論虛擬仿真實訓系統(tǒng)在口腔實驗教學中的應用

王琳+李子夏+王峰+曾輝+謝娜

摘 要：口腔實驗教學在口腔臨床教學中有著非常重要的作用。虛擬仿真實訓系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)口腔實驗教學中存在的問題，減少了實驗材料的重復消耗，提供了安全、節(jié)能的實驗環(huán)境，有利于學生更加扎實地掌握口腔基本操作技能，建立縝密的臨床診療思路。

關鍵詞：虛擬 仿真 口腔實驗教學

中圖分類號：R781.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0159-02

口腔臨床醫(yī)學是一門技術性和操作性都很強的專業(yè)，口腔實驗教學是口腔醫(yī)學生將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐操作能力最主要的平臺，在口腔醫(yī)學生培養(yǎng)過程中起著非常關鍵的作用，實驗教學模式對學生掌握相應的臨床操作技術至關重要。

1 傳統(tǒng)口腔實驗教學中存在的問題

（1）訓練模式與臨床操作差距較大。傳統(tǒng)的口腔實驗教學方法主要在石膏牙或離體牙上練習備洞、充填及根管治療、備冠、樁冠等基本口腔操作技術。醫(yī)患體位的調(diào)節(jié)、口鏡的鏡像操作、口鏡與手機、其他牙科器械的配合都得不到訓練，學生進入臨床實習后，直接面對患者，不熟練地操作容易導致緊張和不適應心理，操作失誤率較高，大大增加了醫(yī)患糾紛的隱患。

（2）離體牙供不應求。離體牙是學生進行操作練習最佳的實驗材料，但是其來源非常有限，隨著人們對牙齒的保護意識越來越強，拔牙的數(shù)量日漸減少[1]。解剖結(jié)構(gòu)完好的離體牙遠遠達不到需求量。智齒相對較易收集，但其冠部形態(tài)及根部變異較大，并非口腔實驗操作訓練的理想模型。

（3）離體牙替代品的應用局限性。目前，離體牙替代品多用塑料牙，但這樣的材質(zhì)不能完全模擬牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)的硬度、強度等物理機械指標，影響學生預備窩洞、根管時的手感；如，仿真牙髓腔、根管均較大較直，沒有生理性縮窄區(qū)，影響學生對髓腔、根管形態(tài)和彎曲度的正確了解。此外，目前的幾種口腔仿真模擬系統(tǒng)均由國外設計制造，價格昂貴，并且其配套的實習模型、耗材等也均依賴進口[2]。塑料牙鉆磨時產(chǎn)生的粉塵和氣味對學生健康不利，容易使學生產(chǎn)生厭惡情緒，降低學生練習的積極性。

（4）實踐操作訓練不足。由于實驗室離體牙來源有限，高品質(zhì)仿真牙價格昂貴，國內(nèi)大多數(shù)高?，F(xiàn)有的實驗條件只能提供給學生額定的實驗材料并在課堂上有限的時間內(nèi)進行練習，大多數(shù)學生操作訓練不足，實驗效果很難保證。

（5）危險度較高。離體牙若前期處理不當，容易攜帶致病菌，學生用高速渦輪機進行鉆磨時，隨著大量水霧噴出，污染實驗室環(huán)境。其次，在學生對高速渦輪機不熟悉或操作不當?shù)那闆r下，銳利的車針或器械可能會對學生造成意外傷害。

（6）操作過程及結(jié)果評判中的問題。學生進行實驗操作時，由于條件所限，教師往往只能對操作結(jié)果進行評估，很難及時發(fā)現(xiàn)學生操作過程中的問題并給予及時有效指導。再者，離體牙解剖形態(tài)各異，操作難度不一，結(jié)果評判主要靠教師目測，很難做到客觀、公允。

2 Simodont數(shù)字化虛擬仿真牙醫(yī)培訓系統(tǒng)的特點

Simodont數(shù)字化虛擬仿真牙醫(yī)培訓系統(tǒng)結(jié)合穆格的領先觸覺技術以及ACTA（阿姆斯特丹牙科學術中心）在口腔教學方面的經(jīng)驗，開發(fā)了一系列可在虛擬環(huán)境中進行實踐練習的牙科治療程序，牙鉆手持件內(nèi)裝配的力傳感器允許對鉆磨和接觸力道進行異常精確逼真的模擬。幫助學生學習去除齲損、窩洞充填或冠齒預備等程序操作。牙釉質(zhì)的硬度被忠實再現(xiàn)，并可與牙本質(zhì)和牙髓輕松區(qū)分開來。利用口鏡柄可對牙齒從各個側(cè)面進行真實檢查，視像顯示中“看到”的圖像與口腔鏡及其鏡映像均為實際尺寸，從而構(gòu)成自然真實的視覺景象。使用真實的踏板來控制虛擬牙鉆的速度及牙鉆鉆磨牙齒時發(fā)出的聲音。練習中所使用的牙齒圖片來自于真牙掃描圖庫，模擬器可提供給學生更加多樣和復雜的病例訓練，針對學生各自的情況可以進行不同程度的訓練。

