虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用淺析

王 冰

（吉林省四平衛(wèi)生學(xué)校，吉林 四平 136000）

虛擬仿真技術(shù)可以構(gòu)建虛擬化的教學(xué)環(huán)境，近年來在教育體系中應(yīng)用廣泛，用戶可以利用人機(jī)交互操作模式對虛擬對象進(jìn)行不斷調(diào)整，對于實踐類專業(yè)訓(xùn)練活動的開展有著積極影響，改變以往教師單向授課的教學(xué)模式，促使學(xué)生在視覺、聽覺以及觸覺一體化的環(huán)境中展開自主學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)生多種感官體驗。口腔醫(yī)學(xué)教育是培養(yǎng)專業(yè)人才的主要方式，當(dāng)前社會上對于口腔醫(yī)學(xué)人才的質(zhì)量要求有所提升，教師需要正確認(rèn)識虛擬仿真技術(shù)的特點，了解虛擬仿真技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)模式之間存在的差異，可以將其合理應(yīng)用到教學(xué)活動中，提高學(xué)生的操作實踐能力，后續(xù)學(xué)生工作活動的開展打下良好基礎(chǔ)。

一、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.減輕學(xué)習(xí)難度

口腔醫(yī)學(xué)涉及的專業(yè)知識較多，學(xué)生普遍學(xué)習(xí)難度較大，如果學(xué)生無法在學(xué)習(xí)過程中獲得成就感會影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，難以充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動意識。除此之外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生反復(fù)進(jìn)行操作訓(xùn)練，但是卻無法得知訓(xùn)練結(jié)果，長期以往會使學(xué)生形成模式化的學(xué)習(xí)模式，也難以了解在操作過程中存在的具體問題[1]。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用則有效減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，可以激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識，對于營造良好教學(xué)氛圍有著積極影響。數(shù)字化虛擬仿真口腔教學(xué)平臺的應(yīng)用，則可以清晰地展示某些操作細(xì)節(jié)，構(gòu)建全新的可以調(diào)動視覺、觸覺和聽覺的實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過在虛擬治療環(huán)境中進(jìn)行實踐操作和三維動畫展示，加深對操作步驟及概念的理解，能有效提高實訓(xùn)操作能力。在新型教學(xué)系統(tǒng)中學(xué)生可以更加真實地感受臨床治療情境，引導(dǎo)學(xué)生對未知過程進(jìn)行探究，對于提高學(xué)生探索意識有著積極作用。

2.保證操作安全性

在口腔醫(yī)學(xué)教育過程中如何強(qiáng)化學(xué)生操作能力、避免在工作實踐中出現(xiàn)不良事件，是教育活動所關(guān)注的重點問題。學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中所學(xué)習(xí)的知識具有理論化的特點，雖然經(jīng)過了模擬訓(xùn)練，但是和真實情境仍然存在一定差異。面對這種現(xiàn)象需要進(jìn)一步提高操作安全性，合理利用虛擬仿真技術(shù)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。通過建立虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)可以模擬接診環(huán)節(jié)、操作環(huán)節(jié)等，加強(qiáng)學(xué)生對臨床醫(yī)學(xué)教育情境的了解和認(rèn)知，讓學(xué)生熟悉臨床診療流程[2]。學(xué)生在系統(tǒng)中可以進(jìn)行獨立接診和問診，對患者實施有效檢查，強(qiáng)化學(xué)生接診技巧，顯著提高學(xué)生綜合能力。在學(xué)生完成臨床治療后系統(tǒng)會自動對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評分，使學(xué)生認(rèn)識到自身在臨床治療中存在的具體問題，避免出現(xiàn)操作疏忽的現(xiàn)象。

3.加快課程改革進(jìn)程

口腔醫(yī)學(xué)教育對于醫(yī)療人才的培養(yǎng)有著重要意義和影響，特別是現(xiàn)階段醫(yī)療行業(yè)進(jìn)入快速改革階段，必須要培養(yǎng)出高質(zhì)量醫(yī)療人才。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用和教育信息化發(fā)展趨勢相一致，利用虛擬仿真技術(shù)可以加快信息技術(shù)和口腔醫(yī)學(xué)教育的融合進(jìn)程，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境，進(jìn)一步加快課程改革速度，完善口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制。信息化技術(shù)的融入改變了傳統(tǒng)教學(xué)手段，也促使教師形成了信息化技術(shù)應(yīng)用意識，提高了教師隊伍整體綜合能力。

