Lisätyn todellisuuden (AR) teknologia on osoittautunut tehokkaaksi tiedon näyttämisessä ja 3D-objektien renderöinnissä. Vaikka opiskelijat käyttävät yleisesti AR-sovelluksia mobiililaitteiden kautta, muovimalleja tai 2D-kuvia käytetään edelleen laajalti hampaiden veistoharjoituksissa. Hampaiden kolmiulotteisen luonteen vuoksi hampaiden veiston opiskelijat kohtaavat haasteita, koska saatavilla ei ole työkaluja, jotka tarjoaisivat johdonmukaista ohjausta. Tässä tutkimuksessa kehitimme AR-pohjaisen hampaiden veiston harjoitustyökalun (AR-TCPT) ja vertasimme sitä muovimalliin arvioidaksemme sen potentiaalia harjoitustyökaluna ja käyttökokemuksia.
Hampaiden leikkaamisen simuloimiseksi loimme peräkkäin 3D-objektin, joka sisälsi yläleuan kulmahampaan ja yläleuan ensimmäisen premolaarin (vaihe 16), alaleuan ensimmäisen premolaarin (vaihe 13) ja alaleuan ensimmäisen molaarin (vaihe 14). Jokaiselle hampaalle annettiin Photoshop-ohjelmistolla luodut kuvamerkit. Kehitimme AR-pohjaisen mobiilisovelluksen Unity-moottoria käyttäen. Hampaiden veistämisessä 52 osallistujaa jaettiin satunnaisesti kontrolliryhmään (n = 26; käyttäen muovisia hammasmalleja) tai koeryhmään (n = 26; käyttäen AR-TCPT:tä). Käyttäjäkokemuksen arvioimiseksi käytettiin 22-kohtaista kyselylomaketta. Vertaileva data-analyysi suoritettiin käyttämällä ei-parametrista Mann-Whitney U -testiä SPSS-ohjelman avulla.
AR-TCPT käyttää mobiililaitteen kameraa kuvamerkkien havaitsemiseen ja hammaspalojen 3D-objektien näyttämiseen. Käyttäjät voivat käsitellä laitetta tarkastellakseen kutakin vaihetta tai tutkiakseen hampaan muotoa. Käyttäjäkokemuskyselyn tulokset osoittivat, että AR-TCPT-koeryhmä sai merkittävästi korkeammat pisteet hampaiden veistämiskokemuksesta verrattuna muovimalleja käyttävään kontrolliryhmään.
Verrattuna perinteisiin muovimalleihin, AR-TCPT tarjoaa paremman käyttökokemuksen hampaiden veistämisessä. Työkalu on helppokäyttöinen, koska se on suunniteltu mobiililaitteilla käytettäväksi. Lisätutkimuksia tarvitaan AR-TCTP:n opetuksellisen vaikutuksen selvittämiseksi kaiverrettujen hampaiden kvantifiointiin sekä käyttäjän yksilöllisiin veistokykyihin.
Hampaiden morfologia ja käytännön harjoitukset ovat tärkeä osa hammaslääketieteen opetussuunnitelmaa. Tämä kurssi tarjoaa teoreettista ja käytännön ohjausta hammasrakenteiden morfologiasta, toiminnasta ja suorasta muotoilusta [1, 2]. Perinteinen opetusmenetelmä on teoreettisen opiskelun ja sitten hampaiden veistämisen suorittaminen opittujen periaatteiden pohjalta. Opiskelijat käyttävät hampaiden kaksiulotteisia (2D) kuvia ja muovimalleja hampaiden veistämiseen vaha- tai kipsilevyille [3,4,5]. Hampaiden morfologian ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää kliinisessä käytännössä tehtävälle restauraatiohoidolle ja hammasrestauraatioiden valmistukselle. Antagonististen ja proksimaalihampaiden oikea suhde, kuten niiden muoto osoittaa, on välttämätöntä purennan ja sijainnin vakauden ylläpitämiseksi [6, 7]. Vaikka hammaslääketieteen kurssit voivat auttaa opiskelijoita saamaan perusteellisen käsityksen hammasmorfologiasta, he kohtaavat silti haasteita perinteisiin käytäntöihin liittyvässä leikkausprosessissa.
