何錦泉 樸正國(guó) 歐陽(yáng)可雄 黃珞 陳倫秋 閆璟 周麗斌

【摘要】目的：探討數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)在正頜外科教學(xué)中的應(yīng)用。方法：運(yùn)用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬教學(xué)法給以口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)講授口腔頜面部正頜外科課程并且用問(wèn)卷調(diào)查的形式獲得學(xué)生對(duì)此方法的反應(yīng)。結(jié)果：?jiǎn)柧斫Y(jié)果顯示30名學(xué)生中，27名學(xué)生（90% ）贊成計(jì)算機(jī)輔助外科應(yīng)用于正額外科的教學(xué)實(shí)踐，93.3%的學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)輔助外科模擬手術(shù)對(duì)正額外科手術(shù)的理解非常或比較有幫助。86.7%的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)手術(shù)模擬后對(duì)Le Fort 1型截骨、上頜骨前徙術(shù)和雙側(cè)下升升支矢狀骨劈開(kāi)、下頜骨后退術(shù)的手術(shù)設(shè)計(jì)達(dá)到了很好或較好的掌握。結(jié)論：數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)在正頜外科教學(xué)中的應(yīng)用可以提高教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 三維設(shè)計(jì) 正頜外科 教學(xué)實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）06-0074-02

牙頜面畸形是指因頜骨發(fā)育異常引起的頜骨的體積、形態(tài)以及上下頜骨之間及其與顱面其他骨骼之間的關(guān)系異常，和隨之伴頜、牙關(guān)系及口頜系統(tǒng)功能異常與顏面形態(tài)異常。正頜手術(shù)目的在于矯正錯(cuò)位牙，調(diào)整不協(xié)調(diào)的牙弓與牙頜關(guān)系，排除牙頜干擾，排齊牙列，消除牙的代償性傾斜，以使術(shù)中能將切開(kāi)骨段順利的移動(dòng)至設(shè)計(jì)的矯正位置，并建立良好的牙頜關(guān)系。由于頜骨具有較復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)，并且正頜外科的骨切開(kāi)線的設(shè)計(jì)具有多種形式，因此在臨床教學(xué)中學(xué)生往往難以透徹的理解正頜外科手術(shù)。

數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬手術(shù)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，建立一個(gè)數(shù)字模型，醫(yī)師在虛擬環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬，并引導(dǎo)實(shí)際手術(shù)過(guò)程的一種新興技術(shù)。目前利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將牙頜面畸形患者的CBCT 數(shù)據(jù)以DICOM 標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)入，并與患者的牙列三維掃描圖像進(jìn)行融合，重建顱頜面三維模型，通過(guò)相關(guān)軟件在虛擬環(huán)境中進(jìn)行三維頭影測(cè)量分析以及虛擬截骨和移動(dòng)，在計(jì)算機(jī)上完成正頜手術(shù)的模擬。

本研究將通過(guò)數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)對(duì)上下頜骨進(jìn)行虛擬的切割和移動(dòng)，使正頜手術(shù)在計(jì)算機(jī)三維圖像中得以模擬實(shí)施，并將之應(yīng)用于正頜外科本科生的教學(xué)實(shí)踐中，目的在于探討此教學(xué)模式的可行性并評(píng)價(jià)其應(yīng)用效果。

一、資料與方法

選取臨床上最常見(jiàn)的上頜骨發(fā)育不足伴下頜骨發(fā)育過(guò)度的牙頜面畸形病例作為教學(xué)實(shí)踐病例。患者行CBCT掃描檢查，將掃描獲得的斷面圖像保存為DICOM 格式，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 三維建模軟件，運(yùn)用Threshold、Floodfill 等功能，分別重建出不同類型的三維解剖模型。在計(jì)算機(jī)上對(duì)上下頜骨進(jìn)行虛擬的切割和移動(dòng)，模擬實(shí)施Le Fort I 型截骨和雙側(cè)下頜升支垂直截骨術(shù)，使上頜骨前移下頜骨后退。

