口腔医学影像检查虚拟实训系统在本科教学中的应用研究

王凯利，任家银，唐 蓓，郑广宁，王 虎，刘 莉，游 梦

四川大学华西口腔医院医学影像科，成都 610041

“口腔颌面影像诊断学”是口腔医学的一门重要的基础课程，是连接口腔临床医学与基础医学的一门桥梁学科。该课程教学内容包括成像原理、放射生物学与辐射防护、拍片基本技术与临床适应证、正常影像阅片，以及常见疾病的影像学诊断[1]。在传统的影像实验与实习中存在以下难题亟待解决：

首先，目前的口腔影像设备已经不局限于以往的牙片机和全景机，超声、锥形束CT、螺旋CT、核磁共振等均已应用于口腔临床检查。机器成像原理复杂、自动化程度高，台套数有限，实验教学形式多以单台设备下的演示性实验和医院参观为主，医学影像教学质量难以得到有效的保障[2]。其次，医患关系矛盾日益凸显，这种现状要求学生在进入临床实践前必须尽可能熟练地掌握各个设备的拍摄方法[3]。但是，牙片机、全景机、锥形束CT、螺旋CT等放射性检查技术涉及辐射安全问题，学生不能在人体上进行拍摄训练。第三，影像诊断课程与口腔临床课程息息相关、相辅相成。传统实验课也不能进行真实病例的分析训练，缺乏还原真实诊疗场景的浸入式学习，导致学生进入临床后，难以将影像学检查应用到对临床真实患者的诊疗中，进入临床实习后往往存在检查方法的适应证选择欠佳、阅片困难、漏诊误诊等问题[4]。因此，需要在临床实验和实习中给学生提供更真实、更先进的模拟环境进行各种操作技巧和病例分析的训练。

医学虚拟仿真实验教学是依托多媒体、虚拟现实、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象的新型教学方式[3]。该教学方法可以打破时空局限性，不受场地、器械的限制，学生可以反复训练，且不增加实验成本，极大地拓展了学生学习的内容和空间，为学生提供了真正的“开放性教学环境”[5-6]。为解决口腔影像教学中存在的难题，教研室设计了口腔医学影像检查虚拟仿真实训系统，以期为本科生提供更好的学习体验，达到更好的教学效果。该研究通过分析参与虚拟仿真实训本科生的学习效果及学习反馈，评价此系统的教学价值及应用前景。

1 材料与方法

1.1 口腔医学影像检查虚拟仿真实训系统简介

口腔医学影像检查虚拟仿真实训系统将仿真拍摄与实例影像图像相结合，将技术与诊断相结合，模拟临床实际工作场景，学生可以通过该平台进行根尖片、全景片、CBCT、螺旋CT的拍摄训练及临床典型病例的诊断学习。该系统共分为四个模块(如图1所示)：基础知识、拍摄训练、影像阅片、病例实训。

图1 口腔医学影像检查虚拟仿真教学项目界面

基础知识模块(如图2所示)包括根尖片拍摄方法及原理、全景片拍摄方法及原理、CBCT拍摄方法及原理、螺旋CT拍摄方法及原理。每一个模块又分为设备认知、拍摄原理、拍摄方法、临床应用。

图2 基础知识模块选择界面

拍摄训练模块(如图3所示)包括根尖片、全景片、头影测量侧位片、CBCT、螺旋CT的整个拍摄流程训练。拍摄流程训练包括接诊、核对申请单、放射防护设备的选择、病变摆位、设备操作、影像拍摄等五个部分。学生需依次按照所提示内容进行系统学习，以模拟放射技师为患者拍片的全过程。最后，学生通过得分细则了解训练过程中的错误操作，并可进行反复的强化练习。

图3 拍摄训练模块

影像阅片模块包含两个部分：第一部分是影像学图片，包括每项拍摄技术的正常影像及临床常见疾病的影像图片；第二部分为阅片测试，学生可通过选择题的形式进行自我测试。

病例实训模块(如图4所示)提供了12个临床上典型病例的诊疗过程，包括前牙外伤、前牙中龋、后牙深龋、后牙根尖周炎、后牙牙根折裂、智齿冠周炎、化脓性颌骨骨髓炎、下颌骨骨折、颌面部多发性骨折、含牙囊肿、成釉细胞瘤、下颌下腺结石。诊疗过程包括问诊、临床检查、选择影像学检查方式、拍摄流程、诊断部分。学生需依次按照提示内容进行系统学习，模拟临床上患者诊疗的全过程，通过闯关式的学习得出最终得分。根据得分细则，学习正确的诊疗过程。

图4 病例实训模块(病例：右下颌智齿冠周炎)

1.2 授课对象及方法

该虚拟仿真实训系统首次应用于本科教学课程中，授课对象为2017级八年制本科生30人。口腔颌面影像课程教学计划包括16学时的理论课与16学时的实验课，其中实验课包括1学时的设备参观以及15学时的电脑阅片。在设备参观环节，传统的授课方式为教师带领学生参观影像科常用设备，并讲解设备拍摄原理及拍摄步骤，即“围观式学习”，参观结束，实习课结束。虚拟仿真项目实施后，学生可以先通过系统的基础知识模块巩固理论知识，然后进行拍摄训练，在虚拟平台上操作每一台设备，完成所有的拍摄步骤。在电脑阅片实习中，传统的授课方式为学生在电脑上读片，教师随时解答学生疑问。应用虚拟仿真项目后，学生可以根据教学进度选择相应的典型病例，将影像诊断与临床实践相结合，做到知识的融会贯通，培养正确的思维模式。课后学生也可随时登录口腔医学影像检查虚拟仿真平台进行影像阅片学习与反复的病例训练。通过对拍摄流程及诊疗流程的关键步骤赋分，教师及学生可以了解各环节分步骤的得分及总分，其中36牙根尖片的拍摄训练、全景片的拍摄训练、典型病例一(36牙根尖周炎)与典型病例二(48牙智齿冠周炎)的得分作为过程性考核成绩，学生可以反复训练，纳入最高得分。