二、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育中的實踐應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)得到了口腔醫(yī)學(xué)教育的認(rèn)可，在國內(nèi)以及國外均開始廣泛應(yīng)用這一技術(shù)，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，優(yōu)化了傳統(tǒng)教學(xué)手段，可以為學(xué)生提供更加形象化的學(xué)習(xí)環(huán)境。在口腔醫(yī)學(xué)教育的各個專業(yè)中也開始利用虛擬仿真技術(shù)，教師需要了解不同專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)特點，選擇合適的方式實施教學(xué)。

1.口腔解剖生理學(xué)

在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中學(xué)生首先需要了解牙齒的解剖形態(tài)，可以掌握口腔整體結(jié)構(gòu)特征，了解頜面部軟組織和硬組織的解剖特點，從而針對口腔存在的問題進(jìn)行干預(yù)和處理。以往在口腔結(jié)構(gòu)生理學(xué)中通常會向?qū)W生展示牙齒以及口腔結(jié)構(gòu)的二維X線片，該種影像資料清晰度較高，在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但是由于天然牙普遍體積較小，牙齒解剖結(jié)構(gòu)具有精細(xì)化的特點，如果只是利用圖片進(jìn)行展示學(xué)生無法了解解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)特征，影響了學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握效果。虛擬仿真技術(shù)可以利用三維空間圖像展示牙齒的具體形態(tài)，通過虛擬仿真軟件針對牙齒進(jìn)行放大縮小或者旋轉(zhuǎn)移動，以動態(tài)化的方式對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對解剖結(jié)構(gòu)的了解度。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下學(xué)生可以進(jìn)一步了解根管結(jié)構(gòu)的特征，對解剖學(xué)特點進(jìn)行分析，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，夯實專業(yè)知識基礎(chǔ)[3]。

2.牙體牙髓病學(xué)

牙體牙髓病學(xué)涉及實踐內(nèi)容多，包括多種不同的操作環(huán)節(jié)，例如備洞環(huán)節(jié)、開髓環(huán)節(jié)以及根管預(yù)備環(huán)節(jié)等，每一環(huán)節(jié)涉及的操作要點多，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。作為口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生需要了解各個環(huán)節(jié)的操作要點，對口腔疾病患者實施安全有效的治療干預(yù)。在牙體牙髓病學(xué)教學(xué)活動中會使用塑料牙向患者展示發(fā)病后牙齒所出現(xiàn)的變化，塑料牙可以進(jìn)行反復(fù)使用，能夠減少教學(xué)資源的消耗，學(xué)生也可以對塑料牙進(jìn)行直觀觀察。但是塑料牙也存在解剖結(jié)構(gòu)單一化的問題，面對復(fù)雜根管系統(tǒng)學(xué)生認(rèn)知度不足，會影響后續(xù)根管治療活動的開展。離體牙在教學(xué)中的應(yīng)用會受到衛(wèi)生因素、倫理因素的限制，因此在教育教學(xué)中應(yīng)用并不廣泛。虛擬仿真技術(shù)可以通過牙齒CT掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建牙齒模型，學(xué)生利用虛擬牙齒模型便可開展更加真實和形象化的實踐訓(xùn)練，解決了以往塑料牙存在的限制因素[4]。虛擬牙齒模型可以不斷變化，展示不同類型根管解剖結(jié)構(gòu)，調(diào)整根管大小、根管形狀以及具體位置。

3.口腔種植學(xué)

