浅谈数字化口腔教学在口腔医学教学中的应用

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  【摘要】数字化口腔技术在口腔教育、科研和临床诊疗领域应用日益广泛。本文结合我校口腔医学专业在理论和实践教学过程中数字化口腔技术的使用情况,简单介绍数字化口腔教学的优势、应用和实施条件,旨在借助数字化口腔教学为培养适应未来数字化口腔医疗岗位的高素质人才提供帮助。
  【关键词】数字化口腔 口腔医学 教学
  【基金项目】项目来源:河南省职业教育教学改革研究项目——“双师型”教师队伍建设研究(项目编号ZJA13057);河南省中等职业教育专业技能名师工作室——口腔修复工艺专业李新春工作室。
  【中图分类号】G642;R78-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)20-0034-02
  随着数字化信息技术的不断发展,医学教学、科研和临床诊疗过程中越来越多的采用了数字化、信息化技术。中华口腔医学会早在2015年就提出了“数字化口腔医学”的口号,逐渐发展成熟的数字化口腔医学技术正改变着口腔医学的面貌,口腔专业人员应报以开放性的思想,积极接受并学习新技术[1]。口腔医学和口腔医学技术的教育工作肩负着为我国培养口腔医师和口腔技师的任务。口腔医学是一门实践性较强的学科,教学过程中使用多媒体课件、教学光盘、网络课程等早已成为日常教学手段,但这种多局限于平面图片和视频录像的教学方法,尚不能满足当前数字化口腔人才培养的教学需要。采用数字化口腔医学技术(例如CBCT影像技术、口内3D图像采集技术,CAD/CAM、3D打印技术等)开展口腔医学教学,将会展现出不可比拟的优势。
  一、数字化口腔教学优势
  数字化口腔医学技术包括了医学影像处理技术、三维重建与可视化技术、计算机辅助设计与加工技术(CAD/CAM)、3D打印技术、手术导航技术等[2]。数字化口腔医学技术是口腔医学教学过程中重要工具,教学中合理运用数字化口腔技术,可以提高口腔专业课课堂教学效率,优化口腔专业课教学过程。
  1.直观形象化
  口腔专业有些学科理论知识抽象复杂,实操性强,仅依靠教师口头讲授,学生不易理解;口腔视野小、离体真牙收集困难,实验课教学中,“围观式”示教操作无法兼顾到每个学生。数字化3D虚拟仿真教学系统则能够为学生提供一个直观、立体的仿真教学环境。
  例如,数字化虚拟人体技术通过计算机和图像处理技术,可构建人体头面部三维可视化的解剖模型,通过使用这种模型,学生不仅可以直观清晰地学习颌面部各层次的神经、肌肉、血管、颌面间隙分布情况,还可以亲自在计算机上对口腔颌面部解剖结构进行放大、旋转和平移等操作[3],将“固定呆板”、“晦涩难记”的口腔生理解剖课堂变成了动静结合、动脑动手的学习过程,多样性的教学手段提高了学生的兴趣性和主动性,提升了教学效果。四川大学口腔医学院和东京医科牙科大学[4-5]在口腔医学教学过程中,还利用数字化虚拟口腔技能培训系统对口腔专业学生开展窝洞制备技术、开髓术、根管治疗术、牙拔除术、口腔修复牙体预备等口腔实操技能项目,让学生在临床仿真环境中练习口腔专业技能,实验课教学效果显著。
  2.可操作性强
  口腔医学是一门实践性较强的学科,专业技能实训和临床实习贯穿整个教学过程。学生只有通过大量的口腔实践操作和一定数量的综合实验才能获得必要的口腔技能。口腔各种三维虚拟互动软件和虚拟课堂系统的问世[6],使学生真正接触临床患者之前,就能在仿真系统中开展大量重复、可逆的口腔专业技能练习,在练习过程中学生亲自操作口腔治疗椅的椅位调节、训练牙科手机握持方法、感受手机压力大小、掌握手机支点等技术要点,通过在仿真环境中的真实體会,让学生获得自己的体验感和操作经验。
  3.资源开放共享