Hammasmorfologian uudet tulokkaat kohtaavat haasteen tulkita ja toistaa 2D-kuvia kolmiulotteisesti (3D) [8,9,10]. Hampaiden muodot esitetään yleensä kaksiulotteisilla piirustuksilla tai valokuvilla, mikä vaikeuttaa hammasmorfologian visualisointia. Lisäksi tarve suorittaa hammasveistos nopeasti rajoitetussa tilassa ja ajassa yhdistettynä 2D-kuvien käyttöön vaikeuttaa opiskelijoiden 3D-muotojen käsitteellistämistä ja visualisointia [11]. Vaikka muoviset hammasmallit (jotka voidaan esittää osittain valmiina tai lopullisessa muodossa) auttavat opetuksessa, niiden käyttö on rajallista, koska kaupalliset muovimallit ovat usein ennalta määriteltyjä ja rajoittavat opettajien ja opiskelijoiden harjoittelumahdollisuuksia [4]. Lisäksi nämä harjoitusmallit ovat oppilaitoksen omistuksessa, eivätkä yksittäiset opiskelijat voi omistaa niitä, mikä lisää harjoituskuormaa varatun luokka-ajan aikana. Kouluttajat ohjaavat usein suurta määrää opiskelijoita harjoittelun aikana ja luottavat usein perinteisiin harjoittelumenetelmiin, mikä voi johtaa pitkiin odotusaikoihin kouluttajan palautteen saamiseksi veiston välivaiheista [12]. Siksi tarvitaan veisto-opas, joka helpottaa hammasveiston harjoittelua ja lieventää muovimallien asettamia rajoituksia.
Lisätyn todellisuuden (AR) teknologiasta on tullut lupaava työkalu oppimiskokemuksen parantamiseen. Digitaalisen tiedon päällekkäin asettamalla AR-teknologia voi tarjota opiskelijoille vuorovaikutteisemman ja mukaansatempaavamman kokemuksen [13]. Garzón [14] käytti 25 vuoden kokemustaan AR-koulutusluokituksen kolmesta ensimmäisestä sukupolvesta ja väitti, että kustannustehokkaiden mobiililaitteiden ja -sovellusten käyttö AR:n toisessa sukupolvessa on parantanut merkittävästi koulutusominaisuuksia. . Kun mobiilisovellukset on luotu ja asennettu, ne mahdollistavat kameran tunnistaa ja näyttää lisätietoja tunnistetuista kohteista, mikä parantaa käyttökokemusta [15, 16]. AR-teknologia toimii tunnistamalla nopeasti koodin tai kuvatunnisteen mobiililaitteen kamerasta ja näyttämällä päällekkäistä 3D-tietoa, kun se havaitaan [17]. Käsittelemällä mobiililaitteita tai kuvamerkkejä käyttäjät voivat helposti ja intuitiivisesti tarkkailla ja ymmärtää 3D-rakenteita [18]. Akçayırin ja Akçayırin [19] katsauksessa havaittiin, että AR lisää "hauskuutta" ja onnistuneesti "lisää oppimiseen osallistumisen tasoa". Datan monimutkaisuuden vuoksi teknologia voi kuitenkin olla "opiskelijoille vaikeakäyttöinen" ja aiheuttaa "kognitiivista ylikuormitusta", mikä edellyttää lisäopetussuosituksia [19, 20, 21]. Siksi tulisi pyrkiä parantamaan AR:n koulutuksellista arvoa lisäämällä käytettävyyttä ja vähentämällä tehtävien monimutkaisuuden aiheuttamaa ylikuormitusta. Nämä tekijät on otettava huomioon, kun AR-teknologiaa käytetään hampaiden veistämisen opetustyökalujen luomiseen.
Jotta opiskelijoita voidaan tehokkaasti ohjata hampaiden veistämisessä AR-ympäristöissä, on noudatettava jatkuvaa prosessia. Tämä lähestymistapa voi auttaa vähentämään vaihtelua ja edistämään taitojen oppimista [22]. Aloittelevat veistäjät voivat parantaa työnsä laatua noudattamalla digitaalista vaiheittaista hampaiden veistämisprosessia [23]. Itse asiassa vaiheittaisen koulutuslähestymistavan on osoitettu olevan tehokas veistämistaitojen hallitsemisessa lyhyessä ajassa ja virheiden minimoimisessa restauraation lopullisessa suunnittelussa [24]. Hammasrestauroinnin alalla kaiverrusprosessien käyttö hampaiden pinnalla on tehokas tapa auttaa opiskelijoita parantamaan taitojaan [25]. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää AR-pohjainen hampaiden veistämisen harjoittelutyökalu (AR-TCPT), joka soveltuu mobiililaitteille, ja arvioida sen käyttökokemusta. Lisäksi tutkimuksessa verrattiin AR-TCPT:n käyttökokemusta perinteisiin hammasharjamalleihin AR-TCPT:n potentiaalin arvioimiseksi käytännön työkaluna.
