張曉娟，桑金華，王敏娜，龍 翔，廖湘凌

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院，北京 101149

CBCT三維重建資料在影像專(zhuān)業(yè)口腔科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

張曉娟，桑金華，王敏娜，龍 翔，廖湘凌

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院，北京 101149

目的 在有限的課時(shí)內(nèi)盡可能使學(xué)生掌握口腔科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。方法 隨機(jī)選取一臨床患者CBCT影像資料，用mimics三維重建軟件進(jìn)行牙齒及頜骨的重建，將重建后動(dòng)態(tài)三維立體模型應(yīng)用于2015級(jí)影像專(zhuān)業(yè)口腔科學(xué)的教學(xué)中，結(jié)合傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)二維圖像，使學(xué)生能更輕松地掌握口腔頜面部的正常解剖結(jié)構(gòu)和異常的X線(xiàn)表現(xiàn)，將期末成績(jī)與2014級(jí)影像專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)比，并通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及教學(xué)效果。結(jié)果 兩組理論成績(jī)2015級(jí)明顯高于2014級(jí)，問(wèn)卷調(diào)查顯示學(xué)生對(duì)常見(jiàn)口腔疾病的掌握情況2015級(jí)明顯優(yōu)于2014級(jí)學(xué)生，教學(xué)效果良好。結(jié)論 通過(guò)將三維重建的CBCT資料和傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，學(xué)生對(duì)口腔科正常解剖結(jié)構(gòu)及異常病基本掌握，為以后從事口腔放射工作打下了基礎(chǔ)，達(dá)到了教學(xué)目的。

三維重建；口腔科學(xué)；教學(xué)

口腔科學(xué)是整個(gè)醫(yī)學(xué)的一部分，是影像專(zhuān)業(yè)本科的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，主要研究牙體、牙周及頜面軟、硬組織的疾病，以及這些疾病與全身疾病的關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和治療的一門(mén)臨床學(xué)科。由于目前我國(guó)還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的口腔影像專(zhuān)業(yè)，因此，一部分影像專(zhuān)業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后會(huì)從事專(zhuān)門(mén)的口腔放射工作，這就需要口腔專(zhuān)業(yè)的相關(guān)知識(shí)，因此口腔科學(xué)的教學(xué)就顯得尤為重要。針對(duì)影像專(zhuān)業(yè)而言，口腔科學(xué)的教學(xué)目的主要是通過(guò)課程的教學(xué)，使學(xué)生全面了解口腔頜面部的解剖結(jié)構(gòu)及X線(xiàn)的診斷特點(diǎn)、口腔頜面部的投照技術(shù)及正常X線(xiàn)表現(xiàn)以及口腔頜面部的常見(jiàn)病，等。為了使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握相應(yīng)的口腔知識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到理想的教學(xué)效果，為學(xué)生提供從事口腔放射工作所必需的口腔基礎(chǔ)知識(shí)，筆者在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上，考慮到影像專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)，從CBCT圖像入手，將三維重建技術(shù)應(yīng)用到口腔科學(xué)的教學(xué)中，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果起到了良好的促進(jìn)作用。

1 三維重建資料的獲得

錐形束CT（cone beam CT，CBCT）主要用于口腔頜面部的檢查，它與傳統(tǒng)的螺旋CT相比具有圖像精確、掃描速度快、劑量小、偽影少等優(yōu)點(diǎn)［1-3］，目前在口腔臨床上已廣泛使用。筆者分別選取該院臨床患者正常的CBCT圖像和伴有齲病、牙周病、阻生牙、多生牙等牙齒病變的CBCT圖像進(jìn)行三維重建，具體如下：

1.1 正常數(shù)據(jù)圖像

將未見(jiàn)明顯異常的CBCT圖像以DICOM格式導(dǎo)入Mimics三維重建軟件，根據(jù)頜骨和牙齒的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)拈撝担謩e重建出牙齒及上下頜骨［4］及重要的解剖結(jié)構(gòu)（如髁狀突、喙突等），以不同的顏色進(jìn)行標(biāo)記。

1.2 病理數(shù)據(jù)圖像

將帶有缺損的齲壞牙齒、牙周病、各種類(lèi)型的阻生牙及多生牙等常見(jiàn)口腔疾病的CBCT圖像導(dǎo)入Mimics軟件，根據(jù)定位的有病變的牙齒位置，利用菜單中的crop project命令選擇病變區(qū)域，三維重建齲壞的牙齒、阻生牙及多生牙等個(gè)別牙齒的模型及伴有牙周病變的全口牙齒模型，這些模型分別用不同的顏色顯示，以示區(qū)分。

