1. 实验原理

本实验通过专科训练软件，完成对虚拟病人X线侧位片定点、测量及结果判读，完成数字化模型测量与分析等场景；能够综合以上信息，准确撰写病史记录，完成诊断与治疗计划场景，阐述诊断依据与治疗原则，并设计牙颌面的矫治目标位和牙移动方式。

在虚拟训练模块，包含患头影测量定点训练与结果判读、模型定点与分析、诊断与鉴别诊断、治疗计划、医患沟通与知情同意等虚拟仿真训练内容，供学生日常学习训练。

在基础知识库模块，包括、X线头影测量及模型测量重要标记及临床意义、错牙合畸形分类与常用治疗手段。学生可在实践训练之前或训练间隙中，随时调取知识库，复习相关要点，加深对理论知识的理解和记忆。

在虚拟考场模块：教师从虚拟病例库中抽取考核病例，考生在规定时间内，完成全部检查诊断流程，系统全程监控学生的操作，并进行每个步骤的评分和综合评价，从而实现客观、量化的培训考核体系。

知识点：共9个

1)错牙合畸形模型分析

2)计算机辅助模型分析

3)X线头影测量：主要应用、测量标志点及平面、常用测量项目及临床意义、常用X线头影测量分析法

4)其他影像学检查分析

5)错牙合畸形诊断

6)错牙合畸形治疗计划

7）牙移动的生物力学

8）支抗设计

9）正畸托槽粘接

2.核心要素仿真设计

本实验课程针对口腔正畸学课程教学重点，以临床典型病例为蓝本，设计口腔正畸专科模型分析和头影测量、分析诊断和方案设计、托槽粘结和弓丝放置三大场景，综合训练并考察学生相关理论知识掌握程度、临床操作能力及诊疗思辨能力。具体包括：

1) 模型分析和头影测量场景

⚫基础知识学习：通过PPT、动画等形式，展示模型分析和头影测量要点及规范。复习X线头影测量标记点及临床意义；模型测量方法、测量内容及临床意义。

⚫模型测量和头影测量训练：通过复旦大学口腔正畸学虚拟仿真交互系统的模型测量和头影测量模块，学生能在3D数字化模型上进行磨牙尖牙关系分析、覆合覆盖测量、牙弓拥挤度分析、SPEE曲度测量、Bolton比分析，在头颅定位侧位片上进行X片头影测量点描记训练、确定基准平面和测量参数。

2) 分析诊断和方案设计场景

⚫理论知识学习：通过PPT、视频演示方式，回顾理论课知识，快速导入主体，如何处理整合各类正畸病例资料，示教数字化正畸病例资料分析和治疗设计的方法及步骤。

⚫分析诊断和方案设计训练：①资料整理；②面像分析；③目标可视化方案设计；④支抗分析；⑤牙移动设计。

3) 托槽粘结和弓丝放置场景

⚫基础知识学习：通过PPT、视频等形式，在虚拟仿真系统演示托槽及颊面管的定位粘结、弓丝的放置及结扎，拓展医患沟通技巧等；

⚫托槽粘结和弓丝放置：①牙面清洁、酸蚀预处理、隔湿；②托槽选择、定位粘结、光照固化；③弓丝放置与结扎；④医患沟通与患者知情同意。

学生完成上述场景训练后，系统全程记录学生的操作，每个步骤进行评分和综合评价，实现客观、量化的培训考核体系。

1.课前预习：学生可在课前登录虚拟教学平台进行自主学习，对实验教学项目进行全景认知，熟悉实验项目相关知识点和操作步骤等，对于相关问题可提前与教师进行沟通。可通过系统内自测题检验知识点掌握情况。

2.虚拟交互训练：①在训练开始前，教师对虚拟病人模型分析、头影测量分析、目标可视化方案设计、托槽粘结及弓丝放置等操作进行讲解，对其中的关键步骤进行示范演练；②学生进入虚拟临床工作环境，按接诊流程在虚拟仿真环境中完成模型分析、头影测量分析、目标可视化方案设计、托槽粘结及弓丝放置等实验步骤全过程；③教师结合学生在实际操作中存在的问题反馈，有针对性地对知识点再次进行讲解。

3.在线评估与测试：学生在操作过程中，系统根据学生的操作表现、完成进度以及报告，给予针对性的在线评价。学生完成所有操作后，系统会自动进行在线评分，反馈学习效果，教师给予指导意见。此外，教师也可对学生理论与实践的知识进行在线测试，考核相关的知识点，评估对所学的知识进行整理消化吸收程度，为后续进入临床见习与实习，接触真实患者打下扎实基础。

（1）学生交互性操作步骤，共12步

（2）交互性步骤详细说明

①X线头影测量（图2）：点击“头影测量”按钮，进入头影测量教学界面。学生对虚拟患者侧位片进行定点训练，点击“OK”按钮，系统给出测量结果，学生对测量结果是否进行判断和分析。在考核模式下，系统根据预设定点标准位置给与客观化评分，在训练模式下，提供定点提示功能，辅助初学者训练。

图2.描绘头影测量标记点

③模型测量（图3）：点击“模型测量”按钮，进入模型测量教学界面。学生可对虚拟患者的数字化模型进行360度翻转观察，也可进行定点训练，进行覆盖、Bolton、拥挤度、Spee氏曲度、牙弓宽度的测量训练，点击“OK”按钮，系统给出测量数据。学生对测量结果进行判断和分析。在考核模式下，系统根据预设定点标准位置给与客观化评分，在训练模式下，提供定点提示功能，辅助初学者训练。

