Technologia rozszerzonej rzeczywistości (AR) okazała się skuteczna w wyświetlaniu informacji i renderowaniu obiektów 3D. Chociaż studenci powszechnie korzystają z aplikacji AR za pośrednictwem urządzeń mobilnych, modele plastikowe lub obrazy 2D są nadal szeroko stosowane w ćwiczeniach nacinania zębów. Ze względu na trójwymiarową naturę zębów, studenci rzeźbienia zębów napotykają trudności związane z brakiem dostępnych narzędzi zapewniających spójne wskazówki. W niniejszym badaniu opracowaliśmy narzędzie do nauki rzeźbienia zębów oparte na AR (AR-TCPT) i porównaliśmy je z modelem plastikowym, aby ocenić jego potencjał jako narzędzia praktycznego oraz doświadczenie z jego użytkowania.
Aby zasymulować proces cięcia zębów, stworzyliśmy sekwencyjnie obiekt 3D obejmujący kieł szczęki i pierwszy przedtrzonowiec szczęki (krok 16), pierwszy przedtrzonowiec żuchwy (krok 13) oraz pierwszy trzonowiec żuchwy (krok 14). Do każdego zęba przypisano znaczniki obrazu utworzone w programie Photoshop. Opracowaliśmy aplikację mobilną opartą na rozszerzonej rzeczywistości (AR) z wykorzystaniem silnika Unity. W przypadku rzeźbienia zębów 52 uczestników zostało losowo przydzielonych do grupy kontrolnej (n = 26; z wykorzystaniem plastikowych modeli zębów) lub grupy eksperymentalnej (n = 26; z wykorzystaniem AR-TCPT). Do oceny doświadczenia użytkownika wykorzystano 22-pytaniowy kwestionariusz. Porównawczą analizę danych przeprowadzono z użyciem nieparametrycznego testu U Manna-Whitneya w oprogramowaniu SPSS.
AR-TCPT wykorzystuje kamerę urządzenia mobilnego do wykrywania znaczników obrazu i wyświetlania obiektów 3D fragmentów zębów. Użytkownicy mogą manipulować urządzeniem, aby przeglądać każdy krok lub badać kształt zęba. Wyniki ankiety dotyczącej doświadczeń użytkowników wykazały, że w porównaniu z grupą kontrolną korzystającą z modeli plastikowych, grupa eksperymentalna AR-TCPT uzyskała znacznie lepsze wyniki w zakresie doświadczenia w rzeźbieniu zębów.
W porównaniu z tradycyjnymi modelami plastikowymi, AR-TCPT zapewnia lepsze wrażenia użytkownika podczas rzeźbienia zębów. Narzędzie jest łatwo dostępne, ponieważ zostało zaprojektowane do obsługi przez użytkowników urządzeń mobilnych. Konieczne są dalsze badania w celu określenia edukacyjnego wpływu AR-TCTP na ilościową ocenę grawerowanych zębów, a także na indywidualne umiejętności rzeźbiarskie użytkownika.
Morfologia zębów i ćwiczenia praktyczne stanowią ważną część programu nauczania stomatologii. Ten kurs zapewnia teoretyczne i praktyczne wskazówki dotyczące morfologii, funkcji i bezpośredniego rzeźbienia struktur zęba [1, 2]. Tradycyjna metoda nauczania polega na studiowaniu teorii, a następnie wykonywaniu rzeźbienia zębów w oparciu o poznane zasady. Studenci wykorzystują dwuwymiarowe (2D) obrazy zębów i modele plastikowe do rzeźbienia zębów na bloczkach woskowych lub gipsowych [3, 4, 5]. Zrozumienie morfologii zębów ma kluczowe znaczenie dla leczenia odtwórczego i wykonywania wypełnień stomatologicznych w praktyce klinicznej. Prawidłowa relacja między zębami antagonistycznymi i proksymalnymi, wskazana przez ich kształt, jest niezbędna do utrzymania stabilności okluzyjnej i pozycyjnej [6, 7]. Chociaż kursy stomatologiczne mogą pomóc studentom w zdobyciu gruntownego zrozumienia morfologii zębów, nadal napotykają oni wyzwania w procesie cięcia związane z tradycyjnymi praktykami.
