虚拟仿真在儿童口腔医学乳磨牙金属预成冠修复实验中的应用

李紫莹 姚月梅 李杨

遵义医科大学附属口腔医院口腔预防与儿童牙科，遵义 563000

乳磨牙金属预成冠在儿童口腔疾病治疗中有着广泛的应用，适用于广泛龋、多面龋、猖獗龋以及经过根管治疗的牙齿的修复治疗，也可以用作口内间隙保持器的固位体。因此，每一个合格的儿童口腔医生，必须掌握正确的乳磨牙金属预成冠的临床操作规范。由于儿童口腔诊疗的特殊性，在传统的实验教学中不会进行临床问诊，并在病人身上进行实际操作，无法训练学生的医患沟通能力，导致学生在临床实践中对适应证的把握不准。随着诊疗技术的发展，传统的实验教学模式已经不能满足学生专业学习的需要，虚拟仿真实验教学是将虚拟仿真技术融入传统医学实验教学中，具有针对性强、人机交互、安全与可靠等特点。通过虚实结合的实验手段，能够使抽象的概念形象化、枯燥的内容趣味化，收到良好的教学效果，有利于培养学生的学习兴趣，充分调动学生的主动性，营造生动活泼、寓教于乐的课堂氛围，达到口腔实验教学的目的[1]。本研究通过虚拟仿真技术，结合临床案例教学方法，动态3D模拟乳磨牙金属预成冠的适应证和修复技术，让学生通过虚拟软件来掌握儿童口腔医学知识，提高临床思维能力，确保医疗安全。

在乳磨牙金属预制冠的临床操作中，最为重要的原则是掌握修复的适应证和牙体预备要点。传统的实验教学枯燥单一，学生只能通过临床实际操作掌握其牙体预备要点，对于其适应证的临床应用只能通过文字、图片、视频等掌握，不能形象直观地展示临床真实诊疗环境。同时，医生的技能操作是需要通过大量的临床实践训练的，由于儿童口腔的特殊性，也是从保护师生和患儿安全的角度考虑，传统的实验教学过程不会应用到实际病人身上进行操作，只能在牙列模型或口腔仿头模上进行训练，缺少了医患沟通的过程。虚拟仿真技术能够让学生通过沉浸式的空间体验将虚拟的口腔诊室还原为真实的医疗环境，学生可以通过人机交汇对虚拟病人进行乳磨牙金属预成冠修复，掌握其基本技能操作要点和规范的操作手法，这是从基本理论到临床实际的入门阶段，在巩固了所学习的理论知识的同时更加直观地培养了学生的动手操作能力，有效地节约了教师在培养学生的临床技能和临床思维中大量的教学时间。

培养专业的口腔医生是一个漫长和复杂的过程，除了学习和积累理论知识之外，还需要掌握精细的临床操作技能，以及进行临床操作时所需要的手脚眼协调动手能力。在为患者进行治疗前，口腔医学专业学生必须具备足够的临床操作技能，而这是需要通过临床前的模拟实践技能训练来实现的[2]。口腔医学专业学生在与儿科病人打交道时，往往感到压力很大，因为患儿往往不能直面医院环境，导致其无法完全配合医生来接受复杂或漫长的口腔治疗。当医生技术不够熟练，面对较为复杂的治疗时，额外的行为管理常常会导致治疗时间的延长。因此，将虚拟仿真技术引入实验教学，模拟真实临床环境，加强临床技能训练，培养良好医患沟通能力，有助于学生顺利完成临床操作。

