［摘 要］ 探討3D打印頜骨模型應(yīng)用于口腔根尖手術(shù)教學(xué)中的效果。將參與根尖手術(shù)教學(xué)的104名學(xué)生隨機(jī)分成兩組，進(jìn)行對(duì)比教學(xué)。在第一課時(shí)教學(xué)時(shí)，第一組、第二組均采用傳統(tǒng)教學(xué)法，包括知識(shí)點(diǎn)講解、病例分析、錐形束CT檢查等。在第二課時(shí)教學(xué)時(shí)，第一組以觀看根尖手術(shù)教學(xué)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，第二組將3D打印頜骨模型引入教學(xué)進(jìn)行操作學(xué)習(xí)。分別對(duì)兩組學(xué)生每學(xué)時(shí)后的教學(xué)情況進(jìn)行問卷調(diào)查，評(píng)估3D打印頜骨模型用于根尖手術(shù)教學(xué)的效果。兩種教學(xué)方法對(duì)于根尖病變的病因、病理改變、癥狀等基礎(chǔ)知識(shí)的理解效果相當(dāng)（p＞0.05），但3D打印頜骨模型教學(xué)對(duì)于根尖手術(shù)流程、操作方法、空間形態(tài)掌握、教學(xué)生動(dòng)性更有優(yōu)勢(shì)（p＜0.05），引入3D頜骨模型的教學(xué)模式在學(xué)習(xí)根尖手術(shù)相關(guān)實(shí)操方面效率更高，更易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣（p＜0.05）。3D打印頜骨模型教學(xué)方法，有利于讓學(xué)生以更真實(shí)的視角，理解和掌握根尖手術(shù)的操作流程與要點(diǎn)。

［關(guān)鍵詞］ 數(shù)字化教學(xué)；根尖手術(shù)；口腔醫(yī)學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2022年度廣州市校（院）聯(lián)合資助項(xiàng)目基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“口腔生物醫(yī)學(xué)師生創(chuàng)新研究平臺(tái)建設(shè)”（202201020203）；2019年度廣州醫(yī)科大學(xué)校級(jí)教育科學(xué)規(guī)劃課題“3D打印頜骨模型用于根尖手術(shù)教學(xué)的探索與實(shí)踐”（廣醫(yī)大發(fā)〔2019〕178號(hào)-32）

［作者簡介］ 祁文婷（1987—），女，寧夏銀川人，碩士，廣州醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·附屬口腔醫(yī)院·廣東省口腔組織修復(fù)與重建工程技術(shù)研究中心主治醫(yī)師，主要從事牙體牙髓病學(xué)及數(shù)字化口腔醫(yī)學(xué)研究；楊雪超（1976—），男，湖北宜昌人，博士，廣州醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·附屬口腔醫(yī)院·廣東省口腔組織修復(fù)與重建工程技術(shù)研究中心教授（通信作者），主要從事口腔生物醫(yī)學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）36-0102-07 ［收稿日期］ 2023-08-25

近年來，隨著新材料、新儀器的發(fā)展，根管治療的成功率已顯著提高，但由于根管系統(tǒng)的復(fù)雜性，即使進(jìn)行了充分的根管清理與消毒，根管治療仍有可能失敗。根尖手術(shù)是將根管治療與口腔頜面外科結(jié)合，以治療患牙根尖周疾病的方法，其目的是去除根尖周病變組織，為根尖提供一個(gè)良好的生理環(huán)境，以利于根尖周病變的愈合和組織再生［1-2］。根尖手術(shù)為牙保存治療提供了新方法，隨著光學(xué)顯微鏡、超聲工作尖、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)、3D打印技術(shù)等新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，根尖手術(shù)向更加精準(zhǔn)化、微創(chuàng)化、可視化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了根尖手術(shù)成功率的顯著提高。

