數字化技術在口腔修復學教學中的應用研究*

邱 燕,吳小紅，陳哂媛

(重慶醫科大學附屬口腔醫院口腔修復教研室，重慶 401147)

隨著計算機和互聯網通信技術的飛速發展，以計算機為基本技術手段的數字化技術越來越多地應用于各行各業。近年來，口腔修復專業數字化技術不斷發展，數字化影像技術、虛擬仿真技術、數字化導航種植手術、口內數字化掃描、計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)技術、3D打印技術等讓口腔修復治療的臨床操作和義齒加工變得更加簡單、方便、高效和精確，同時也讓修復體成品適合性更高，美學效果更逼真。

口腔修復數字化技術的發展和應用正在改變著傳統口腔修復的臨床操作模式和修復體的加工制作方式，并推動口腔修復治療向微創、精確、簡便、自動、高效、高仿真和更有效恢復生理功能方向發展[1]。為適應口腔修復專業的數字化發展，重慶醫科大學口腔醫學院于2021年開始在口腔醫學專業和口腔醫學技術專業本科階段的口腔修復學理論課教學中特別增加了《口腔修復的數字化技術》章節。口腔修復學實驗室教學和臨床教學必須緊跟數字化步伐，以適應口腔修復臨床和義齒加工的數字化進程。

1 將虛擬仿真技術引入口腔技能操作的實驗室教學

在口腔修復的專業技能操作訓練中，牙體預備是固定義齒修復技能操作的訓練重點。牙體預備是有創且不可逆的操作，一旦出現差錯則難以恢復。虛擬仿真技術是用虛擬系統模擬真實系統的技術。在口腔修復學實驗室教學中引入虛擬仿真技術能為學生提供比仿真頭模更環保、更先進、更安全的模擬環境。利用虛擬仿真技術進行牙體預備操作訓練，無模型損毀，可節約大量實物模型耗材。學生可在無損耗的虛擬模型上進行反復多次的操作練習，直到熟練掌握操作技巧。這樣可避免因實物模型損毀而限制學生在實驗室操作次數的問題，從而實現實驗室教學質量的提升。同時也為學生后期進入口腔修復臨床實踐打下堅實基礎，有效降低了學生在臨床實踐操作中出現醫療差錯的概率[2]。

2 將數字化實時評估系統引入口腔修復實驗室教學

近年來，本院引入了迪凱爾-艾知星口腔技能訓練實時評估系統。該系統通過虛實結合方式幫助學生將口腔修復專業理論與技能操作相結合，從而提高實驗室教學質量。數字化實時評估系統將牙體預備的標準步驟按照切端(牙合面)-唇面-舌面-鄰面-頸緣順序逐步分解，通過動畫加文字的形式展現牙體預備的標準步驟和方法。學生使用裝有感應器的高速渦輪手機和標準模型進行牙體預備，系統顯示器可采用3D形式實時呈現牙體預備情況，針對每個步驟的牙體預備方法、車針的使用、牙體預備量及預備后的牙體形態進行糾錯，一步一步規范地指導學生進行牙體預備技能訓練。同時，數字化實時評估系統在牙體預備的操作過程中提供過程評估，通過在線電子教師一對一的監控和指導，規范做好每一步。該系統可提供過程和結果評估，詳細解析學生操作過程中存在的各種問題，并對操作結果進行解析評分，從而幫助學生實現自我糾錯、自主學習，有效提高了教學效果；同時可幫助教師了解學生操作過程中出現的問題和牙體預備的完成情況，便于教師總結實驗室教學過程中所存在的問題，及時改進教學方案，提高教學質量。

3 數字化口內掃描技術在臨床教學中的應用

數字化口內掃描技術將光學、電子技術及計算機圖像識別和處理技術結合在一起，應用小型探入式測頭通過口內光學掃描直接在患者口內進行牙體及周圍軟組織表面形態的獲取[3-4]。近年來，數字化口內掃描技術越來越多地應用于口腔修復臨床，尤其是固定修復和種植修復的印模制取。傳統印模制取方法存在患者對印模材料敏感不適、腭咽反射較重的問題，尤其是當學生對印模制取技術掌握不熟練時，往往更容易增加患者的焦慮感和不適感。數字化口內掃描技術在印模制取過程中無須使用傳統耗材，更加環保，避免了學生因取模技術掌握不熟練而造成患者敏感不適，以及多次反復取模造成印模材料浪費和醫患矛盾等問題。數字化口內掃描技術還避免了傳統模型制取過程中模型材料收縮膨脹對模型精度的影響。在數字化口內掃描過程中，教師和學生可實時對牙預備體形態進行檢查。教師通過椅旁電腦中的三維圖像評估學生牙體預備的質量和細節，同時通過電腦屏幕更直觀地為學生講解牙預備體所存在的問題，并實時進行修正。學生在臨床實踐學習中更清楚自身操作所存在的問題。這樣有利于提高學生臨床操作水平和口腔修復臨床教學效果。

