虚拟现实及其衍生技术在口腔医学教学中的应用与进展2026

虚拟现实及其衍生技术在口腔医学教学中的应用与进展2026口腔医学教学强调理论与临床实践相结合，但是传统的教学培训模式与现实的临床情况存在一定的差异。虚拟现实（virtualreality，VR）是20世纪发展起来的一项实用技术，是通过计算机软件创建一个沉浸式的虚拟环境，生成与一定范围真实环境高度近似的数字化沉浸式虚拟环境，用户借助必要的装备与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，可以产生身临其境的感受和体验［1］。近年来，VR被广泛应用于口腔医学教学，弥补了传统教学培训模型的不足，可较好地帮助学生从理论学习过渡到临床实践［24］。VR技术在研发和应用过程中，不断发展出相关的衍生技术，包括增强现实（augmentedreality，AR）、混合现实（mixedreality，MR）和触觉技术（haptictechnology，HT）等。AR是VR的延伸，是计算机生成的图形在现实场景中的叠加。MR技术借助沉浸技术将真实世界和数字世界融合生成一个新的环境，包含了VR和AR［3］。HT则是计算机生成的物体相互作用时的触觉感觉模拟，有助于提升VR体验［1］。VR及其衍生技术丰富了教学手段，进一步增强了体验感，越来越多地被应用于口腔医学的理论教学和临床前技能培训［4］。与此同时，VR及其衍生技术在口腔医学教学中的应用刚刚兴起，仍处于在研究和发展的进程中，尚未达到普遍应用。本文将对VR及其衍生技术在口腔医学教学中的应用、优势和不足之处进行介绍，并对其在口腔医学教学中的未来开发和应用前景进行展望。一、VR及其衍生技术在口腔医学教学中的应用1.口腔基础医学课程教学应用：口腔基础医学课程包括口腔解剖学生理学、口腔组织病理学、口腔生物学、口腔材料学和口腔药物学等，目前VR及其衍生技术主要应用于口腔解剖学生理学和口腔组织病理学教学［5⁃26］。VR及其衍生技术可有效弥补传统口腔解剖生理学教学的局限性，学生可通过虚拟的三维器官，利用逼真的观察对象和真实的医学影像来增强交互，模拟解剖操作，培养临床基本技能。目前，VR及其衍生技术被成熟应用于牙齿解剖形态的教学。Liebermann和Erdelt［5］介绍了一款用于学习牙齿解剖形态的VR设备，用户可在VR环境中学习牙齿和颌骨的解剖关系。Reymus等［6］利用VR软件进行根管解剖学的教学，学生在VR环境中可观看内部结构或牙齿的切片图像。Grad等［7］和Yamazaki等［8］分别介绍了MR设备MicrosoftHoloLens系统在牙齿形态解剖和颞骨解剖教学中的应用，该设备可将虚拟的全息物体投射到一个固定的空间位置中，使用户可以从不同的角度观察投影对象；该设备还可以识别用户的声音、手势和头部位置，并在与物体的交互中使用这些数据。传统组织病理学的实验教学主要通过显微镜观察组织切片进而掌握其结构和特点，教学过程无法同时对每个学生进行指导。Sharmin等［9］基于AR技术开发了一个名为DentalAR的手机应用程序，DentalAR可以访问手机摄像头，当相机对准幻灯片上的图片时，应用程序将目标内容替换为预先设定的学习内容。这款应用程序改进了口腔组织病理学的传统教学模式，更加强调学生的自主性学习。2.口腔临床医学理论课程和临床实践培训教学应用：口腔临床医学是一门理论和实践紧密结合的综合性学科，除了口腔临床医学理论课程外，还包括较大比例的口腔临床实践教学。