對(duì)于根尖周病損范圍相對(duì)較小，唇及頰側(cè)骨皮質(zhì)完整的患牙，術(shù)區(qū)需要去骨后所暴露的位置、方向、大小、深度和形狀等影響著根尖區(qū)的定位，而根尖病損區(qū)的精準(zhǔn)定位和去骨一直是顯微根尖手術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)［3-4］。手術(shù)過程中要面對(duì)根尖周組織復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并要確保對(duì)術(shù)區(qū)周圍重要的組織結(jié)構(gòu)及神經(jīng)血管進(jìn)行有效保護(hù)，因此對(duì)操作者的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求。

目前，牙體牙髓手術(shù)操作類教學(xué)仍以觀看視頻為主，屬于僅向大腦輸入視頻影像信息，由于缺乏真實(shí)操作中觸碰肌肉、骨骼、切割等實(shí)感信息，沒有讓學(xué)生大腦接收到有關(guān)手術(shù)的完整信息。在教學(xué)中，學(xué)生參與性不強(qiáng)，缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)，手術(shù)技能無法得到提升，待到真實(shí)臨床情境操作中，大腦需要輸出所學(xué)信息時(shí)，由于缺乏實(shí)操的觸感，遇到相關(guān)問題時(shí)大腦無法給予正確反饋，從而導(dǎo)致學(xué)生操作層層受阻，進(jìn)一步造成學(xué)生膽怯而懼怕實(shí)際操作。所以，視頻教學(xué)對(duì)于操作類手術(shù)有一定局限性，目前亟待引入一款合適的根尖手術(shù)相關(guān)教學(xué)模型，幫助學(xué)生解決上述問題。

3D打印技術(shù)是將真實(shí)世界的患者影像學(xué)錐形束CT（CBCT），通過數(shù)字軟件建立3D模型，后用可以讀取3D模型信息的3D打印機(jī)按照1∶1比例，用有黏性的3D打印材料逐層疊加而建立的立體模型［5-7］。3D打印技術(shù)目前已在牙體牙髓顯微根尖手術(shù)的臨床治療中開展，包括個(gè)性化手術(shù)導(dǎo)板的制作以及上、下頜骨缺損仿真模型的制作等［8-10］。應(yīng)用3D打印實(shí)體模型進(jìn)行模擬手術(shù)，學(xué)生在實(shí)體模型上進(jìn)行去骨、倒預(yù)備和倒充填等操作的練習(xí)，可直觀地進(jìn)行操作，模擬手術(shù)入路，熟悉操作流程，實(shí)體感強(qiáng)，可以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)和實(shí)施更有效的教學(xué)方法和策略，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，為他們未來的臨床實(shí)踐做好準(zhǔn)備。本研究通過引入3D打印頜骨模型的教學(xué)方法，評(píng)估其在根尖手術(shù)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中的作用，為提高學(xué)生實(shí)際臨床操作能力找到合適的教學(xué)方式。

一、材料與方法

（一）材料、軟件與設(shè)備

錐形束CT（Kavo，德國），3D樹脂打印機(jī)（3DSystem 3510HB，美國），重建頜骨模型軟件Mimics 21.0（Materialise， 比利時(shí)），種植導(dǎo)板設(shè)計(jì)軟件（Simplant，比利時(shí)），醫(yī)學(xué)圖像重建軟件（iCATVision，德國），3D樹脂打印材料（3DSystem，美國）。

（二）病例選擇及檢查診斷

本研究數(shù)據(jù)來源于廣州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院，選擇1例需行根尖手術(shù)的患者，經(jīng)患者知情同意后用于臨床教學(xué)。