随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术越来越多地融入到医学实验教学之中。虚拟仿真技术通过计算机创建一个3D人体模型和三维虚拟情景，可以动态模拟临床诊疗场景、临床操作步骤和医患沟通过程[3]。基于此项技术，设计出儿童乳磨牙金属预成冠修复术虚拟仿真实验项目。软件的具体操作步骤如下所示：进入主页面，点击“开始”按钮，即可以进入修复训练。首先进入模拟诊室界面，与模拟病人进行沟通，了解病情，制定治疗计划，用鼠标点击牙椅上的治疗盘，选择需要治疗的牙齿，进行技能操作训练。根据虚拟患儿体格检查结果，选择一种合适的治疗方案，鼠标点击界面右侧实验器械，进行虚拟实验临床操作训练。软件根据学生选择的正确与否自动进行下一步的操作训练，通过模拟真实的临床环境和诊疗过程，并用鼠标查看乳磨牙金属预成冠修复术的操作要点，培养学生掌握其正确的临床操作方法。在软件中根据病因、治疗原则、操作步骤和实验要点等设计互动问答题，若答对则正确答案出现，若答错则进行重新选择，让学生在思考中学习，培养学生的临床思维能力，调动学生学习的主动性和积极性，为专业课程的学习奠定基础。

本实验教学采用虚实结合、以虚补实的教学方式。“虚”即在进行乳磨牙金属预成冠修复术之前，在计算机上进行虚拟训练，熟悉操作流程，提高实际操作的成功率；
“实”则是在教学过程中，采用标准乳牙列模型进行乳磨牙金属预成冠修复的预备，学生在实验室口腔治疗椅上，根据乳磨牙金属预成冠修复原则，用高速涡轮手机进行牙体预备，并选择合适的乳磨牙金属预成冠试戴，完成实验操作。通过虚实结合的教学方式，不仅能够充分学习传统教学中在乳牙列模型上预备金属预成冠的实际操作，还充分利用了现代科学技术，克服了传统实验教学不易重复的缺点。

3.1 推进实验教学改革，加强理论与临床衔接

通过对本实验项目的学习，促使学生对儿童口腔医学相关知识进行复习，同时利用虚拟病人使学生了解“乳磨牙金属预成冠”的适应证、操作要点和治疗原则，加强理论知识与临床实践之间的衔接与过渡。通过模拟临床真实的问诊、体格检查、一般检查和诊断过程，使学生熟练掌握其相关临床知识和技能，为后续实践操作的成功奠定基础[4]。乳磨牙金属预成冠虚拟仿真实验利用“虚实结合、以虚补实”的教学方式，弥补了各种受限制的传统实验的不足，为口腔医学实验教学的改革提供了新的思路与途径。

3.2 增强学生学习兴趣，提高实验教学效果

传统的实验教学方式单调、枯燥，学生往往处于机械式的训练状态，慢慢丧失学习兴趣。虚拟仿真技术应用3D技术，配以各种视频、音频、图片等形式，模拟真实的诊疗环境，通过沉浸式、交互式的操作训练，让学生有身临其境之感并掌握了相关临床操作知识[5]。虚拟实验中涉及的乳磨牙金属预成冠修复利用生动形象的虚拟动画，将基础理论知识形象化，以便于记忆；
同时，结合动画模拟真实的诊疗场景，学生通过人机交互模拟临床问诊、口腔检查，进行虚拟的临床诊疗。实验中设计金属预成冠修复的相关互动问题供学生作答，能够让学生在教学过程中掌握乳磨牙金属预成冠的适应证和治疗原则，并对疾病提出初步诊断和诊疗方案，结合乳磨牙预成冠修复术的动画演示，掌握乳磨牙金属预成冠修复的基本技能操作，增强自主学习能力，学生的学习主动性明显加强，有效提升了实验教学效率。