VR及其衍生技术应用于口腔临床医学理论课程尤其是临床实践教学可丰富教学内容，实现还原真实疾病诊疗场景的浸入式学习，有助于口腔医学生掌握口腔医学基本理论和临床一般操作技能。近年，基于VR及其衍生技术所开发的模拟系统成为口腔医学各临床学科教学的特色。在牙体牙髓病领域，针对龋病识别和龋病、牙髓病的治疗，基于VR的牙科模拟系统UniDental所开发的龋坏识别软件可模拟浅、中、深三层龋洞的硬度、粗糙度［10］；多模式的沉浸式模拟器——DENTIFY，可以模拟去龋操作，并且在VR环境中结合视觉、触觉和听觉的多感官刺激［11］。与此同时，将VR技术应用于开髓操作的实践教学亦有报道［1213］。Philip等［14］将触觉VR模拟系统用于乳牙牙髓切断术的临床前培训，该系统以压力、振动和声音的形式提供感官及触觉的反馈，使学生能在虚拟环境中感受口腔器械和口腔组织，并在逼真的手感反馈下开展操作。牙体预备是口腔临床的常见操作，针对牙体预备所开发应用的基于VR及其衍生技术的模拟系统较多。Liu等［15］介绍了一个基于VR设计的仿真虚拟学习网络平台，并将其用于全瓷冠牙体预备的训练，显著提高了全瓷冠预备的操作效果。Li等［16］介绍了一款用于牙体预备教学的MR口腔医学仿真器——UnidentalMR仿真器，在触觉装置的配合下，使该仿真器的模拟环境与真实临床环境更相似，受训者的体验更真实。口腔局部麻醉是口腔颌面外科基本操作技能，很多学者介绍了VR或AR技术的仿真系统在口腔局部麻醉教学中的应用［1719］。这些仿真系统可以引导学生遵循详细的步骤进行模拟实践操作，甚至利用HT增加操作过程中的触觉真实感。口腔颌面外科的手术操作培训也有相应的VR系统问世。Pulijala等［2021］开发了一个用于正颌手术技能培训的VR系统，该系统可实现360°视频的三维互动，解决了传统学习环境下受训者视野受限的问题，营造出了多感官的外科手术训练体验，使受训者体验逼真的手术环境。牙种植手术不仅要求医师对口腔局部解剖结构十分熟悉，而且需要长期训练和临床经验积累，基于VR及其衍生技术的牙种植手术模拟系统可以达到事半功倍的效果。Zorzal等［22］设计并开发了一个VR教学工具IMMPLANT用于牙种植术的培训，实现了牙种植操作的三维可视化虚拟培训。Chen等［23］介绍了一种基于VR的牙种植手术专用钻孔模拟器，通过触觉设备工具增强了牙种植培训的真实感。使用VR的牙种植手术模拟系统相比于传统的临床演示，术后评估得分更高且偏差更低［24］。此外，基于VR设计的仿真学习平台在牙周病学和正畸学的教学中均有应用。Tak等［25］将360°VR引入到牙周器械的学习和使用培训中，摄影师将专家对器械的讲解和使用演示用球形相机记录下来并转化为360°VR版本以供学生自学，从而大大提高了学习效率。Huang等［26］介绍了虚拟仿真学习平台在口腔正畸学教学中的应用，并以“正畸托槽黏接”模块为例，研究其有效性；在VR系统中学生可以观察牙齿和托槽的形态结构并进行托槽黏接的每一步操作，并可以重复体验，对长期学习成果产生积极影响。二、VR及其衍生技术在口腔医学教学中的优劣1.优势：①提升教学质量。与传统教学方式相比，VR设备能营造更加丰富的场景，有较强的代入感，身临其境地与虚拟患者进行互动［27］；提供生动的360°画面，突破了传统教学中学生视野受限的难点［2021，

