玉 琨 鄺 海

（廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

3D手術(shù)視頻在口腔頜面外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用

玉 琨 鄺 海

（廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

為探討 3D手術(shù)視頻在口腔頜面外科臨床教學(xué)中的應(yīng)用，為學(xué)生提供一個(gè)好的臨床學(xué)習(xí)環(huán)境，提高口腔學(xué)生臨床操作能力，培養(yǎng)獨(dú)立的口腔臨床自主學(xué)習(xí)能力和提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)提供幫助。

口腔頜面外科學(xué)；臨床教學(xué)；3D

1 3D成像原理（3D Image Theroy）

3D立體成像技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)圖形成像技術(shù)和圖形圖像處理技術(shù)，根據(jù)人類眼睛視覺生理特點(diǎn)，將二維圖像轉(zhuǎn)換為三維立體顯示輸出，從而產(chǎn)生視覺三維模型和“虛擬真實(shí)”的立體視覺場(chǎng)景。目前常用的三維顯示技術(shù)都是基于人眼立體視覺原理，此外直接顯示物理意義上的三維圖像信息的體三維顯示技術(shù)和全息三維顯示技術(shù)也是目前熱門發(fā)展的方向。

根據(jù)人眼立體視覺原理，模擬形成人工立體視覺必須具備以下 4個(gè)條件：①所觀察的兩幅影像必須有符合人類視覺的左右視差；②兩眼必須分別觀察左右或上下不同的影像，即實(shí)現(xiàn)“分像”；③兩幅影像所放置位置必須成相應(yīng)視線成對(duì)直線相交，即消除上下視差。④兩幅影像的大小要一致。

人類通過進(jìn)化產(chǎn)生視差，對(duì)立體視覺形成起著非常重要的作用。視差產(chǎn)生是由于人左右眼之間有一定距離，未成年人大約為45～55mm，成年人大約為65mm。正常人都是用雙眼來辨認(rèn)三維空間物體，在觀看空間某個(gè)物體時(shí)，物體圖像就從左右眼睛兩邊稍有差別的角度進(jìn)入眼睛，由于存在角度偏差，反應(yīng)在大腦中就會(huì)產(chǎn)生“立體視覺”，兩個(gè)畫面組合在一起，便產(chǎn)生立體感，從而能夠判斷物體前后關(guān)系，被觀察物體在人左右眼視網(wǎng)膜上所形成像的差異就是雙眼視差。物體在可見光的照射下，在左右眼視網(wǎng)膜上形成圖像，由感光細(xì)胞將其轉(zhuǎn)換成神經(jīng)脈沖信號(hào)，經(jīng)神經(jīng)纖維傳入大腦視覺神經(jīng)中樞進(jìn)行處理和融合，由于視差作用，人就能感受到所看到物體的立體層次。

基于人類眼睛視覺生理特點(diǎn)的三維顯示技術(shù)發(fā)展過程。30多年前的紅藍(lán)3D，是最簡(jiǎn)單的3D表現(xiàn)形式，目前已經(jīng)基本上淘汰了，但是紅藍(lán)3D讓人們初窺了立體畫面的門徑，也引起了人們對(duì)于立體畫面的興趣。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們將3D技術(shù)廣泛的應(yīng)用到了屏幕顯示上?？扉T式3D技術(shù)和偏光式3D技術(shù)兩種解決方案都已經(jīng)高度的成熟，并且用戶在實(shí)現(xiàn)3D上全面的智能化，操作極為簡(jiǎn)便。但是上述的所有3D技術(shù)在觀看畫面時(shí)都需要用戶佩戴眼鏡，這對(duì)于用戶來說很不方便，很多用戶表示佩戴眼鏡觀看3D畫面非常不舒服。筆者可以認(rèn)為目前的偏光式或者快門式 3D技術(shù)都只是過渡階段的產(chǎn)物，裸眼3D這種最舒適的體驗(yàn)將是未來3D畫面發(fā)展的必然趨勢(shì)。