AR-TCPT on suunniteltu AR-teknologiaa käyttäville mobiililaitteille. Tämä työkalu on suunniteltu luomaan vaiheittaisia 3D-malleja yläleuan kulmahampaista, yläleuan ensimmäisistä välihampaista, alaleuan ensimmäisistä välihampaista ja alaleuan ensimmäisistä molaareista. Alustava 3D-mallinnus tehtiin 3D Studio Maxilla (2019, Autodesk Inc., USA) ja lopullinen mallinnus Zbrush 3D -ohjelmistopaketilla (2019, Pixologic Inc., USA). Kuvien merkintä tehtiin Photoshop-ohjelmistolla (Adobe Master Collection CC 2019, Adobe Inc., USA), joka on suunniteltu vakaata tunnistusta varten mobiilikameroilla, Vuforia-moottorissa (PTC Inc., USA; http:///developer.vuforia.com) ). AR-sovellus on toteutettu Unity-moottorilla (12. maaliskuuta 2019, Unity Technologies, USA) ja asennettu ja käynnistetty mobiililaitteella. AR-TCPT:n tehokkuuden arvioimiseksi hampaiden veiston harjoittelun työkaluna osallistujat valittiin satunnaisesti vuoden 2023 hampaiden morfologian harjoitusluokasta kontrolliryhmään ja koeryhmään. Koeryhmän osallistujat käyttivät AR-TCPT:tä ja kontrolliryhmä käytti muovisia malleja Tooth Carving Step Model Kitistä (Nissin Dental Co., Japani). Hampaiden veistämistehtävän suorittamisen jälkeen tutkittiin ja verrattiin kunkin käytännön työkalun käyttökokemusta. Tutkimusasetelma on esitetty kuvassa 1. Tämä tutkimus tehtiin Etelä-Soulin kansallisen yliopiston tutkimuslautakunnan hyväksynnällä (IRB-numero: NSU-202210-003).
3D-mallinnusta käytetään hampaiden mesiaalisen, distaalisen, bukkaalin, linguaalisen ja oklusaalipintojen ulkonevien ja koveroiden rakenteiden morfologisten ominaisuuksien johdonmukaiseen kuvaamiseen veistoprosessin aikana. Yläleuan kulmahammas ja yläleuan ensimmäinen premolaari mallinnettiin tasolla 16, alaleuan ensimmäinen premolaari tasolla 13 ja alaleuan ensimmäinen molaari tasolla 14. Alustava mallinnus kuvaa poistettavat ja säilytettävät osat hammasfilmien järjestyksessä, kuten kuvassa 2 on esitetty. Lopullinen hampaan mallinnusjärjestys on esitetty kuvassa 3. Lopullisessa mallissa tekstuurit, harjanteet ja urat kuvaavat hampaan painunutta rakennetta, ja kuvatietoja on sisällytetty veistoprosessin ohjaamiseksi ja tarkkaa huomiota vaativien rakenteiden korostamiseksi. Veistosvaiheen alussa jokainen pinta on värikoodattu sen suunnan osoittamiseksi, ja vahapala on merkitty yhtenäisillä viivoilla, jotka osoittavat poistettavat osat. Hampaan mesiaali- ja distaalipinnat on merkitty punaisilla pisteillä osoittamaan hampaan kosketuspisteitä, jotka jäävät ulokkeiksi eivätkä poistu leikkausprosessin aikana. Oklusaalipinnalla punaiset pisteet merkitsevät jokaisen kärjen säilyneeksi, ja punaiset nuolet osoittavat kaiverrussuunnan vahapalaa leikattaessa. Säilytettyjen ja poistettujen osien 3D-mallinnus mahdollistaa poistettujen osien morfologian vahvistamisen vahapalan myöhempien muotoiluvaiheiden aikana.
Luo alustavia simulaatioita 3D-objekteista vaiheittaisessa hampaanveistoprosessissa. a: Yläleuan ensimmäisen premolaarin mesiaalipinta; b: Yläleuan ensimmäisen premolaarin hieman ylempi ja mesiaalinen labiaalipinta; c: Yläleuan ensimmäisen molaarin mesiaalipinta; d: Yläleuan ensimmäisen molaarin hieman yläleuanpinta ja mesiobukkaalipinta. B – poski; La – labiaaliääni; M – mediaalinen ääni.
Kolmiulotteiset (3D) objektit kuvaavat hampaiden vaiheittaista leikkausprosessia. Tämä kuva näyttää valmiin 3D-objektin yläleuan ensimmäisen molaarin mallinnusprosessin jälkeen, ja siinä näkyvät yksityiskohdat ja tekstuurit jokaiselle seuraavalle vaiheelle. Toinen 3D-mallinnusdata sisältää mobiililaitteella parannetun lopullisen 3D-objektin. Katkoviivat edustavat hampaan tasaisesti jaettuja osia, ja erotetut osat edustavat niitä, jotka on poistettava ennen kuin yhtenäisen viivan sisältävä osa voidaan sisällyttää. Punainen 3D-nuoli osoittaa hampaan leikkaussuunnan, punainen ympyrä distaalisella pinnalla osoittaa hampaan kosketusalueen ja punainen sylinteri oklusaalipinnalla osoittaa hampaan kärjen. a: katkoviivat, yhtenäiset viivat, punaiset ympyrät distaalisella pinnalla ja vaiheet osoittavat irrotettavan vahapalan. b: Yläleuan ensimmäisen molaarin muodostumisen likimääräinen valmistuminen. c: Yläleuan ensimmäisen molaarin yksityiskohtainen kuva, punainen nuoli osoittaa hampaan ja välikappaleen kierteiden suunnan, punainen sylinterimäinen kärki, yhtenäinen viiva osoittaa oklusaalipinnalla leikattavan osan. d: Koko yläleuan ensimmäinen molaari.
