口腔醫(yī)學教育虛擬仿真技術(shù)應用前景
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【摘要】隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真逐漸進入口腔醫(yī)學教育領(lǐng)域，具有傳統(tǒng)實驗教學無可比擬的優(yōu)勢。本文論述了虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學教育中應用的必要性，以及虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學中的應用現(xiàn)狀和前景。提出了“線上+線下，虛實結(jié)合”的虛擬仿真實驗項目混合教學模式。
【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；虛擬仿真技術(shù)；口腔醫(yī)學教育
引言：
被稱為虛擬現(xiàn)實的虛擬模擬技術(shù)，是能夠創(chuàng)造出虛擬世界并應用到的計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)使用計算機技術(shù)，創(chuàng)造視覺、聽覺、觸摸等感覺和現(xiàn)實極度相似的虛擬環(huán)境。通過使用各種交互式設(shè)備，系統(tǒng)使虛擬環(huán)境與實體相互作用，使操作員可以具有原始的交互視覺并自動進行信息交換[1]。這是先進的數(shù)字人機交互技術(shù)。近年來，在大數(shù)據(jù)的背景下，虛擬模擬技術(shù)在醫(yī)學教育領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。本文就口腔外科學教室虛擬模擬技術(shù)的應用討論了口腔醫(yī)學教育的現(xiàn)狀和前景。
一、醫(yī)學教育為何選擇虛擬仿真技術(shù)
虛擬模擬技術(shù)的應用被認為是強化醫(yī)學教育發(fā)展的重要手段之一。虛擬模擬技術(shù)是模擬環(huán)境、感知與自動化系統(tǒng)、傳感器裝置等各種技術(shù)高度結(jié)合。使用電腦模擬虛擬環(huán)境，通過具有觸摸反饋功能的控制器之間的相互作用，給予操作者帶入強烈的環(huán)境投入感。
二、教育部大力度推廣虛擬仿真技術(shù)
隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及新時代的到來，信息技術(shù)滲透到各個學科，為學科的革新和發(fā)展提供了新的機會，為促進信息技術(shù)和高等教育實驗的融合，教育部發(fā)表了相關(guān)文獻，將本科計劃建設(shè)虛擬模擬實驗教育列入實施項目，將現(xiàn)代信息技術(shù)納入實驗教育項目，擴大實驗教育內(nèi)容的范圍和深度，增加實驗教育的施工強度，進行虛擬模擬實驗教育。這無疑是提高高等教育質(zhì)量的重要手段。
三、虛擬仿真助力打造“新醫(yī)科”教育
虛擬模擬技術(shù)在醫(yī)學教育領(lǐng)域的應用促進了醫(yī)學教育的視覺化、生動化，虛擬模擬軟件利用計算機和手機終端打破時間和空間的限制，對學生進行真正的“虛擬模擬”并進行開放式教育。將“在線+離線”的混合教育模式的虛擬環(huán)境結(jié)合現(xiàn)實，為“新醫(yī)學”教育提供了新的契機，傳統(tǒng)醫(yī)學教育是主要針對人體的構(gòu)造進行研究，很難直接顯示疾病的起源和發(fā)展，傳統(tǒng)教育缺乏形象性和躍動感對學生掌握醫(yī)學知識沒有幫助。而虛擬仿真技術(shù)利用虛擬模擬三維軟件技術(shù)構(gòu)成的人體模型，讓學生利用計算機，通過“漫游”的交互模式更加直觀地理解人體解剖結(jié)構(gòu)，這種創(chuàng)新的學習方法不僅刺激學生的學習興趣，還將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，可以提高學生互動強度，通過設(shè)備的模擬操作，提高學生實踐能力，更有效地鞏固學生的基礎(chǔ)知識學習[2]。虛擬模擬技術(shù)很好地體現(xiàn)了以學生為中心的教育理念，將傳統(tǒng)的教育學習轉(zhuǎn)化為學生的體驗式學習，大大提高了學習質(zhì)量。
四、虛擬仿真更符合醫(yī)學倫理學要求
虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學教育領(lǐng)域的應用是醫(yī)學教育適應社會發(fā)展需要的需要。隨著社會的發(fā)展，患者的自我保護意識不斷增強。學生進入臨床實習之前，必須掌握各種外科技術(shù)。因此，有必要在臨床作戰(zhàn)功能訓練中，通過虛擬模型的操作，為學生提供一個更真實、更先進的臨床操作功能訓練仿真環(huán)境，醫(yī)學院校學生已經(jīng)完成了基本的醫(yī)學技術(shù)訓練，為臨床實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)。也就是說，虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學教育中的應用是安全的，其具有實時交互、課程標準化、易于監(jiān)控、不涉及倫理風險等優(yōu)點，虛擬仿真技術(shù)的普及已成為醫(yī)學實驗教學的一大發(fā)展趨勢。
五、虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學教育中的應用
口腔醫(yī)學是實踐性較高的學科，口腔醫(yī)學教育面臨的重要挑戰(zhàn)之一是如何準備臨床實習。例如牙齒供應不足、體外牙齒代用品有限、部分實驗材料成本高、實際操作不足等，在教育過程中，學生不能隨時進入實驗室?，F(xiàn)有的實驗操作條件和患者的實際情況不同，教師教育的同質(zhì)性很低。虛擬模擬技術(shù)的應用為口腔醫(yī)學專業(yè)的學生提供了理想的學習平臺，讓學生掌握了基本的口腔手術(shù)操作步驟，提高了學生臨床工作水平，許多研究都強調(diào)了虛擬模擬作為新技術(shù)的重要性，在虛擬學習環(huán)境中，專家對學生學習過程中的表達和感知進行了檢測，并教他們?nèi)绾文軌颢@得更好的體驗感，這對學生環(huán)境中的情感表達和感受產(chǎn)生了顯著的積極作用，虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學教育領(lǐng)域有如下應用。
5.1口腔解剖生理學教學
口腔解剖生理學教授利用虛擬模擬的三維圖像技術(shù)構(gòu)建了虛擬解剖實驗室，其原理是基于斷層掃描、人體切片、實物標本掃描等數(shù)據(jù)，進而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，利用計算機上的真實物理圖像，以及組織內(nèi)部構(gòu)造等虛擬解剖模型的重建，制作了虛擬口腔解剖學，標本庫作為口腔解剖學的必要基地，生理學教授向?qū)W生開放了虛擬解剖實驗室，學生們在三維橫斷面上開發(fā)了虛擬解剖實驗室的三維模型[3]。通過網(wǎng)絡終端遠程訪問虛擬解剖實驗室，實現(xiàn)自主學習。
5.2口腔頜面外科教學
關(guān)于口腔下頜外科課程，教授們利用虛擬模擬三維軟件技術(shù)構(gòu)成的口腔下顎面模型，讓學生觀察抽象三維口腔下顎面解剖構(gòu)造，直觀地理解口腔下顎的解剖構(gòu)造。另外，為了強化記憶，提高學習效果，專家正在研究下頜切除術(shù)，內(nèi)視鏡輔助外科95級訓練系統(tǒng)，對口腔外科的初學者教育非常有效。重慶醫(yī)學院開發(fā)的虛擬模擬觸摸系統(tǒng)，創(chuàng)造了國內(nèi)首個虛擬臨床環(huán)境，結(jié)合高精密觸摸反饋裝置的拔牙手術(shù)培訓項目，有效地避免了學生易發(fā)的各種臨床危險，因此，可以實現(xiàn)充分動員。該項目結(jié)合了口腔醫(yī)學、信息工程、自動化、大數(shù)據(jù)等多個學科和方向，完美融合了多個學科，促進了語言教育模式和方法的進步，開創(chuàng)了口腔外科醫(yī)學教育數(shù)字化的新時代。5.3口腔種植學、口腔修復學教學一些研究者將虛擬口腔教育系統(tǒng)與技術(shù)相結(jié)合，對口腔康復實驗教學進行了改革，并進行了牙齒預備、印前準備和修復設(shè)計，將虛擬操作系統(tǒng)應用于上海市口腔醫(yī)學院口腔訓練教學中，主要從事電子管的制造和口腔培養(yǎng)體的導航出發(fā)，“95”技術(shù)的應用有助于培養(yǎng)學生的觀察能力、自主學習能力與臨床處理能力，教育系統(tǒng)研究了口腔康復固定醫(yī)學實踐教學的應用，南京醫(yī)科大學開發(fā)的口腔科交互式虛擬仿真訓練系統(tǒng)、口腔頜面形態(tài)與功能重建項目，解放軍空軍軍醫(yī)大學研制的chin和重慶醫(yī)科大學開發(fā)的局部牙齒制造技術(shù)項目，從不同角度對口腔康復虛擬實驗教學進行了改進。
