虚拟现实模拟器在牙体预备教学中对牙科本科生能力水平的提升作用研究

《BMC Medical Education》：Effect of a virtual reality simulator for preclinical instruction of operative dentistry on level of competence of undergraduate dental students

本研究针对传统牙科 preclinical 教学中技能训练效率低、反馈不足等问题，开展了虚拟现实（VR）模拟器对本科生牙体预备能力影响的案例对照研究。结果表明，VR 组在整体操作能力、空间参数掌握及关键错误减少方面显著优于传统训练组，证实 VR 技术可作为牙科课程的有效补充教学工具，提升学习质量并降低临床风险。

　　

在传统牙科教育中，学生需要在进入临床前通过大量预备训练掌握手部精细操作技能，但传统训练方式主要依赖仿头模和树脂牙进行练习，存在反馈延迟、训练场景单一、难以重复练习等问题。特别是在操作性牙科（Operative Dentistry）的牙体预备环节，学生需在有限视野和复杂立体结构下完成如I类洞形的预备，稍有不慎就可能导致牙髓损伤、洞形不合格等“灾难性错误”。这不仅影响学生的学习信心，更可能在未来真实临床操作中给患者带来不可逆的损害。

随着科技发展，虚拟现实（VR）技术为临床教学提供了新思路。通过高保真模拟训练（High-Fidelity Simulation Training），学生可在沉浸式、无风险的环境中反复练习，并获得实时反馈。然而，VR在牙科教育中的有效性仍存在争议，特别是在与传统教学方法结合时，其对学生能力提升的具体贡献尚需更多实证数据支持。为此，Mohammad Mehdi Heidaridarani 等研究人员在《BMC Medical Education》发表了一项研究，探讨了VR模拟器在牙科本科生 preclinical 教学中的应用效果。

为评估VR技术对牙科学生技能培养的作用，研究人员开展了一项案例对照研究，共纳入55名三年级牙科学生，随机分为VR组（30人）和对照组（25人）。两组学生均接受相同的理论授课，学习在下颌第一磨牙上进行I类洞形预备。对照组进行8小时的树脂牙实操训练，而VR组则采用“4小时VR模拟器（DentaSim，SiMedix品牌）+4小时树脂牙实操”的混合教学模式。训练过程中，两组学生分别接受前测、后测一和后测二三次技能评估，由三位不知情的考官使用经过验证的结构化评分表对操作结果进行盲法评分。

研究所用VR系统主要包含头戴式显示器（HMD）和控制器，能够实时捕捉操作动作，通过计算机生成三维图形反馈，辅助学生进行洞形预备的几何参数控制。该系统还提供透明视图、放大观察等辅助功能，帮助学生理解牙齿内部结构关系。

关键技术方法包括：使用DentaSim VR模拟器进行牙体预备训练，采用结构化评估表对学生操作成果进行盲法评分，通过随机分组和控制训练时间隔离混杂因素，并利用配对t检验、Mann-Whitney U检验等统计方法分析数据差异。

研究结果

整体表现提升

VR组在整体能力评分上的进步显著优于对照组（P<0.05）。从分阶段来看，在第一阶段（前测至后测一），VR组在9项评估标准中的5项上进步更明显；在第二阶段（后测一至后测二），VR组在6项标准上显著优于对照组。特别是在空间认知相关参数（如近远中壁锥度、髓腔深度、颊舌壁垂直度等）方面，VR组表现出更大优势。

关键错误减少

在“灾难性错误”（如髓腔穿孔、边缘嵴距离不当等）方面，VR组在两个阶段均实现错误数量显著下降（第一阶段P=0.000，第二阶段P=0.004），而对照组在第二阶段错误率未见进一步改善。此外，VR组在第二次后测中的操作合格率显著高于对照组（67% vs 28%），说明VR训练能更有效避免严重操作失误。

技能提升持续性

对照组在第二阶段多项指标上进步停滞，表明传统训练在4小时后出现“学习平台期”。而VR组通过模拟器提供的即时反馈和分解训练（如微学习模块、几何形状预备、引导式预备等），实现了技能的持续提升。

讨论与结论

本研究证实，将VR模拟器引入牙科 preclinical 教学可显著提高学生的操作能力和学习效率。其优势主要体现在三个方面：一是通过实时反馈和微学习（Micro-learning）模式，帮助学生突破传统训练中的技能平台期；二是特别有助于空间认知相关技能的培养，如洞形几何参数控制；三是能有效减少关键错误，提高操作安全性。

值得注意的是，VR训练并非完全取代传统教学，而是作为补充手段优化教学流程。它能够缓解牙科院校师资不足的压力，同时为学生提供更灵活、可重复的练习环境。然而，VR技术目前仍存在设备成本高、模拟逼真度不足、师生接受度差异等挑战。

未来研究可进一步探索VR在不同牙科操作（如根管治疗、种植手术）中的应用效果，以及其与教育理论（如精熟学习、认知负荷理论）的结合方式。总体而言，本研究为VR技术在牙科教育中的科学应用提供了实证支持，对推进牙科教学数字化、提高临床培训质量具有重要意义。