对口腔数字化技术的认识范文

导语：如何才能写好一篇对口腔数字化技术的认识，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：口腔修复学 口腔医学教学 虚拟口腔教学 CAD/CAM

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0175-02

口腔修复学是一门理论性、实践性较强的口腔临床科学，近年来，随着计算机技术、数字化义齿加工技术的迅猛发展，已经开辟了全新的口腔修复治疗模式，推动口腔修复治疗向着更加精确、简便、高效、高仿真和有效恢复生理功能的方向发展，数字化技术已经成为未来口腔医学的发展方向之一。在口腔医学本科生教学阶段利用数字化手段开展数字化实践教学，是顺应新时期下教学发展和完善教学内容的必然趋势。研究人员应用虚拟口腔教学系统（Computerized Dental Simulator，CDS-100）结合CAD/CAM技术对口腔修复学实验教学进行教学改革，实现冠桥修复体从牙体预备―印模制取―修复设计―义齿制作的全程数字化教学，对数字化教学系统在口腔修复固定义齿实践教学中的应用进行了初步探索。

1 数字化虚拟口腔教学系统在固定义齿实验教学中的应用

1.1 固定义齿全程数字化教学的教学过程

研究人员根据固定义齿的临床制作过程，将数字化教学内容分解为以下两个步骤。

1.1.1 牙体预备的数字化教学与评估

登录CDS-100系统后，首先进行课程选择，在牙位选择及定位校正后，系统显示手机、车针、基牙预备状态的同步3D影像，即可模拟临床环境开始牙体预备，在牙体预备过程中可进行车针的选择及更换。通过与系统预设的牙体预备标准相对比，学生可实时对牙体预备准确性进行过程评估。操作完成后，CDS-100可对操作过程和操作结果进行分数评估，该系统还具备过程的存储记录及回放功能，有助于学生复习操作过程，提高实验室教学质量。

1.1.2 数字化印模制备、义齿设计与加工

牙体预备完成后，研究人员使用KaVo扫描系统（ARCTICA Autoscan）扫描工作及对颌模型，制备数字化印模，利用KaVo multiCAD设计软件对修复体进行3维设计，该系统能通过易于操作的菜单导航引导初学者完成修复体设计，设计流程包括：确定边缘线―就位道设计―内冠设计―雕刻解剖形态。设计完成后，使用CAM系统（ARCTICA Engine）五轴向研磨仪切削加工修复体，最后在结晶炉内烧结完成氧化锆全瓷修复体。

1.2 数字化教学效果评估

为评估数字化虚拟口腔教学系统在固定义齿实验教学中的应用效果，选取应用数字化教学的同济大学口腔医学院2013级本科生为研究组，对照组为传统教学方法的2012级本科学生，对课堂作业成绩进行了比较分析，研究组的课堂作业成绩（92.28±2.56）明显高于对照组成绩（89.56±2.02），P

2 讨论

2.1 数字化验教学的可行性与优越性

牙体预备作为最重要的一项口腔修复学教学内容，其教学手段已经从早期的“围观式”教学过渡到仿真头颅模型系统教学，仿真头颅模型系统虽然提高了修复学教学质量，但在操作技能培训中的标准化、实时反馈及客观评价功能上仍有不足。CDS是专门为口腔医学生临床训练所设计的虚拟教学设备，由空间定位系统、互动式模拟实境系统、教学评分系统和三维虚拟技术组成。该系统软件可用于口腔修复学、口腔内科学及口腔种植学的实验教学，如冠桥预备、窝洞制备、开髓术、种植手术导航等。Urbankova等[1]研究发现，CDS训练有助于识别需要教学干预的学生，CDS早期训练不仅能显著提高学生的临床操作技能，而且能节省教师的教学时间。研究人员应用数字化口腔虚拟教学系统（CDS-100）开展了全程数字化固定义齿修复的教学实践，发现CDS-100系统在牙体预备教学中的优点主要有：（1）教学过程标准化；（2）实时评估和反馈；（3）操作过程可记录、存储及回放；（4）三维示教和引导。

