史蓓蓓
山西医科大学晋祠学院 山西 太原 030025
摘要：虚拟现实（Virtual Reality,VR）技术是通过计算机生成三维可视化的图像，让使用者能高度沉浸于虚拟场景中全方位地获取信息。而增强现实（Augmented Reality,AR）在很多技术方面与虚拟现实相同，但也有明显的本质区别，其目的并不是构建一个完全虚拟的环境，而是将计算机生成的图像叠加到现实世界的图像上。换言之，使用者可通过机器看到周围环境的物理视图，然后通过叠加虚拟图像，使我们能感受到真实的物理环境变得更为生动和立体。本文主要分析增强现实技术在口腔颌面部解剖教学中的应用。
关键词：增强现实技术；口腔颌面部；解剖学教学
引言
口腔解剖课教学的内容是让口腔医学生对复杂的颌面部解剖结构有准确的认知，是培养临床操作技能的基础。解剖学教学的关键在于帮助学生在脑海中建立解剖结构的模型，使其了解不同结构之间的空间关系。
1、对象和方法
1.1教学对象
随机选取本学院2019级口腔专业五年制20名本科三年级的学生作为教学对象，所有学生均学习过系统解剖学课程，但尚未学习口腔解剖生理学课程。通过抽签的方式随机分为实验组和对照组，每组10人。两组学生性别、年龄经非参数检验、t检验对比，无显著性差异（P＞0.05）。
1.2研究方法
教学内容选用口腔颌面颈部局部解剖章节，学习时长均限制为30分钟。实验组采用增强现实技术的颌面部解剖教学模型进行授课，对照组采用传统授课模式，两组均由同一高年资讲师进行指导。具体如下：实验组：结合本次授课内容形成颌面颈部解剖模块，运用三维解剖软件增强现实功能，将所学内容实时嵌入。学生利用平板电脑、手机的摄像头扫描教师提供的标志完成注册，然后通过全方位观察3D颌面部图像，对照提供的相应教材文字内容学习。对照组：学生通过解剖图谱对照提供的相应教材文字内容学习。
2、研究结果
2.1口腔学生学习颌面部解剖学的积极性和满意度比较
利用增强现实技术，结合颌面部解剖教学的需求，依托平板电脑作为硬件平台，可清晰呈现预载的头颈部解剖模型。实验组学生可全方位、多角度地观察各个解剖结构及其毗邻关系，通过可视化的手段代替学生的主观想象。问卷评价统计结果显示，利用增强现实技术模型进行授课的实验组学生与利用传统模式进行授课的对照组学生相比，课堂中采用三维解剖软件对课程内容进行整合，可以更好地调动学习兴趣及积极性，参与感更强（P<0.05）；教学内容设计方面重点更为突出（P<0.05）；相比于解剖图谱，实验组教学资料能在后续实习操作中准确找到相应解剖结构（P<0.05）。总体来说，实验组学生对增强现实技术的教学方法满意度更高（P<0.05），但实验组学生自我评价对面颈部解剖结构和层次准确掌握程度无显著差异（P>0.05）。
2.2口腔学生颌面部解剖学的学习效果评价
与传统的教学方式（对照组）相比，增强现实技术（实验组）的应用更有利于学生直观了解口腔颌面部解剖结构，尤其在学习颌面部骨性结构、毗邻关系、关节运动、肌肉起止和空间关系、血管神经分布等方面可促进学生的理解掌握，增强学生解决实际问题的能力及教学效果。
3、AR在口腔颌面外科中的应用
3.1医学教育
AR在口腔颌面外科中的应用首先体现在医学教育上。