筆者根據(jù)以上原理，采用兩臺(tái)同型號(hào)CCD攝像機(jī)模擬人的雙眼，將CCD攝像機(jī)安裝在手術(shù)無影燈下，按照成年人左右眼大約為65mm之間距離放置兩臺(tái)同型號(hào)CCD攝像機(jī)模擬人左右眼睛，可以將左右圖像進(jìn)行采集，完成手術(shù)3D成像拍攝，將3D成像拍攝運(yùn)用到醫(yī)學(xué)教學(xué)中去。

3D手術(shù)視頻轉(zhuǎn)播的手術(shù)視野圖像清晰，縱深感突破了傳統(tǒng)二維圖像的局限，生動(dòng)的再現(xiàn)了術(shù)者術(shù)野。讓醫(yī)學(xué)生能夠有身臨其境式的“切身”感受。相比傳統(tǒng)的手術(shù)演示，觀看3D手術(shù)示教視頻，學(xué)生跳脫出2D平面，能更好地把握肌肉和血管之間的空間感、距離感。增強(qiáng)了手術(shù)觀摩的沉浸感，可以加深對(duì)手術(shù)術(shù)式的理解和掌握。這是在口腔醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)中的又一次重大教學(xué)方法突破。

口腔頜面外科學(xué)是一門操作性極強(qiáng)的學(xué)科，過去課堂教學(xué)多是采用二維圖譜、二維視頻和抽象的教科書內(nèi)容，醫(yī)學(xué)生在聽課過程中往往不能感同身受，理解醫(yī)學(xué)術(shù)語上存在很多困難，3D手術(shù)視頻就適時(shí)地為醫(yī)學(xué)生提供了一個(gè)全新的視覺感受平臺(tái)?，F(xiàn)代3D視頻技術(shù)中，3D視頻畫面清晰、層次豐富。通過3D視頻拍攝設(shè)備，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)直播或錄播在3D多媒體課堂上進(jìn)行播放展示，可以使口腔頜面外科臨床教學(xué)過程更加直觀、形象、更加貼近臨床，有助于醫(yī)學(xué)生對(duì)口腔頜面外科內(nèi)容尤其是手術(shù)相關(guān)術(shù)式更為了解，從而有效提高臨床教學(xué)質(zhì)量。筆者將3D視頻剪輯后上傳至多媒體平臺(tái)，醫(yī)學(xué)生在臨床教學(xué)課后，通過點(diǎn)播平臺(tái)可以反復(fù)觀看，掌握每一步驟，從而改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，取得了良好的效果。

2 3D手術(shù)視頻教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用先進(jìn)的3D手術(shù)教學(xué)方法應(yīng)用于口腔解剖教學(xué)是外科學(xué)習(xí)的進(jìn)步。傳統(tǒng)口腔頜面外科教學(xué)中，課程的第一節(jié)就是對(duì)口腔局部解剖知識(shí)的學(xué)習(xí)；醫(yī)學(xué)生的相關(guān)解剖知識(shí)來自于標(biāo)本和干煸的尸體，與臨床中真實(shí)的人體器官存在一定的差異，傳統(tǒng)口腔臨床教學(xué)只能參照二維圖譜和二維照片進(jìn)行學(xué)習(xí)，造成書本與現(xiàn)實(shí)存在較大的偏差。使用3D手術(shù)視頻進(jìn)行口腔頜面外科臨床教學(xué)，可以清晰直觀地顯示口腔的解剖結(jié)構(gòu)、毗鄰關(guān)系，比二維圖譜和照片更加貼近臨床中真實(shí)的人體器官，能使醫(yī)學(xué)生迅速理解和掌握完整正確的解剖結(jié)構(gòu)，層次關(guān)系。通過3D的手術(shù)錄像，可以直接觀察到生理狀態(tài)下口腔內(nèi)各種形態(tài)，各種病變組織形態(tài)。在進(jìn)行3D唇裂手術(shù)錄像中，醫(yī)學(xué)生可以看到不同形態(tài)唇裂的真實(shí)外觀形態(tài)立體影像，通過立體的觀摩手術(shù)過程，快速的掌握手術(shù)的定點(diǎn)設(shè)計(jì)、切開等手術(shù)過程，將理論知識(shí)和臨床實(shí)踐較好地結(jié)合起來。采用3D視頻配合講解，使課堂更加生動(dòng)、易懂，可收到更好的教學(xué)效果。