CAD/CAM技术在修复领域的应用主要涉及固定义齿、全口义齿、可摘局部义齿几个部分。可摘局部义齿及全口义齿的数字化修复仍处于实验研究阶段，尚未在临床推广，而固定义齿的CAD/CAM制作已经取得了较好的临床修复效果。有学者[2]报道，椅旁CAD/CAM系统制作的修复体，5年成功率为97%，10年成功率达90%以上。因此，先行开展固定义齿修复的全程数字化实验室教学，培养学生数字化修复临床技能，积累教师的数字化教学经验，有较强的现实意义。笔者学院为满足数字化教学需要，已购置1套KaVo Everest 系统，该系统是一个集数字化信息采集、数字化设计及制作为一体的CAD/CAM系统，能够用于全瓷修复体的嵌体、贴面、全冠、冠桥基底冠或支架的加工和设计。研究人员将CDS-100与CAD/CAM系统相结合，实现冠桥修复体从牙体预备―印模制取―修复设计―义齿制作的全程数字化教学，改善了传统实验教学模式，提高了学生的课堂作业成绩。

2.2 底只教学结合PBL教学法的优越性

PBL（Problem-Based Learning）教学方法是以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的先进教学模式，PBL实验教学法适合应用于数字化教学系统中。3D数字化虚拟教学不仅能创建一个清晰、立体的教学环境，帮助学生对修复抽象理论的理解，而且能对教学内容进行即时反馈及实时评估，进而激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习能力。Schwindling等[3]学者比较了常规观看教学视频与小组实践CAD/CAM模块软件的教学效果，结果显示CAD/CAM组对知识掌握情况明显好于常规组，利用CAD软件制作单冠，更有利于学生对数字化义齿设计知识的掌握。笔者在教学中利用CDS-100&CAD的图像处理系统，将牙体预备及义齿设计的过程转化为数字化图像，学生通过电脑屏幕直观、逼真地看到牙体的预备及冠设计过程，并且可以利用软件工具进行基牙轴壁角度、就位道方向、肩台宽度等的测量，从而对牙体预备标准有了深刻认识。利用3D虚拟技术的实时评估功能，学生可以随时将自己的操作细节与标准数字化模型比对，不需要依赖教师的指导，学生就能对操作过程中的错误环节进行自我改进，从而提高了学生的自我评价及自主学习能力。数字化教学模式符合PBL 实验教学法的教学特点，学生在完成教学过程中，及时发现并提出新的问题，可返回到问题的初始状态，教学的重点及难点在反复循环之后得到理解和巩固。

目前，3D虚拟教学还不能够完全替代传统教学模式及教学内容，数字化教学只是一种先进的教学手段。随着教学理念的更新与数字化医学的发展，如何将先进的教学理念与数字化教学手段相结合，保证口腔医学毕业生满足现代医学模式的要求，仍需深入探讨。总之，以学生为中心，积极开展数字化教学实践，提高学生的科学素养和临床能力，是口腔修复学实验教学改革的重要内容。

参考文献

[1] Urbankova A.Impact of computerized dental simulation training on preclinical operative dentistry examination scores[J].Dent Educ， 2010，74（4）：402-409.

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【关键词】：三维重建；口腔科学；教学

口腔科学是整个医学的一部分，是影像专业本科的一门专业必修课，主要研究牙体、牙周及颌面软、硬组织的疾病，以及这些疾病与全身疾病的关系，并对其进行预防和治疗的一门临床学科。由于目前我国还没有专门的口腔影像专业，因此，一部分影像专业的学生毕业后会从事专门的口腔放射工作，这就需要口腔专业的相关知识，因此口腔科学的教学就显得尤为重要。针对影像专业而言，口腔科学的教学目的主要是通过课程的教学，使学生全面了解口腔颌面部的解剖结构及X线的诊断特点、口腔颌面部的投照技术及正常X线表现以及口腔颌面部的常见病，等。为了使学生在有限的学时内掌握相应的口腔知识，提高教学质量，达到理想的教学效果，为学生提供从事口腔放射工作所必需的口腔基础知识，笔者在传统教学方法基础上，考虑到影像专业的性质，从CBCT图像入手，将三维重建技术应用到口腔科学的教学中，对提高学生的学习兴趣和学习效果起到了良好的促进作用。

1三维重建资料的获得

锥形束CT（conebeamCT，CBCT）主要用于口腔颌面部的检查，它与传统的螺旋CT相比具有图像精确、扫描速度快、剂量小、伪影少等优点［13］，目前在口腔临床上已广泛使用。笔者分别选取该院临床患者正常的CBCT图像和伴有龋病、牙周病、阻生牙、多生牙等牙齿病变的CBCT图像进行三维重建，具体如下：