Mobiililaitteella tapahtuvan peräkkäisten veistovaiheiden tunnistamisen helpottamiseksi valmistettiin neljä kuvamerkkiä alaleuan ensimmäiselle molaarille, alaleuan ensimmäiselle premolaarille, yläleuan ensimmäiselle molaarille ja yläleuan kulmahampaalle. Kuvamerkit suunniteltiin Photoshop-ohjelmistolla (2020, Adobe Co., Ltd., San Jose, CA) ja niissä käytettiin pyöreitä numerosymboleja ja toistuvaa taustakuviota kunkin hampaan erottamiseksi, kuten kuvassa 4 on esitetty. Luo korkealaatuisia kuvamerkkejä Vuforia-moottorilla (AR-merkkien luontiohjelmisto) ja luo ja tallenna kuvamerkkejä Unity-moottorilla, kun yhden tyyppinen kuva on saanut viiden tähden tunnistusprosentin. 3D-hammasmalli linkitetään vähitellen kuvamerkkeihin, ja sen sijainti ja koko määritetään merkkien perusteella. Käyttää Unity-moottoria ja Android-sovelluksia, jotka voidaan asentaa mobiililaitteisiin.
Kuvatunniste. Nämä valokuvat näyttävät tässä tutkimuksessa käytetyt kuvamerkit, jotka mobiililaitteen kamera tunnisti hammastyypin mukaan (numero kussakin ympyrässä). a: alaleuan ensimmäinen molaari; b: alaleuan ensimmäinen premolaari; c: yläleuan ensimmäinen molaari; d: yläleuan kulmahammas.
Osallistujat rekrytoitiin Gyeonggi-don Seong-yliopiston suuhygienian laitoksen ensimmäisen vuoden hammasmorfologian käytännön kurssilta. Mahdollisille osallistujille kerrottiin seuraavaa: (1) Osallistuminen on vapaaehtoista eikä siihen sisälly taloudellista tai akateemista korvausta; (2) Kontrolliryhmä käyttää muovimalleja ja koeryhmä AR-mobiilisovellusta; (3) Koe kestää kolme viikkoa ja siihen osallistuu kolme hammasta; (4) Android-käyttäjät saavat linkin sovelluksen asentamiseen ja iOS-käyttäjät saavat Android-laitteen, johon on asennettu AR-TCPT; (5) AR-TCTP toimii samalla tavalla molemmissa järjestelmissä; (6) Kontrolliryhmä ja koeryhmä jaetaan satunnaisesti; (7) Hampaiden veistäminen suoritetaan eri laboratorioissa; (8) Kokeen jälkeen suoritetaan 22 tutkimusta; (9) Kontrolliryhmä voi käyttää AR-TCPT:tä kokeen jälkeen. Yhteensä 52 osallistujaa ilmoittautui vapaaehtoisesti, ja jokaiselta osallistujalta saatiin verkossa oleva suostumuslomake. Kontrolliryhmä (n = 26) ja koeryhmät (n = 26) jaettiin satunnaisesti Microsoft Excelin satunnaisfunktiolla (2016, Redmond, USA). Kuva 5 esittää osallistujien rekrytoinnin ja kokeellisen suunnittelun vuokaaviona.
Tutkimusasetelma, jossa tutkitaan osallistujien kokemuksia muovimalleista ja lisätyn todellisuuden sovelluksista.
Maaliskuun 27. päivästä 2023 alkaen koeryhmä ja kontrolliryhmä käyttivät AR-TCPT- ja muovimalleja kolmen hampaan veistämiseen kolmen viikon ajan. Osallistujat veistivät premolaari- ja molaarihampaita, mukaan lukien alaleuan ensimmäisen premolaarin, alaleuan ensimmäisen premolaarin ja yläleuan ensimmäisen premolaarin, joilla kaikilla oli monimutkaisia morfologisia piirteitä. Yläleuan kulmahampaita ei ole mukana veistoksellamme. Osallistujilla on kolme tuntia viikossa aikaa leikata hammas. Hampaan valmistuksen jälkeen kontrolli- ja koeryhmän muovimallit ja kuvamerkit irrotettiin. Ilman kuvatunnistusta 3D-hammasobjekteja ei paranneta AR-TCTP:llä. Muiden harjoitustyökalujen käytön estämiseksi koe- ja kontrolliryhmä harjoittelivat hampaiden veistämistä erillisissä huoneissa. Palautetta hampaan muodosta annettiin kolme viikkoa kokeen päättymisen jälkeen opettajan ohjeiden vaikutuksen rajoittamiseksi. Kyselylomake täytettiin alaleuan ensimmäisten molaarien veistämisen jälkeen huhtikuun kolmannella viikolla. Sandersin ym. ja Alfalan ym. muokatussa kyselylomakkeessa käytettiin 23 kysymystä lähteestä [26]. [27] arvioivat sydämen muodon eroja harjoitusvälineiden välillä. Tässä tutkimuksessa kuitenkin yksi suoraa manipulaatiota varten tarkoitettu tehtävä jokaisella tasolla jätettiin pois Alfalah et al. [27] -kyselystä. Tässä tutkimuksessa käytetyt 22 tehtävää on esitetty taulukossa 1. Kontrolliryhmän ja koeryhmän Cronbachin α-arvot olivat vastaavasti 0,587 ja 0,912.
