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23D打印技术在口腔解剖生理学实验教学中的应用

2021-01-04 235 上传者：管理员

摘要：探讨3D打印技术在口腔解剖生理学实验教学中的应用。利用锥形束计算机断层扫描（CBCT）影像和3D打印技术，打印离体牙模型和头颅骨骼模型，可满足学生对牙体解剖解剖形态、根管系统形态和头颅骨骼解剖形态的认识，方便学生理解解剖名称，提高口腔解剖生理学实验教学效果。

关键词：
3D打印技术
口腔解剖生理学
教学
根管系统
颌骨
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口腔解剖生理学是口腔医学专业基础课程，是口腔医学教学的重要组成部分。传统口腔解剖生理学实验教学存在教学资源匮乏单一、与临床病例脱节、难以统一教学教具等问题。其中，教学模型资料的不完整、教学资料和资源的不延续性对教学效果的影响较大。3D打印技术作为数字化技术广泛应用于口腔临床诊疗工作，对口腔检查临床诊疗、教学和研究都有辅助作用[1,2,3]。因此，3D打印技术以其自身的优势整合口腔典型病例三维影像资料库，能够适当弥补传统教学的某些不足。现报道如下。

1、3D打印技术

3D打印是运用可黏合材料，以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的制作技术。3D打印技术源于19世纪末，在20世纪80年代得到发展和推广。3D打印推动了制造业的革命，颠覆了部件设计依附生产工艺的生产路线。生产工艺不再需要考虑，任何复杂形状物体设计都可以通过3D打印机实现。3D打印可以通过计算机数据图形生成各种形状的物体，无须机械加工或模具，缩短了产品的生产周期和成本，提高了生产率。近年来，3D打印技术逐渐用于辅助口腔临床的检查诊断和治疗。口腔颌面外科、修复、种植、正畸和口腔内科都开展了3D打印技术临床和教学应用，取得了良好反馈效果[4,5]，但将3D打印技术用于口腔医学基础课程的报道罕见。

2、3D打印技术在口腔解剖生理学实验的应用

2.1典型病例资料库的建立

在锥形束计算机断层扫描（CBCT）数据影像库中筛选典型的病例资料，分类汇编成典型资料病例库，将三维影像转化成Dicom数据，利用3D打印技术制作典型病例教学模型。模型分类放置，电子数据分类编码，便于后期资料的查找。征求患者同意后，再将收集的资料应用于教学。

2.23D打印技术在口腔解剖生理学实验的应用

口腔解剖生理学实验课程开设在第一学期。口腔医学专业学生以10人左右为1组进行实验教学，组长建立口腔微信群。课前实验带教老师把实验内容的影像资料和模型图片资料发到群里，学生自行学习并进行初步讨论，遇到问题后带教老师给予指导。线下再组织学生参加3D打印模型教学。学生对于直观图片较难以理解接受，但容易通过立体直观的3D打印模型接受解剖知识点。作者在教学中利用了3D打印模型辅助实验教学，取得了良好的教学反馈。

2.2.13D打印技术在牙体解剖、根管形态实验中的应用

口腔临床牙体解剖及髓腔根管结构复杂，学生需要大量学习牙体、离体牙解剖标本，掌握正常牙体解剖形态、牙体髓腔和牙根根管组织解剖形态和结构、病变组织的形态结构特征和变化，为后续课程学习及临床服务患者打下坚实的基础。但离体牙客观因素影响数量逐年减少，加上口腔医学形态学标本的单一和陈旧等原因，使得教学标本稀缺，制约了口腔实践教学的发展，影响了口腔医学形态解剖学的教学质量[6]。因此，急需办法来有效解决标本数量减少的问题。引导学生对牙片、CBCT影像及3D打印实体模型进行对比观察；利用3D打印技术重建牙体解剖形态模型、根管形态解剖结构；结合实际临床病例牙体解剖形态，对3D打印模型进行讲解。指导学生寻找牙体解剖形态标志、髓腔根管重要解剖标志。通过3D打印技术可给学生展示不同的教学病例牙体解剖形态和牙体髓腔根管模型，让学生能在短时间内更有效率地接触大量不同种类的病例牙体解剖形态和牙体髓腔根管模型。3D打印还具有可放大的特点，可以把典型病例髓腔髓石、根管根尖孔等微小结构仿生材料等比放大，方便学生直观观察和学习。学生可以根据打印模型的解剖形态，辨别离体牙牙位、牙体解剖标志、根管钙化程度、根管形态，测量根管数目、牙长度、根管弯曲度、根尖孔直径、根管侧副管和根尖周病损尺寸等。3D扫描技术和3D打印技术还可以对现有的离体牙标本实现数字化管理[7]。将以往浸泡在甲醛中的解剖病理标本转化为唾手可得的实物标本，减少甲醛的使用，改善口腔医学教学环境。3D打印实体模型使病理解剖的展示更为直观立体生动，不受时间、地域限制，实现资源共享，丰富教学资源。