患者基本情況：女，31歲，因2個(gè)月左右下頜前牙自覺咀嚼不適就診。檢查發(fā)現(xiàn)31、41舌側(cè)有牙色充填物，31、32、41有輕微叩痛，不松動(dòng)、捫診無不適，牙髓電活力測(cè)試無反應(yīng)，牙齦正常。X線片提示31、41根管內(nèi)充填物影像，根管三維充填欠密合，根尖周可見低密度影（圖1d）。CT示31、32、41根尖13 mm×12 mm×12 mm根尖低密度影，邊界清晰，有高密度射線包繞（圖1 a-c），診斷為31、32、41慢性根尖周炎。31、41重行根管治療，32因牙髓壞死行根管治療后，隨訪三個(gè)月觀察根尖暗影未見明顯縮?。▓D1e），建議患者行根尖手術(shù)治療，患者知情同意，經(jīng)廣州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：KY2019065），術(shù)前告知患者詳細(xì)的手術(shù)步驟、注意事項(xiàng)與風(fēng)險(xiǎn)等，簽署知情同意書，對(duì)該患者實(shí)施臨床治療。

（三）研究方法

對(duì)患者進(jìn)行口腔頜面CBCT（Kavo，德國）檢查從而獲得頜面骨骼斷層圖像，將圖像另存為DICOM格式并導(dǎo)入至三維重建軟件Mimics 21.0中，通過軟件中的“Threshold、Region Grow、Edit Masks”功能，重建出頜骨三維模型，在模型中應(yīng)包括病變累及部位（圖2），將重建好的模型保存為STL格式，利用3D樹脂打印機(jī)（3DSystem 3510HB，美國）對(duì)樹脂材料按照1∶1打印出三維實(shí)物模型（圖3a）。

將紅蠟片加熱融化后，滴入模型內(nèi)對(duì)應(yīng)的根尖骨質(zhì)缺損部分以模擬囊壁。使用超硬石膏加自來水?dāng)嚢韬螅⑷肽ゾ?，待石膏模型徹底干透后取出，制作完成教學(xué)模型（圖3b-d），將制作好的教學(xué)模型安裝到仿頭模上即可供學(xué)生實(shí)驗(yàn)課使用（圖4）。通過對(duì)比兩組的課堂滿意度，評(píng)價(jià)評(píng)估數(shù)字化輔助教學(xué)模式的效果。教師演示根尖手術(shù)具體操作方法后，學(xué)生在制作好的數(shù)字化模型上完成根尖切除、倒充填等操作。

（四）臨床教學(xué)與評(píng)價(jià)方法

將參與臨床教學(xué)的104名學(xué)生隨機(jī)分成兩組，分別由同一名帶教教師進(jìn)行2學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)，其中第一課時(shí)學(xué)習(xí)階段，第一組、第二組學(xué)生在該教師的指導(dǎo)下首先進(jìn)行教材相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、病例臨床表現(xiàn)及CBCT檢查等傳統(tǒng)教學(xué)方式，完成第一學(xué)時(shí)課程教學(xué)。其次，每組學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，課間休息10分鐘后進(jìn)行第二課時(shí)教學(xué)，該教師對(duì)第一組學(xué)生以觀看操作視頻為手段，進(jìn)行根尖手術(shù)操作教學(xué)。第二組學(xué)生利用3D打印教具對(duì)該組學(xué)生進(jìn)一步教學(xué)后，完成第二學(xué)時(shí)課程。最后，兩組學(xué)生再次進(jìn)行問卷調(diào)查，兩次問卷調(diào)查內(nèi)容均一致，均使用10分制回答（10分為完全掌握，0分為尚未掌握），問卷內(nèi)容如下。

Ｑ1：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己是否能掌握正常根尖周疾病病因、病理改變及患者癥狀、體征？

Ｑ2：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己是否能正確掌握根尖手術(shù)的適應(yīng)證范圍？

Ｑ3：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己是否能準(zhǔn)確地記憶根尖周病變的部位、病損范圍及毗鄰結(jié)構(gòu)的變化？

Ｑ4：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己是否能把握正確的手術(shù)時(shí)機(jī)？

Ｑ5：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己是否能清楚記憶整個(gè)手術(shù)流程和手術(shù)要點(diǎn)？

Ｑ6：通過本課程的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為自己能夠獨(dú)立完成根尖手術(shù)嗎？

