5G時代下VR/AR在口腔頜面外科教學中的應用分析

張耀超 崔曉明 張琳梅 閆小榮

摘 要 近年來，虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術為我們的生活帶來很多改變，也逐漸被應用于醫學教育領域。VR和AR技術的應用必將為口腔教學提供更多的幫助，讓口腔專業知識的學習變得更高效更有趣，使老師和學生都能從中獲益。本文闡述了VR/AR技術在口腔頜面外科教學以及臨床手術操作訓練中的作用，并對未來發展前景進行了展望。

關鍵詞 虛擬現實（VR）;增強現實（AR）;口腔頜面外科

口腔頜面部的神經血管錯綜復雜，熟練掌握口腔頜面部的解剖結構可大大地減小手術失誤率以及意外發生率。二維解剖關系往往因觀察視角的不同，無法形成直觀的空間映像;而建立在遺體上的三維解剖關系，會受到來源的限制而且觀察時艱辛耗時。而VR技術能夠提供一個無風險的手術環境，使學習者不斷地重復演練操作，且不存在任何醫學倫理問題。此外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。

1在拔牙手術教學中的應用

在口腔頜面外科領域，軟組織手術及拔牙等操作由于動作和用力的復雜性而不能被較好地再現模擬，因此，VR技術在口腔頜面外科多用于三維解剖模擬、手術計劃、手術預測和骨組織的操作。VR系統不僅包括顱頜面骨的三維結構，也包括軟組織結構，能在虛擬環境下行部分手術操作，具有逼真、形象、直觀和科學的特點。在講解阻生牙拔除手術方案設計時，借助VR技術重建的虛擬模型，了解阻生牙本身的形態大小、牙根數目和鄰牙的關系，估計拔除患牙過程中鄰牙和骨組織阻擋程度，對于患牙阻力進行精準分析;同時測定周圍重要神經及組織的位置，手術中注意避讓保護，最終實現個性化精準拔牙方法、制定個性化手術方案[1]。VR技術不僅可以加深對阻生牙拔除過程中三維解剖關系的理解，而且可以鍛煉手術操作能力，有效提升心理素質。同時，也可以有效減少實習中不良事件的發生，為共建醫患和諧關系做出了貢獻。

2在阻滯麻醉教學中的應用

下牙槽神經阻滯麻醉是頜面外科中一項基礎操作，但如果操作不慎可能會引起麻醉效果不佳或麻藥入血等問題，甚至造成更嚴重后果。Correa等介紹了一種用于下牙槽神經阻滯麻醉訓練的VR系統，可以評估注射位置和深度是否正確，并且提供近乎真實的進針感覺反饋[2]。也有學者應用增強現實技術在頜面外科手術中將下牙槽神經管的位置投射到術區，避免了術中損傷重要神經[3]。

3在正頜外科教學中的應用

Badiali等通過HMD應用AR技術，使得術者在術中可以按照術前模擬手術的步驟在頜面骨截骨后復位。Chen等也搭建了同時應用HMD和觸覺反饋設備的虛擬頜面外科手術系統[4]。許多學者均基于VR設計了頜面外科的手術訓練系統，系統支持HMD、觸覺反饋、半透半反膜等交互設備，提高了訓練的真實感。由于實驗室教學的局限性，實習生無法全方位觀察手術過程，給教學帶來了很多局限性。

4在牙槽外科教學中的應用

在口腔牙槽外科教學中，臨床前模擬手術操作一直是空白，然而基于VR技術開發的牙槽外科虛擬手術模擬系統彌補了這個空白，借助該技術學習者可以擁有無風險的臨床前操作機會，逼近真實的視覺及觸覺體驗。在牙槽外科教學中創新性的利用VR技術創造出虛擬的三維仿真模型，實現了在虛擬的仿真三維模型上進行手術設計與演示。隨著VR技術的應用，手術計劃更加個性化，手術結果更加完美，這對提高顱頜面畸形或創傷患者的生活質量、改善其心理健康有著重要的意義。

5未來展望

VR和AR是一項結合了軟件、計算機、傳感器和顯示設備的技術，將其與顱頜面外科相結合，最重要的是如何將手術相關知識內容轉化成計算機所能處理的信息。現如今已有許多基于AR的術中導航系統被研發出來，并應用于各種顱頜面外科手術，均取得了滿意的成果，而現今VR和AR最大的缺點在于缺少真實感和設備系統的復雜性使得這一技術難以普及，隨著5G時代的迅速發展相信這一問題會隨之解決，5G（the fifth generation network）是指第五代移動通信網絡。它憑借“大帶寬、低時延、大連接”等優勢，與移動互聯網、AR/VR 技術一起，在整合優質教學資源和豐富實踐教學等方面發揮重要作用，有助于重構口腔教學模式。另一方面，虛擬手術計劃和訓練系統及術中導航系統有望在不久的將來變得更加精確、真實，甚至能夠準確地模擬出軟組織的形變，展現出真實的術后效果，在此基礎上遠程醫療體系會更加完善，醫療資源將會充分共享，高難度的顱頜面外科手術可以通過遠程會診、遠程手術指導而更加普及。

參考文獻

[1] 亓文婷，潘劍，包崇云，等.虛擬現實技術在口腔牙槽外科教學中的應用實踐[J].繼續醫學教育，2019，33（12）：19-21.

[2] Correa CG，Machado MAAM，Ranzini E，et al. Virtual Reality simulator for dental anesthesia training in the inferior alveolar nerve block[J]. J Appl Oral Sci，2017，25（4）：357-366.

[3] 石巧，侯建霞.虛擬現實技術在口腔診療操作培訓中的應用[J].國際口腔醫學雜志，2015，42（1）：69-74.

[4] Chen X，Hu J. A review of haptic simulator for oral and maxillofacial surgery based on virtual reality.[J]. Expert review of medical devices，2018，15（6）：435-444.

作者簡介

張耀超（1983-），女，學歷：碩士，職稱：講師，現就職單位：西安醫學院口腔醫學院，研究方向：口腔醫學。