5G时代下VR-AR在口腔颌面外科教学中的应用分析.docx

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5G时代下VR/AR在口腔颌面外科教学中的应用分析

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张耀超崔晓明张琳梅闫小荣

摘要近年来，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术为我们的生活带来很多改变，也逐渐被应用于医学教育领域。VR和AR技术的应用必将为口腔教学提供更多的帮助，让口腔专业知识的学习变得更高效更有趣，使老师和学生都能从中获益。本文阐述了VR/AR技术在口腔颌面外科教学以及临床手术操作训练中的作用，并对未来发展前景进行了展望。

关键词虚拟现实（VR）;增强现实（AR）;口腔颌面外科

口腔颌面部的神经血管错综复杂，熟练掌握口腔颌面部的解剖结构可大大地减小手术失误率以及意外发生率。二维解剖关系往往因观察视角的不同，无法形成直观的空间映像;而建立在遗体上的三维解剖关系，会受到来源的限制而且观察时艰辛耗时。而VR技术能够提供一个无风险的手术环境，使学习者不断地重复演练操作，且不存在任何医学伦理问题。此外操作技能的练习所用耗材成本较高，借助VR和AR系统，可为医学生提供逼真的操作练习环境。

1在拔牙手术教学中的应用

在口腔颌面外科领域，软组织手术及拔牙等操作由于动作和用力的复杂性而不能被较好地再现模拟，因此，VR技术在口腔颌面外科多用于三维解剖模拟、手术计划、手术预测和骨组织的操作。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。在讲解阻生牙拔除手术方案设计时，借助VR技术重建的虚拟模型，了解阻生牙本身的形态大小、牙根数目和邻牙的关系，估计拔除患牙过程中邻牙和骨组织阻挡程度，对于患牙阻力进行精准分析;同时测定周围重要神经及组织的位置，手术中注意避让保护，最终实现个性化精准拔牙方法、制定个性化手术方案[1]。VR技术不仅可以加深对阻生牙拔除过程中三维解剖关系的理解，而且可以锻炼手术操作能力，有效提升心理素质。同时，也可以有效减少实习中不良事件的发生，为共建医患和谐关系做出了贡献。

2在阻滞麻醉教学中的应用

下牙槽神经阻滞麻醉是颌面外科中一项基础操作，但如果操作不慎可能会引起麻醉效果不佳或麻药入血等问题，甚至造成更严重后果。Correa等介绍了一种用于下牙槽神经阻滞麻醉训练的VR系统，可以评估注射位置和深度是否正确，并且提供近乎真实的进针感觉反馈[2]。也有学者应用增强现实技术在颌面外科手术中将下牙槽神经管的位置投射到术区，避免了术中损伤重要神经[3]。

3在正颌外科教学中的应用

Badiali等通过HMD应用AR技术，使得术者在术中可以按照术前模拟手术的步骤在颌面骨截骨后复位。Chen等也搭建了同时应用HMD和触觉反馈设备的虚拟颌面外科手术系统[4]。许多学者均基于VR设计了颌面外科的手术训练系统，系统支持HMD、触觉反馈、半透半反膜等交互设备，提高了训练的真实感。由于实验室教学的局限性，实习生无法全方位观察手术过程，给教学带来了很多局限性。

4在牙槽外科教学中的应用

在口腔牙槽外科教学中，临床前模拟手术操作一直是空白，然而基于VR技术开发的牙槽外科虚拟手术模拟系统弥补了这个空白，借助该技术学习者可以拥有无风险的临床前操作机会，逼近真实的视觉及触觉体验。在牙槽外科教学中创新性的利用VR技术创造出虚拟的三维仿真模型，实现了在虚拟的仿真三维模型上进行手术设计与演示。随着VR技术的应用，手术计划更加个性化，手术结果更加完美，这对提高颅颌面畸形或创伤患者的生活质量、改善其心理健康有着重要的意义。

5未来展望

VR和AR是一项结合了软件、计算机、传感器和显示设备的技术，将其与颅颌面外科相结合，最重要的是如何将手术相关知识内容转化成计算机所能处理的信息。现如今已有许多基于AR的术中导航系统被研发出来，并应用于各种颅颌面外科手术，均取得了满意的成果，而现今VR和AR最大的缺点在于缺少真实感和设备系统的复杂性使得这一技术难以普及，随着5G时代的迅速发展相信这一问题会随之解决，5G（thefifthgenerationnetwork）是指第五代移动通信网络。它凭借“大带宽、低时延、大连接”等优势，与移动互联网、AR/VR技术一起，在整合优质教学资源和丰富实践教学等方面发挥重要作用，有助于重构口腔教学模式。另一方面，虚拟手术计划和训练系统及术中导航系统有望在不久的将来变得更加精确、真实，甚至能够准确地模拟出软组织的形变，展现出真实的术后效果，在此基础上远程医疗体系会更加完善，医疗资源将会充分共享，高难度的颅颌面外科手术可以通过远程会诊、远程手术指导而更加普及。

参考文献

[1]亓文婷，潘剑，包崇云，等.虚拟现实技术在口腔牙槽外科教学中的应用实践[J].继续医学教育，2019，33（12）：19-21.

[2]CorreaCG，MachadoMAAM，RanziniE，e