5.4牙體牙髓病學教學
目前已形成兩種牙腔預備、數(shù)字化根管預備技術(shù)，水切割術(shù)虛擬模擬實驗、水再生虛擬教育項目等已成為較為成熟的項目。上海交通大學開發(fā)的數(shù)字根管預備技術(shù)和評價項目通過虛擬模擬教育方法和操作演示，讓學生感受虛擬路線治療過程。特別是加強了渠道的準備和渠道充電技術(shù)的認識和體驗，提高了渠道治療學的教育水平[4]。生物切斷術(shù)的虛擬模擬實驗結(jié)合臨床模型訓練和臨床教育，打破了時間和空間的限制，模擬真實的診療環(huán)境，革新的教育模式將會給更多的人帶來不一樣的新體驗。虛擬化生命切斷骨髓的治療過程，符合微診教育理念，在體驗式學習環(huán)境中反復練習，刺激學生的自主學習能力。在虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展過程中，需要開放設(shè)計，以方便資源共享和持續(xù)更新，保持診療水平，另外要擴大兒科口腔醫(yī)學的普及。
5.5牙周病學教學
北京大學開發(fā)的牙周外科實驗教育虛擬模擬項目是根據(jù)北京大學口腔醫(yī)學院專家研究制作的國內(nèi)首個牙周訓練虛擬模擬系統(tǒng)進行的，根據(jù)學生臨床技能訓練的需要，自主進行的目的。通過對“視覺語法”的研究，促進了教育方法的革新，應用于教育訓練和操作技能評價，多個學科領(lǐng)域相互交叉，具有先進性和實用性，為口語教育的量化和規(guī)范化開辟了新的道路。
5.6口腔正畸學教學
西安交通大學科研組對正常病例進行分析，然后在診療設(shè)計方面利用虛擬仿真技術(shù)，基于“虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合”的設(shè)計理念，與計算機交互運作，運用病例數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通信技術(shù)進行深入研究，基于高度模擬的虛擬實驗環(huán)境和技術(shù)案例，結(jié)合臨床常用軟硬件，收集在線生殖治療臨床診療案例信息，輔助檢查分析，該平臺引導學生掌握正常臨床病例管理的全過程，強化從理論到實踐，從課堂到臨床的學習體驗，實現(xiàn)平穩(wěn)過渡[5]，由溫州醫(yī)科大學開發(fā)的青少年突出癥診療虛擬仿真實驗通過2小時的虛擬仿真實驗，有助于口腔醫(yī)學本科生更快地掌握該畸形的診斷和治療。
六、“線上+線下、虛實結(jié)合”混合式教學模式
山東大學口腔醫(yī)學院是國內(nèi)首家實施虛擬模擬實驗的大學之一，介紹了6lpragrqw虛擬模擬系統(tǒng)，結(jié)合磨削機的先導觸覺技術(shù)，推出了電子管修復牙齒損傷的虛擬模擬教育程序。這種方法已經(jīng)應用于我校和國內(nèi)其他口腔醫(yī)學院。學生非常積極地去學習，經(jīng)統(tǒng)計，學習效果相當不錯。95技術(shù)被應用于口腔疾病的基礎(chǔ)操作訓練。培養(yǎng)學生自習能力，讓他們體驗傳統(tǒng)教育無法實現(xiàn)的臨床病例實際體驗，虛擬模擬實驗教育項目的應用模式為“線上+線下”，“虛擬現(xiàn)實結(jié)合”的混合教育模式是傳統(tǒng)的對立面。將現(xiàn)實教育和網(wǎng)絡教育完美契合在一起。在這種混合教育模式下，學生可以根據(jù)自己的實際需求和學習進度安排學習。教師和學生之間無論何時何地都可以相互溝通。學生要有一定的自主學習能力，教師對整個課程進行跟蹤指導，針對學生提出的課程問題的中心和難點問題進行指點。同時虛擬模擬實驗教學中圖形混合教學模式可以提高教育效率、學習效率，深度擴大學生學習時間，提高學習者的合作能力。
七、結(jié)束語：
隨著時間的推移，虛擬模擬技術(shù)將逐漸得到改善，在口腔醫(yī)學教育領(lǐng)域也將得到更快的發(fā)展。中國學者堅定認為，虛擬教育是終身教育的必然方向，網(wǎng)絡虛擬教育是開放的。虛擬模擬技術(shù)在口腔醫(yī)學教育中的應用仍然具有很大的潛力。在實習規(guī)范教育中應得到廣泛應用。由于虛擬模擬技術(shù)的應用，教育內(nèi)容更加生動，教學形式更加多樣化，授課效果也更加明顯，將會受到更多的口腔科學者的青睞。
參考文獻
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作者：袁必貴 陳瀚 單位：云上貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司