Osoby rozpoczynające praktykę morfologii stomatologicznej stają przed wyzwaniem interpretacji i reprodukcji obrazów 2D w trzech wymiarach (3D) [8,9,10]. Kształty zębów są zazwyczaj przedstawiane za pomocą dwuwymiarowych rysunków lub fotografii, co utrudnia wizualizację morfologii zębów. Ponadto konieczność szybkiego wykonania rzeźbienia zębów w ograniczonej przestrzeni i czasie, w połączeniu z wykorzystaniem obrazów 2D, utrudnia studentom konceptualizację i wizualizację kształtów 3D [11]. Chociaż plastikowe modele zębów (które mogą być prezentowane jako częściowo ukończone lub w formie finalnej) są pomocne w nauczaniu, ich zastosowanie jest ograniczone, ponieważ komercyjne modele plastikowe są często predefiniowane i ograniczają możliwości praktyczne dla nauczycieli i studentów [4]. Ponadto te modele ćwiczeniowe są własnością instytucji edukacyjnej i nie mogą być własnością poszczególnych studentów, co skutkuje zwiększonym obciążeniem ćwiczeniowym w wyznaczonym czasie zajęć. Trenerzy często prowadzą zajęcia z dużą liczbą studentów i często polegają na tradycyjnych metodach ćwiczeń, co może skutkować długim oczekiwaniem na informację zwrotną od trenera na temat pośrednich etapów rzeźbienia [12]. W związku z tym istnieje potrzeba stworzenia poradnika ułatwiającego ćwiczenie rzeźbienia zębów i łagodzącego ograniczenia narzucane przez modele plastikowe.
Technologia rozszerzonej rzeczywistości (AR) wyłoniła się jako obiecujące narzędzie do poprawy doświadczenia edukacyjnego. Poprzez nakładanie informacji cyfrowych na środowisko rzeczywiste, technologia AR może zapewnić uczniom bardziej interaktywne i immersyjne doświadczenie [13]. Garzón [14] odniósł się do 25 lat doświadczenia z pierwszymi trzema generacjami klasyfikacji edukacyjnej AR i argumentował, że wykorzystanie ekonomicznych urządzeń mobilnych i aplikacji (za pośrednictwem urządzeń mobilnych i aplikacji) w drugiej generacji AR znacznie poprawiło cechy osiągnięć edukacyjnych. Po utworzeniu i zainstalowaniu aplikacje mobilne umożliwiają kamerze rozpoznawanie i wyświetlanie dodatkowych informacji o rozpoznanych obiektach, poprawiając tym samym doświadczenie użytkownika [15, 16]. Technologia AR działa poprzez szybkie rozpoznanie kodu lub znacznika obrazu z kamery urządzenia mobilnego, wyświetlając nałożone informacje 3D po wykryciu [17]. Manipulując urządzeniami mobilnymi lub znacznikami obrazu, użytkownicy mogą łatwo i intuicyjnie obserwować i rozumieć struktury 3D [18]. W przeglądzie przeprowadzonym przez Akçayır i Akçayır [19] stwierdzono, że AR zwiększa „zabawę” i skutecznie „podnosi poziom uczestnictwa w nauce”. Jednak ze względu na złożoność danych technologia ta może być „trudna w obsłudze dla uczniów” i powodować „przeciążenie poznawcze”, co wymaga dodatkowych zaleceń dydaktycznych [19, 20, 21]. Dlatego należy dołożyć starań, aby zwiększyć wartość edukacyjną AR poprzez zwiększenie użyteczności i zmniejszenie przeciążenia złożonością zadań. Czynniki te należy uwzględnić podczas wykorzystywania technologii AR do tworzenia narzędzi edukacyjnych do nauki rzeźbienia zębów.
Aby skutecznie prowadzić studentów w rzeźbieniu zębów przy użyciu środowisk AR, należy przestrzegać ciągłego procesu. Takie podejście może pomóc zmniejszyć zmienność i promować nabywanie umiejętności [22]. Początkujący rzeźbiarze mogą poprawić jakość swojej pracy, postępując zgodnie z cyfrowym procesem rzeźbienia zębów krok po kroku [23]. W rzeczywistości wykazano, że podejście szkoleniowe krok po kroku jest skuteczne w opanowaniu umiejętności rzeźbienia w krótkim czasie i minimalizowaniu błędów w ostatecznym projekcie odbudowy [24]. W dziedzinie odbudowy zębów, wykorzystanie procesów grawerowania na powierzchni zębów jest skutecznym sposobem, aby pomóc studentom w doskonaleniu ich umiejętności [25]. Niniejsze badanie miało na celu opracowanie narzędzia do ćwiczenia rzeźbienia zębów opartego na AR (AR-TCPT) odpowiedniego dla urządzeń mobilnych i ocenę jego doświadczeń użytkownika. Ponadto w badaniu porównano doświadczenia użytkownika AR-TCPT z tradycyjnymi modelami żywicy dentystycznej, aby ocenić potencjał AR-TCPT jako praktycznego narzędzia.
