虛擬現(xiàn)實及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與進展2026口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)強調(diào)理論與臨床實踐相結(jié)合，但是傳統(tǒng)的教學(xué)培訓(xùn)模式與現(xiàn)實的臨床情況存在一定的差異。虛擬現(xiàn)實（virtualreality，VR）是20世紀發(fā)展起來的一項實用技術(shù)，是通過計算機軟件創(chuàng)建一個沉浸式的虛擬環(huán)境，生成與一定范圍真實環(huán)境高度近似的數(shù)字化沉浸式虛擬環(huán)境，用戶借助必要的裝備與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，可以產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗［1］。近年來，VR被廣泛應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)培訓(xùn)模型的不足，可較好地幫助學(xué)生從理論學(xué)習過渡到臨床實踐［24］。VR技術(shù)在研發(fā)和應(yīng)用過程中，不斷發(fā)展出相關(guān)的衍生技術(shù)，包括增強現(xiàn)實（augmentedreality，AR）、混合現(xiàn)實（mixedreality，MR）和觸覺技術(shù)（haptictechnology，HT）等。AR是VR的延伸，是計算機生成的圖形在現(xiàn)實場景中的疊加。MR技術(shù)借助沉浸技術(shù)將真實世界和數(shù)字世界融合生成一個新的環(huán)境，包含了VR和AR［3］。HT則是計算機生成的物體相互作用時的觸覺感覺模擬，有助于提升VR體驗［1］。VR及其衍生技術(shù)豐富了教學(xué)手段，進一步增強了體驗感，越來越多地被應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的理論教學(xué)和臨床前技能培訓(xùn)［4］。與此同時，VR及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用剛剛興起，仍處于在研究和發(fā)展的進程中，尚未達到普遍應(yīng)用。本文將對VR及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用、優(yōu)勢和不足之處進行介紹，并對其在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的未來開發(fā)和應(yīng)用前景進行展望。一、VR及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用1.口腔基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程教學(xué)應(yīng)用：口腔基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程包括口腔解剖學(xué)生理學(xué)、口腔組織病理學(xué)、口腔生物學(xué)、口腔材料學(xué)和口腔藥物學(xué)等，目前VR及其衍生技術(shù)主要應(yīng)用于口腔解剖學(xué)生理學(xué)和口腔組織病理學(xué)教學(xué)［5?26］。VR及其衍生技術(shù)可有效彌補傳統(tǒng)口腔解剖生理學(xué)教學(xué)的局限性，學(xué)生可通過虛擬的三維器官，利用逼真的觀察對象和真實的醫(yī)學(xué)影像來增強交互，模擬解剖操作，培養(yǎng)臨床基本技能。目前，VR及其衍生技術(shù)被成熟應(yīng)用于牙齒解剖形態(tài)的教學(xué)。Liebermann和Erdelt［5］介紹了一款用于學(xué)習牙齒解剖形態(tài)的VR設(shè)備，用戶可在VR環(huán)境中學(xué)習牙齒和頜骨的解剖關(guān)系。Reymus等［6］利用VR軟件進行根管解剖學(xué)的教學(xué)，學(xué)生在VR環(huán)境中可觀看內(nèi)部結(jié)構(gòu)或牙齒的切片圖像。Grad等［7］和Yamazaki等［8］分別介紹了MR設(shè)備MicrosoftHoloLens系統(tǒng)在牙齒形態(tài)解剖和顳骨解剖教學(xué)中的應(yīng)用，該設(shè)備可將虛擬的全息物體投射到一個固定的空間位置中，使用戶可以從不同的角度觀察投影對象；該設(shè)備還可以識別用戶的聲音、手勢和頭部位置，并在與物體的交互中使用這些數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)組織病理學(xué)的實驗教學(xué)主要通過顯微鏡觀察組織切片進而掌握其結(jié)構(gòu)和特點，教學(xué)過程無法同時對每個學(xué)生進行指導(dǎo)。Sharmin等［9］基于AR技術(shù)開發(fā)了一個名為DentalAR的手機應(yīng)用程序，DentalAR可以訪問手機攝像頭，當相機對準幻燈片上的圖片時，應(yīng)用程序?qū)⒛繕藘?nèi)容替換為預(yù)先設(shè)定的學(xué)習內(nèi)容。這款應(yīng)用程序改進了口腔組織病理學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，更加強調(diào)學(xué)生的自主性學(xué)習。2.