浅谈虚拟现实技术在口腔黏膜病学教学中的应用

汪苑苑，朱婉立，刘 青，焦 凯

(军事口腔医学国家重点实验室/口腔疾病国家临床医学研究中心/陕西省口腔疾病国际联合研究中心/空军军医大学第三附属医院口腔黏膜科,陕西 西安 710032)

口腔黏膜病学，是研究口腔黏膜病病因、发病机制、诊断、治疗与预防的一门学科，为口腔医学中的重要分支学科，也是连接口腔医学与大医学的一门桥梁课程。目前该课程的教学多采用课堂授课、图片展示、情景教学等方式。由于口腔黏膜病病损抽象，诊断及治疗思路复杂难懂，所以教师授课及学生理解课程内容上存在一定困难。随着现代医学的发展，知识越加系统化、深入化，教师的教学任务也越加繁重，医学教学理念以及教学手段的革新，成了新时代教学的必然要求。虚拟现实(virtual reality, VR)技术因其沉浸感、 交互性、构想性、智能化的特点，已被广泛用于如军事、制造、医疗、教育等各个行业。如何将VR技术与传统医学教学模式相结合，促进医学教育的革命性变革，已成为新时期医学教育教学改革的重大问题与热点研究领域。本文将从口腔黏膜疾病的教学现状入手，针对问题，从4个方面探讨在口腔黏膜病学中引入VR教学的可行性、意义及应用策略，实现VR技术与口腔黏膜病教学的有机融合，促进口腔医学传统教学模式的革新。

1 口腔黏膜病学的教学现状

1.1 教学模式单一

口腔黏膜病学是一门以形态学为基础，融高度逻辑性、理论性、实践性为一体的临床学科。常见口腔黏膜临床病损类型共15种[1]，看似简单，但是不同症状和体征的组合所提示的疾病却错综复杂，易于混淆，且与临床大医学相关疾病及概念紧密联系，因此是口腔医学教学中的难点[2]。目前口腔黏膜病学的授课中，多采用课堂PPT教学模式，模式单一，并且本科生在学习本门课程时缺乏临床经验，临床逻辑思维能力及医学理论不够扎实，传统的课堂教学很难让学生进入高效学习状态，因此多数本科生在学习时容易感到理解困难、文字描述抽象难懂，影响了学习积极性和兴趣，进而降低了学习效率和独立分析问题、解决问题的能力。

1.2 病损特征、疾病特点呈现不足

在传统教学中，教员多以PPT形式通过临床病损的高清照片去指导学生进行临床前的学习。虽然患者病损多分布于口腔黏膜，可以通过照片很直观地反映皮损的颜色、大小等，但是因为相机的拍摄角度及曝光程度、口腔狭小局限的环境、临床病损的复杂多变等多种原因，在学习过程中多数学生并不能对病损有详实的感受，学生对于病损的质地、深度、触感的认知多依靠语言文字，而通过图片对疾病进行诊断、鉴别诊断更为困难，近乎“纸上谈兵”，很难对疾病的病损特征、疾病特点有详尽的认识，这就限制了学生对疾病的理解和记忆[3]。

1.3 临床操作技能培训不足

医学生在学习口腔黏膜病学课程时，不仅需要学习口腔黏膜疾病的病损特征，还包括其组织病理学特征，以及口腔细菌、真菌检查、细胞学检查、病损活检、物理治疗等临床操作技能。但目前的授课主要依靠播放临床操作视频及教师讲解，学生缺乏动手机会，因此学生很难形成对这些技能的形象记忆，在实习阶段时就容易出现“一问三不知”，操作时“手忙脚乱”，导致临床操作失败，影响了医患关系和学生操作信心的建立。

1.4 课堂教学与临床结合不够紧密

口腔黏膜病学常需要结合口腔病理学、皮肤病学和免疫学等相关学科知识，学生需不断积累知识，拓展知识储备，才能解决更为疑难复杂的临床问题。教学内容与临床知识往往联系不够紧密，导致学生理解不透彻，到了临床时常需重新学习相关基础知识。

