数字化3D 成像及虚拟手术在口腔颌面外科临床教学中的应用

徐 克，钱嘉诚，黄 丹，冯桂娟

（南通大学附属医院口腔科，江苏 226001）

口腔颌面外科学是口腔医学生重要的必修课，内容繁杂，知识点密集，对口腔解剖的掌握要求高，临床教学常常面临教学难度大、学生因难以理解而学习兴趣不高等问题[1]。因此，迫切需要对临床实习教学进行革新与改进。基于数字技术的3D 虚拟成像及模拟手术系统能让学生立体、多维地学习手术，参与感更强[2]。我们尝试在口腔颌面外科课程教学中引入数字化3D 成像及虚拟手术技术，用数字化3D技术进行颌骨的虚拟成像，并利用模拟手术软件对颌骨手术进行模拟教学，取得了良好的教学效果。

1 对象与方法

1.1 研究对象 从本院2019 年7 月—2021 年7 月口腔颌面外科病房实习及住院医师规范化培训的学员中随机抽取20 例，根据随机数字法分为观察组和对照组各10 例，临床教学时间为4 个月。

1.2 教学方法

1.2.1 实习前学生理论知识准备：在口腔颌面外科实习前，向学生交代拟实习病种，主要包括口腔颌面部创伤、畸形整复和肿瘤，要求复习相关疾病的病史询问及采集、典型临床表现、专科检查、诊断要点及鉴别诊断、治疗原则及方法、疾病预后等。

1.2.2 选择典型临床病例：选择口腔颌面外科常见病种患者，上颌骨囊肿、下颌骨正中联合骨折、下颌骨成釉细胞瘤各1 例，所选患者应具有良好的依从性、清楚的表达能力，病情较为稳定。教学开始前带教教师和患者及家属进行充分沟通以取得支持理解。

1.2.3 传统教学：对照组采取传统理论授课＋手术带教教学模式。带教教师根据教材进行理论授课，辅以患者CT 图像、解剖图谱及标准化手术视频，讲解典型病例的手术流程。然后进行病史采集及查体示教，最后带领学员观摩手术过程，再次强调术中要点。

1.2.4 3D 虚拟成像及模拟手术教学：观察组采用传统理论授课+虚拟手术+手术带教教学模式。带教教师在进行理论授课后，以DICOM 格式将3 例患者头颅的CT（或MRI）数据输入ProPlan CMF1.4 软件，按照常规方法对头颅进行三维重建和图像融合[3-4]，然后利用PmPlan 软件模拟截骨功能在三维重建的颅颌面模型上进行操作。对上颌骨囊肿在模型上行骨开窗，完整剥离囊壁等，并探索最佳治疗方案及其效果。对下颌骨骨折完成骨折段切开等操作。对下颌骨成釉细胞瘤可通过CT、MRI 图像融合三维重建颌面部软硬组织，讲解下颌骨的解剖关系以及手术中剥离成釉细胞瘤时的注意事项。带教教师向学生演示三维成像虚拟手术的具体方案，边示教边讲述操作要点和注意事项，为学生讲解如何操作ProPlan CMF软件。示教完成后，由学生在计算机上动手体验并完成骨段切开、剥离囊壁等操作。带教老师及时指出和纠正学生操作中的问题，增强学生对手术操作的理解和直观感受。在示教查房和虚拟手术教学完成后，学生在手术室实地观摩医师手术操作，带教教师向学生讲解虚拟手术和实际手术操作的异同，使学生更深刻地理解手术方案

1.3 教学效果评价 （1）理论及操作考核：出科前对学生进行理论和操作考核。理论考核内容包括病史采集（20 分）、诊断和鉴别诊断（20 分）和治疗方案设计（20 分）。操作考核内容包括专科检查（20 分）、在颌骨模型上完成虚拟手术流程并陈述操作步骤和技术要点（20 分）。总分≥90 分为优秀，75～89 分为良好，60～74 分为合格，＜60 分为不合格。（2）教学满意度调查：①课程内容：调研充分，重点突出，框架设计条理清晰，内容丰富，层次鲜明，对实际工作有指导意义（30 分）；②教学手段：表达简练易懂，讲解逻辑清楚，重点突出，培训方法能有效引导思考，对整体节奏和范围把握到位（40 分）；③教学效果：巩固临床理论知识，提高临床操作技巧，对以后的工作发展有帮助（40 分）。

1.4 统计学处理 应用SPSS 18.0 统计学软件进行数据处理，计量资料以表示，差异性比较采用t检验，以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组考核成绩比较 理论考核成绩观察组为51.00±3.69 分，对照组为48.90±3.48 分，差异无统计学意义（P=0.23）。操作考核成绩观察组为33.60±2.65分，高于对照组的25.70±2.65 分，差异具有统计学意义（P＜0.01）。观察组总分为84.60±6.17 分，高于对照组的74.60±4.86 分，差异具有统计学意义（P＜0.01）。

2.2 两组教学满意度比较 观察组学生教学满意度评分为93.50±5.50 分，高于对照组的76.00±4.36分，差异具有统计学意义（P＜0.01）。

3 讨论

临床实习是医学教育的重要组成部分，是培养医学生初步具备临床医师基本素质的重要阶段，不仅可以帮助医学生加深对疾病的认识和理解，将理论与实践相结合，培养良好的临床思维，还能帮助学生明确感兴趣的专业方向，为以后发展打下基础。口腔颌面外科专科性较强，口腔颌面部的解剖结构精细而复杂，需要掌握的内容丰富，实习生不易在短期内掌握，给实习造成一定困难。传统临床见习或实习多采用多媒体课件教学，辅以临床案例床边教学，最后让学生直接参与观摩手术过程，即理论授课+手术带教，教学效果欠佳。原因：（1）病区有时无相应病例供床边讲解，只能以图片、视频以及病历资料的方式讲解，学生无参与感，亦无实质感受；（2）学生对口腔颌面部解剖结构掌握不足，无法理解教师讲解；（3）临床病例不典型，或为复合伤、多发伤，学生难以将理论知识和临床实践结合对照，成就感不佳。因此，在口腔颌面外科学的临床教学中，尤其是涉及口腔颌面部骨性结构、口腔颌面外科外伤、拔牙及唇腭裂，种植，肿瘤等章节，迫切需要开展新的教学方式[5]。

借助数字化3D 成像技术和3D 打印模型辅助口腔颌面外科的实习教学，教师选择典型病例不受时间地点的限制，只要临床上有合适病例即可采集其数据，克服了典型生理标本不易获得的问题。此外，手术操作对无菌环境要求严格，需要严格限制手术观摩人数，教学效率低下。基于3D 成像技术进行的虚拟手术则无无菌环境的限制，学生可以近距离、多角度观察手术操作，并能重复手术步骤直至透彻理解，获得更佳的学习体验[6]。本研究结果显示，观察组操作考核成绩及总分高于对照组，教学满意度高于对照组，差异均具有统计学意义（P＜0.01），提示应用数字化3D 成像及虚拟手术辅助教学能明显提高学生临床实习成绩和教学满意度，值得推广应用。

当然，数字化3D 成像技术及虚拟手术仍有不少不足之处，如购买所需软件的费用较高，且该软件原本为临床工作设计，用于教学仍有不便，需继续摸索改进。