传统的医学教育尤其是解剖教学大多是基于理论教学与大体标本的解剖，而在实际教学中却存在大体标本资源不足、解剖教学时间短、多名学生需共用同一大体标本等问题，学生们有时需依靠理论知识与空间想象构建解剖结构层次，限制了解剖教学的效果及发展。而AR则能有效地解决这一问题。通过三维重建技术建立人体模型，利用AR直观动态地呈现其立体解剖结构，并将模型加以渲染后可以实现逼真的解剖模拟环境，能突破资源、时间及空间的限制，结合传统解剖医学教育，可收获更好的教育成果。对88名医学生进行AR与传统方式相结合的头颈解剖教学，以问卷形式调查了他们对AR教学的效果评价，其中超过66.7%的学生认为AR教学对解剖学习有所助益，43.5%的学生认为AR使他们对解剖结构有了更好的认识，同时有36.5%的学生认为AR增强了他们对掌握解剖技能的信心。此外，AR还可用于操作或手术培训。
3.2手术规划及导航
手术计划和导航是AR在口腔颌面外科中的重要应用，自20世纪90年代AR首次应用于医疗领域以来，其在辅助外科手术中的作用逐渐受到重视。 由于颌面解剖结构复杂，口腔颌面外科手术常需兼顾美观和功能，切口设计常采用微创切口，术野有一定限制，同时口内操作空间小，实现精确化的手术对口腔颌面外科医生是一大挑战。 AR能实时显示手术区重要的解剖结构或病变组织，精确定位，具有良好的手术指导作用，目前在口腔颌面外科已有许多相关应用场景。
3.3AR技术在临床医学中的应用
混合现实技术开辟了虚拟现实领域的新时代，其应用范围极其广泛，在文化、教育、艺术、军事、娱乐等多个领域都可以看到AR技术的创新应用。 在产品展示、人工智能、图像模拟、模拟训练等与人类生活密切相关的领域带来革命性的变化。 混合现实技术不仅是娱乐和游戏，其特殊优势在特殊行业特别是医学发展中也具备更多的潜能空间，其中在医学教育、医学诊断、临床教育、外科治疗等健康领域得到越来越广泛的应用。 AR技术可以恢复医疗图像原有的三维属性，给医生和患者带来更直观、立体的图像信息。 对患者可以更详细地了解自己的病情和手术方案，有效缓解潜在的医患矛盾。 手术医生可以更深入地了解患者的影像资料，进而进行更准确的手术操作，提高手术质量，降低手术风险，加速医生的成长和医疗质量、安全和疗效的提高。
3.4AR技术在颌面外科领域的应用
口腔颌面外科关注的解剖范围影响个人社会颜面部，因此对颌面外伤、肿瘤、畸形的定位、定性和定量诊断，周密准确的手术设计和面貌预测对于确保满意的手术效果至关重要。 利用AR技术实现颌面外科术野设计和诊断是一个重要的研究方向，术前重建颌面三维模型对提高手术精度、加强医患沟通具有重要意义。 正颌外科可最大限度地模拟术前截骨的位置和截骨后的效果，为手术医生的操作提供重要的参考。 也可配合3D打印技术制作手术导板，在术中指导医生按术前设计准确进行手术。
3.5AR技术在口腔医学领域的应用
口腔医学是医学领域的重要分支，具有实践性、精细性的特点，对口腔临床医生的能力提出了更高的要求。 口腔内硬软组织的特点、口腔治疗特殊性对新材料和新技术的依赖性，决定了计算机数字化技术在口腔临床上更为合适、更易于应用。 从20世纪90年代开始，计算机辅助设计和辅助制作系统( CAD/CAM )被广泛应用于口腔临床修复体的制作。 近年来，3D打印、增材制备技术广泛应用于口腔临床治疗。 混合现实技术在口腔医学领域也有很大的应用前景，广泛应用于牙体牙髓、牙周、修复、颌面外科、正畸等各口腔分支学科的教学和临床应用。
结束语
近年来，虚拟/增强现实技术在娱乐、科技等相关产业蓬勃发展，各种科技产品层出不穷，医疗健康领域也不例外。期间也出现过关于虚拟现实技术缺点的报道，包括恶心、头晕、视力暂时受损以及缺乏临场感，但随着各类影像技术的进步和硬件设备的改进，增强现实技术在医疗领域中得到了越来越广泛的应用，为临床医生提供了额外的指导信息。
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