增强现实技术在牙科蜡型训练中的应用：一项提升教学效率的可行性研究

本研究针对德国牙科教育中蜡型实践课时压缩的现状，开发了基于增强现实(AR)的智能手机应用程序DigiDont，通过3D打印蜡型模板与图像追踪技术实现精准叠加指导。研究人员利用iOS系统的ARKit框架开发应用，解决了传统教学中教师资源不足的问题，使初学者能自主评估蜡型形态。该技术实现了单个牙尖的透明度调节与选择性显示功能，经测试追踪精度达亚毫米级，为牙科教育的数字化转型提供了新范式。

　　

在德国牙科教育改革背景下，传统蜡型实践课程从完整学期压缩至42小时，其中蜡型训练仅剩2天。这种时间骤减暴露了教学痛点：学生需在有限时间内掌握牙体形态学知识，而教师资源成为瓶颈——两名指导教师需同时辅导多名学生完成上颌/下颌磨牙的彩色蜡型堆塑。更棘手的是，原有石膏模板制作过程耗时，挤占了本就不足的实操时间。

德国维尔茨堡大学(University of Würzburg)口腔修复科的Johannes Schrenker团队创新性地将增强现实技术引入这一传统教学场景。他们开发了名为DigiDont的iOS应用，配合3D打印的聚乳酸(PLA)蜡型模板，构建出虚实融合的教学系统。这项发表在《Scientific Reports》的研究证明，通过图像追踪技术和自定义标记平台，AR叠加指导的精度可满足牙科教学需求，为数字化牙科教育开辟了新路径。

研究团队采用三项核心技术：首先利用熔融沉积成型(FDM)3D打印技术批量生产标准化蜡型模板；其次基于Swift语言开发AR应用，整合ARKit的空间计算与SceneKit的3D渲染能力；最后创新性地采用二维图像追踪替代三维物体识别，通过特制标记平台实现亚毫米级追踪稳定性。测试使用iPhone 14 Pro的LiDAR传感器增强空间感知，主摄像头24mm焦距确保20cm最近对焦距离下的清晰成像。

FDM打印蜡型模板
团队用Anycubic Kobra打印机生产生物相容性PLA模板，通过Cura软件优化打印参数。相较于传统石膏模板，3D打印版本节省了学生自制模具的时间，且数字化模型可直接转化为AR叠加的虚拟指导层。

AR应用开发
应用开发面临的核心挑战是微小物体的精准追踪。初期3D物体追踪方案因毫米级偏移被弃用，最终采用包含使用说明、定位标记和追踪图像的自定义平台（见

）。该设计使ARKit能通过已知尺寸的二维图像反推摄像头空间位置，实现稳定追踪。

功能迭代优化
根据教师反馈，虚拟指导层从单色整体模型进化为多色可拆分牙尖结构（见

），新增三项关键功能：

1. 牙尖选择性显示（见
   
   ）
2. 透明度调节滑块（见
   
   ）
3. 数字变焦功能突破光学焦距限制

讨论部分指出，当前技术尚存三大局限：依赖特定追踪标记、仅支持iOS生态、缺乏自动评估功能。团队计划通过实验室配备iPad解决设备兼容性问题，并探索基于AI的图像识别方案替代3D建模评估。这项研究不仅验证了AR在牙科教育的可行性，其"物理教具+数字指导"的混合模式更为其他实操型医学教育提供了借鉴范式。正如作者强调，这种技术既保留了传统蜡型训练的触觉反馈，又通过数字叠加扩展了教学维度，在保障教育质量的前提下有效缓解了师资压力。