2 虚拟现实技术的概念与特点

VR技术是以计算机技术为核心, 结合相关科学技术生成与一定范围真实/假想环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互作用、相互影响，即可产生亲临对应真实环境的感受和体验[4]。VR 技术系统一般由 3 部分组成，分别是 VR 眼镜、 服务器和软件系统。VR 眼镜相当于显示器，使观看者身临其境般地进入沉浸式交互体验，可以进一步提高学生实际的观看感受；服务器相当于主机，处理VR技术系统中的数据传输和运算；软件系统是VR 技术系统的核心，所有教学体验过程均由软件系统支持和编辑实现。VR的特点可归纳为4I，即沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)、构想性(Imagination)和智能化(Intelligence)。常与 VR 同时使用的还有增强现实技术(Augmented Reality，AR)[5]。AR是将计算机生成的数字化对象或环境叠加在用户感知到的现实对象或环境之上，向用户呈现出一种虚实混合的新环境；此外还有增强虚拟(Augmented Virtuality, AV)和混合现实(Mixed Reality，MR)技术等。

上述VR相关技术已被广泛用于口腔手术模拟器、腹腔镜手术模拟器等智能医教系统中，显著降低了手术技能培训对动物活体、尸体的依赖性，反复的模拟培训显著提高技能培训的有效性[6-8]。并且研究者在逐步拓展VR技术在疾病诊断、治疗及术后康复中的应用[9-10]。有研究显示，在VR技术辅助下反复练习龋病的制备，医学生在龋病的治疗中得到更多自信，提高了手眼协调能力[11]。将VR技术应用在口腔黏膜病的教学中，利用VR 技术的特点，与口腔黏膜病学课堂结合，必将推动口腔黏膜病学的教学改革及效果提升。

3 VR技术在口腔黏膜病学临床教学模式中的可行性分析

3.1 教学形式多元化、开放化

VR教学方式的引入，使黏膜病学教学将不再受场地、时间、空间的限制，其授课方式将不再局限于课堂教学，而是视频资料分析、诊疗情景再现和诊疗后的病例讨论的结合，将极大地丰富教学资源，学生学习的主动性及创造性将得到显著提高。

问题导向教学(Problem-based learning，PBL)、病例导向教学(Case-based learning，CBL)及研究导向教学模式(Research Based Learning，RBL)，可充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性，因此已被广泛用于黏膜病学教学中[12-14]，但由于这类课程占用教时和配套资源较多，需要与临床或研究密切相关的教学器材与相关场景才能开展，因此限制了其在教学实践中的可行性，同时受到各种条件限制，更难做到三种教学模式的混合交叉运用。将VR技术引入上述教学模式中，一方面可以丰富教学资源，增强教学的开放性，增加学生的体验性与参与度，从而提高学生自学能力及实践能力，培养学生的科学思维、创新意识；另一方面则可以充分将PBL、CBL及RBL教学模式有机结合，为学生提供更为多元化的学习选择，促进新时代教学理念及模式的革新。

3.2 教学手段直观化、交互化

VR技术将不再满足于通过照片建立医学生临床实习前对于疾病的认知，而是通过口腔内窥镜、VR建模等技术建立口腔病损的直观三维模型，同时让学生通过医师角色实施虚拟“接诊”，从口腔黏膜多角度检查实现“全景再现”，到不同病损部位的局部放大及虚拟活检，将“三维”的口腔立体环境“二维”展开，让学生在“真实”环境中观察口腔黏膜各类病损的特征及活检结果，达到交互化的目的。例如，在“口腔斑纹类疾病”这一章节，可以通过VR技术重建患者的口腔模型，包括口腔黏膜白斑病不同类型的白色病损表现、口腔扁平苔藓分布在舌背及颊黏膜等不同部位呈现的病损特征、盘状红斑狼疮疾病下唇病损的“盘形红斑”的典型病损等，在学生面前“直观”体现病损特点，同时学生可以自行放大局部病损、多角度观察；此外，学生可进行局部虚拟活检，直接观察局部病变的病理学特征，从而加深学生对疾病临床表现、病理特征及两者相关性的认识，强化记忆。