在重建過(guò)程中錄制視頻資料，以便在教學(xué)中播放，目的是讓學(xué)生掌握相應(yīng)的重建方法，方便課后復(fù)習(xí)及學(xué)習(xí)。

2 傳統(tǒng)教學(xué)資料的獲得

傳統(tǒng)教學(xué)法是指教師通過(guò)系統(tǒng)、細(xì)致的講解，使學(xué)生掌握大量知識(shí)的教學(xué)方法。教學(xué)資料的獲得以教材的插圖、掛圖、斷層標(biāo)本為主，用多媒體教學(xué)方式向?qū)W生展示，這些資料共同特點(diǎn)均為二維資料。

3 三維重建資料在口腔科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

按照教學(xué)大綱要求，將傳統(tǒng)的教學(xué)模式與三維重建資料相結(jié)合，360°全方位立體向?qū)W生展示顱頜面部的正常解剖結(jié)構(gòu)，了解牙齒的組成、排列及功能作用，以及牙齒在頜骨內(nèi)的位置關(guān)系，再結(jié)合口腔臨床，講解臨床上常見(jiàn)的疾病，以及其在X線(xiàn)片上的表現(xiàn)。

3.1 針對(duì)正常解剖結(jié)構(gòu)

①對(duì)于上頜骨的一體四突，用不同顏色分別重建出與之相接的額骨、顴骨及兩側(cè)上頜骨，通過(guò)分步顯示再整合，使學(xué)生真正理解一體四突的由來(lái)。利用顏色的刺激達(dá)到使學(xué)生記住解剖結(jié)構(gòu)的目的。

②顳下頜關(guān)節(jié)（temporomandibular joint，TMJ）是面部非常復(fù)雜的關(guān)節(jié)，對(duì)關(guān)節(jié)的前后斜面、關(guān)節(jié)結(jié)節(jié)等的講解學(xué)生很難分清楚，通過(guò)對(duì)CBCT圖像的三維重建，360°全方位地對(duì)不同的部位可以分步展示，再配合CBCT對(duì)關(guān)節(jié)的不同剖面顯示，有助于學(xué)生更好地掌握TMJ的解剖形態(tài)。有了扎實(shí)的解剖知識(shí)作基礎(chǔ)，對(duì)理解顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病有很大幫助。

3.2 針對(duì)異常病變結(jié)構(gòu)

①齲病是臨床發(fā)病率最高的口腔疾病，也是教學(xué)重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)患有齲病牙齒的三維重建和正常牙齒的解剖對(duì)比，學(xué)生可以清楚地看到病變牙齒的缺損情況，很容易通過(guò)CBCT影像診斷出來(lái)。

②智齒阻生在口腔臨床比較常見(jiàn)，也是臨床教學(xué)的重點(diǎn)。對(duì)于低位、中位、高位、近中阻生智齒，分別用不同顏色重建出各種類(lèi)型的智齒與相鄰牙的三維模型，通過(guò)三維模型可以清晰地展示智齒與相鄰牙的關(guān)系，便于講解智齒的類(lèi)型，更有助于學(xué)生理解和掌握，同時(shí)為臨床醫(yī)師拔除智齒提供幫助。這種直觀(guān)教學(xué)方式可方便學(xué)生理解，簡(jiǎn)化教學(xué)過(guò)程。

③牙周病也是臨床常見(jiàn)的口腔疾病。CBCT圖像經(jīng)三維重建后可以直觀(guān)地看到牙槽骨骨量，通過(guò)展示正常的牙齒及頜骨的三維重建模型，并和牙周患者的三維重建模型進(jìn)行對(duì)比，可使學(xué)生清楚地看到患者牙槽骨的變化，對(duì)牙周病的理解更為具體，也方便教師講解，為牙周病的診斷和治療提供依據(jù)。

④CBCT三維重建模型在埋伏牙的檢查和診斷方面也具有優(yōu)勢(shì)，它可以幫助醫(yī)師準(zhǔn)確評(píng)估埋伏牙的狀態(tài)［5］、與鄰牙的關(guān)系及可能存在的牙根吸收，等。因埋伏牙在頜骨內(nèi)，傳統(tǒng)的二維圖像很難講解清楚，將CBCT三維重建資料應(yīng)用到埋伏牙的檢查和診斷教學(xué)中，學(xué)生可以通過(guò)三維圖像更直觀(guān)、方便、準(zhǔn)確地對(duì)埋伏牙進(jìn)行診斷，為口腔臨床的診療提供幫助。

