數字化智慧牙解系統在口腔解剖生理學教學中的建設與應用

鄭文馨 鄭曉丹 潘夏薇 羅小安 李奇琛 陳相宇

1.廈門醫學院口腔醫學系，福建廈門 361023；2.廈門醫學院附屬口腔醫院正畸一科，福建廈門 361008

2022 年12 月教育部副部長吳巖做了《以數字化轉型引領高等教育高質量發展》的報告，提出“技術賦能教育，教育塑造未來”，構建數字化轉型全球高等教育共同體，推動數字化育人模式創新，培育高等教育新形態。近年來口腔數字化技術廣泛應用于口腔醫學臨床和教學中。2019 年，教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》，虛擬仿真實驗項目的建設得到了大力支持[1]。虛擬仿真和數字化軟件憑借其便捷性、可重復性逐漸應用到國內外醫學院校的教學中[2-4]。

口腔解剖生理學是口腔醫學的專業基礎課，主要研究牙齒、口腔、頜面等部位的形態結構及其生理功能的一門學科[5-6]。以廈門醫學院為例，對照培養應用型本科口腔醫學人才的定位，口腔解剖生理學教學重難點為恒牙解剖外形、牙列、與頜位的掌握及應用。因此課程組研究建設數字化智慧牙解系統，裝載豐富的3D 離體牙教學資源，提高課程數字化程度及學生的學習興趣。

1 數字化智慧牙解系統的建設

1.1 收集有效離體牙

本項目在廈門醫學院附屬口腔醫院等實踐基地協助下，患者知情同意后收集300 顆冠根完整、解剖標志明顯的有效離體牙。

1.2 處理消毒離體牙

將有效離體牙放入稀釋比例為1∶270 多酶清洗劑（工作溫度50～55 ℃、配置時間3 h 以內），浸泡1 h后用超聲清洗機進行清洗預消毒；使用超聲波潔牙機去除離體牙表面色素和結石，自然晾干[7]。

1.3 生成數字化離體牙數據

將滅菌后的離體牙用3Shape 口腔數字化掃描儀標準化第三代（3Shape TRIOS）掃描牙體外形。使用EXOCAD DENTAL 3.0 軟件編輯圖像并導出為“.html”格式（圖1）。按照“切牙類、尖牙類、前磨牙類、磨牙類”進行分類歸納。

圖1 數字化離體牙（15、17）各面解剖形態圖

1.4 錄入數字化智慧牙解系統軟件平臺

根據課程需求設計數字化智慧牙解系統軟件框架（圖2），并委托軟件公司開發。本軟件設計了教師端與學生端，兼容電腦、手機、平板等設備。軟件交付后，團隊將數字化離體牙數據導入教師端，再次核對牙位并標注其解剖特點便于查找；錄入配套習題，分類組建題庫；導入學生信息分班管理。

圖2 數字化智慧牙解系統軟件框架結構

2 數字化智慧牙解系統的應用

2.1 教師端

教師可將本軟件用于課堂教學，隨時調閱離體牙資源，真實反映牙齒解剖外形特點（圖3）；可按不同組別牙齒特點進行講解、對比和總結；可建設理論知識和數字化離體牙模型題庫，用于練習或測試，及時掌握學生學習效果，便于對知識掌握情況進行系統地分析。

圖3 數字化智慧牙解系統課堂使用場景

2.2 學生端

學生可用數據庫中的離體牙資源進行學習（圖4）。通過三維旋轉、放大縮小、顏色改變、亮度調節等功能，實現多角度觀察分析學習離體牙解剖形態（圖5）；師生還能通過本軟件進行互動討論，及時幫助學生解決自學過程中遇到的難點，提高了學習效率。

圖4 學生端模型練習界面

圖5 數字化離體牙不同顏色比較

3 討論

3.1 數字化智慧牙解系統豐富了課程資源

現用教材人民衛生出版社《口腔解剖生理學》[5]第8 版插圖為牙素描圖，二維黑白圖形無法充分展示牙齒細節及各面銜接結構。現有解剖學軟件如3Dbody 多以計算機建模牙標準解剖形態，形態刻板，細節呈現度差[8-12]。有院校使用X 線或CBCT 設備生成斷面或三維影像并運用3D 打印技術重現牙齒或骨結構，但牙齒的色彩亮度等無法還原[2,13-14]。而數字化智慧牙解系統是運用3Shape 口腔掃描儀的優勢，可放大牙齒細微結構并還原其真實色彩和亮度，且可調整明暗對比觀察牙尖、窩等細節。此外每組牙均收錄了10 顆以上正常和異常形態的數字化離體牙。以備注形式標注牙齒特點便于查找。豐富的數字化離體牙資源更貼近教學需求，解決了教材文字描述枯燥難懂的問題，更能鍛煉學生對比分析的臨床思維能力。

3.2 數字化離體牙解決了傳統資源短缺的問題

口腔解剖生理學傳統的教學資源為解剖圖譜、頭顱模型、離體牙、頭面部尸體標本等[15-16]。離體牙主要來源于重度牙周病、正畸治療、阻生牙的拔除。隨著人民口腔保健意識和口腔預防水平的提高，前牙、磨牙類牙齒的收集越發困難；微創拔牙技術的成熟應用，拔除后的牙齒完整度降低。導致了形態結構正常、無磨耗的離體牙收集難度提高，且存在醫患關系等問題；高年級學生口腔臨床試驗操作消耗了離體牙，牙數量入不敷出[17]。因此，數字化技術手段在一定程度上對離體牙起到了搶救性保護的作用，使這些離體牙可以永久保存且反復使用。

3.3 數字化離體牙提高了學生學習興趣

口腔解剖生理學教學內容繁雜抽象，牙體解剖結構微觀細致，每顆牙都存在個體差異性，學生學習需要高水平的三維空間感知能力[18-19]。數字化離體牙逼真新穎，便于學生多角度、全方位地觀察牙齒的形態、結構和增齡性變化特點，有較強的感官刺激，調動了學生的鉆研精神，有助于學生解剖知識體系的構建與記憶，提高了學習效果[20]。突破時空限制，學生可以在學生端重復查看和練習，便捷使用，其常見形態和異常形態對于口腔解剖初學者是很好的資源。

3.4 為口腔醫學臨床課程提供數字化教學資源

數字化智慧牙解系統亦可運用于其他課程。口腔修復學中全冠制作、嵌體修復等；牙體牙髓病學中開髓術、窩洞制備等；口腔頜面外科學中拔牙術等均需要學生對牙齒形態有充分的了解[21-22]。數字化智慧牙解系統可為這些課程提供豐富的臨床資源和良好的素材積累，以課程內容結合數字化離體牙引導學生進行案例分析，培養學生臨床思維，提高崗位勝任力。亦可借助3D 打印技術精度高、能滿足個性化需求等優點，使用Solido SD300 快速成型機，將離體牙批量打印，解決實驗課中離體牙數量缺乏，同質化考核材料等問題[23-26]。

4 結語

綜上，數字化智慧牙解系統豐富了廈門醫學院國家級一流本科課程口腔解剖生理學的教學資源。構建使用便捷、數量豐富的數字化離體牙資源庫，在一定程度上優化了教學模式，提高了學習效果，驅動了教學改革，為口腔醫學教學創新提供新的思路和途徑，以此項目建設成果獲得了第二屆福建省高校教師教學創新大賽二等獎的優異成績。

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