3.3 培养临床思维能力，增加实验操作安全性

口腔实验室操作与临床诊疗相差甚远，学生在临床真实操作中往往会胆小害怕、手法生疏、畏手畏脚，经常忽略正确的操作步骤和术前的医患沟通，因此传统教学方式很难培养学生的临床思维能力。软件通过虚拟仿真技术、结合案例教学方法设置典型的临床案例，模拟真实的诊疗环境，学生与虚拟标准化病人(standardized patients，SP)交流，进行诊断、分析和治疗，结合临床知识拓展、临床动手操作等教学手段，达到线上线下“虚实结合、以虚补实”的教学效果[6-7]，有利于学生理解理论知识、培养综合临床思维能力、实现创新性人才培养的目标。学生可以向动态的虚拟儿童牙髓炎疾病患儿问诊，通过人机交互，培养接诊技巧、采集病史资料、制定治疗计划和书写病历等方面的能力[8]。由于儿童口腔治疗的特殊性，学生在正式进入临床前缺乏足够机会在患者身上进行操作，在实习时可能会因为操作疏忽、沟通不畅等原因出现口腔医疗不良事件[9]。而在虚拟仿真项目的培训中，必须对治疗牙位进行确认后才能进行下一步操作，并将备牙的步骤和细节详细展示出来，如果出现错误能够得到及时警告和反馈。同时，学生可以在虚拟软件中反复练习，有助于提高临床操作能力，为进入临床实践打下牢固基础。有关研究指出，在模拟临床操作或临床岗前培训中能够及时纠正学生不规范操作，最大限度地减少临床医疗不良事件的发生[10]。

3.4 打破空间局限，培养创新型人才

“立德树人”是教育的根本任务，是培养社会主义医学创新人才的指导思想。在教学过程中，教学团队坚持德育为先，注重理想信念、社会责任感、职业道德、创新精神、团队精神、分析和解决问题能力等内在品格的培养。传统的实验教学只能在仿头模上进行，学生只有在实验室开放的时候才能进行练习，而虚拟仿真项目打破了空间局限，学生不受时间和空间的限制，随时可以通过网络进入教学系统，了解实验项目，自主完成实验任务，从而调动了学习的主动性，提高了教学效果。同时，可以将大学生创新实验项目整合到该系统中，指导教师和学生之间相互讨论、集思广益，及时解决教学过程中出现的问题，不仅培养了学生处理复杂问题的综合能力、辩证分析问题的能力，而且也培养了学生创新创造能力，达到了立德树人教育的目的。

尽管虚拟仿真实验项目在口腔实验教学中展现出了明显的优势，但是尚未在国内高校口腔医学实验教学中普及应用。分析其原因，首先，软件需要不定期升级，数据库需要及时更新，维护费用昂贵[11]，而且仿真系统的准确度与临床操作往往有些偏差[12]。其次，虚拟仿真项目中的模拟病人病情单一、医患沟通缺乏真实的人文关怀。因此，未来需要将传统实验教学与虚拟仿真项目结合起来，相辅相成、虚实结合，才能达到实验教学的目的。

随着我国医疗卫生事业和计算机信息技术的不断发展，虚拟仿真技术已经在口腔医学教学中展现出极大的优势，达到“1+1>2”的教学效果[12-15]。本研究将虚拟仿真软件与实验教学内容相结合，突破了时间和空间的限制，为学生提供了一种真正的“开放式教学环境”，通过长期、反复、不受时间和空间限制的模拟训练，熟悉了操作过程，掌握了操作技巧，学生在面对真实患者时就能够从容应对，更好地达到临床实习的目的。同时，虚拟仿真实验教学系统提供了丰富的立体化教学资源和实验情景，化繁杂为简单，化抽象为具体，激发了学生的学习兴趣和创新能力。此外，虚拟仿真实验教学对教师也有一定的促进作用。在教学过程中，教师需要查阅资料，随时了解学生的操作情况，及时更新教学内容，从而促进了教师自身业务素质的提高。虚拟仿真实验教学实现了以教师为主导、以学生为主体的教学状态，进一步提高了儿童口腔医学实验教学的质量。尽管虚拟仿真技术能够很好地模拟临床环境，依然更加需要结合实训方式，通过虚实结合拓展实验的广度与深度，更有助于儿童口腔医学实验教学目标的实现。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明李紫莹：与设计公司沟通、实验课教学；
姚月梅：收集学生课前疑问和课后反馈；
李杨：实验脚本撰写、实验课教学