影像專業(yè)口腔科學教學應用分析

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【摘要】：目的在有限的課時內盡可能使學生掌握口腔科學的基礎知識。方法隨機選取一臨床患者CBCT影像資料，用mimics三維重建軟件進行牙齒及頜骨的重建，將重建后動態(tài)三維立體模型應用于2015級影像專業(yè)口腔科學的教學中，結合傳統(tǒng)的醫(yī)學二維圖像，使學生能更輕松地掌握口腔頜面部的正常解剖結構和異常的X線表現(xiàn)，將期末成績與2014級影像專業(yè)學生對比，并通過問卷調查了解學生的學習效果及教學效果。結果兩組理論成績2015級明顯高于2014級，問卷調查顯示學生對常見口腔疾病的掌握情況2015級明顯優(yōu)于2014級學生，教學效果良好。結論通過將三維重建的CBCT資料和傳統(tǒng)的教學方法相結合，學生對口腔科正常解剖結構及異常病基本掌握，為以后從事口腔放射工作打下了基礎，達到了教學目的。

【關鍵詞】：三維重建；口腔科學；教學

口腔科學是整個醫(yī)學的一部分，是影像專業(yè)本科的一門專業(yè)必修課，主要研究牙體、牙周及頜面軟、硬組織的疾病，以及這些疾病與全身疾病的關系，并對其進行預防和治療的一門臨床學科。由于目前我國還沒有專門的口腔影像專業(yè)，因此，一部分影像專業(yè)的學生畢業(yè)后會從事專門的口腔放射工作，這就需要口腔專業(yè)的相關知識，因此口腔科學的教學就顯得尤為重要。針對影像專業(yè)而言，口腔科學的教學目的主要是通過課程的教學，使學生全面了解口腔頜面部的解剖結構及X線的診斷特點、口腔頜面部的投照技術及正常X線表現(xiàn)以及口腔頜面部的常見病，等。為了使學生在有限的學時內掌握相應的口腔知識，提高教學質量，達到理想的教學效果，為學生提供從事口腔放射工作所必需的口腔基礎知識，筆者在傳統(tǒng)教學方法基礎上，考慮到影像專業(yè)的性質，從CBCT圖像入手，將三維重建技術應用到口腔科學的教學中，對提高學生的學習興趣和學習效果起到了良好的促進作用。

1三維重建資料的獲得

錐形束CT（conebeamCT，CBCT）主要用于口腔頜面部的檢查，它與傳統(tǒng)的螺旋CT相比具有圖像精確、掃描速度快、劑量小、偽影少等優(yōu)點［13］，目前在口腔臨床上已廣泛使用。筆者分別選取該院臨床患者正常的CBCT圖像和伴有齲病、牙周病、阻生牙、多生牙等牙齒病變的CBCT圖像進行三維重建，具體如下：1．1正常數(shù)據(jù)圖像將未見明顯異常的CBCT圖像以DICOM格式導入Mimics三維重建軟件，根據(jù)頜骨和牙齒的性質選擇適當?shù)拈撝?，分別重建出牙齒及上下頜骨［4］及重要的解剖結構（如髁狀突、喙突等），以不同的顏色進行標記。1．2病理數(shù)據(jù)圖像將帶有缺損的齲壞牙齒、牙周病、各種類型的阻生牙及多生牙等常見口腔疾病的CBCT圖像導入Mimics軟件，根據(jù)定位的有病變的牙齒位置，利用菜單中的cropproject命令選擇病變區(qū)域，三維重建齲壞的牙齒、阻生牙及多生牙等個別牙齒的模型及伴有牙周病變的全口牙齒模型，這些模型分別用不同的顏色顯示，以示區(qū)分。在重建過程中錄制視頻資料，以便在教學中播放，目的是讓學生掌握相應的重建方法，方便課后復習及學習。

2傳統(tǒng)教學資料的獲得

傳統(tǒng)教學法是指教師通過系統(tǒng)、細致的講解，使學生掌握大量知識的教學方法。教學資料的獲得以教材的插圖、掛圖、斷層標本為主，用多媒體教學方式向學生展示，這些資料共同特點均為二維資料。