Data-analyysi suoritettiin SPSS-tilasto-ohjelmistolla (v25.0, IBM Co., Armonk, NY, USA). Kaksipuolinen merkitsevyystesti suoritettiin merkitsevyystasolla 0,05. Fisherin tarkkaa testiä käytettiin yleisten ominaisuuksien, kuten sukupuolen, iän, asuinpaikan ja hampaiden kaiverruskokemuksen, analysointiin näiden ominaisuuksien jakautumisen varmistamiseksi kontrolli- ja koeryhmien välillä. Shapiro-Wilk-testin tulokset osoittivat, että kyselyaineisto ei ollut normaalijakautunut (p < 0,05). Siksi kontrolli- ja koeryhmien vertailuun käytettiin ei-parametrista Mann-Whitney U -testiä.
Osallistujien hampaiden veistoharjoituksen aikana käyttämät työkalut on esitetty kuvassa 6. Kuva 6a esittää muovimallia ja kuvat 6b-d esittävät mobiililaitteella käytettyä AR-TCPT:tä. AR-TCPT käyttää laitteen kameraa kuvamerkkien tunnistamiseen ja näyttää näytöllä parannetun 3D-hammasobjektin, jota osallistujat voivat käsitellä ja tarkkailla reaaliajassa. Mobiililaitteen "Seuraava"- ja "Edellinen"-painikkeiden avulla voit tarkkailla yksityiskohtaisesti veiston vaiheita ja hampaiden morfologisia ominaisuuksia. Hampaan luomiseksi AR-TCPT-käyttäjät vertaavat peräkkäin hampaan parannettua 3D-näyttömallia vahapalaan.
Harjoittele hampaiden veistämistä. Tässä valokuvassa vertaillaan perinteistä hampaiden veistämistä (TCP) muovimallien avulla ja vaiheittaista TCP:tä lisätyn todellisuuden työkalujen avulla. Oppilaat voivat katsoa 3D-veistovaiheita napsauttamalla Seuraava- ja Edellinen-painikkeita. a: Muovimalli vaiheittaisten mallien joukossa hampaiden veistämistä varten. b: TCP lisätyn todellisuuden työkalun avulla alaleuan ensimmäisen premolaarin muodostumisen ensimmäisessä vaiheessa. c: TCP lisätyn todellisuuden työkalun avulla alaleuan ensimmäisen premolaarin muodostumisen viimeisessä vaiheessa. d: Harjanteiden ja urien tunnistamisprosessi. IM, kuvan nimi; MD, mobiililaite; NSB, "Seuraava"-painike; PSB, "Edellinen"-painike; SMD, mobiililaitteen pidike; TC, hammaskaiverruskone; W, vahapala
Kahden satunnaisesti valitun osallistujaryhmän välillä ei ollut merkittäviä eroja sukupuolen, iän, asuinpaikan ja hampaidenveistokokemuksen suhteen (p > 0,05). Kontrolliryhmässä oli 96,2 % naisia (n = 25) ja 3,8 % miehiä (n = 1), kun taas koeryhmä koostui vain naisista (n = 26). Kontrolliryhmään kuului 61,5 % (n = 16) 20-vuotiaita osallistujia, 26,9 % (n = 7) 21-vuotiaita osallistujia ja 11,5 % (n = 3) ≥ 22-vuotiaita osallistujia. Kokeelliseen kontrolliryhmään kuului 73,1 % (n = 19) 20-vuotiaita osallistujia, 19,2 % (n = 5) 21-vuotiaita osallistujia ja 7,7 % (n = 2) ≥ 22-vuotiaita osallistujia. Asuinpaikaltaan mitattuna 69,2 % (n = 18) kontrolliryhmästä asui Gyeonggi-dossa ja 23,1 % (n = 6) Soulissa. Vertailun vuoksi koeryhmästä 50,0 % (n = 13) asui Gyeonggi-dossa ja 46,2 % (n = 12) Soulissa. Kontrolliryhmän ja koeryhmän osuus Incheonissa asumisesta oli 7,7 % (n = 2) ja 3,8 % (n = 1). Kontrolliryhmässä 25 osallistujalla (96,2 %) ei ollut aiempaa kokemusta hampaiden veistämisestä. Vastaavasti 26 osallistujalla (100 %) koeryhmässä ei ollut aiempaa kokemusta hampaiden veistämisestä.