（2）無須進(jìn)入手術(shù)室，也可直觀手術(shù)過程。由于教學(xué)人數(shù)、空間及手術(shù)室無菌原則等方面的原因，不可能讓所有的學(xué)生都有機(jī)會(huì)圍在手術(shù)臺(tái)觀看完整的手術(shù)過程。而3D手術(shù)視頻可以通過線路和網(wǎng)絡(luò)傳播，將術(shù)者視野轉(zhuǎn)播到多媒體教室，方便學(xué)生觀看學(xué)習(xí)。還可以借助數(shù)碼技術(shù)高度清晰的局部放大患處，整體展示手術(shù)的完整過程和細(xì)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的講解；手術(shù)視頻本身還可以同時(shí)進(jìn)行錄像，在觀看完手術(shù)后，對(duì)自己不能理解的內(nèi)容可以重復(fù)播放及隨時(shí)暫停，方便醫(yī)學(xué)生提出疑問及師生間的交流互動(dòng)。例如舌癌患者頸部淋巴清掃切除手術(shù)，教科書上對(duì)于頸部的手術(shù)解剖：肌肉分布、血管分布、神經(jīng)分布及淋巴結(jié)分組及手術(shù)并發(fā)癥做了詳細(xì)的闡述，涉及解剖結(jié)構(gòu)和術(shù)式很多，醫(yī)學(xué)生要充分理解記憶有一定困難。這時(shí)結(jié)合舌癌患者頸部淋巴清掃切除手術(shù)的3D直播視頻進(jìn)行講解，這一切都變得簡(jiǎn)單起來。頸部肌肉、血管、神經(jīng)的全程走行暴露明確，各組淋巴結(jié)的清掃過程次序分明，讓醫(yī)學(xué)生真正理解舌癌淋巴結(jié)清掃的分組依據(jù)。這些3D手術(shù)視頻教學(xué)結(jié)合詳細(xì)的講解，可以使教學(xué)效率和效果大為提升。

3 3D手術(shù)視頻教學(xué)的不足之處

3D視頻在教學(xué)中的應(yīng)用處于起步階段，也有其不足的方面。手術(shù)3D攝像整套設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高、價(jià)格昂貴，目前還不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在觀看技術(shù)方面，還需不斷改進(jìn)。觀看者根據(jù)不同顯示方式，需要佩帶不同的3D眼鏡或頭戴式立體顯示眼鏡，造成了一定的不便。綜上所述，3D手術(shù)視頻的優(yōu)勢(shì)在于直觀解剖概念和直觀手術(shù)過程，使醫(yī)學(xué)生能夠獲得更加直觀全面的理解，臨床教學(xué)中逐步應(yīng)用，可以不斷地提供準(zhǔn)確、生動(dòng)的教學(xué)資源，加深加快醫(yī)學(xué)生對(duì)于口腔頜面外科內(nèi)容的理解。在應(yīng)用過程中，筆者要把3D視頻這項(xiàng)新興技術(shù)視與外科教學(xué)過程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，立足于課本，結(jié)合現(xiàn)代3D視頻技術(shù)，能讓臨床教學(xué)質(zhì)量和臨床教學(xué)效果取得更顯著的提高。

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Evaluation of 3D in clinical education of oral and maxillofacial surgery

The article introduces the application of 3D video in clinical education of oral and maxillofacial surgery. The satisfying teaching and studying effects were acquired. Not only was knowledge obtained, but also the students improved the self-directed operating skills. It was helpful to cultivating students’ self reliance and lifelong study ability.

Oral and maxillofacial surgery; clinical education; 3D video

R41

A

1008-1151(2015)12-0130-02

2015-11-12

廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生廳自籌經(jīng)費(fèi)科研課題“構(gòu)建口腔根管手術(shù)顯微鏡3D成像系統(tǒng)”（Z2015069）。

玉琨（1976-），男，廣西桂林人，廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院工程師，研究方向?yàn)?D技術(shù)系統(tǒng)集成。

鄺海（1967-），男，廣西南寧人，廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院副教授，研究方向?yàn)獒t(yī)療領(lǐng)域3D技術(shù)系統(tǒng)集成。