1.3 教学效果评价

教学结束后，通过系统使用情况及成绩分析，以及自制调查问卷，了解学生对该系统的满意度，内容包括对系统整体使用体验及使用价值的评价、系统各个模块是否有助于对理论知识的理解等。

2 结果

2.1 口腔医学影像检查虚拟仿真实训系统的使用情况及成绩分析

30名学生对纳入过程性考核的部分共进行了437次训练，总用时5275 min，平均每人每个项目训练的次数为3.64次，用时12 min。所有学生通过反复训练，取得了所有测试项目的满分。具体结果如表1所示。

表1 口腔医学影像检查虚拟仿真平台的使用情况

2.2 问卷调查结果

共有29名学生完成了问卷调查，结果如表2所示。所有学生认为该系统操作不复杂，约45%的学生认为操作非常简单。对于该系统及其每个模块的使用价值，学生均给予肯定，且69%的学生认为该系统非常有使用价值。93.1%的学生表示愿意在临床实习前通过该系统进行岗前培训，近90%的学生对此次教学改革表示满意。同时，部分学生也给出了建议，希望可以进一步提高系统的流畅性，适当美化建模人物形象，并在影像阅片部分增加图片标注。

表2 问卷调查内容及结果

3 讨论

虚拟仿真技术已逐步应用于医学教育领域。在医学影像方面，部分院校已将虚拟仿真技术应用于教学。这些项目主要集中在螺旋CT[7]及超声方面。实验平台通过形象生动的操作画面，真实地模拟了常规设备的工作原理和操作过程，部分还结合了临床病例分析，灵活运用计算机技术和虚拟技术来辅助教学，改善了教学效果[7-9]。

“口腔颌面医学影像诊断学”既是口腔医学的分支学科，同时又是医学影像学的一部分。口腔医师在掌握临床技能的同时，还须掌握影像拍摄与影像诊断知识。口腔医学影像检查虚拟仿真系统根据培养应用型人才的要求，设计为基础知识、拍摄训练、影像阅片、病例实训四个模块，将理论与实践、影像拍摄与临床病例分析有机结合，构建了一个能极大满足学生学习需求的平台。

基础知识模块包括设备的拍摄原理及拍摄步骤，不仅有课本上的理论知识，还有影像医师总结的拍摄技巧。另外，构建虚拟的照片室环境与设备，让学生提前认识设备，熟悉照片室环境。影像阅片模块包含正常影像与常见疾病的影像图片、阅片测试。在传统教学中，学生往往只能在实验课自行阅读影像图片，但是课程时间有限，课后也无法及时复习[10]。该模块与实验课相补充，突破了时间和地域的限制，更好地利用了学生的课余时间[11]，另外阅片测试也便于学生在课下学习和自我检测。86.2%的学生表示会在操作训练前通过基础知识与影像阅片模块巩固理论知识。拍摄训练模块通过构建虚拟场景，结合规范的操作训练，为学生提供真实、先进的模拟环境以进行各种临床操作技巧的训练，给临床实习打下坚实的基础，有效地避免伦理与辐射问题[12]。整个实验过程在一个绝对安全的环境下开展，可以消除学生的心理顾虑，降低操作失误所带来的人身设备安全事故的发生[13]。因此，93.1%的学生表示该模块非常有助于其对拍摄技巧的训练。病例实训模块模拟真实的口腔医疗场景，通过情景式教学，场景化和具有沉浸感的演练和操作，展示完整的临床诊疗思路与影像学检查过程，使学生能够身临其境，充分体验临床诊断思路与影像操作过程，达到实地实物教学的类似效果，弥补传统教学中理论与实践脱节的不足。

口腔医学影像检查虚拟仿真系统的教学设计是基于问题、案例的自主式、探究式学习。整个实验基本框架呈线性流程递进，同时在关键实验步骤上设置选择以及错误选择下的负性后果，将教、学、练、考、评贯彻到每个环节，增强趣味性和互动性，对学生而言具有挑战度。同时，学生可以在完成练习后查看练习分步骤得分情况，及时获得个人学习成绩，进行有针对性的复习和练习，通过表1数据可以看出，每个学生经过反复的训练，均取得满分的成绩。

虚拟仿真平台不仅适用于口腔医学专业的实验教学，还适用于临床实习前的岗前培训[14]。口腔医学影像检查虚拟仿真系统包含完整的知识与训练体系，学生可在进入临床实习前复习理论知识，反复训练拍片技巧。岗前培训结束后，通过口腔医学影像检查虚拟仿真系统进行考核，考核通过后，学生才能进入临床实习。93.1%的学生表示愿意在临床实习前通过该系统进行岗前培训，进一步提高自己的操作能力，减少医患矛盾的发生。另外，口腔医学影像检查虚拟仿真系统还可以面向所有毕业后再教育的口腔专业规培生[15]、进修生以及短期培训班使用，有助于全面提升口腔医师在医疗以及医技岗位的综合能力。

4 结束语

口腔医学影像检查虚拟仿真实训系统是已报道的首个应用于口腔影像教学的虚拟仿真系统。该系统借助虚拟仿真技术来实现特定的教学功能，改进了传统的教学方式，其教学效果获得了师生的认可与好评，实现了教学质量的提升。但是，目前该系统仅应用于口腔八年制教学，样本量小，使用过程中发现的问题有限，应进一步扩大使用范围，更加全面地了解该系统的不足，不断完善其使用效果，提高口腔临床教学质量。