Taulukossa 2 esitetään kuvailevia tilastoja ja tilastollisia vertailuja kunkin ryhmän vastauksista kyselylomakkeen 22 kohtaan. Ryhmien välillä oli merkittäviä eroja vastauksissa jokaiseen 22 kyselylomakkeen kohtaan (p < 0,01). Kontrolliryhmään verrattuna koeryhmällä oli korkeammat keskiarvot kyselylomakkeen 21 kohdassa. Vain kyselylomakkeen kysymyksessä 20 (K20) kontrolliryhmä sai korkeammat pisteet kuin koeryhmä. Kuvan 7 histogrammi näyttää visuaalisesti ryhmien keskiarvojen eron. Taulukko 2; Kuva 7 näyttää myös kunkin projektin käyttökokemustulokset. Kontrolliryhmässä eniten pisteitä saanut kohta oli kysymys K21 ja vähiten pisteitä saanut kysymys K6. Koeryhmässä eniten pisteitä saanut kohta oli kysymys K13 ja vähiten pisteitä saanut kysymys K20. Kuten kuvassa 7 on esitetty, suurin ero keskiarvoissa kontrolliryhmän ja koeryhmän välillä havaitaan kysymyksessä K6 ja pienin ero kysymyksessä 22.
Kyselylomakkeen pisteiden vertailu. Pylväsdiagrammi, jossa verrataan muovimallia käyttävän kontrolliryhmän ja lisätyn todellisuuden sovellusta käyttävän koeryhmän keskiarvopisteitä. AR-TCPT, lisättyyn todellisuuteen perustuva hammasveistosharjoittelutyökalu.
AR-teknologiasta on tulossa yhä suositumpaa hammaslääketieteen eri aloilla, mukaan lukien kliininen estetiikka, suukirurgia, restauraatioteknologia, hammasmorfologia ja implantologia sekä simulointi [28, 29, 30, 31]. Esimerkiksi Microsoft HoloLens tarjoaa edistyneitä lisätyn todellisuuden työkaluja hammaslääketieteen koulutuksen ja kirurgisen suunnittelun parantamiseksi [32]. Virtuaalitodellisuusteknologia tarjoaa myös simulaatioympäristön hammasmorfologian opettamiseen [33]. Vaikka näitä teknologisesti edistyneitä laitteistopohjaisia päähän kiinnitettäviä näyttöjä ei ole vielä laajalti saatavilla hammaslääketieteen koulutuksessa, mobiilit AR-sovellukset voivat parantaa kliinisiä sovellustaitoja ja auttaa käyttäjiä ymmärtämään anatomiaa nopeasti [34, 35]. AR-teknologia voi myös lisätä opiskelijoiden motivaatiota ja kiinnostusta hammasmorfologian oppimiseen ja tarjota vuorovaikutteisemman ja mukaansatempaavamman oppimiskokemuksen [36]. AR-oppimistyökalut auttavat opiskelijoita visualisoimaan monimutkaisia hammashoitotoimenpiteitä ja anatomiaa 3D-muodossa [37], mikä on ratkaisevan tärkeää hammasmorfologian ymmärtämiselle.
3D-tulostettujen muovisten hammasmallien vaikutus hammasmorfologian opetukseen on jo nyt parempi kuin 2D-kuvia ja -selityksiä sisältävien oppikirjojen [38]. Koulutuksen digitalisaatio ja teknologinen kehitys ovat kuitenkin tehneet välttämättömäksi erilaisten laitteiden ja teknologioiden käyttöönoton terveydenhuollossa ja lääketieteellisessä koulutuksessa, mukaan lukien hammaslääketieteen koulutuksessa [35]. Opettajien haasteena on opettaa monimutkaisia käsitteitä nopeasti kehittyvällä ja dynaamisella alalla [39], mikä edellyttää perinteisten hammashartsimallien lisäksi erilaisten käytännön työkalujen käyttöä opiskelijoiden avustamiseksi hampaiden kaiverruksen harjoittelussa. Siksi tässä tutkimuksessa esitetään käytännöllinen AR-TCPT-työkalu, joka käyttää AR-teknologiaa hammasmorfologian harjoittelun avustamiseksi.
AR-sovellusten käyttäjäkokemuksen tutkimus on ratkaisevan tärkeää multimedian käyttöön vaikuttavien tekijöiden ymmärtämiseksi [40]. Positiivinen AR-sovellusten käyttäjäkokemus voi määrittää sen kehittämisen ja parantamisen suunnan, mukaan lukien sen tarkoitus, helppokäyttöisyys, sujuva toiminta, tietojen näyttö ja vuorovaikutus [41]. Kuten taulukosta 2 käy ilmi, kysymystä 20 lukuun ottamatta AR-TCPT:tä käyttänyt koeryhmä sai korkeammat käyttäjäkokemusarvosanat kuin muovimalleja käyttävä kontrolliryhmä. Muovimalleihin verrattuna AR-TCPT:n käyttö hammasveistoksessa sai korkeat arvosanat. Arviointeja ovat mm. ymmärtäminen, visualisointi, havainnointi, toisto, työkalujen hyödyllisyys ja näkökulmien monimuotoisuus. AR-TCPT:n käytön etuja ovat nopea ymmärtäminen, tehokas navigointi, ajansäästö, prekliinisten kaiverrustaitojen kehittyminen, kattava kattavuus, parantunut oppiminen, oppikirjariippuvuuden väheneminen sekä kokemuksen vuorovaikutteinen, nautinnollinen ja informatiivinen luonne. AR-TCPT helpottaa myös vuorovaikutusta muiden käytännön työkalujen kanssa ja tarjoaa selkeitä näkökulmia useista näkökulmista.