二、教學(xué)實(shí)踐和問(wèn)卷調(diào)查

本研究選取了30名口腔醫(yī)學(xué)本科學(xué)生志愿者參加，其中男性12名，女性18名，所有參與的學(xué)生學(xué)生首先參加牙頜面畸形的常規(guī)教學(xué)講授，然后在計(jì)算機(jī)上完成手術(shù)模擬，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的形式獲得研究結(jié)果。問(wèn)卷內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)虛擬手術(shù)對(duì)理解正頜外科手術(shù)的幫助，對(duì)正頜手術(shù)的掌握程度，和對(duì)該模式應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的態(tài)度，每項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容按5級(jí)進(jìn)行評(píng)分。

三、結(jié)果

結(jié)果問(wèn)卷結(jié)果顯示30名學(xué)生中，27名學(xué)生（90% ）贊成計(jì)算機(jī)輔助外科應(yīng)用于正額外科的教學(xué)實(shí)踐，93.3%的學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)輔助外科模擬手術(shù)對(duì)正額外科手術(shù)的理解非常或比較有幫助。86.7%的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)手術(shù)模擬后對(duì)Le Fort 1型截骨、上頜骨前徙術(shù)和雙側(cè)下升升支矢狀骨劈開(kāi)、下頜骨后退術(shù)的手術(shù)設(shè)計(jì)達(dá)到了很好或較好的掌握。所有受試者都對(duì)計(jì)算機(jī)輔助外科表現(xiàn)出很高的熱情，并建議將這一模式在口腔醫(yī)學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行推廣。

四、討論

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的新興技術(shù)被應(yīng)用于外科領(lǐng)域。虛擬手術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，建立一個(gè)數(shù)字模型，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬，并引導(dǎo)實(shí)際手術(shù)過(guò)程的一種新興技術(shù)[1]。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將牙頜面畸形患者的螺旋CT 與牙列三維掃描圖像進(jìn)行融合，重建患者顱頜面三維模型，通過(guò)相關(guān)軟件在虛擬環(huán)境中進(jìn)行三維頭影測(cè)量分析以及虛擬截骨和移動(dòng)，構(gòu)建了頜骨畸形的正頜手術(shù)三維模擬及虛擬操作系統(tǒng)[2]，數(shù)字化三維正頜手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)應(yīng)用于本科生教學(xué)優(yōu)點(diǎn)如下。

1.直觀易懂。學(xué)生可以從各個(gè)角度觀察上下頜骨的解剖結(jié)構(gòu)，模擬各種截骨線，以及各種截骨線可能會(huì)損傷的重要結(jié)構(gòu)，在三維方向上移動(dòng)截骨塊，使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得直觀、感性、生動(dòng)有趣，學(xué)生更深入的了解對(duì)正頜外科手術(shù)有更深入的了解。

2.提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。數(shù)字三維正頜外科手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)教學(xué)使學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上完成正頜外科各種操作，如截骨線設(shè)計(jì)、重要的神經(jīng)血管和解剖標(biāo)志的回避等3。和陳傳統(tǒng)幻燈片教學(xué)相比，該方法不僅提高了學(xué)生的興趣，通過(guò)互動(dòng)，也使教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)。

3.縮短教學(xué)時(shí)間。數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速的截骨和移動(dòng)，學(xué)生可以了解正頜外科手術(shù)操作骨塊的移動(dòng)對(duì)面型的影響，并且短時(shí)間內(nèi)對(duì)頜骨畸形的分類和治療方法有全面的了解。

綜上所述，將數(shù)字化三維正頜手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)引入到本科生的教學(xué)中是對(duì)本科生培養(yǎng)方式的一種有效改進(jìn)，有益于本科生對(duì)正頜外科學(xué)的理解，使得本科生教學(xué)工作朝著更科學(xué)合理的方向發(fā)展，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡卜磊，任榮，申亮亮. 數(shù)字化三維正頜手術(shù)設(shè)計(jì)與模擬系統(tǒng)在本科生教學(xué)中的應(yīng)用[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志，2017，27（7）：422-425.

[2]姚志濤，買買提吐遜·吐?tīng)柕?，阿地力·莫?3D打印成型技術(shù)在新疆口腔頜面部創(chuàng)傷雙語(yǔ)教學(xué)中的應(yīng)用[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2014 ，28 （9）：107-110.

[3]阮敏，季彤，張陳平.3D 打印技術(shù)在口腔頜面-頭頸腫瘤外科教學(xué)中的應(yīng)用[J].上?？谇会t(yī)學(xué)，2016 ，25（6）：762-765.