25］；还可提供高质量的课程讲解和科学的教学步骤［28］；并且在学生动手操作过程中，提供实时的反馈［15，

29］，使学生在学习过程中获得更好的体验［16，

3031］。反映在教学结果上，能增强学生的学习能力，提高学习效率，提升学生的成绩［17，

27，

3234］。②激发学生兴趣。相比于传统教学方式相对的单调与乏味，VR设备不仅在形式上更加新颖，并且突显了其人机互动的优势，更加强调学生在学习过程中的主观能动性，引导学生自主性学习、探索性学习，激发了学生们对于学习的兴趣与热情［16，

32，

35］。许多学者在研究中发现，相比于传统的教学设备，学生更偏好于使用VR设备［5，

30，

3638］。③增强学生信心。由于传统教学方式缺乏真实性，学生在传统教学设备上进行的操作与临床实际操作存在一定差距，这就使学生在初入临床实习时往往难以适应，缺乏自信。而VR设备的培训可以包含从接诊患者到动手操作的每一项步骤，并且可以真实地模拟出每一步的三维画面与触觉感受，更贴近实际。因此，经过VR设备培训的学生在治疗患者时会表现得更有信心［21，

36，

3941］。④其他。相比于传统教学方式，VR和AR教学设备还具有一些独特的优势，比如现实情境中许多不可逆的操作，在VR情境中可以反复多次操作；不需要解剖标本和模型牙、离体牙等教学耗材；不对患者或学生造成伤害；不受场地的限制，可开展远程教学［9，

12，

16］。2.不足之处：①触觉和图像模拟的真实感不足。VR教学系统中触觉模拟的仿真度对口腔技能操作的培训至关重要，例如牙体牙髓科的去龋操作、口腔修复科的牙体预备操作等，而当前VR设备的触觉反馈仍不够真实［10］。Hattori等［42］发现，使用VR设备模拟的触觉感受和三维图像对操作者的表现及得分产生了负面影响。目前，VR教学系统中数字化模拟精度有限，力反馈和图像模拟的仿真度需要进一步提高。②训练内容不够全面。VR教学系统所包含的训练内容有限，并未涵盖所有的口腔技能操作。而且，许多系统的训练难易程度设置不全面，学生的训练过程较单一，与临床实际存在一定的差异。当前的VR教学系统仅能用于训练系统预设好的固定内容，例如口腔颌面外科中的局部麻醉、智齿的拔除等，但临床中会出现各种复杂情况，如各种复杂牙的拔除、各类肿瘤的切除以及涉及多学科会诊的病例等，这些更复杂的教学案例还有待开发。③评分体系较僵化。目前具有评分功能的口腔医学VR教学系统普遍存在以下不足之处：得分点的设计不符合临床实际，不能涵盖操作的每一步细节，得分点之外的错误操作不能被发现，不规范的操作仍可以被系统判定得分等。僵化的评分体系可能误导学生，从而影响培训的质量和效果。④其他。VR教学系统还存在设备昂贵的问题，难以普及到各个教学单位。有些学生在操作过程中可能出现眼睛疲劳、晕动病等不适感［18］。此外，在独立的虚拟空间中，师生互动和同学交流因为面部表情、肢体语言的信息流失，使沟通效率降低。三、VR及其衍生技术在口腔医学教学中的未来发展1.课程体系和教学过程的进一步完善：应用虚拟技术是未来口腔医学教学发展的必然方向，应用前景广阔。它不仅能充当教学工具的角色，还能与教育融合形成一种新型的教学模式和教学方法。当前虚拟技术应用于口腔医学教学仍缺乏完善的教育理论指导，同时也缺少丰富的教学设计和教学模式，加之受限于当前的技术发展，因此虚拟技术尚不能完全取代传统的口腔医学教学模式和方法。口腔医学教学强调系统性，理论教学强调理论与实际相结合，实践教学强调操作的规范与严谨。基于此，虚拟技术在未来应建立包含多个科目的课程体系并逐步完善教学过程。课程体系应针对不同学习阶段的学生，设置从入门到熟练的不同难度系数。课程体系还应包括丰富的典型病例库，结合实际病例设计相应的诊断和操作训练步骤。在完善过程中，可以基于大数据收集临床操作数据，建立一个规范的临床操作数据库，进而能够科学地对训练结果进行正确的评分。将大数据与口腔医学教学相结合，可以深入了解和研究教学过程，为更多的学生提供高质量的教学［43］。此外，线上课程的完善和开放，对平衡各医学院校教育水平发展不齐、各地区教育资源分布不均也具有重要意义［44］。2.教学场景逼真性的进一步提高：信息技术的持续发展必将推进虚拟技术与人工智能、大数据、5G网络等技术相融合的科技创新，进一步提升虚拟教学场景的逼真性。目前，人工智能中的深度学习已广泛应用于医学图像分析和建模。视觉层面上，在口腔建