Ｑ7：你是否認(rèn)為本課程內(nèi)容新穎，可以激發(fā)興趣，并提高學(xué)習(xí)效率？

Ｑ8：你認(rèn)為本課程內(nèi)容直觀生動(dòng)嗎，是否將較難以理解的概念變簡單？

本問卷設(shè)置的問題中，Q1～Q2主要調(diào)查學(xué)生對(duì)根尖手術(shù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，Q3～Q6主要調(diào)查的內(nèi)容跟根尖手術(shù)時(shí)機(jī)和手術(shù)操作掌握程度有關(guān)，Q7—Q8主要目的是對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。

（五）統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料符合正態(tài)分布，采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組內(nèi)比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

二、結(jié)果

組內(nèi)分析結(jié)果顯示：第一組學(xué)生僅Q1、Q2兩次問卷評(píng)分分?jǐn)?shù)相當(dāng)，Q3～Q8評(píng)分分?jǐn)?shù)第二次問卷評(píng)分結(jié)果高于第一次（p＜0.05）（見表1）。與第一組情況不同，第二組學(xué)生Q1～Q8問卷評(píng)分結(jié)果第二次問卷評(píng)分均高于第一次（p＜0.05）（見表2）。

組間分析結(jié)果顯示：（１）第一課時(shí)結(jié)束后，第一組學(xué)生Q1～Q8得分與第二組相當(dāng)（p＞0.05）（見表3）；（2）在第二課時(shí)結(jié)束后，雖然Q1、Q2得分相當(dāng)，但是Q3～Q8評(píng)分分?jǐn)?shù)，第二組的學(xué)生高于第一組（p＜0.05）（見表4）。

三、討論

牙體牙髓病學(xué)具有操作性、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，口腔醫(yī)學(xué)生不僅要把臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作能力，還對(duì)實(shí)踐操作能力有苛刻的要求——大多數(shù)技術(shù)都要求精確到1 mm以內(nèi)，這對(duì)整個(gè)過程極其具有挑戰(zhàn)性［11-12］。目前，對(duì)于根尖手術(shù)的課程教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)仍是主要的教學(xué)方法，通常由教師使用PPT講授理論知識(shí)并觀看操作視頻學(xué)習(xí)根尖手術(shù)的操作，傳統(tǒng)教學(xué)以教師為主體、以講授和觀看為主要手段，學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)極其有限，這也導(dǎo)致學(xué)生到臨床后，面對(duì)根尖手術(shù)通常表現(xiàn)出懼怕操作的心理特征［13-14］。隨著牙體牙髓診療研究的進(jìn)步，根尖外科治療從理念、技術(shù)、材料和方法方面迭代更新，新的器械設(shè)備和新材料不斷用于教學(xué)中［15-18］。本研究引入3D打印實(shí)體模型進(jìn)行模擬手術(shù)，旨在探討3D打印引入根尖手術(shù)的教學(xué)效果。

從上述結(jié)果可以看出，3D打印頜骨模型引入根尖手術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和傳統(tǒng)教學(xué)方法均可以讓學(xué)生完成根尖手術(shù)的基本學(xué)習(xí)，但在解剖及實(shí)操的學(xué)習(xí)過程中，3D打印頜骨模型引入根尖手術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)方法，包括：（1）3D打印1∶1的復(fù)刻真實(shí)病例，可以幫助學(xué)生直觀地觀察到病損周邊解剖學(xué)結(jié)構(gòu)、病損組織結(jié)構(gòu)毗鄰變化、系統(tǒng)周邊神經(jīng)血管分布，并且可以在模型上進(jìn)行翻瓣、去骨、倒充填等技術(shù)的實(shí)操，幫助學(xué)生從理論學(xué)習(xí)向?qū)嵅龠M(jìn)行跨越。（2）引入3D頜骨模型能有助于學(xué)生對(duì)手術(shù)操作的掌握，建立學(xué)生的信心，便于學(xué)生日后臨床實(shí)戰(zhàn)階段更易上手。（3）3D頜骨模型教學(xué)形式新穎，易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。但對(duì)于基本概念的講述，如適應(yīng)證、適應(yīng)人群、病理改變等，傳統(tǒng)教學(xué)方法已將基本概念系統(tǒng)描述，知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一歸納，幫助學(xué)生加深在理論層面上的理解。故引入3D頜骨模型教學(xué)在創(chuàng)立空間思維和操作層面幫助學(xué)生對(duì)根尖手術(shù)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和自信心。