1．1正常数据图像

将未见明显异常的CBCT图像以DICOM格式导入Mimics三维重建软件，根据颌骨和牙齿的性质选择适当的阈值，分别重建出牙齿及上下颌骨［4］及重要的解剖结构（如髁状突、喙突等），以不同的颜色进行标记。

1．2病理数据图像

将带有缺损的龋坏牙齿、牙周病、各种类型的阻生牙及多生牙等常见口腔疾病的CBCT图像导入Mimics软件，根据定位的有病变的牙齿位置，利用菜单中的cropproject命令选择病变区域，三维重建龋坏的牙齿、阻生牙及多生牙等个别牙齿的模型及伴有牙周病变的全口牙齿模型，这些模型分别用不同的颜色显示，以示区分。在重建过程中录制视频资料，以便在教学中播放，目的是让学生掌握相应的重建方法，方便课后复习及学习。

2传统教学资料的获得

传统教学法是指教师通过系统、细致的讲解，使学生掌握大量知识的教学方法。教学资料的获得以教材的插图、挂图、断层标本为主，用多媒体教学方式向学生展示，这些资料共同特点均为二维资料。

3三维重建资料在口腔科学教学中的应用

按照教学大纲要求，将传统的教学模式与三维重建资料相结合，360°全方位立体向学生展示颅颌面部的正常解剖结构，了解牙齿的组成、排列及功能作用，以及牙齿在颌骨内的位置关系，再结合口腔临床，讲解临床上常见的疾病，以及其在X线片上的表现。

3．1针对正常解剖结构

①对于上颌骨的一体四突，用不同颜色分别重建出与之相接的额骨、颧骨及两侧上颌骨，通过分步显示再整合，使学生真正理解一体四突的由来。利用颜色的刺激达到使学生记住解剖结构的目的。②颞下颌关节（temporomandibularjoint，TMJ）是面部非常复杂的关节，对关节的前后斜面、关节结节等的讲解学生很难分清楚，通过对CBCT图像的三维重建，360°全方位地对不同的部位可以分步展示，再配合CBCT对关节的不同剖面显示，有助于学生更好地掌握TMJ的解剖形态。有了扎实的解剖知识作基础，对理解颞下颌关节紊乱病有很大帮助。

3．2针对异常病变结构

①龋病是临床发病率最高的口腔疾病，也是教学重点。通过对患有龋病牙齿的三维重建和正常牙齿的解剖对比，学生可以清楚地看到病变牙齿的缺损情况，很容易通过CBCT影像诊断出来。②智齿阻生在口腔临床比较常见，也是临床教学的重点。对于低位、中位、高位、近中阻生智齿，分别用不同颜色重建出各种类型的智齿与相邻牙的三维模型，通过三维模型可以清晰地展示智齿与相邻牙的关系，便于讲解智齿的类型，更有助于学生理解和掌握，同时为临床医师拔除智齿提供帮助。这种直观教学方式可方便学生理解，简化教学过程。③牙周病也是临床常见的口腔疾病。CBCT图像经三维重建后可以直观地看到牙槽骨骨量，通过展示正常的牙齿及颌骨的三维重建模型，并和牙周患者的三维重建模型进行对比，可使学生清楚地看到患者牙槽骨的变化，对牙周病的理解更为具体，也方便教师讲解，为牙周病的诊断和治疗提供依据。④CBCT三维重建模型在埋伏牙的检查和诊断方面也具有优势，它可以帮助医师准确评估埋伏牙的状态［5］、与邻牙的关系及可能存在的牙根吸收，等。因埋伏牙在颌骨内，传统的二维图像很难讲解清楚，将CBCT三维重建资料应用到埋伏牙的检查和诊断教学中，学生可以通过三维图像更直观、方便、准确地对埋伏牙进行诊断，为口腔临床的诊疗提供帮助。总之，经三维重建后的模型可以更直观地向学生展示口腔颌面部正常解剖结构及异常病变，对影像专业而言，更能直接了解口腔临床疾病的特点，掌握其在X线下的表现，为以后的口腔放射工作打下基础。