2.2.23D打印技术在口腔颌面局部解剖实验的应用

口腔颌面部局部解剖形态结构复杂，涉及神经和血管多，掌握口腔颌局部解剖，对于该区域临床诊断及手术治疗尤为重要。传统的口腔解剖教学方法是利用相关解剖的文字描述、二维图片或影像进行教学，缺乏立体性，教学难度较大。基于电脑的三维CBCT立体成像技术能够直观地展示三维解剖，但仅停留在虚拟仿真想象层面，效果欠佳。尸体解剖能够提供直观的三维立体实物信息，标本来源十分有限且病例单一[8]。由于教学条件有限，学生理论水平、空间思维方式不足，导致学生在学习口腔解剖教学课程，尤其是在学习口腔颌面局部解剖相关内容时，普遍存在知识点遗忘快、理解难度大、主动性不强等问题，难以完全满足口腔解剖教学需要。以记忆为主且内容枯燥的传统教学使学生在口腔解剖局部教学过程中处于“被动灌输”状态，学习效率低下，学习效果不理想。随着科技的日益发展，3D打印技术、数字化软件设计等逐渐被运用到口腔颌面解剖教学中[9]。3D打印模型涵盖面部所有细微骨骼，可精准还原复杂的口腔颌面部形态解剖结构，弥补了传统影像学资料（如二维X线片、三维CBCT影像）在图像转换过程中可能丢失部分信息的缺陷。3D打印模型实体显像，成本低廉，可协助口腔科医师精准医疗。在口腔颌面局部解剖教学中使用3D打印模型，可解决现存人体标本紧缺和伦理学方面的问题，又能将理论知识标准化、个体化。以口腔颌面部骨骼为例，其不仅需要还原颌骨的正常生理解剖形态，还需要制作颌骨缺损、畸形等不同类型疾病的个体化模型[10]。通过整合典型颌骨病例的实体3D打印模型、高清照片、病例资料和数字化三维影像等资料，建立标准典型病例教学数据库，教师可以将临床典型CBCT影像数据导入虚拟工作站，进行三维重建。利用工作站中的图像处理软件，提取口腔颌面部骨性及软组织结构的三维图像，用不同颜色进行标记区分，构建三维口腔颌面部局部解剖模型。再应用3D打印技术，打印精确、批量、可获得的立体可拆组实物，分配给每位学生。以此，让学生掌握口腔颌面局部组织的空间形态解剖和毗邻关系，初步建立起颅颌面三维立体的解剖知识体系，理解抽象复杂的骨性畸形整复重建概念。颅颌面部骨骼是构成面容的重要骨性框架，骨质形态不规则，结构精细，周围支持组织结构和受力情况极为复杂，肿瘤、外伤、炎症、发育不良等均可导致颅颌面骨组织缺损和畸形，影响患者面部美观及功能。将丰富的典型病例资源引入教学，使学生由“被动灌输”到“主动学习”，由“死记硬背”变为“理解吸收”，区分正常、病变或畸形的口腔颌面部局部形态结构，提高学习积极性，降低解剖学习难度，获得良好的教学效果，有效增强学生知识体系的时效性、能动性和可持续性。通过不同形式的教学方式，激发学生的学习热情和专注力，培养学生的实践技能、科研思维和自主创新能力[11]。

3、讨论

3D打印技术以其自身优势被广泛地应用于口腔科，辅助口腔科的疾病检查诊断、治疗和手术设计等方面。将3D打印技术应用于口腔颌面解剖教学中，可改善临床解剖教育模式。3D打印模型能将复杂的形态解剖结构生动立体地展现出来，使抽象的概念直观化、生动化、立体化。实验教学互动性、实践性强，学生在学习的过程中可发挥主动性和积极性，有利于学生思维方式和实际操作技巧的结合，提高教学效果。尽管目前3D打印技术仍受各项条件的限制，但随着精准医疗的发展，3D打印技术作为口腔科的重要辅助检查手段，必将使口腔临床、教学和科研受益。

参考文献：

[1]张海英,乔婷.锥形束CT技术在口腔正畸见习课程的应用[J].菏泽医学专科学校学报,2018,30(2):23-25.

[5]张海英,乔婷.CBCT技术在牙体牙髓牙周病例见习课程的应用[J].菏泽医学专科学校学报2018,30(3):75-77.

张海英,冯倩,郭固楠.3D打印技术在口腔解剖生理学实验教学中的应用[J].现代医药卫生,2020,36(24):4016-4018.