  数字化口腔教学资源适用于口腔医学专业和口腔医学技术专业,适用于不同年级、不同层次的学生教学,学生可通过输入自己的登录密码,查看口腔课程和自己实验课操作结果。学生间可以通过网络平台,建立学习交流群,共同探讨问题,调动其主动性和发散思维。
  借助数字化口腔教学系统,教师可以有效提高自己工作效率,通过教学软件可以同步布置实验内容和课后作业;通过实验教学软件可以实时查看学生实操过程;通过扫描评分系统可以对学生实验作品进行评估,而且这些数据都会被保存,以便师生日后查阅。
  二、数字化口腔教学的应用
  1.窝洞制备、口腔修复牙体预备数字化系统应用
  窝洞制备技术、口腔修复牙体预备技术是口腔医学专业学生必须掌握的临床技能,也是口腔医师资格证考试必考实践操作项目,传统的口腔实践教学是教师分组示教,边操作边讲解,学生围观观看,由于口腔视野局限外围学生很难看清楚操作内容,那些看不到操作内容的被动学生容易出现懒惰情绪;不同的示教老师操作习惯和经验不同,导致后面学生出现不同的操作结果;课后每位教师对学生操作结果打分,多依靠自己主观依据,评价标准不够客观量化,考核结果无法做到公平、公正,学生很难信服。
  我校口腔医学专业的教学中采用牙科临床技术评估、考核及导引系统(CDS-100)为口腔教学提供仿真操作训练,当教师使用此教学训练系统时,追踪系统摄像机会捕捉教师手势并显示手机钻针和模型牙齿相对位置,捕捉到的影像信息会显示在电脑显示器上,以供操作者参考,当教师手势错误,追踪系统摄像机捕捉不到目标信息时,系统会发出提示音,以便操作者纠正自己错误;操作过程中可随时了解牙体磨切量,磨切到牙本质时系统显示黄色,磨切到牙髓时显示红色并发出警示音,对临床操作经验欠缺的学生来说,起到了标准、量化的效果;系统还可同步记录操作者的练习过程,反复观看先前操作过程,及时发现问题。
  借助口腔教学实习评价系统FairGrader100对学生窝洞制备、牙体预备结果进行评估。系统数据库中存有标准预备体数据信息,将学生预备体与标准预备体进行对比,评估结果显示三维图像和二维切面图像,对比窝洞形态和牙体形态差异度,对比磨切量是过度或是不足,最后得出学生实验作品分数,评价更客观。   2.CAD/CAM口腔修复技术系统应用
  CAD/CAM即计算机辅助设计(Computer aided design,CAD)和计算机辅助制作(Computer aided manufacture,CAM),它是依靠口腔数字化相关技术实现义齿修复体设计和制作的一门先进的工艺技术[7]。口腔医学技术专业学生毕业后,进入义齿加工企业进行各种修复体制作,传统修复体制作基本都是依靠技师手工完成,制作步骤多,工艺繁琐,制作时间长,手工制作修复体过程中难免出现各种误差,修复体因不密合、变形等问题返工率相对高。再加上国内外越来越多义齿加工企业价格竞争激烈,企业支付人力成本不断上涨,企业负担明显增加,因此,改变传统义齿制作模式是企业迫切愿望。
  CAD/CAM数字化口腔修复技术设计和制作出的义齿精准性高、耗材少、效率高、人力成本低,颠覆了传统的义齿制作方式,给企业带来了新的利润增长点,企业也迫切需要掌握CAD/CAM数字化口腔修复技术的人才。
  我校自2014年起对口腔专业的学生增设了32学时CAD/CAM口腔修复技术课程。课程内容主要是让学生使用CAD/CAM软件、硬件独立获取口腔数字化印模,设计并制作固定桥、烤瓷冠内冠、全瓷冠修复体。通过短时间课程学习,学生们不仅了解、接触了口腔专业前沿新技术、新技能,而且激发了学生们的创新思维。选出优秀学生参加全国口腔CAD/CAM比赛,也均获佳绩。经过近4年CAD/CAM口腔修复技术课程探索,我们在培养口腔数字化技术人才方面收获了宝贵的经验。
  3.数字化口腔教学其他方面应用