3D頜骨模型教學(xué)的優(yōu)勢(shì)是將真實(shí)臨床情境反映在教學(xué)模型上，所有的臨床教學(xué)資料都是源自真實(shí)的臨床案例，并且1∶1打印還原病例標(biāo)本，讓原本實(shí)習(xí)階段才有機(jī)會(huì)體驗(yàn)的真實(shí)案例和實(shí)操，提前到課堂上進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，讓學(xué)生感知真實(shí)臨床情境下的操作狀態(tài)，手眼結(jié)合，真正掌握根尖手術(shù)的實(shí)際操作，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生在實(shí)際工作中建立信心［19-21］。3D打印頜骨模型輔助教學(xué)雖然可以提高學(xué)生的臨床實(shí)操能力和興趣愛好，但仍有問題亟待解決：目前3D打印材料具有局限性，打印出的實(shí)物模型硬度與觸感與人體的實(shí)際組織尚有一定差距，操作時(shí)不能完全感知到根尖手術(shù)過程中的反饋，如觸覺和力量等操作感受。同時(shí)，3D打印實(shí)體模型雖然可以通過精準(zhǔn)建模和打印還原口腔組織的解剖結(jié)構(gòu)，但無法模擬手術(shù)中動(dòng)態(tài)血流和組織彈性，因此需要不斷探尋更接近實(shí)際操作的原材料［22］。此外，3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，需要額外購買3D打印材料及相關(guān)設(shè)計(jì)軟件，且3D打印材料成本較高，廣泛應(yīng)用于教學(xué)會(huì)對(duì)學(xué)校造成較大的成本壓力。

目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于口腔臨床教學(xué)中，包括牙體牙髓、頜面外科、種植、修復(fù)等，尤其多見于口腔頜面外科。但受限于打印材料價(jià)格和材料仿真程度限制，3D打印教學(xué)在牙體牙髓顯微根尖手術(shù)教學(xué)領(lǐng)域中還處于起步階段，相信隨著材料學(xué)及人工智能掃描建模等技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和便捷。

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Exploration and Practice of 3D Printed Jawbone Model for Apical Surgery Teaching

QI Wen-ting， CHEN Xie， HUANG Li-shan， YANG Xue-chao

（School and Hospital of Stomatology， Guangdong Engineering Research Center of Oral Restoration and Reconstruction， Guangzhou Medical University， Guangzhou， Guangdong 510182， China）

Abstract： To explore the effect of 3D printed jawbone model applying into clinical teaching about apical surgery， 104 students were randomly divided into two groups for comparative teaching. In the first class， traditional teaching methods were used in both the first and second groups， including basic knowledge explanation， case analysis， CBCT examination， etc. In the second class， the first group learned by watching a teaching video of apical surgery， while the second group introduced 3D printed jawbone models into the teaching for operational learning， a questionnaire survey of the teaching effect of two groups of students after each class hour was used to evaluate the effectiveness of 3D printed jaw models for teaching apical surgery. The questionnaire showed that the two teaching methods had similar understanding effects on the etiology， pathological changes， symptoms and other basic knowledge of apical lesions （pgt;0.05）， but 3D printed jaw model teaching had more advantages in understanding the surgery process， operating methods， spatial morphology， and teaching students mobility （plt;0.05）. The introduction of 3D jaw model teaching mode was more efficient in learning practical operations related to apical surgery and more likely to arouse students’ interest in learning （plt;0.05）. The teaching method of 3D printing jaw bone models is beneficial for students to understand and master the operational process and key points of apical surgery from a more realistic perspective.

Key words： digital teaching; apical surgery; oral medicine