虚拟现实技术在口腔诊疗操作培训中的应用

计划、手术预测和骨组织操作。

口腔颌面部的血管和神经错综复杂，熟练掌握口腔颌面部的解剖结构可大大地减小手术中的失误率及意外发生率。二维解剖关系往往因观察视角的不同而不同，无法形成直观的空间映像，因而用于临床教学来说信息不足；而建立在遗体上的三维解剖关系，受到来源的限制而且艰辛耗时。利用VR技术建立的三维立体解剖图像可克服二维平面描述解剖仅能表达某一角度的观察结果，避免了仅靠空间想象导致解剖关系理解的偏差，能全方位无死角地呈现解剖结构及其毗邻关系。有学者利用VR系统Dextroscope重建经CT或磁共振成像扫描尸头后的模型与实际解剖相比较上颌动脉的解剖结构发现，二者间差异没有统计学意义，表明VR系统可准确地反映解剖结构。该系统观察区与周围结构可以颜色区分开来并且可在任意角度旋转，因而可全方位清晰地从整体上去理解口腔颌面部的解剖结构。

现今临床应用的三维手术设计及模拟软件，尽管可在三维重建模型上进行操作，但却仍在传统的二维显示屏上显示，这在一定程度上限制了三维模拟显示的效果和意义；而模型外科尽管实现了三维的操作及模拟，但却缺乏颅颌面骨的整体结构，仅反映局部上下颌骨及（牙合）的关系。VR系统不仅包括颅颌面骨的三维结构，也包括软组织结构，能在虚拟环境下行部分手术操作，具有逼真、形象、直观和科学的特点。现有的大部分外科手术模拟器采用与前文所提到的相似的触觉模拟原理，可模拟切骨、截骨以及骨块位移和术后预测。

瑞士Materials公司开发的Simplant系统在CT数据输入后重建的三维模型上，行区域增长、布尔运算，分离下颌骨。Simplant可模拟勒福1型截骨、双侧下颌支矢状劈开、颏成形截骨术，将头颅模型分割，建立颅颌面骨的树状结构模型。操作者通过佩戴光谱分离立体眼镜观察显示器内的三维虚拟图像，利用虚拟桌面力反馈设备接触颌骨模型，感受其反作用力。操作者双手佩戴数据手套，可在VR空间内对颅颌面骨模型进行操作，在三维空间行平移、旋转等操作，模拟手术骨块的移动并行术后效果的显示及评价。

5 虚拟口腔手术模拟器的评价

近年来，虽然虚拟口腔手术模拟器的开发取得了巨大的进步，但要将其完全投入并应用到口腔教育实践中，仍然有着较长的路要走。VR模拟器能否使学生得到较真实的操作训练，可否改善当前教育模式中的培训效果，怎样去评价模拟器的训练效果，对这些模拟器进行绩效评价是使其从试验室走向临床使用的必经过程。评价可分为定性评价和定量评价，定性评价从通用化角度，需较全面地评价力反馈系统；定量评价从专用化角度，针对具体操作任务的特点，结合操作者操作效果给出量化的性能评价。

定性评价依赖于系统的功能分析和组成要素的分解，手术模拟系统的关键要素在于：需要模拟各种组织以及手术器械、实时性、多感觉反馈、医师与患者间的交互。可通过用户对各指标进行等级评分，统计分析后可以看到用户的关注重点和系统的薄弱环节。美国伊利诺伊大学对自己开发的牙周科手术操系统PerioSim进行了调查问卷。将用户对系统的感受分为七个等级进行打分，经过统计分析获得每个关注指标的置信区间。

在手术模拟器中，触觉反馈对于训练医师的操作能力起重要的作用，因此量化地评价触觉反馈相关指标是定量评价的主要内容。荷兰阿姆斯特丹大学牙学院的口腔专家通过对相同人群在不同培训系统下训练的结果进行评价发现，经VR培训的学生能得到和传统模型训练学生一样的技能提高，能将这些技能顺利地运用到临床实际中。北京大学口腔医院与北京航空航天大学的学者以在虚拟牙周手术模拟器上完成牙周探诊、牙石探查及牙石去除几个基本操作作为评价指标，以学生组和牙周专家组作为研究对象，包括定性和定量研究，利用建构效度来评价定量研究结果。研究显示，学生的操作结果因其临床经验不足出现较大波动，即该结果可以反映使用者的实际技能水平。美国伊利诺伊大学的牙周病学部门选择了20位有临床经验的医师和洁治人员及20名学生，在使用PerioSim系统10min后分别以问卷及评分的形式做出了调查和统计，也得到了相似的结果。

（本文采编 王晴）

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