图3.模型测量分析

③病史记录：点击《正畸检查记录表》，进入病例记录界面（图4）。点击各个检查项后方的选项列表，根据检查结果进行勾选。点击完成，回到主界面，后台根据标准答案进行计分。

图4.病史记录

④诊断与鉴别诊断

l 知识学习与测试：点击基础知识学习进入学习界面，学生观看《错牙合畸形分类及常用矫治器》PPT，完成基础知识复习。学生可点击“知识自测”按钮进行学习效果自测。点击“返回”按钮，回到“诊断与鉴别诊断”主界面。

l 诊断与鉴别诊断：进入“诊断”页面（图5），先点击添加按钮，在诊断列表中选择正确诊断，再从依据列表中选择正确的支持依据，点击完成按钮。 进入“鉴别诊断”页面，点击添加按钮，在列表中选择需要进行鉴别诊断病种，再从鉴别依据列表中选择正确的支持依据点击完成按钮。

⑤治疗计划

点击按钮，进入“治疗计划”页面（图6）；点击添加按钮，在弹框中选择所需正确治疗方案后，点击确定；点击弹出电子病例表之后，点击提交按钮，结束所有操作，回到主页面。

图5.诊断与诊断依据

图6.治疗方案与治疗原则

⑥正畸的可视化治疗目标(VTO)设计

l 面照测量分析（图7）：选择虚拟正畸患者侧面及正面的面部照片，进行测量和分析，包括面貌分析和正貌分析。

图7.面像测量-侧貌分析和正貌分析

l 图像配准（图8）：定位虚拟正畸患者侧面照片的鼻尖点、颏前点→调整大小使轮廓匹配→自动配准→自动生成目标位→手动调整完成配准；

图8.面像与头影测量的配准拟合

l 设计正畸可视化治疗目标（图9）：手动调整软组织轮廓→发送至3D排牙→3D VTO→目标引导下排牙。

图9. 可视化治疗目标(VTO)设计

⑦医患共同决策的正畸牙移动及支抗设计

模拟正畸临床场景，在虚拟仿真系统内设计虚拟患者的个性化正畸主诉，学生结合3D可视化治疗目标(VTO)，练习进行医患共同决策的正畸牙移动设计。

l 正畸的个性化分牙（图10）：AI分牙 → 手动调整 → 调整坐标系

图10. 正畸分牙及设置坐标轴

l 个性化的3D可视化正畸治疗目标(VTO)（图11）：缩放大小，至牙模与侧位片重叠移动，多方向调整使重叠→显示VTO曲线，结合侧貌轮廓，确定正畸治疗的牙齿目标位。

图11.个性化的3D可视化正畸治疗目标位

l 目标引导下的非拔牙与拔牙设计（图12）：学生结合面中线，编辑上下颌牙弓的中线平面；结合基骨宽度，编辑牙弓宽度；学生通过3D排牙，对是否设计正畸拔牙、及不同拔牙方案进行分析学习。

图12.正畸治疗的拔牙方案设计

l 目标引导下的支抗设计（图13）：学生结合是否设计拔牙、及不同拔牙方案，根据虚拟患者的个性化主诉，进行正畸支抗分析。

图13.正畸治疗的支抗设计

⑧医患沟通与知情同意

点击按钮，进入“医患沟通”页面。点击添加按钮，在弹框中选择所需交流要点，点击确定。

⑨总体评分

包括各个环节的具体操作评价，包括各个步骤的分值、得分、是否操作等，环节包含医患交流、口腔检查、记录表、辅助检查、诊断、治疗计划。

该页面指导教师可在教师端查看，也可选择“可见”，让学生自查。

图14.成绩汇总及总体评价与分析

学生按照要求在虚拟机上进行在线学习及虚拟操作，模拟完成头影测量及分析、模型测量及分析等基本操作，根据以上基本操作信息进行诊断与鉴别诊断，提出治疗方案与治疗原则。系统将基于学生的模拟训练过程，按如下要求对学生进行考核：

（1）知晓X线头影测量原理、重要标志点临床意义，能在侧位片上进行准确定位、对X线头影测量结果进行判读与分析

（2）知晓模型测量主要方法及测量内容、能够叙述模型测量各指标临床意义，并对模型测量结果进行准确判读

（3）整合临床信息，得出准确全面临床诊断，阐述诊断依据

（4）知晓常见错牙合畸形的治疗原则，并能针对实验病例，给出准确全面的治疗方案 

系统将对每个实验步骤单独打分，依托强大的信息处理系统，系统能记录每个实验学生训练数据、器械运动轨迹，实时评估、分析每个学生、每项技能训练的学习曲线及特点，并与后台提取和储存的标准答案数据比对，针对性地进行纠错训练。该类基于教学过程的成绩评定方法，提高了学生的学习积极性，加强过程管理，利用虚拟教学平台进行本次实验教学在线测试，最终形成综合成绩，这种成绩评定方式借助虚拟仿真教学平台的成绩统计功能可大大提高教师工作效率，操作简单、成绩客观准确，学生的学习积极性明显提高，教学效果得到改善。