3 Simodont數(shù)字化虛擬仿真牙醫(yī)培訓系統(tǒng)應用于口腔實驗教學的優(yōu)勢

（1）提升教學效果。Simodont數(shù)字化虛擬仿真牙醫(yī)培訓系統(tǒng)內(nèi)設的教學模塊主要有虛擬診室和虛擬實驗室兩部分。虛擬診室建立有不同牙體疾病的患者資料，學生完全模擬臨床診療程序，根據(jù)系統(tǒng)所提供的病史及檢查結(jié)果做出診斷，提出治療計劃，并在此基礎上給予相應治療。虛擬診室最大限度地模擬了臨床接診程序，可以很好地培養(yǎng)學生的診療思路。虛擬實驗室的手部精細度訓練模塊，旨在訓練學生對手機及鉆針的操控能力，Simodont可以標記重要的或是容易操作失誤的環(huán)節(jié)，在窩洞的制備、開髓訓練及冠橋的制備模塊中，學生針對個人需要改進的地方反復練習，從而提高訓練效率。有研究表明，經(jīng)過Simodont教學系統(tǒng)訓練過的口腔醫(yī)學生，不僅獲得了良好的實驗教學效果，當他們進入臨床實習后，也能夠更加自信，從容的面對患者，更快地適應臨床診療工作，完成實驗室向臨床工作的順利過渡[3，4]。

（2）系統(tǒng)自主檢測評分，減少學生對教師的依賴。Simodont教學系統(tǒng)可以記錄操作過程，學生通過回看，自我發(fā)現(xiàn)問題，通過反復訓練，得到有效改善。系統(tǒng)對操作給予客觀的檢測評分，減少學生對教師的依賴，也使得開放性實驗更易開展進行。

（3）安全可靠，無材料消耗。Simodont教學系統(tǒng)采用力傳感器模擬高保真感覺的獨特準入控制技術，備牙以及手持儀器模擬操作提供逼真的力反饋，通過高性能視像與音效合成模擬提供逼真的學習體驗，實驗過程無實驗材料的重復消耗，大大地節(jié)省了耗材支出，亦無銳利器械、高速鉆針傷及學生等安全隱患。

（4）豐富課堂教學形式。Simodont教學系統(tǒng)可以將教師的操作過程進行記錄，并通過多媒體投影讓同學們重復觀看、學習。學生的操作過程、學生對虛擬患者的診斷、診療流程也可通過多媒體與其他同學分享，通過討論及共同分析，將理論知識與實踐更好結(jié)合，提高學生的診療分析能力。虛擬診室所提供的病例因其病史、檢查結(jié)果詳盡完整，也是PBL（problem based learning）教學案例的最佳來源。

綜上所述，雖然我國目前醫(yī)療形勢嚴峻，對口腔醫(yī)學生的培養(yǎng)提出了更高要求，但日新月異的科學技術，以Simodont教學系統(tǒng)為代表的虛擬仿真實訓系統(tǒng)以其獨有的高度虛擬仿真操作、豐富的課程安排及高度安全性無疑給口腔實驗教學注入了新的生命力。相信隨著該教學系統(tǒng)的不斷完善，會有越來越多的口腔操作訓練模塊，如，根管治療、種植等相關的操作訓練都可以實現(xiàn)，我們期待越來越完善的虛擬教學系統(tǒng)可以讓學生更好的思考、分析、解決問題，實現(xiàn)他們在知識、能力、素質(zhì)各方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻

[1] 柳毅，鄭元娜，劉月蓮.虛擬實驗室Simodont在荷蘭口腔醫(yī)學教學中的應用簡介[J].上?？谇会t(yī)學，2013，22（2）：237-239.

[2] 賈駿，段嫄嫄，金磊，等.口腔仿真模擬系統(tǒng)及其在臨床前教學中的應用[J].中國教育技術裝備，2007（2）：29-30.

[3] 張文，王冠博，凌均棨，等.Simodont虛擬仿真系統(tǒng)和KaVo仿真頭模在齲病學實驗課教學中的聯(lián)合應用[J].中華口腔醫(yī)學研究雜志：電子版，2015，9（3）：226-231.

[4] I.R.de Boer，P.R.Wesselink，J.M.Vervoorn.Student performance and appreciation using 3D vs.2D vision in a virtual learning environment[J].Eur J Dent Educ，2016，20（3）：142-147.