Kuten kuvassa 7 on esitetty, AR-TCPT ehdotti lisäkohtaa kysymyksessä 20: kattava graafinen käyttöliittymä, joka näyttää kaikki hampaiden veiston vaiheet, tarvitaan auttamaan opiskelijoita hampaiden veistämisessä. Koko hampaiden veistoprosessin demonstrointi on ratkaisevan tärkeää hampaiden veistotaitojen kehittämiseksi ennen potilaiden hoitoa. Koeryhmä sai korkeimman pistemäärän kysymyksessä 13, joka on perustavanlaatuinen kysymys, joka liittyy hampaiden veistotaitojen kehittämiseen ja käyttötaitojen parantamiseen ennen potilaiden hoitoa. Tämä korostaa tämän työkalun potentiaalia hampaiden veistokäytännössä. Käyttäjät haluavat soveltaa oppimiaan taitoja kliinisessä ympäristössä. Tarvitaan kuitenkin seurantatutkimuksia, jotta voidaan arvioida todellisten hampaiden veistotaitojen kehittymistä ja tehokkuutta. Kysymyksessä 6 kysyttiin, voidaanko muovimalleja ja AR-TCTP:tä käyttää tarvittaessa, ja tähän kysymykseen saadut vastaukset osoittivat suurimman eron kahden ryhmän välillä. Mobiilisovelluksena AR-TCPT osoittautui kätevämmäksi käyttää verrattuna muovimalleihin. AR-sovellusten koulutuksellisen tehokkuuden todistaminen pelkästään käyttökokemuksen perusteella on kuitenkin edelleen vaikeaa. Lisätutkimuksia tarvitaan AR-TCTP:n vaikutuksen arvioimiseksi valmiisiin hammastabletteihin. Tässä tutkimuksessa AR-TCPT:n korkeat käyttäjäkokemusarvosanat kuitenkin osoittavat sen potentiaalin käytännöllisenä työkaluna.
Tämä vertaileva tutkimus osoittaa, että AR-TCPT voi olla arvokas vaihtoehto tai täydennys perinteisille muovimalleille hammaslääkärin vastaanotoilla, sillä se sai erinomaiset arvosanat käyttökokemuksen osalta. Sen paremmuuden määrittäminen edellyttää kuitenkin lisätutkimuksia väli- ja loppukaiverruksen kouluttajien toimesta. Lisäksi on analysoitava yksilöllisten tilanhavaintokykyjen erojen vaikutusta kaiverrusprosessiin ja lopulliseen hampaaseen. Hampaiden kyvyt vaihtelevat henkilöstä toiseen, mikä voi vaikuttaa kaiverrusprosessiin ja lopulliseen hampaaseen. Siksi tarvitaan lisää tutkimusta AR-TCPT:n tehokkuuden osoittamiseksi työkaluna hampaiden kaiverruskäytännössä ja AR-sovelluksen moduloivan ja välittävän roolin ymmärtämiseksi kaiverrusprosessissa. Tulevan tutkimuksen tulisi keskittyä edistynyttä HoloLens AR -teknologiaa käyttävien hampaiden morfologiatyökalujen kehittämisen ja arvioinnin arviointiin.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus osoittaa AR-TCPT:n potentiaalin hampaiden veistämisen harjoittelun työkaluna, sillä se tarjoaa opiskelijoille innovatiivisen ja interaktiivisen oppimiskokemuksen. Perinteiseen muovimalliryhmään verrattuna AR-TCPT-ryhmä saavutti merkittävästi korkeammat käyttökokemuspisteet, mukaan lukien edut, kuten nopeampi ymmärtäminen, parantunut oppiminen ja vähentynyt oppikirjariippuvuus. Tutun teknologiansa ja helppokäyttöisyytensä ansiosta AR-TCPT tarjoaa lupaavan vaihtoehdon perinteisille muovityökaluille ja voi auttaa 3D-veistämisen aloittelijoita. Tarvitaan kuitenkin lisätutkimuksia sen koulutuksellisen tehokkuuden arvioimiseksi, mukaan lukien sen vaikutus ihmisten veistämiskykyihin ja veistettyjen hampaiden kvantifiointiin.
Tässä tutkimuksessa käytetyt aineistot ovat saatavilla ottamalla yhteyttä vastaavaan kirjoittajaan kohtuullisesta pyynnöstä.
Bogacki RE, Best A, Abby LM Tietokonepohjaisen hammasanatomian opetusohjelman ekvivalenssitutkimus. Jay Dent Ed. 2004;68:867–71.