近年來人們口腔種植需求不斷增加，在醫(yī)學(xué)教育中種植學(xué)也成為了重點教學(xué)內(nèi)容，但是因口腔種植學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容的限制，在教學(xué)過程中仍然是通過理論講解的方式對學(xué)生進(jìn)行教育教學(xué)，學(xué)生缺乏操作訓(xùn)練機(jī)會。虛擬仿真技術(shù)可以構(gòu)建種植手術(shù)模擬系統(tǒng)，該種系統(tǒng)可以讓學(xué)生感受到觸覺反饋，同時還包括下頜骨三維CT圖像，能夠?qū)κ中g(shù)過程中的聲音以及形式進(jìn)行展示，營造真實的手術(shù)環(huán)境。例如在手術(shù)過程中在進(jìn)行鉆孔時會產(chǎn)生震動，通過觸覺反饋裝置將一個圓柱形種植體模型植入到頜骨的三維圖像中來對種植體植入的全過程進(jìn)行模擬。但是目前在口腔種植學(xué)教學(xué)過程當(dāng)中該種系統(tǒng)的應(yīng)用仍然存在一定的問題，感官體驗有待加強(qiáng)，這需要和傳統(tǒng)模型進(jìn)行配合[5]。

4.牙周病學(xué)

牙周疾病在治療過程中需要醫(yī)生利用觸覺的方式實施診斷，在教學(xué)活動中教師會利用模型演示的方式展開教學(xué)活動。牙周病學(xué)教學(xué)難度較大，需要強(qiáng)化學(xué)生對口腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)軟組織和硬組織狀況的了解度。因此在虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建過程中除去滿足治療操作需求外，還需要對軟硬組織進(jìn)行合理設(shè)計，這也使得模擬器開發(fā)難度有所增加。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用后學(xué)生可以利用模擬器觸摸牙齒以及牙齦的具體情況，感受結(jié)石表面特征，以此為基礎(chǔ)對牙周疾病進(jìn)行診斷。或者可以利用VR儀器進(jìn)行教學(xué)，將其放置在牙齒表面上感受牙齦邊緣以及牙周袋位置的觸覺反饋，了解在牙周各個區(qū)域的具體質(zhì)感特點，明確結(jié)石所在位置，提高學(xué)生對牙周疾病的了解度[6]。

5.口腔頜面外科學(xué)

目前口腔醫(yī)學(xué)教育中口腔頜面外科學(xué)已經(jīng)進(jìn)入了改革階段，但是相對于其他國家而言整體教學(xué)改革進(jìn)程較慢。外科住院醫(yī)師在做手術(shù)前除了要掌握外科操作、解剖學(xué)和外科器械的基本知識外，還應(yīng)進(jìn)行超額學(xué)習(xí)，預(yù)演手術(shù)過程。通過虛擬仿真系統(tǒng)可以引入患者模型，了解不同口腔頜面外科問題的特點以及發(fā)生原因，學(xué)生在三維空間內(nèi)針對虛擬上下頜實施操作和調(diào)整，對頜骨手術(shù)進(jìn)行模擬訓(xùn)練。

6.口腔修復(fù)學(xué)

在口腔修復(fù)學(xué)中要求學(xué)生可以根據(jù)牙齒存在的問題進(jìn)行修復(fù)，其中牙體預(yù)備屬于重點學(xué)習(xí)內(nèi)容，需要學(xué)生可以了解牙齒的硬度反饋，根據(jù)反饋結(jié)果選擇合適的修復(fù)方式。目前在口腔修復(fù)學(xué)教學(xué)過程中會選擇塑料牙作為教學(xué)材料，塑料牙和人體的真實牙齒相比硬度存在較大差異，會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以及專業(yè)知識的認(rèn)知。通過虛擬仿真技術(shù)可以設(shè)計牙科模擬器，能夠?qū)ρ荔w的預(yù)備流程進(jìn)行有效模擬，在這一過程中學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中感受真實的觸覺反饋，對于提高牙體預(yù)備教學(xué)效果有著積極作用和影響[7]。虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠向?qū)W生提供虛擬患者，學(xué)生根據(jù)患者的具體情況做好疾病診斷以及治療規(guī)劃，同時在這一環(huán)境內(nèi)也可以及模擬牙體預(yù)備過程中口鏡反射、車針更換、高速手機(jī)的控制、醫(yī)師與患者的體位調(diào)節(jié)操作，提高學(xué)習(xí)真實性。虛擬仿真技術(shù)所展示的圖像具有高分辨率的特點，同時可以帶給學(xué)生更為真實的觸覺體驗，對于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，改善學(xué)習(xí)體驗有著積極作用。在口腔修復(fù)教學(xué)過程中會面臨較多的理論概念，利用數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢可以將信息轉(zhuǎn)移到虛擬仿真系統(tǒng)內(nèi)，以形象的方式將不同牙齒修復(fù)體的制作操作流程記錄下來，可以為教學(xué)活動的開展提供重要的數(shù)據(jù)資料。

