先前触觉虚拟现实模拟对临床前根管治疗通路预备的影响

《Frontiers in Oral Health》：Effect of prior haptic virtual reality simulation on preclinical endodontic access cavity preparation

本研究评估了触觉虚拟现实模拟（HVRS）作为根管预备教学的预备步骤，发现实验组在牙体形状、根尖室顶去除及内部结构评分显著高于对照组，但根尖室底损伤无差异。学生普遍认可HVRS对三维解剖理解的辅助作用，但认为触觉反馈与真实手柄存在差距。结论：HVRS作为预备教学可提升特定技术指标，建议与实体模型结合使用。

　　在现代医学教育中，虚拟现实技术的应用正在不断拓展，特别是在需要精细操作和高精度技能的领域，如牙科。其中，触觉虚拟现实模拟（Haptic Virtual Reality Simulation, HVRS）作为一种结合视觉与触觉反馈的技术，已被广泛认为是提升学生临床技能的一种有效工具。本文探讨了在牙科学生进行根管治疗的预备洞形开髓术（access cavity preparation）训练中，引入HVRS是否能够提高学生的操作表现，并进一步了解学生对这一模拟体验的主观感受。

### 一、研究背景与意义

传统的牙科教育中，学生通常通过人工牙齿安装在仿头模型上进行练习，这种训练方式虽然提供了相对安全的环境，但存在一定的局限性。首先，由于人工牙齿的结构固定，学生在练习过程中难以获得高度标准化的训练体验，导致技能掌握的差异性较大。其次，这种训练方式提供的反馈往往不够及时和具体，学生在操作过程中容易忽视细节，从而影响技能的准确性。此外，由于缺乏真实的临床情境再现，学生在实际操作中可能会面临较大的心理压力，尤其是在首次接触复杂操作时，容易因错误而产生焦虑情绪。

因此，寻找一种能够弥补传统训练不足的辅助手段显得尤为重要。根管治疗的第一步——预备洞形开髓术，是整个治疗过程中的关键环节。这一步骤不仅要求学生具备良好的空间认知能力，还需要精确的操作技巧以确保不损伤牙髓腔底部，并保持足够的牙齿结构。因此，提高这一阶段的训练质量对于学生后续的临床能力发展具有重要意义。

HVRS作为一种新型的教学工具，通过三维可视化和触觉反馈的结合，为学生提供了一个更加接近真实临床环境的练习平台。学生可以在虚拟环境中反复练习，不断修正错误，而不会对真实的患者造成伤害。这种技术不仅可以提升学生的操作准确性，还可能有助于减少他们的心理负担，增强自信心。此外，HVRS还能帮助学生更直观地理解牙齿的内部结构，这对于掌握复杂的根管解剖至关重要。

### 二、研究方法与设计

本研究采用了一种准实验设计，将40名第四年牙科学生分为实验组和对照组。实验组的学生在进行传统训练前，先接受了基于Simodont?系统的HVRS训练。对照组则直接进行传统训练，不涉及任何虚拟模拟。两组学生均需在相同的仿头模型上完成根管开髓术的操作，并由两位经过校准的评估者独立评分。评分标准基于一个经过验证的评估量表，涵盖了洞形形状、牙髓腔顶壁去除、内部形态以及线性测量等多个方面。

为了确保实验的公平性，研究者首先根据学生在前一年课程中的表现进行排名，然后按照奇偶分配的方式将学生分入实验组和对照组，以保证两组在基线水平上具有可比性。这种分组方法虽然不是完全随机，但通过分层分配，能够减少潜在的偏差，提高研究结果的可靠性。

在HVRS训练中，学生使用了Simodont?系统，该系统提供了逼真的三维牙齿模型、模拟牙科器械的触觉反馈以及与实际操作相似的声音提示。这些元素共同构建了一个高度沉浸的训练环境，使学生能够在模拟中体验到与真实临床操作接近的感觉。而对照组的学生则直接在仿头模型上进行操作，没有额外的模拟训练。

### 三、研究结果与分析

研究结果显示，实验组在多个关键指标上表现优于对照组。首先，实验组在洞形形状、牙髓腔顶壁去除和内部形态方面的得分显著高于对照组（p < 0.05）。这些指标直接关系到根管治疗的成功率和患者的治疗体验，因此其提升具有重要的临床意义。相比之下，两组在牙髓腔底部损伤方面的得分没有显著差异，这可能与触觉反馈的精确性有关，因为该指标更依赖于操作者对器械阻力和牙齿质地的感知。

此外，学生对HVRS的主观反馈也值得关注。实验组中有85%的学生认为，HVRS有助于他们更好地理解牙髓腔的三维结构。这一结果表明，虚拟现实技术在提升学生的空间认知方面具有积极作用。同时，70%的学生表示享受使用HVRS的过程，65%的学生愿意向同伴推荐这一训练方式，60%的学生认为该系统易于适应。这些数据反映了学生对HVRS的总体满意度较高，尤其是在学习过程中能够获得即时反馈和重复练习的机会。

