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(nèi)盡可能使學生掌握口腔科學的基礎(chǔ)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(jié)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(jié)構(gòu)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(diào)查了解學生的學習效果及教學效果。結(jié)果兩組理論成績2015級明顯高于2014級，問卷調(diào)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(jié)論通過將三維重建的CBCT資料和傳統(tǒng)的教學方法相結(jié)合，學生對口腔科正常解剖結(jié)構(gòu)及異常病基本掌握，為以后從事口腔放射工作打下了基礎(chǔ)，達到了教學目的。

【關(guān)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(guān)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(guān)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(jié)構(gòu)及X線的診斷特點、口腔頜面部的投照技術(shù)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(nèi)掌握相應的口腔知識，提高教學質(zhì)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(chǔ)知識，筆者在傳統(tǒng)教學方法基礎(chǔ)上，考慮到影像專業(yè)的性質(zhì)，從CBCT圖像入手，將三維重建技術(shù)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(zhì)選擇適當?shù)拈撝担謩e重建出牙齒及上下頜骨［4］及重要的解剖結(jié)構(gòu)（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?qū)W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(jié)合，360°全方位立體向?qū)W生展示顱頜面部的正常解剖結(jié)構(gòu)，了解牙齒的組成、排列及功能作用，以及牙齒在頜骨內(nèi)的位置關(guān)系，再結(jié)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(jié)構(gòu)

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(cè)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(jié)構(gòu)的目的。②顳下頜關(guān)節(jié)（temporomandibularjoint，TMJ）是面部非常復雜的關(guān)節(jié)，對關(guān)節(jié)的前后斜面、關(guān)節(jié)結(jié)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(guān)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(chǔ)，對理解顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病有很大幫助。

3．2針對異常病變結(jié)構(gòu)

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(guān)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(guān)系及可能存在的牙根吸收，等。因埋伏牙在頜骨內(nèi)，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?？傊?，經(jīng)三維重建后的模型可以更直觀地向?qū)W生展示口腔頜面部正常解剖結(jié)構(gòu)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(chǔ)。

4結(jié)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(nèi)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(diào)查，共發(fā)放調(diào)查問卷93份，回收93份，回收率100％。調(diào)查內(nèi)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(diào)查問卷結(jié)果

4．2．1對學生學習效果調(diào)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(jié)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(diào)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(diào)查，按好、較好、一般、差四個級別進行評分，分值為4、3、2、1。結(jié)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?qū)W生展示，這些資料都是二維資料，而人體為三維結(jié)構(gòu)，學生在學習過程中需要經(jīng)過空間轉(zhuǎn)換才能完成對解剖結(jié)構(gòu)的認識，這就需要學生有很強的空間思維能力，有些結(jié)構(gòu)教師很難通過二維圖像向?qū)W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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)及其異常病變，充分調(diào)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(shù)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(jié)構(gòu)，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(guān)知識的學習，更好地理解人體的正常解剖結(jié)構(gòu)及異常病變，為其他學科的學習奠定基礎(chǔ)，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(shù)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(zhuǎn)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(diào)查結(jié)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(guān)章節(jié)知識，還可以自學其他專業(yè)自己感興趣的相關(guān)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(guān)知識的鑰匙，對學生今后的學有裨益?？傊魏我环N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(chǔ)。將三維重建引入口腔科學教學中對提高教學質(zhì)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