數字化3D 成像及虛擬手術在口腔頜面外科臨床教學中的應用

徐 克，錢嘉誠，黃 丹，馮桂娟

（南通大學附屬醫院口腔科，江蘇 226001）

口腔頜面外科學是口腔醫學生重要的必修課，內容繁雜，知識點密集，對口腔解剖的掌握要求高，臨床教學常常面臨教學難度大、學生因難以理解而學習興趣不高等問題[1]。因此，迫切需要對臨床實習教學進行革新與改進。基于數字技術的3D 虛擬成像及模擬手術系統能讓學生立體、多維地學習手術，參與感更強[2]。我們嘗試在口腔頜面外科課程教學中引入數字化3D 成像及虛擬手術技術，用數字化3D技術進行頜骨的虛擬成像，并利用模擬手術軟件對頜骨手術進行模擬教學，取得了良好的教學效果。

1 對象與方法

1.1 研究對象 從本院2019 年7 月—2021 年7 月口腔頜面外科病房實習及住院醫師規范化培訓的學員中隨機抽取20 例，根據隨機數字法分為觀察組和對照組各10 例，臨床教學時間為4 個月。

1.2 教學方法

1.2.1 實習前學生理論知識準備：在口腔頜面外科實習前，向學生交代擬實習病種，主要包括口腔頜面部創傷、畸形整復和腫瘤，要求復習相關疾病的病史詢問及采集、典型臨床表現、專科檢查、診斷要點及鑒別診斷、治療原則及方法、疾病預后等。

1.2.2 選擇典型臨床病例：選擇口腔頜面外科常見病種患者，上頜骨囊腫、下頜骨正中聯合骨折、下頜骨成釉細胞瘤各1 例，所選患者應具有良好的依從性、清楚的表達能力，病情較為穩定。教學開始前帶教教師和患者及家屬進行充分溝通以取得支持理解。

1.2.3 傳統教學：對照組采取傳統理論授課＋手術帶教教學模式。帶教教師根據教材進行理論授課，輔以患者CT 圖像、解剖圖譜及標準化手術視頻，講解典型病例的手術流程。然后進行病史采集及查體示教，最后帶領學員觀摩手術過程，再次強調術中要點。

1.2.4 3D 虛擬成像及模擬手術教學：觀察組采用傳統理論授課+虛擬手術+手術帶教教學模式。帶教教師在進行理論授課后，以DICOM 格式將3 例患者頭顱的CT（或MRI）數據輸入ProPlan CMF1.4 軟件，按照常規方法對頭顱進行三維重建和圖像融合[3-4]，然后利用PmPlan 軟件模擬截骨功能在三維重建的顱頜面模型上進行操作。對上頜骨囊腫在模型上行骨開窗，完整剝離囊壁等，并探索最佳治療方案及其效果。對下頜骨骨折完成骨折段切開等操作。對下頜骨成釉細胞瘤可通過CT、MRI 圖像融合三維重建頜面部軟硬組織，講解下頜骨的解剖關系以及手術中剝離成釉細胞瘤時的注意事項。帶教教師向學生演示三維成像虛擬手術的具體方案，邊示教邊講述操作要點和注意事項，為學生講解如何操作ProPlan CMF軟件。示教完成后，由學生在計算機上動手體驗并完成骨段切開、剝離囊壁等操作。帶教老師及時指出和糾正學生操作中的問題，增強學生對手術操作的理解和直觀感受。在示教查房和虛擬手術教學完成后，學生在手術室實地觀摩醫師手術操作，帶教教師向學生講解虛擬手術和實際手術操作的異同，使學生更深刻地理解手術方案

1.3 教學效果評價 （1）理論及操作考核：出科前對學生進行理論和操作考核。理論考核內容包括病史采集（20 分）、診斷和鑒別診斷（20 分）和治療方案設計（20 分）。操作考核內容包括專科檢查（20 分）、在頜骨模型上完成虛擬手術流程并陳述操作步驟和技術要點（20 分）。總分≥90 分為優秀，75～89 分為良好，60～74 分為合格，＜60 分為不合格。（2）教學滿意度調查：①課程內容：調研充分，重點突出，框架設計條理清晰，內容豐富，層次鮮明，對實際工作有指導意義（30 分）；②教學手段：表達簡練易懂，講解邏輯清楚，重點突出，培訓方法能有效引導思考，對整體節奏和范圍把握到位（40 分）；③教學效果：鞏固臨床理論知識，提高臨床操作技巧，對以后的工作發展有幫助（40 分）。

1.4 統計學處理 應用SPSS 18.0 統計學軟件進行數據處理，計量資料以表示，差異性比較采用t檢驗，以P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組考核成績比較 理論考核成績觀察組為51.00±3.69 分，對照組為48.90±3.48 分，差異無統計學意義（P=0.23）。操作考核成績觀察組為33.60±2.65分，高于對照組的25.70±2.65 分，差異具有統計學意義（P＜0.01）。觀察組總分為84.60±6.17 分，高于對照組的74.60±4.86 分，差異具有統計學意義（P＜0.01）。

2.2 兩組教學滿意度比較 觀察組學生教學滿意度評分為93.50±5.50 分，高于對照組的76.00±4.36分，差異具有統計學意義（P＜0.01）。

3 討論

臨床實習是醫學教育的重要組成部分，是培養醫學生初步具備臨床醫師基本素質的重要階段，不僅可以幫助醫學生加深對疾病的認識和理解，將理論與實踐相結合，培養良好的臨床思維，還能幫助學生明確感興趣的專業方向，為以后發展打下基礎。口腔頜面外科專科性較強，口腔頜面部的解剖結構精細而復雜，需要掌握的內容豐富，實習生不易在短期內掌握，給實習造成一定困難。傳統臨床見習或實習多采用多媒體課件教學，輔以臨床案例床邊教學，最后讓學生直接參與觀摩手術過程，即理論授課+手術帶教，教學效果欠佳。原因：（1）病區有時無相應病例供床邊講解，只能以圖片、視頻以及病歷資料的方式講解，學生無參與感，亦無實質感受；（2）學生對口腔頜面部解剖結構掌握不足，無法理解教師講解；（3）臨床病例不典型，或為復合傷、多發傷，學生難以將理論知識和臨床實踐結合對照，成就感不佳。因此，在口腔頜面外科學的臨床教學中，尤其是涉及口腔頜面部骨性結構、口腔頜面外科外傷、拔牙及唇腭裂，種植，腫瘤等章節，迫切需要開展新的教學方式[5]。

借助數字化3D 成像技術和3D 打印模型輔助口腔頜面外科的實習教學，教師選擇典型病例不受時間地點的限制，只要臨床上有合適病例即可采集其數據，克服了典型生理標本不易獲得的問題。此外，手術操作對無菌環境要求嚴格，需要嚴格限制手術觀摩人數，教學效率低下。基于3D 成像技術進行的虛擬手術則無無菌環境的限制，學生可以近距離、多角度觀察手術操作，并能重復手術步驟直至透徹理解，獲得更佳的學習體驗[6]。本研究結果顯示，觀察組操作考核成績及總分高于對照組，教學滿意度高于對照組，差異均具有統計學意義（P＜0.01），提示應用數字化3D 成像及虛擬手術輔助教學能明顯提高學生臨床實習成績和教學滿意度，值得推廣應用。

當然，數字化3D 成像技術及虛擬手術仍有不少不足之處，如購買所需軟件的費用較高，且該軟件原本為臨床工作設計，用于教學仍有不便，需繼續摸索改進。