總之，經(jīng)三維重建后的模型可以更直觀(guān)地向?qū)W生展示口腔頜面部正常解剖結(jié)構(gòu)及異常病變，對(duì)影像專(zhuān)業(yè)而言，更能直接了解口腔臨床疾病的特點(diǎn)，掌握其在X線(xiàn)下的表現(xiàn)，為以后的口腔放射工作打下基礎(chǔ)。

4 結(jié)果

為了了解新教學(xué)方法的教學(xué)效果，對(duì)2015級(jí)學(xué)生（45人）與采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的2014級(jí)學(xué)生（48人）的期末成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，兩組的考試內(nèi)容一致。同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教學(xué)效果分別進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷93份，回收93份，回收率100%。調(diào)查內(nèi)容包括對(duì)異常病變的掌握情況，以及增加學(xué)習(xí)興趣、加深知識(shí)理解、增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力、教學(xué)滿(mǎn)意度等方面。

4.1 期末成績(jī)對(duì)比

將2015級(jí)學(xué)生與采用傳統(tǒng)教學(xué)法教學(xué)的2014級(jí)學(xué)生的期末考試成績(jī)對(duì)比，2015級(jí)期末成績(jī)明顯高于2014級(jí)學(xué)生，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如表1所示）。

表1 2015級(jí)學(xué)生與2014級(jí)學(xué)生期末成績(jī)比較

4.2 調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果

4.2.1 對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果調(diào)查 對(duì)異常病變分別按掌握、基本掌握、了解及未掌握四個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)分，分值分別為4、3、2、1。結(jié)果顯示，2015級(jí)學(xué)生對(duì)疾病的掌握情況明顯優(yōu)于2014級(jí)學(xué)生（P＜0.05），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如表2所示）。

表2 應(yīng)用CBCT對(duì)異常病變結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)效果統(tǒng)計(jì)

4.2.2 針對(duì)教學(xué)效果調(diào)查 通過(guò)對(duì)增加學(xué)習(xí)興趣、加深知識(shí)理解、增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力及教學(xué)滿(mǎn)意度方面進(jìn)行調(diào)查，按好、較好、一般、差四個(gè)級(jí)別進(jìn)行評(píng)分，分值為4、3、2、1。結(jié)果表明，無(wú)論從增加學(xué)習(xí)興趣、加深知識(shí)理解，自主學(xué)習(xí)能力及教學(xué)滿(mǎn)意度等方面2015級(jí)學(xué)生都明顯高于2014級(jí)學(xué)生（P＜0.05），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如表3所示）。

表3 CBCT教學(xué)法教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)

5 討論

5.1 三維重建模型在口腔科學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的教學(xué)方式采用教材插圖、掛圖、斷層標(biāo)本進(jìn)行學(xué)習(xí)，以多媒體教學(xué)的方式向?qū)W生展示，這些資料都是二維資料，而人體為三維結(jié)構(gòu)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)空間轉(zhuǎn)換才能完成對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，這就需要學(xué)生有很強(qiáng)的空間思維能力，有些結(jié)構(gòu)教師很難通過(guò)二維圖像向?qū)W生講解清楚，這些教學(xué)方式過(guò)于枯燥，很難提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而與二維圖像相比，三維重建圖像具有較好的直觀(guān)性，解剖結(jié)構(gòu)的空間位置一目了然［6］，而且通過(guò)重建后的模型對(duì)不同的解剖結(jié)構(gòu)附加了不同的顏色顯示，這種視覺(jué)上的刺激更能吸引學(xué)生、方便學(xué)生化整為零地學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。它既可優(yōu)化教師的教學(xué)過(guò)程，還可幫助學(xué)生直觀(guān)地理解并記憶各種解剖結(jié)構(gòu)，變抽象概念為形象生動(dòng)的三維動(dòng)畫(huà)。教師可以用簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程幫助學(xué)生理解復(fù)雜的影像特征，配合CBCT的三維圖像，從各個(gè)不同的角度讓學(xué)生更充分地學(xué)習(xí)和理解正常的解剖結(jié)構(gòu)及其異常病變，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的積極性，提高了學(xué)生課堂參與的主動(dòng)性。

三維可視化模型隨著數(shù)字化影像技術(shù)的不斷進(jìn)步，會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用于教學(xué)與科研中。學(xué)生通過(guò)三維重建，不僅可以更好地掌握正常的解剖結(jié)構(gòu)，牙齒的形態(tài)特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，而且掌握了三維重建方法，不受學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)進(jìn)度的限制，自主地進(jìn)行其他學(xué)科（如影像解剖學(xué)、影像診斷學(xué)，等）相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，更好地理解人體的正常解剖結(jié)構(gòu)及異常病變，為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，從而滿(mǎn)足個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。