口腔臨床醫(yī)學(xué)理論課程和臨床實踐培訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用：口腔臨床醫(yī)學(xué)是一門理論和實踐緊密結(jié)合的綜合性學(xué)科，除了口腔臨床醫(yī)學(xué)理論課程外，還包括較大比例的口腔臨床實踐教學(xué)。VR及其衍生技術(shù)應(yīng)用于口腔臨床醫(yī)學(xué)理論課程尤其是臨床實踐教學(xué)可豐富教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)還原真實疾病診療場景的浸入式學(xué)習，有助于口腔醫(yī)學(xué)生掌握口腔醫(yī)學(xué)基本理論和臨床一般操作技能。近年，基于VR及其衍生技術(shù)所開發(fā)的模擬系統(tǒng)成為口腔醫(yī)學(xué)各臨床學(xué)科教學(xué)的特色。在牙體牙髓病領(lǐng)域，針對齲病識別和齲病、牙髓病的治療，基于VR的牙科模擬系統(tǒng)UniDental所開發(fā)的齲壞識別軟件可模擬淺、中、深三層齲洞的硬度、粗糙度［10］；多模式的沉浸式模擬器——DENTIFY，可以模擬去齲操作，并且在VR環(huán)境中結(jié)合視覺、觸覺和聽覺的多感官刺激［11］。與此同時，將VR技術(shù)應(yīng)用于開髓操作的實踐教學(xué)亦有報道［1213］。Philip等［14］將觸覺VR模擬系統(tǒng)用于乳牙牙髓切斷術(shù)的臨床前培訓(xùn)，該系統(tǒng)以壓力、振動和聲音的形式提供感官及觸覺的反饋，使學(xué)生能在虛擬環(huán)境中感受口腔器械和口腔組織，并在逼真的手感反饋下開展操作。牙體預(yù)備是口腔臨床的常見操作，針對牙體預(yù)備所開發(fā)應(yīng)用的基于VR及其衍生技術(shù)的模擬系統(tǒng)較多。Liu等［15］介紹了一個基于VR設(shè)計的仿真虛擬學(xué)習網(wǎng)絡(luò)平臺，并將其用于全瓷冠牙體預(yù)備的訓(xùn)練，顯著提高了全瓷冠預(yù)備的操作效果。Li等［16］介紹了一款用于牙體預(yù)備教學(xué)的MR口腔醫(yī)學(xué)仿真器——UnidentalMR仿真器，在觸覺裝置的配合下，使該仿真器的模擬環(huán)境與真實臨床環(huán)境更相似，受訓(xùn)者的體驗更真實。口腔局部麻醉是口腔頜面外科基本操作技能，很多學(xué)者介紹了VR或AR技術(shù)的仿真系統(tǒng)在口腔局部麻醉教學(xué)中的應(yīng)用［1719］。這些仿真系統(tǒng)可以引導(dǎo)學(xué)生遵循詳細的步驟進行模擬實踐操作，甚至利用HT增加操作過程中的觸覺真實感?？谇活M面外科的手術(shù)操作培訓(xùn)也有相應(yīng)的VR系統(tǒng)問世。Pulijala等［2021］開發(fā)了一個用于正頜手術(shù)技能培訓(xùn)的VR系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)360°視頻的三維互動，解決了傳統(tǒng)學(xué)習環(huán)境下受訓(xùn)者視野受限的問題，營造出了多感官的外科手術(shù)訓(xùn)練體驗，使受訓(xùn)者體驗逼真的手術(shù)環(huán)境。牙種植手術(shù)不僅要求醫(yī)師對口腔局部解剖結(jié)構(gòu)十分熟悉，而且需要長期訓(xùn)練和臨床經(jīng)驗積累，基于VR及其衍生技術(shù)的牙種植手術(shù)模擬系統(tǒng)可以達到事半功倍的效果。Zorzal等［22］設(shè)計并開發(fā)了一個VR教學(xué)工具IMMPLANT用于牙種植術(shù)的培訓(xùn)，實現(xiàn)了牙種植操作的三維可視化虛擬培訓(xùn)。Chen等［23］介紹了一種基于VR的牙種植手術(shù)專用鉆孔模擬器，通過觸覺設(shè)備工具增強了牙種植培訓(xùn)的真實感。使用VR的牙種植手術(shù)模擬系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的臨床演示，術(shù)后評估得分更高且偏差更低［24］。此外，基于VR設(shè)計的仿真學(xué)習平臺在牙周病學(xué)和正畸學(xué)的教學(xué)中均有應(yīng)用。Tak等［25］將360°VR引入到牙周器械的學(xué)習和使用培訓(xùn)中，攝影師將專家對器械的講解和使用演示用球形相機記錄下來并轉(zhuǎn)化為360°VR版本以供學(xué)生自學(xué)，從而大大提高了學(xué)習效率。Huang等［26］介紹了虛擬仿真學(xué)習平臺在口腔正畸學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，并以“正畸托槽黏接”模塊為例，研究其有效性；在VR系統(tǒng)中學(xué)生可以觀察牙齒和托槽的形態(tài)結(jié)構(gòu)并進行托槽黏接的每一步操作，并可以重復(fù)體驗，對長期學(xué)習成果產(chǎn)生積極影響。二、VR及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的優(yōu)劣1.優(yōu)勢：①提升教學(xué)質(zhì)量。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，VR設(shè)備能營造更加豐富的場景，有較強的代入感，身臨其境地與虛擬患者進行互動［27］；提供生動的360°畫面，突破了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生視野受限的難點［2021，