然而，学生对触觉反馈的真实感存在一定的质疑。60%的学生认为，HVRS的触觉反馈与真实牙科器械的触感存在差距。这表明尽管HVRS在视觉和操作指导方面具有优势，但在模拟真实操作时仍存在技术上的局限。此外，只有15%的学生更倾向于使用HVRS而非传统人工牙齿进行训练，而大多数学生（75%）更倾向于采用混合训练模式，即结合虚拟模拟与传统人工牙齿训练。

这些结果表明，虽然HVRS在提升技术准确性方面表现出色，但它并不能完全替代传统训练方式，而是作为一种有效的辅助工具，帮助学生在进入临床实践之前更好地掌握基础技能。混合训练模式的受欢迎程度也提示我们，未来的牙科教育应更加注重技术的互补性，而非替代性。

### 四、讨论与教育价值

从教育的角度来看，本研究的结果支持了将HVRS作为传统训练前的准备步骤，以提升学生的操作技能和自信心。实验组学生在多个方面表现更优，这可能与他们在虚拟环境中反复练习、获得即时反馈以及逐步掌握操作技巧有关。此外，学生在练习过程中能够更直观地观察牙齿的三维结构，这有助于他们理解复杂的解剖关系，为后续的临床操作打下坚实的基础。

在技术层面，尽管HVRS在某些方面表现良好，但其触觉反馈的真实感仍是一个亟待解决的问题。学生普遍认为，当前的触觉反馈系统无法完全模拟真实器械的操作体验。这可能与技术发展水平有关，也可能是由于模拟系统在材料和阻力反馈方面尚未达到临床级别的精确度。因此，未来的研究应致力于提升HVRS的触觉反馈质量，使其更加贴近真实的临床操作。

从教学实践的角度来看，HVRS的引入不仅提升了学生的技能水平，还可能在一定程度上提高他们的学习兴趣和参与度。然而，由于本研究采用的是单一中心的设计，样本量相对较小，因此研究结果的推广性可能受到一定限制。此外，本研究仅评估了人工牙齿上的操作表现，而未涉及临床实际操作的效果，这也为未来的研究提供了方向。

值得注意的是，当前的教育趋势正在向技术增强型学习环境发展，包括沉浸式现实（immersive reality）和混合现实（mixed reality）等技术。这些技术通过提供更加真实的临床体验，帮助学生在进入临床实践之前更好地准备。例如，沉浸式现实已被用于提升复杂手术操作的培训效果，而混合现实则在引导操作步骤和增强三维理解方面展现出潜力。因此，HVRS作为技术增强型学习工具之一，其价值不仅体现在技能提升上，还在于为未来的教学创新提供了可能性。

### 五、未来展望与改进方向

尽管本研究的结果表明HVRS在某些方面能够有效提升学生的技能水平，但其在触觉反馈上的不足仍然需要改进。未来的研发方向应聚焦于提升模拟系统的触觉真实感，使其能够更准确地再现真实器械的操作反馈。此外，考虑到学生对混合训练模式的偏好，未来的教学设计可以更加灵活地结合虚拟与传统训练方式，以满足不同学生的学习需求。

在教学实施方面，引入HVRS需要考虑多个因素，包括成本、教师培训以及教学流程的整合。由于目前的模拟系统仍处于发展阶段，其普及和推广可能面临一定的经济和技术挑战。因此，教育机构在引入此类技术时，应综合考虑其实际应用价值与可行性，避免因资源不足或培训缺失而影响教学效果。

此外，随着技术的进步，未来的牙科教育可能会更加依赖于虚拟现实和触觉模拟技术。这些技术不仅能够提升学生的技能水平，还能帮助他们在更安全的环境中积累经验，减少临床实践中的失误率。因此，探索如何将这些技术与其他教学方法（如沉浸式现实和混合现实）相结合，以构建更加全面和高效的培训体系，将是未来研究的重要方向。

### 六、结论与建议

综上所述，本研究发现，在根管治疗的预备洞形开髓术训练中，引入HVRS作为传统训练的准备步骤，能够显著提升学生的操作表现。特别是在洞形形状、牙髓腔顶壁去除和内部形态方面，实验组学生的得分明显优于对照组。这表明，HVRS在提升学生的空间认知能力和操作准确性方面具有积极作用。

然而，HVRS在触觉反馈的真实感上仍存在一定的不足，这可能会影响学生对模拟系统的整体满意度。因此，未来的研究应进一步优化模拟系统的触觉反馈机制，以提高其临床适用性。此外，尽管大多数学生倾向于采用混合训练模式，但也有部分学生更偏好传统训练方式，这提示我们应根据学生的个体差异，灵活调整教学策略。

在实际教学中，教育机构可以将HVRS作为传统训练的补充工具，而不是替代手段。通过结合虚拟与传统训练，不仅可以提高学生的技能水平，还能增强他们的学习兴趣和参与度。未来的研究可以进一步探索不同教学模式的组合效果，以找到最适合牙科教育的最佳实践路径。

最后，随着技术的不断发展，虚拟现实和触觉模拟将在未来的牙科教育中扮演越来越重要的角色。教育者应积极关注这一领域的发展，探索如何将这些技术有效整合到现有的教学体系中，以提升教学质量并更好地满足学生的学习需求。同时，应加强教师培训和技术支持，确保这些新兴工具能够被充分利用，真正发挥其在牙科教育中的潜力。