4 CAD-CAM技術在臨床教學中的應用

隨著數字化印模技術精度的提高，CAD-CAM技術在口腔修復領域的應用也更加廣泛。CAD-CAM是指采用逆向工程技術測量和掃描各種數字、圖形信息，進行產品設計，再由計算機的數控加工設備對產品進行加工成型的制作技術[3]。修復體數字化設計是基于CAD技術，而修復體的數字化制作技術則是應用CAM技術進行加工制作，具有高效、精確、節約成本、污染少等諸多優點。學生在臨床實習過程中可通過椅旁CAD-CAM系統配置的口腔掃描系統了解數字化印模的制取過程，同時也可通過椅旁系統的電腦顯示器更清晰、直觀地了解修復體設計和修改過程，還可嘗試自己動手進行修復體設計和修改。如果是非椅旁系統，學生可在本院口腔修復工藝中心通過對口腔石膏模型進行掃描獲得模型數據，然后進入CAD程序，同時還可了解CAD如何通過CAM實現修復體加工。當學生從口腔修復工藝中心實習結束再次回歸修復臨床工作時，又可見證利用數字化技術制作的修復體最終是如何在患者口內實現口腔修復功能，讓學生在修復臨床實習過程中實現“醫-技-醫”全流程融會貫通。

5 3D打印技術在口腔修復工藝中心教學中的應用

3D打印屬于快速成形技術，又稱增材制造,是信息網絡技術與先進材料技術、數字制造技術緊密結合的產物[5]。3D打印技術以三維數字模型為基礎，再將模型分割成眾多層面，采用逐點噴灑黏結劑來黏結粉末材料或逐點噴灑樹脂液滴并同步光固化的方式，逐層堆積疊加，最終形成實體模型[6-8]。利用3D打印技術制作修復體，將傳統義齒加工的“減法”過程轉變成“加法”過程，從而大大節省了義齒加工制作的原材料[9]。目前，本院口腔修復工藝中心將3D打印技術廣泛地應用于口頜模型制作、金屬基底冠制作、活動義齒金屬支架制作，以及各類具有個性化特征的種植手術導板制作等。按照口腔醫學專業本科教學計劃，口腔醫學本科學生必須到口腔修復工藝中心完成實習輪轉。在口腔修復工藝中心，學生可以看到自己在口腔修復臨床實習過程中使用口內掃描獲取的數字化模型數據通過3D打印技術制作成高精度樹脂模型的過程，以及在模型上完成各種類型修復體制作的過程。這讓學生在臨床實習過程中實現了修復臨床到義齒加工的數字化全流程學習。

6 數字化導航技術在種植修復臨床教學中的應用

口腔種植手術屬于精細化手術，早期骨平面二維影像讓醫生難以較好地判斷缺牙區域的牙槽骨密度、寬度及種植體與周圍鄰近重要解剖結構的關系，因此種植手術精準度偏差相對較大[10]。伴隨著口腔錐形束CT(CBCT)的引入和數字化導航技術的飛速發展，以術前三維種植設計、術中全程數字化導板導航手術及術后CAD-CAM修復為主要內容的數字化種植技術，大大提高了種植體植入手術和后期修復的精確性和安全性[11-12]。口腔種植手術導航系統通過對三維醫學影像的虛擬可視化應用，制訂理想的術前種植設計方案，并結合精準的紅外線光學定位技術，實現手術器械、醫學影像和患者頜骨位置的融合，從而實現實時精準導航。在臨床教學過程中，學生可從患者拍攝CBCT開始全程參與患者術前規劃。在種植一期手術過程中，數字化導航系統可全程對種植體植入位點、角度、深度進行實時引導。學生在這個過程中可更好地了解和掌握種植體植入手術的要領。數字化導航可避開重要解剖結構，從而讓學生更好地掌握如何避開上頜竇、神經管等重要解剖結構，避免傷及鄰牙牙根，有效避免了手術操作的盲目性。數字化導航系統可充分利用患者頜骨骨量，減少植骨，在保證種植體植入方向的同時確保種植植入位點的安全性，從而確保后期種植體均勻受力并獲得更佳的咬合承受能力。這樣可讓學生更好地理解以修復為導向的種植理念。數字化導航系統在種植體植入后可對種植體植入精度進行驗證，從而可對學生的技能操作進行有效評估，并加以指導改進，提高教學質量。

7 小 結

數字化技術已經越來越多地應用于口腔修復臨床操作和修復體加工制作，其讓口腔修復變得更加簡單、精確、高效、美觀。為適應口腔修復學數字化進程，口腔修復學實驗室教學和臨床教學必須與時俱進，緊跟數字化發展的步伐，這樣才能培養出能夠適應口腔修復數字化變革的口腔修復專科人才。