三、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用策略

1.組織實踐訓(xùn)練

虛擬仿真技術(shù)屬于一種新型信息技術(shù)，能夠讓人們在虛擬空間內(nèi)進(jìn)行交互和操作，具有人性化的特征和優(yōu)勢。通過利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以構(gòu)建真實的虛擬環(huán)境，和機(jī)器人之間展開通信和互動，在互動之后作為設(shè)計者可以更加精準(zhǔn)地了解在虛擬環(huán)境下的感知體驗。因此利用該技術(shù)能夠有效提高口腔醫(yī)學(xué)教育質(zhì)量，調(diào)動感受者的感官體驗和意識想法，讓其沉浸其中。教師可以利用虛擬仿真技術(shù)組織學(xué)生參與實踐訓(xùn)練，根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容讓學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)，提高了實踐訓(xùn)練質(zhì)量，打破以往實踐訓(xùn)練過程中存在的時空條件限制。在實踐訓(xùn)練中學(xué)生可以對虛擬牙齒模型進(jìn)行調(diào)整，對牙齒進(jìn)行修復(fù)或者治療，學(xué)校應(yīng)重視對虛擬仿真技術(shù)軟件進(jìn)行推廣，使學(xué)生能夠做到隨時隨地進(jìn)行實踐訓(xùn)練，從而強(qiáng)化學(xué)生的實踐能力[8]。

2.完善教學(xué)評價機(jī)制

在教學(xué)活動中教學(xué)評價機(jī)制是極其關(guān)鍵的，通過合理的教學(xué)評價可以幫助學(xué)生分析在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，對學(xué)生學(xué)習(xí)活動的開展提供有效指導(dǎo)。以往在對口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行評價時通常會利用目測的方式了解學(xué)生實踐訓(xùn)練任務(wù)的完成效果，雖然教師擁有豐富的經(jīng)驗，但是在教學(xué)評價時會存在主觀性強(qiáng)的問題。虛擬仿真技術(shù)可以為教學(xué)評分系統(tǒng)的優(yōu)化提供幫助，形成自動評分模式，同時在系統(tǒng)中融入專家評分系統(tǒng)可以進(jìn)一步得出精準(zhǔn)的教學(xué)評價結(jié)果，對于提高實踐技能評估效果有著積極作用。在完成自動評分后由教師幫助學(xué)生分析在實踐操作中所存在的具體問題，講解該問題的主要引發(fā)原因，為后續(xù)學(xué)生自主實踐訓(xùn)練提供幫助和支持。

結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)均有著廣泛應(yīng)用，近年來已經(jīng)開始深入教育行業(yè)，構(gòu)建了信息化的教育體系，有效提高了教育教學(xué)質(zhì)量和效率，為口腔醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持。虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用可以減輕學(xué)生學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)效率，保證操作安全性，加快課程改革進(jìn)程，順應(yīng)教育信息化發(fā)展趨勢。當(dāng)前在口腔醫(yī)學(xué)教育中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用方式越發(fā)成熟，在口腔解剖心理學(xué)、牙體牙髓病學(xué)、口腔種植學(xué)、牙周病學(xué)、口腔頜面外科學(xué)、口腔修復(fù)學(xué)教學(xué)活動中取得了較好的教學(xué)效果，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，減輕了學(xué)習(xí)難度。在今后口腔醫(yī)學(xué)教育改革中需要重視對其他信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新性應(yīng)用，提升學(xué)生的思維能力，避免在醫(yī)學(xué)實踐中出現(xiàn)不良事件。