3三維重建資料在口腔科學教學中的應用

按照教學大綱要求，將傳統(tǒng)的教學模式與三維重建資料相結合，360°全方位立體向學生展示顱頜面部的正常解剖結構，了解牙齒的組成、排列及功能作用，以及牙齒在頜骨內的位置關系，再結合口腔臨床，講解臨床上常見的疾病，以及其在X線片上的表現(xiàn)。

3．1針對正常解剖結構

①對于上頜骨的一體四突，用不同顏色分別重建出與之相接的額骨、顴骨及兩側上頜骨，通過分步顯示再整合，使學生真正理解一體四突的由來。利用顏色的刺激達到使學生記住解剖結構的目的。②顳下頜關節(jié)（temporomandibularjoint，TMJ）是面部非常復雜的關節(jié)，對關節(jié)的前后斜面、關節(jié)結節(jié)等的講解學生很難分清楚，通過對CBCT圖像的三維重建，360°全方位地對不同的部位可以分步展示，再配合CBCT對關節(jié)的不同剖面顯示，有助于學生更好地掌握TMJ的解剖形態(tài)。有了扎實的解剖知識作基礎，對理解顳下頜關節(jié)紊亂病有很大幫助。

3．2針對異常病變結構

①齲病是臨床發(fā)病率最高的口腔疾病，也是教學重點。通過對患有齲病牙齒的三維重建和正常牙齒的解剖對比，學生可以清楚地看到病變牙齒的缺損情況，很容易通過CBCT影像診斷出來。②智齒阻生在口腔臨床比較常見，也是臨床教學的重點。對于低位、中位、高位、近中阻生智齒，分別用不同顏色重建出各種類型的智齒與相鄰牙的三維模型，通過三維模型可以清晰地展示智齒與相鄰牙的關系，便于講解智齒的類型，更有助于學生理解和掌握，同時為臨床醫(yī)師拔除智齒提供幫助。這種直觀教學方式可方便學生理解，簡化教學過程。③牙周病也是臨床常見的口腔疾病。CBCT圖像經(jīng)三維重建后可以直觀地看到牙槽骨骨量，通過展示正常的牙齒及頜骨的三維重建模型，并和牙周患者的三維重建模型進行對比，可使學生清楚地看到患者牙槽骨的變化，對牙周病的理解更為具體，也方便教師講解，為牙周病的診斷和治療提供依據(jù)。④CBCT三維重建模型在埋伏牙的檢查和診斷方面也具有優(yōu)勢，它可以幫助醫(yī)師準確評估埋伏牙的狀態(tài)［5］、與鄰牙的關系及可能存在的牙根吸收，等。因埋伏牙在頜骨內，傳統(tǒng)的二維圖像很難講解清楚，將CBCT三維重建資料應用到埋伏牙的檢查和診斷教學中，學生可以通過三維圖像更直觀、方便、準確地對埋伏牙進行診斷，為口腔臨床的診療提供幫助。總之，經(jīng)三維重建后的模型可以更直觀地向學生展示口腔頜面部正常解剖結構及異常病變，對影像專業(yè)而言，更能直接了解口腔臨床疾病的特點，掌握其在X線下的表現(xiàn)，為以后的口腔放射工作打下基礎。

4結果

為了了解新教學方法的教學效果，對2015級學生（45人）與采用傳統(tǒng)教學方法的2014級學生（48人）的期末成績進行對比，兩組的考試內容一致。同時對學生的學習效果和教學效果分別進行問卷調查，共發(fā)放調查問卷93份，回收93份，回收率100％。調查內容包括對異常病變的掌握情況，以及增加學習興趣、加深知識理解、增強自主學習能力、教學滿意度等方面。

4．1期末成績對比

將2015級學生與采用傳統(tǒng)教學法教學的2014級學生的期末考試成績對比，2015級期末成績明顯高于2014級學生，差異有統(tǒng)計學意義

4．2調查問卷結果

4．2．1對學生學習效果調查對異常病變分別按掌握、基本掌握、了解及未掌握四個等級進行評分，分值分別為4、3、2、1。結果顯示，2015級學生對疾病的掌握情況明顯優(yōu)于2014級學生（P＜0．05），差異具有統(tǒng)計學意義4．2．2針對教學效果調查通過對增加學習興趣、加深知識理解、增強自主學習能力及教學滿意度方面進行調查，按好、較好、一般、差四個級別進行評分，分值為4、3、2、1。結果表明，無論從增加學習興趣、加深知識理解，自主學習能力及教學滿意度等方面2015級學生都明顯高于2014級學生（P＜0．05），差異有統(tǒng)計學意義