5.2 三維重建模型在口腔教學(xué)中的不足

三維重建模型在口腔科學(xué)的教學(xué)中有著明顯的優(yōu)勢(shì)［7-8］，但是也存在著不足之處。例如：前期工作量巨大；圖像分割的工作需要人工干預(yù)，效率低等［6］。因?yàn)?，CBCT圖像對(duì)于軟組織的顯示分界并不清晰，在重建過(guò)程中很難分割清楚，因此對(duì)于肌肉、筋膜等軟組織的重建效果欠佳［9］，故多用于硬組織的重建。因此，在教學(xué)中三維重建技術(shù)還需要配合傳統(tǒng)的教學(xué)手段，如掛圖，多媒體教學(xué)及人體標(biāo)本等，取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到教學(xué)目的。

5.3 三維重建教學(xué)方法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的影響

口腔科學(xué)這門(mén)課程對(duì)影像專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言是抽象而陌生的，在臨床其他課程的教學(xué)中很少涉及口腔知識(shí)，將三維重建教學(xué)資料引入到口腔科學(xué)教學(xué)后，將抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體、生動(dòng)的課堂學(xué)習(xí)，對(duì)影像專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)非常有利。從課堂教學(xué)中學(xué)生的表現(xiàn)和問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)該教學(xué)方法興趣濃厚，掌握該方法后，不僅可以學(xué)習(xí)口腔科因教學(xué)課時(shí)的限制無(wú)法詳細(xì)講解的相關(guān)章節(jié)知識(shí)，還可以自學(xué)其他專(zhuān)業(yè)自己感興趣的相關(guān)知識(shí)，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解，不受教學(xué)進(jìn)度的限制，從而增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。興趣是最好的教師，掌握了三維重建方法，就掌握了一把學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的鑰匙，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)大有裨益。

總之，任何一種教學(xué)方法都有它的優(yōu)點(diǎn)與不足，但通過(guò)將三維重建資料引入口腔科學(xué)的教學(xué)后，學(xué)生對(duì)口腔科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣增加了，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性增強(qiáng)，大多數(shù)學(xué)生對(duì)口腔的常見(jiàn)疾病已基本掌握，為畢業(yè)后從事口腔科的影像工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將三維重建引入口腔科學(xué)教學(xué)中對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量及提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也起到了積極的促進(jìn)作用。

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App lication of CBCT three-dimensional reconstruction data in teaching of oralmedicine for medical imaging specialty

Zhang Xiaojuan，Sang Jinhua，Wang Minna，Long Xiang，Liao Xiangling
Luhe Hospital，Capital Medical University，Beijing 101149，China

Objective Tomake studentsmaster the basic knowledge of oralmedicine asmuch as possible in the limited class time.M ethods We selected a clinical patient＇s CBCT image data randomly and reconstructed the teeth and jaws by using 3D reconstruction software.We applied the reconstructed three-dimensional dynamic model to teach oralmedicine for imaging specialty of grade 2015.By combining with the traditional 2D medical images，we enabled the students to more easily grasp the normal anatomic structure ofmaxillofacial region and abnormal X-ray manifestations.The students＇final exam scoreswere compared with those of grade 2014，and the students＇learning outcome and teaching effectivenesswere investigated by questionnaire.Results The theory test scores of grade 2015 were significantly higher than those of grade 2014.The questionnaire results showed that common oral diseases weremastered better by grade 2015 students than grade 2014 ones.The teaching effectiveness was very good.Conclusion Through combining CBCT data of 3D reconstruction with the traditional 2D medical images，students canmaster the normal anatomic structure ofmaxillofacial region and abnormal changes.It has laid foundation for their future oral radiation work and achieved the teaching objective.

three-dimensional reconstruction；oralmedicine；teaching

G434；G642.0

：A

：1004-5287（2017）04-0437-04

：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201704021

2016-12-22

張曉娟（1980-），女，黑龍江肇東人，主治醫(yī)師，碩士，主要研究方向：數(shù)字化三維重建及有限元分析。

廖湘凌（1968-），女，四川瀘州人，主任醫(yī)師，博士，主要研究方向：種植相關(guān)基礎(chǔ)研究。電話(huà)：010-69543901-6711；E-mail：lhyylxl＠163.com