  数字化技术在口腔教学、科研等方面的应用是多学科的。例如在口腔正畸学教学方面,CBCT獲取颅、颌、面影像信息、数字化口腔印模信息和三维数字化分析软件的应用,使学生获得直观立体、清晰精确的口腔正畸信息,学生通过操作分析软件,学习口腔正畸疾病的检查和诊断,提高了课堂教学效果[8]。第四军医大学口腔医学院在口腔医学本科教学中,引用数字化三维手术设计和模拟系统开展关于正颌外科手术知识的讲授,与传统教学方式相比,数字化教学手段形象直观且具有可操作性,有助于学生对知识点的学习、理解[9]。
  三、数字化口腔教学实施条件
  开展口腔数字化教学需具备一定条件。建设口腔数字化教学教室和实验室,购置牙科扫描仪,配备相关齿科设计软件和数控车床等硬件设备[7],它口腔数字化理论教学和实验实训顺利开展的基础。我校已建有口腔临床实验中心和CAD/CAM实验室,内配备牙科临床技术评估、考核及导引系统(CDS-100)、口腔教学实习评价系统FairGrader100和CAD/CAM配套系统等。
  掌握口腔数字化知识和技能的教师是开展口腔数字化教学的践行者。我校在数字化口腔技术师资队伍的建设方面,采用“引进来、走出去”的方式,“引进来”就是从企业行业聘请具有口腔数字化知识和技能的专家来校授课;“走出去”就是选派本专业教师参加口腔数字化师资培训班,进入各知名口腔院校和义齿加工企业学习数字化口腔技术理论知识并开展实践操作,使其掌握数字化新知识和新技能,成为“双师型”口腔教师,为教学顺利实施提供必要的“软件”。
  口腔数字化教学的实施还需相关教材和教学大纲,目前尚未有统一的教材和教学大纲[7]。我校本着“校企合作、校院”的精神,邀请企业行业相关专家参与编写口腔数字化配套教材,制定教学大纲和教学计划等,为口腔数字化教学开展提供依据。
  四、结束语
  数字化口腔技术在口腔医学教学过程中具有直观立体、清晰生动、可操作性强、高效便捷的优点[10]。数字化口腔教学调动了学生的学习兴趣,学生借助三维数字化信息加深了对口腔知识的理解,学生借助虚拟仿真系统进行口腔专业技能练习,增强了口腔技能的实践操作能力,显著提高了口腔医学教学效果。
  我校口腔医学专业自2014年在口腔修复学、牙体牙髓病学、口腔解剖生理学课程中采用了数字化口腔教学模式,教学过程中不仅向学生讲授口腔专业知识和专业技能,还介绍数字化理论和操作技术,使学生具备数字化口腔意识,为学生毕业后适应数字化口腔医疗岗位奠定基础。然而,在数字化口腔教学过程中我们仍有不足:综合能力的师资队伍建设,统一教材和教学大纲的制定等。在今后的教学过程中,我们将继续以学生为中心,整合优化数字化技术和传统口腔教学,提升教学效果,培养适应未来口腔医疗岗位需求的高素质专业人才。
  参考文献:
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  [6]曹礼,邓锋,宋锦璘,等.虚拟仿真教学平台提高医学实践操作学习效率的方法改革与应用探索[J].教育教学论坛,2013,(39):43-44.
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  [8]张宁王红梅厉松白玉兴.三维数字化技术在口腔正畸教学中的应用[J].北京口腔医学,2016,24(4):231-232.
  [9]蔡卜磊,任荣,李岩,申亮亮.数字化三维正颌手术设计与模拟系统在本科生教学中的应用[J].牙体牙髓牙周病学杂志,2017,27(7):422-429.
  [10]李家,史翠平,林开利,苏俭生.数字化虚拟口腔教学系统在口腔修复实验教学中的应用与探索[J].创新教育,2017,1:175-176.
  作者简介:
  葛亚丽(1983-)女,汉族,河南开封人,硕士,主治医师,研究方向:口腔修复学。
  通讯作者:
  马惠萍(1956-)女,汉族,河南开封人,学士,教授,研究方向:口腔正畸学。李新春(1954-)男,汉族,河南开封人,学士,副教授,研究方向:口腔修复学。
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