5討論

5．1三維重建模型在口腔科學教學中的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的教學方式采用教材插圖、掛圖、斷層標本進行學習，以多媒體教學的方式向學生展示，這些資料都是二維資料，而人體為三維結構，學生在學習過程中需要經(jīng)過空間轉換才能完成對解剖結構的認識，這就需要學生有很強的空間思維能力，有些結構教師很難通過二維圖像向學生講解清楚，這些教學方式過于枯燥，很難提起學生的學習興趣。而與二維圖像相比，三維重建圖像具有較好的直觀性，解剖結構的空間位置一目了然［6］，而且通過重建后的模型對不同的解剖結構附加了不同的顏色顯示，這種視覺上的刺激更能吸引學生、方便學生化整為零地學習系統(tǒng)結構，提高學生的學習興趣。它既可優(yōu)化教師的教學過程，還可幫助學生直觀地理解并記憶各種解剖結構，變抽象概念為形象生動的三維動畫。教師可以用簡單的動態(tài)變化過程幫助學生理解復雜的影像特征，配合CBCT的三維圖像，從各個不同的角度讓學生更充分地學習和理解正常的解剖結構及其異常病變，充分調動學生自主學習和探索知識的積極性，提高了學生課堂參與的主動性。三維可視化模型隨著數(shù)字化影像技術的不斷進步，會越來越多地應用于教學與科研中。學生通過三維重建，不僅可以更好地掌握正常的解剖結構，牙齒的形態(tài)特點，增強學習的趣味性，而且掌握了三維重建方法，不受學習時間和學習進度的限制，自主地進行其他學科（如影像解剖學、影像診斷學，等）相關知識的學習，更好地理解人體的正常解剖結構及異常病變，為其他學科的學習奠定基礎，從而滿足個性化學習的需求。

5．2三維重建模型在口腔教學中的不足

三維重建模型在口腔科學的教學中有著明顯的優(yōu)勢［78］，但是也存在著不足之處。例如：前期工作量巨大；圖像分割的工作需要人工干預，效率低等［6］。因為，CBCT圖像對于軟組織的顯示分界并不清晰，在重建過程中很難分割清楚，因此對于肌肉、筋膜等軟組織的重建效果欠佳［9］，故多用于硬組織的重建。因此，在教學中三維重建技術還需要配合傳統(tǒng)的教學手段，如掛圖，多媒體教學及人體標本等，取長補短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，以達到教學目的。

5．3三維重建教學方法對學生學習主動性的影響

口腔科學這門課程對影像專業(yè)學生而言是抽象而陌生的，在臨床其他課程的教學中很少涉及口腔知識，將三維重建教學資料引入到口腔科學教學后，將抽象的理論知識轉化為具體、生動的課堂學習，對影像專業(yè)學生的學習非常有利。從課堂教學中學生的表現(xiàn)和問卷調查結果顯示，學生對該教學方法興趣濃厚，掌握該方法后，不僅可以學習口腔科因教學課時的限制無法詳細講解的相關章節(jié)知識，還可以自學其他專業(yè)自己感興趣的相關知識，增強對知識的理解，不受教學進度的限制，從而增強了學生學習的主動性。興趣是最好的教師，掌握了三維重建方法，就掌握了一把學習相關知識的鑰匙，對學生今后的學有裨益。總之，任何一種教學方法都有它的優(yōu)點與不足，但通過將三維重建資料引入口腔科學的教學后，學生對口腔科學的學習興趣增加了，學生學習的主動性增強，大多數(shù)學生對口腔的常見疾病已基本掌握，為畢業(yè)后從事口腔科的影像工作打下堅實的基礎。將三維重建引入口腔科學教學中對提高教學質量及提高學生學習的主動性也起到了積極的促進作用。

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作者:張曉娟 桑金華 王敏娜 龍翔 廖湘凌 單位:首都醫(yī)科大學附屬北京潞河醫(yī)院