習。

2.數字化托槽定位教學可以節約成本和空間。傳統托槽粘接訓練需要儲備大量石膏模型及托槽材料，占用空間，并且經常需要更換，是一筆不小的支出。應用數字化托槽定位訓練，節省了空間及材料消耗，電子數據可以重復應用和訓練。同時，不受場地的限制，可以采取線上線下混合模式。近兩年，由于新冠病毒感染的影響，經常需要線上授課，此種授課方式能使教學質量不受影響。

3.數字化托槽定位教學更精準，效果良好。隨著數字化的發展，數字化模型的應用越來越廣泛，口內掃描模型的精確度也得到了進一步證實［8-11］。利用數字化模型進行數據分析、診斷性排牙實驗，相較傳統石膏模型而言有大大的便利。在數字化模型上進行托槽的數字化定位存在顯著的優勢。托槽粘接的核心是精準定位，準確判斷冠長軸和準確的垂直向及水平向位置。傳統教學中，在石膏模型上進行托槽粘接，因為不能顯示牙根方向，因此學生無法準確判斷牙軸。同時，由于牙面是弧形解剖結構，距離測量誤差較大。在數字化粘接中，可以將CBCT與模型整合，清楚地顯示牙根方向，并且有牙軸標識線，可以進行牙軸精確調整，大大提高了學生對托槽定位的準確性。托槽定位能夠產生精確的三維數據［12-13］，可以與標準數據進行對比，教師能夠對學生的定位進行精準評判，避免了教師評判的盲目性。同時，在3 Shape分析軟件中，托槽定位的同時可以模擬牙齒排齊后的效果，使學生直觀地可視化感受牙列由原始狀態到最終狀態的變化，幫助學生了解正畸治療過程。通過展示不同的托槽定位對最終排列效果的影響，使學生體會托槽定位準確的重要性。數字化模型及數字化托槽定位有助于提高本科生的實驗教學質量，提升其實踐技能［7］。

4.數字化托槽定位教學有利于教學效果評價。數字化托槽定位更加適合大數據時代發展的需求，作業儲存方便，便于后期的數據提取，便于進行橫向、縱向比較，可以準確了解教學效果，教師可以及時調整教學方法以及授課的重點和難點。

綜上，數字化口腔醫學技術已被廣泛應用于臨床、科研及教學等方面。數字化虛擬托槽定位在正畸實驗教學中已經有了良好的應用。首先，數字化技術較傳統教學方式，更能調動學生的學習熱情，并獲得良好的學習體驗。其次，數字化虛擬托槽定位訓練可以使學生的定位更為準確，教師指導更為精準，從而使學生直觀地了解牙列的排列變化，理解正畸的過程。最后 ，數字化虛擬托槽定位可以在線上進行，不受空間的限制，有利于學生復習。課堂數據便于保存，方便后期進行教學評價。同時，數字化模型及設備可以反復利用，大大節約了教學成本，避免了材料浪費。總之，數字化虛擬托槽定位訓練對于實驗教學具有重要的意義，是未來的發展趨勢。

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Application of Digital Virtual Bracket Positioning in Orthodontic Teaching

HU Li-hua， LIU Yang， WANG lin-na， LIU Chun-yan

（School of Stomatology， Hebei Key Laboratory of Stomatology， Hebei Clinical Research Center for Oral Diseases， Hebei Medical University， Shijiazhuang， Hebei 050017， China）

Abstract： The training of bracket positioning is an important content in undergraduate experimental teaching. This paper intends to discuss the application effect of digital bracket positioning training. A patient from department of orthodontic was selected for oral scan to establish digital model and CBCT， which can be integrated with digital model. After the digital model was prepared， the digital bracket can be positioned. The tooth axis could be accurately adjusted and the bonding position was more accurate using digital bracket positioning. By comparing the 3D data of bracket position with the standard value， the differences of students' bonding position can be accurately quantified and repositioned according to the data. This method can improve the accuracy of bracket positioning and improve the quality of teaching.

Key words： digital model; bracket positioning; bonding training