25］；還可提供高質(zhì)量的課程講解和科學(xué)的教學(xué)步驟［28］；并且在學(xué)生動手操作過程中，提供實時的反饋［15，

29］，使學(xué)生在學(xué)習過程中獲得更好的體驗［16，

3031］。反映在教學(xué)結(jié)果上，能增強學(xué)生的學(xué)習能力，提高學(xué)習效率，提升學(xué)生的成績［17，

27，

3234］。②激發(fā)學(xué)生興趣。相比于傳統(tǒng)教學(xué)方式相對的單調(diào)與乏味，VR設(shè)備不僅在形式上更加新穎，并且突顯了其人機互動的優(yōu)勢，更加強調(diào)學(xué)生在學(xué)習過程中的主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生自主性學(xué)習、探索性學(xué)習，激發(fā)了學(xué)生們對于學(xué)習的興趣與熱情［16，

32，

35］。許多學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)備，學(xué)生更偏好于使用VR設(shè)備［5，

30，

3638］。③增強學(xué)生信心。由于傳統(tǒng)教學(xué)方式缺乏真實性，學(xué)生在傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)備上進行的操作與臨床實際操作存在一定差距，這就使學(xué)生在初入臨床實習時往往難以適應(yīng)，缺乏自信。而VR設(shè)備的培訓(xùn)可以包含從接診患者到動手操作的每一項步驟，并且可以真實地模擬出每一步的三維畫面與觸覺感受，更貼近實際。因此，經(jīng)過VR設(shè)備培訓(xùn)的學(xué)生在治療患者時會表現(xiàn)得更有信心［21，

36，

3941］。④其他。相比于傳統(tǒng)教學(xué)方式，VR和AR教學(xué)設(shè)備還具有一些獨特的優(yōu)勢，比如現(xiàn)實情境中許多不可逆的操作，在VR情境中可以反復(fù)多次操作；不需要解剖標本和模型牙、離體牙等教學(xué)耗材；不對患者或?qū)W生造成傷害；不受場地的限制，可開展遠程教學(xué)［9，