Abu Eid R, Ewan K, Foley J, Oweis Y, Jayasinghe J. Itseohjautuva oppiminen ja hammasmallien valmistus hammasmorfologian tutkimiseksi: opiskelijoiden näkökulmia Aberdeenin yliopistossa, Skotlannissa. Jay Dent Ed. 2013;77:1147–53.
Lawn M, McKenna JP, Cryan JF, Downer EJ, Toulouse A. Katsaus Isossa-Britanniassa ja Irlannissa käytettyihin hammasmorfologian opetusmenetelmiin. European Journal of Dental Education. 2018;22:e438–43.
Obrez A., Briggs S., Backman J., Goldstein L., Lamb S., Knight WG Kliinisesti relevantin hammasanatomian opettaminen hammaslääketieteen opetussuunnitelmassa: Innovatiivisen moduulin kuvaus ja arviointi. Jay Dent Ed. 2011;75:797–804.
Costa AK, Xavier TA, Paes-Junior TD, Andreatta-Filho OD, Borges AL. Oklusaalisen kosketusalueen vaikutus hampaiden luun virheasteikkoihin ja jännitysjakaumaan. Practice J Contemp Dent. 2014;15:699–704.
Sugars DA, Bader JD, Phillips SW, White BA, Brantley CF. Puuttuvien takahampaiden korvaamatta jättämisen seuraukset. J Am Dent Assoc. 2000;131:1317–23.
Wang Hui, Xu Hui, Zhang Jing, Yu Sheng, Wang Ming, Qiu Jing ym. 3D-tulostettujen muovihampaiden vaikutus hammasmorfologian kurssin suoritukseen kiinalaisessa yliopistossa. BMC Medical Education. 2020;20:469.
Risnes S, Han K, Hadler-Olsen E, Sehik A. Hampaiden tunnistuspulma: menetelmä hampaiden morfologian opettamiseen ja oppimiseen. European Journal of Dental Education. 2019;23:62–7.
Kirkup ML, Adams BN, Reiffes PE, Hesselbart JL, Willis LH Kertooko kuva enemmän kuin tuhat sanaa? iPad-teknologian tehokkuus prekliinisissä hammaslaboratoriokursseissa. Jay Dent toim. 2019;83:398–406.
Goodacre CJ, Younan R, Kirby W, Fitzpatrick M. COVID-19-pandemian aloittama koulutuskokeilu: kolmen viikon intensiivisen hampaiden morfologiakurssin opettaminen ensimmäisen vuoden perustutkinto-opiskelijoille kotivahauksen ja webinaarien avulla. J Prosthetics. 2021;30:202–9.
Roy E, Bakr MM, George R. Virtuaalitodellisuussimulaatioiden tarve hammaslääketieteen koulutuksessa: katsaus. Saudi Dent Magazine 2017; 29:41-7.
Garson J. Katsaus lisätyn todellisuuden koulutukseen 25 vuoden ajalta. Multimodaalinen teknologinen vuorovaikutus. 2021;5:37.
Tan SY, Arshad H., Abdullah A. Tehokkaat ja vaikuttavat mobiilit lisätyn todellisuuden sovellukset. Int J Adv Sci Eng Inf Technol. 2018;8:1672–8.
Wang M., Callaghan W., Bernhardt J., White K., Peña-Rios A. Lisätty todellisuus koulutuksessa: opetusmenetelmät ja havainnollistavat esimerkit. J Ambient intelligence. Human Computing. 2018;9:1391–402.
Pellas N, Fotaris P, Kazanidis I, Wells D. Oppimiskokemuksen parantaminen perus- ja keskiasteen koulutuksessa: systemaattinen katsaus pelipohjaisen lisätyn todellisuuden oppimisen viimeaikaisiin trendeihin. A virtual reality. 2019;23:329–46.
Mazzuco A., Krassmann AL, Reategui E., Gomez RS. Systemaattinen katsaus lisättyyn todellisuuteen kemian opetuksessa. Education Pastor. 2022;10:e3325.
Akçayır M, Akçayır G. Lisätyn todellisuuden hyödyt ja haasteet koulutuksessa: systemaattinen kirjallisuuskatsaus. Educational Studies, toim. 2017; 20:1–11.
Dunleavy M, Dede S, Mitchell R. Immersiivisten yhteistyöhön perustuvien lisätyn todellisuuden simulaatioiden potentiaali ja rajoitukset opetuksessa ja oppimisessa. Journal of Science Education Technology. 2009;18:7-22.
Zheng KH, Tsai SK Lisätyn todellisuuden mahdollisuudet luonnontieteiden oppimisessa: Ehdotuksia tulevaisuuden tutkimukselle. Journal of Science Education Technology. 2013;22:449–62.
Kilistoff AJ, McKenzie L, D'Eon M, Trinder K. Vaiheittaisten veistotekniikoiden tehokkuus hammaslääketieteen opiskelijoille. Jay Dent toim. 2013;77:63–7.
Julkaisun aika: 25.12.2023