4结果

为了了解新教学方法的教学效果，对2015级学生（45人）与采用传统教学方法的2014级学生（48人）的期末成绩进行对比，两组的考试内容一致。同时对学生的学习效果和教学效果分别进行问卷调查，共发放调查问卷93份，回收93份，回收率100％。调查内容包括对异常病变的掌握情况，以及增加学习兴趣、加深知识理解、增强自主学习能力、教学满意度等方面。

4．1期末成绩对比

将2015级学生与采用传统教学法教学的2014级学生的期末考试成绩对比，2015级期末成绩明显高于2014级学生，差异有统计学意义（如表1所示）。表12015级学生与2014级学生期末成绩比较组别人数期末成绩（x±s，分）P2014级学生48（83．6±5．01）2015级学生45（87．6±6．51）＜0．01。

4．2调查问卷结果

4．2．1对学生学习效果调查对异常病变分别按掌握、基本掌握、了解及未掌握四个等级进行评分，分值分别为4、3、2、1。结果显示，2015级学生对疾病的掌握情况明显优于2014级学生（P＜0．05），差异具有统计学意义（如表2所示）。表2应用CBCT对异常病变结构的学习效果统计常见病2015级（x±s，分）2014级（x±s，分）P龋病（3．67±0．48）（2．73±0．65）＜0．05牙周病（3．46±0．59）（2．94±0．53）＜0．05智齿（3．63±0．62）（2．95±0．52）＜0．05多生牙（3．81±0．39）（3．11±0．81）＜0．05其他（3．56±0．52）（3．05±0．41）＜0．054．2．2针对教学效果调查通过对增加学习兴趣、加深知识理解、增强自主学习能力及教学满意度方面进行调查，按好、较好、一般、差四个级别进行评分，分值为4、3、2、1。结果表明，无论从增加学习兴趣、加深知识理解，自主学习能力及教学满意度等方面2015级学生都明显高于2014级学生（P＜0．05），差异有统计学意义（如表3所示）。

5讨论

5．1三维重建模型在口腔科学教学中的优势

传统的教学方式采用教材插图、挂图、断层标本进行学习，以多媒体教学的方式向学生展示，这些资料都是二维资料，而人体为三维结构，学生在学习过程中需要经过空间转换才能完成对解剖结构的认识，这就需要学生有很强的空间思维能力，有些结构教师很难通过二维图像向学生讲解清楚，这些教学方式过于枯燥，很难提起学生的学习兴趣。而与二维图像相比，三维重建图像具有较好的直观性，解剖结构的空间位置一目了然［6］，而且通过重建后的模型对不同的解剖结构附加了不同的颜色显示，这种视觉上的刺激更能吸引学生、方便学生化整为零地学习系统结构，提高学生的学习兴趣。它既可优化教师的教学过程，还可帮助学生直观地理解并记忆各种解剖结构，变抽象概念为形象生动的三维动画。教师可以用简单的动态变化过程帮助学生理解复杂的影像特征，配合CBCT的三维图像，从各个不同的角度让学生更充分地学习和理解正常的解剖结构及其异常病变，充分调动学生自主学习和探索知识的积极性，提高了学生课堂参与的主动性。三维可视化模型随着数字化影像技术的不断进步，会越来越多地应用于教学与科研中。学生通过三维重建，不仅可以更好地掌握正常的解剖结构，牙齿的形态特点，增强学习的趣味性，而且掌握了三维重建方法，不受学习时间和学习进度的限制，自主地进行其他学科（如影像解剖学、影像诊断学，等）相关知识的学习，更好地理解人体的正常解剖结构及异常病变，为其他学科的学习奠定基础，从而满足个性化学习的需求。

5．2三维重建模型在口腔教学中的不足

三维重建模型在口腔科学的教学中有着明显的优势［78］，但是也存在着不足之处。例如：前期工作量巨大；图像分割的工作需要人工干预，效率低等［6］。因为，CBCT图像对于软组织的显示分界并不清晰，在重建过程中很难分割清楚，因此对于肌肉、筋膜等软组织的重建效果欠佳［9］，故多用于硬组织的重建。因此，在教学中三维重建技术还需要配合传统的教学手段，如挂图，多媒体教学及人体标本等，取长补短，充分发挥各自的优势，以达到教学目的。

5．3三维重建教学方法对学生学习主动性的影响