12，

16］。2.不足之處：①觸覺和圖像模擬的真實感不足。VR教學(xué)系統(tǒng)中觸覺模擬的仿真度對口腔技能操作的培訓(xùn)至關(guān)重要，例如牙體牙髓科的去齲操作、口腔修復(fù)科的牙體預(yù)備操作等，而當前VR設(shè)備的觸覺反饋仍不夠真實［10］。Hattori等［42］發(fā)現(xiàn)，使用VR設(shè)備模擬的觸覺感受和三維圖像對操作者的表現(xiàn)及得分產(chǎn)生了負面影響。目前，VR教學(xué)系統(tǒng)中數(shù)字化模擬精度有限，力反饋和圖像模擬的仿真度需要進一步提高。②訓(xùn)練內(nèi)容不夠全面。VR教學(xué)系統(tǒng)所包含的訓(xùn)練內(nèi)容有限，并未涵蓋所有的口腔技能操作。而且，許多系統(tǒng)的訓(xùn)練難易程度設(shè)置不全面，學(xué)生的訓(xùn)練過程較單一，與臨床實際存在一定的差異。當前的VR教學(xué)系統(tǒng)僅能用于訓(xùn)練系統(tǒng)預(yù)設(shè)好的固定內(nèi)容，例如口腔頜面外科中的局部麻醉、智齒的拔除等，但臨床中會出現(xiàn)各種復(fù)雜情況，如各種復(fù)雜牙的拔除、各類腫瘤的切除以及涉及多學(xué)科會診的病例等，這些更復(fù)雜的教學(xué)案例還有待開發(fā)。③評分體系較僵化。目前具有評分功能的口腔醫(yī)學(xué)VR教學(xué)系統(tǒng)普遍存在以下不足之處：得分點的設(shè)計不符合臨床實際，不能涵蓋操作的每一步細節(jié)，得分點之外的錯誤操作不能被發(fā)現(xiàn)，不規(guī)范的操作仍可以被系統(tǒng)判定得分等。僵化的評分體系可能誤導(dǎo)學(xué)生，從而影響培訓(xùn)的質(zhì)量和效果。④其他。VR教學(xué)系統(tǒng)還存在設(shè)備昂貴的問題，難以普及到各個教學(xué)單位。有些學(xué)生在操作過程中可能出現(xiàn)眼睛疲勞、暈動病等不適感［18］。此外，在獨立的虛擬空間中，師生互動和同學(xué)交流因為面部表情、肢體語言的信息流失，使溝通效率降低。三、VR及其衍生技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中的未來發(fā)展1.課程體系和教學(xué)過程的進一步完善：應(yīng)用虛擬技術(shù)是未來口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)發(fā)展的必然方向，應(yīng)用前景廣闊。它不僅能充當教學(xué)工具的角色，還能與教育融合形成一種新型的教學(xué)模式和教學(xué)方法。當前虛擬技術(shù)應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)仍缺乏完善的教育理論指導(dǎo)，同時也缺少豐富的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)模式，加之受限于當前的技術(shù)發(fā)展，因此虛擬技術(shù)尚不能完全取代傳統(tǒng)的口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)模式和方法?？谇会t(yī)學(xué)教學(xué)強調(diào)系統(tǒng)性，理論教學(xué)強調(diào)理論與實際相結(jié)合，實踐教學(xué)強調(diào)操作的規(guī)范與嚴謹?；诖?，虛擬技術(shù)在未來應(yīng)建立包含多個科目的課程體系并逐步完善教學(xué)過程。課程體系應(yīng)針對不同學(xué)習階段的學(xué)生，設(shè)置從入門到熟練的不同難度系數(shù)。課程體系還應(yīng)包括豐富的典型病例庫，結(jié)合實際病例設(shè)計相應(yīng)的診斷和操作訓(xùn)練步驟。在完善過程中，可以基于大數(shù)據(jù)收集臨床操作數(shù)據(jù)，建立一個規(guī)范的臨床操作數(shù)據(jù)庫，進而能夠科學(xué)地對訓(xùn)練結(jié)果進行正確的評分。將大數(shù)據(jù)與口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)相結(jié)合，可以深入了解和研究教學(xué)過程，為更多的學(xué)生提供高質(zhì)量的教學(xué)［43］。此外，線上課程的完善和開放，對平衡各醫(yī)學(xué)院校教育水平發(fā)展不齊、各地區(qū)教育資源分布不均也具有重要意義［44］。2.教學(xué)場景逼真性的進一步提高：信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展必將推進虛擬技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相融合的科技創(chuàng)新，進一步提升虛擬教學(xué)場景的逼真性。目前，人工智能中的深度學(xué)習已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分析和建模。視覺層面上，在口腔建