虚拟现实模拟训练与传统模型训练在牙科学生牙体预备技能培养中的对比研究

《BMC Medical Education》：Evaluation of dental students’ tooth preparation skills using conventional phantom labs versus advanced simulation technologies: a comparative study

　　本研究针对传统牙科预备训练中缺乏实时触质反馈的问题，开展了VR模拟技术与传统 phantom 实验室的随机对照试验。结果表明，经过10小时训练后，模拟组在平行度、咬合降低量、锥度角等5项评估指标中均显著优于传统组（p<0.001）。该研究为数字化模拟技术在牙科教育中的整合应用提供了实证依据，对提升临床前培训质量具有重要意义。

　　

在牙科教育的临床前培训阶段，学生需要通过大量实践来掌握牙体预备这一核心技能。传统上，牙学院校普遍采用phantom模型（模拟头模）进行训练，这种模型虽能模拟口腔环境，却存在明显局限：它无法提供真实牙齿组织的触觉反馈，且缺乏客观的即时评估机制。随着数字化技术的发展，虚拟现实（VR）模拟系统开始应用于牙科教育，这些系统整合了视觉、听觉和触觉（haptic）反馈，有望创造更沉浸式的学习体验。然而，这两种训练方式的实际效果究竟孰优孰劣？它们对牙科学生技能培养的具体影响如何？这成为牙科教育领域亟待解答的问题。

为解决上述问题，来自Necmettin Erbakan大学的研究团队在《BMC Medical Education》上发表了一项随机对照试验。该研究旨在系统比较传统phantom实验室与先进模拟技术在对牙科学生牙体预备技能培养方面的有效性。研究假设是：基于VR的模拟训练能比传统方法更显著地提升学生的牙体预备能力。

本研究采用SIMtoCARE Dente°系统（SIMtoCARE B.V., 荷兰）进行VR模拟训练。该系统提供实时力反馈和3D可视化，并配备用于评估手部灵活性的传感器。其牙体预备模块允许学生将自己的预备体与理想模型进行对比，通过颜色编码的视觉反馈，对锥度（taper）、咬合降低量（occlusal reduction）等参数进行标准化评估。研究纳入40名无模拟器使用经验的二年级牙科学生，随机分为传统训练组（n=20）和VR模拟训练组（n=20）。两组均接受10小时的标准化培训。培训前后，所有学生均需对46号牙（下颌第一磨牙）进行带有chamfer终结线（finish line）的牙体预备。由一名不知分组情况的评估者根据五项标准（平行度、咬合降低量、锥度角、终结线标准化、倒凹（undercut）存在情况）对预备体进行0-10分评分。数据分析采用三因素方差分析（Three-Way ANOVA）。

结果

训练方法与阶段的主效应及交互作用

三因素方差分析显示，训练方法（传统 vs. 模拟）和训练阶段（前测 vs. 后测）的主效应均极其显著（p < 0.001）。更重要的是，方法与阶段之间存在显著的交互作用（p < 0.001），这表明不同的训练方法在不同阶段对成绩的影响是不同的。而评估标准本身及其与方法或阶段的交互作用则未达到显著水平。

各组在不同标准下的得分变化

从具体得分来看，两组在后测中所有五项标准上的得分均较前测有所提高。然而，模拟组的后测成绩提升幅度明显更大。传统组在后测中，各项标准的平均分在5.94至6.28之间，而模拟组的平均分则在6.79至7.14之间，显示出模拟组在所有评估维度上的全面优势。

事后比较分析结果

事后分析（Post hoc analysis）进一步证实，模拟组的后测成绩不仅显著高于其自身的前测成绩（p < 0.001），也显著高于传统组的后测成绩（p < 0.001）。传统组内部的前后测比较也显示有显著提高（p < 0.001），但其提升幅度远不及模拟组。这表明，模拟训练带来了超越传统训练的额外技能增益。

讨论与结论

本研究结果支持了研究假设，即基于VR模拟的训练能更有效地提升牙科学生的牙体预备技能。模拟组在后测中表现出的显著优势，可能源于VR系统提供的即时、客观的反馈机制。这种反馈使学生能够实时识别并纠正错误，如对关键的锥度角（推荐2°-6°）和终结线形态的控制，这往往是学生在传统训练中难以精准掌握的。相比之下，传统phantom训练更依赖于教师的 subjective 指导，反馈周期长且不够标准化。

VR模拟器创造的沉浸式、可重复的低风险环境，不仅有助于技能培养，还可能增强学生的学习动机和自信心。特别是模拟器提供的三维视觉和触觉反馈，强化了手眼协调和肌肉记忆，这对于需要毫米级精度的牙科操作至关重要。然而，研究者也指出模拟技术存在的局限性，例如目前尚无法完全模拟患者移动、软组织阻力等临床变量，其触觉反馈与真实牙体组织仍有差距。因此，模拟训练应被视为传统培训的有效补充而非替代，二者结合有望实现更优的教学效果。

该研究的结论是，将先进的模拟技术整合进牙科教育课程，能够提供个性化、可重复、可量化的学习环境，显著促进学生的临床前技能发展，为其顺利过渡到临床接诊奠定更坚实的基础。未来研究可在更广泛的学生群体和更长的随访期内进一步验证模拟训练的长期效益。