3.3 实训模式真实化、场景化

由于各院校口腔黏膜病学课程设置不同，笔者发现，多数医学生在临床实习前对于口腔黏膜疾病的临床操作技能并未展开学习，甚至在本科教学结束后都未曾接触口腔黏膜疾病相关的临床操作，属于黏膜教学的短板。通过VR技术，口腔黏膜病学的学习将不再局限于教学课时的限制，可以拓展口腔黏膜病的实训课程。如多数口腔黏膜疾病的确诊都需要取组织病理活检，此内容可以通过VR技术展示甚至全程指导学生进行虚拟操作，通过VR技术模拟病损，从病损的消毒、局部麻醉、至病损部位的选择、切取及缝合，均让学生在虚拟环境下自主操作，教师在线点评，使学生对整个病损活检技术有更为全面、清晰、深刻的认识，巩固学习成果，有效减少临床操作中的失误，激发学生学习的积极性和主动性。例如在对大疱性疾病进行病理活检时，由于病损区上皮结构较薄，易脱落和破损，初学者往往因为取不到完整的上皮结构而导致活检失败或假阴性结果。在这部分教学中，即可设计VR教学模式，让学生反复练习，体会取活检时的操作要点及谨慎性，确保活检组织上皮完整，从而提升教学效果，确保学生实习期临床实践的顺利开展。

3.4 教学信息综合化、交叉化

口腔黏膜病学是一门综合性、交叉性的学科，其中涉及病理学、皮肤病学、免疫学、血液学等[15]。口干症、口腔结核、增殖性化脓性口炎等大量口腔黏膜疾病只是全身疾病在口腔的临床表征，并且患者全身情况的改善影响着部分疾病的预后。而VR技术可以将口腔黏膜病学同各个学科糅合起来，建立强大的“关系网”。例如，在病因方面，萎缩性舌炎，它的病因包括贫血、维生素缺乏、干燥综合征、真菌感染等多种原因，通过VR技术构建“关系网”，学生可以根据兴趣，自助选择进一步了解“贫血”“干燥综合征”等相关内容，让知识更加全面化、系统化。此外，由于多数口腔黏膜的确诊需要病理学结果，学生在了解疾病的临床表现的基础上，还需要学习其相应的组织病理特征，去诊断和鉴别诊断黏膜病损。例如，发生于唇红部位的盘状红斑狼疮与口腔扁平苔藓的鉴别，常需要组织病理学的帮助，病理表现有相似之处，比如基底细胞液化变性；不同之处包括炎症细胞的分布、胶原纤维的表现、黏膜下层血管周围炎细胞浸润等，极易混淆。VR技术在展示病损特征的同时，可以拓展延伸至病损的组织病理学表现，将病损表现同组织病理相结合进行串联记忆。通过知识整合，学生对于整体知识结构更为清晰明确，并且能根据自己的兴趣，主动探究口腔黏膜疾病相关前沿知识，拓展知识的宽度、广度和深度。

4 结语

将VR技术引入口腔黏膜病的教学中，有助于实现教学实践的理想化模式，可以帮助老师快速实现从“传道、授业”模式进入到“解惑”模式，可以提高学生学习的趣味性及主动性，促进其创造性、发散性及实践能力的提升。利用VR技术，可实现口腔黏膜病教学形式多元化、开放化，教学手段直观化、交互化，实训模式真实化、场景化以及教学信息综合化、交叉化，从而促进口腔黏膜病学教学效果的提升。由于VR虚拟场景

的建立需要时间、人力、物力投入，且教师从传统教学模式进入VR教学需要一定时间和精力去熟悉[16]，因此，扩大该领域师资力量的培训、模型的建立、示范课的推广等前期工作势在必行。