Aplikacja AR-TCPT jest przeznaczona na urządzenia mobilne z wykorzystaniem technologii rozszerzonej rzeczywistości (AR). Narzędzie to umożliwia tworzenie krok po kroku modeli 3D kłów szczęki, pierwszych przedtrzonowców szczęki, pierwszych przedtrzonowców żuchwy i pierwszych trzonowców żuchwy. Wstępne modelowanie 3D przeprowadzono przy użyciu programu 3D Studio Max (2019, Autodesk Inc., USA), a końcowe modelowanie przy użyciu pakietu oprogramowania Zbrush 3D (2019, Pixologic Inc., USA). Oznaczanie obrazów przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Photoshop (Adobe Master Collection CC 2019, Adobe Inc., USA), przeznaczonego do stabilnego rozpoznawania przez aparaty mobilne, w silniku Vuforia (PTC Inc., USA; http:///developer.vuforia.com) ). Aplikacja AR jest implementowana przy użyciu silnika Unity (12 marca 2019, Unity Technologies, USA), a następnie instalowana i uruchamiana na urządzeniu mobilnym. Aby ocenić skuteczność AR-TCPT jako narzędzia do ćwiczeń rzeźbienia zębów, uczestników wybrano losowo z grupy praktykującej morfologię zębów w 2023 roku, tworząc grupę kontrolną i grupę eksperymentalną. Uczestnicy grupy eksperymentalnej korzystali z AR-TCPT, a grupa kontrolna z modeli plastikowych z zestawu Tooth Carving Step Model Kit (Nissin Dental Co., Japonia). Po zakończeniu zadania wycinania zębów zbadano i porównano doświadczenia użytkownika z każdym narzędziem. Schemat badania przedstawiono na rysunku 1. Badanie przeprowadzono za zgodą Komisji Rewizyjnej Uniwersytetu Narodowego Południowego Seulu (numer IRB: NSU-202210-003).
Modelowanie 3D służy do spójnego przedstawienia cech morfologicznych wypukłych i wklęsłych struktur powierzchni mezjalnej, dystalnej, policzkowej, językowej i zgryzowej zębów podczas procesu rzeźbienia. Kły szczęki górnej i pierwsze zęby przedtrzonowe szczęki górnej zostały zamodelowane jako poziom 16, pierwsze zęby przedtrzonowe żuchwy jako poziom 13, a pierwsze zęby trzonowe żuchwy jako poziom 14. Wstępne modelowanie przedstawia części, które należy usunąć i pozostawić, w kolejności pokazanej na zdjęciach stomatologicznych, jak pokazano na rysunku 2. Końcową sekwencję modelowania zęba przedstawiono na rysunku 3. W ostatecznym modelu tekstury, grzbiety i rowki opisują wklęsłą strukturę zęba, a informacje obrazowe służą do kierowania procesem rzeźbienia i uwydatniania struktur wymagających szczególnej uwagi. Na początku etapu rzeźbienia każda powierzchnia jest oznaczana kolorem, aby wskazać jej orientację, a blok woskowy jest oznaczony liniami ciągłymi wskazującymi części, które należy usunąć. Powierzchnie mezjalna i dystalna zęba są oznaczone czerwonymi kropkami, wskazującymi punkty styku zębów, które pozostaną jako wypustki i nie zostaną usunięte podczas procesu cięcia. Na powierzchni zwarciowej czerwone kropki oznaczają każdy guzek jako zachowany, a czerwone strzałki wskazują kierunek grawerowania podczas cięcia bloczka woskowego. Modelowanie 3D części zachowanych i usuniętych pozwala na potwierdzenie morfologii usuniętych części podczas kolejnych etapów rzeźbienia bloczka woskowego.
Utwórz wstępne symulacje obiektów 3D w procesie rzeźbienia zęba krok po kroku. a: Powierzchnia środkowa pierwszego zęba przedtrzonowego szczęki; b: Nieco górna i środkowa powierzchnia wargowa pierwszego zęba przedtrzonowego szczęki; c: Powierzchnia środkowa pierwszego zęba trzonowego szczęki; d: Nieco górna powierzchnia szczękowa pierwszego zęba trzonowego szczęki i powierzchnia środkowo-policzkowa. B – policzek; La – dźwięk wargowy; M – dźwięk przyśrodkowy.
Obiekty trójwymiarowe (3D) przedstawiają krok po kroku proces cięcia zębów. To zdjęcie przedstawia gotowy obiekt 3D po procesie modelowania pierwszego zęba trzonowego szczęki, pokazując szczegóły i tekstury dla każdego kolejnego kroku. Drugie dane modelowania 3D obejmują ostateczny obiekt 3D ulepszony w urządzeniu mobilnym. Linie przerywane oznaczają równo podzielone sekcje zęba, a oddzielne sekcje oznaczają te, które muszą zostać usunięte przed uwzględnieniem sekcji oznaczonej linią ciągłą. Czerwona strzałka 3D wskazuje kierunek cięcia zęba, czerwony okrąg na powierzchni dystalnej wskazuje obszar kontaktu zęba, a czerwony cylinder na powierzchni zgryzowej wskazuje guzek zęba. a: linie przerywane, linie ciągłe, czerwone okręgi na powierzchni dystalnej i kroki wskazujące na odłączalny blok woskowy. b: Przybliżone zakończenie formowania pierwszego zęba trzonowego szczęki. c: Szczegółowy widok pierwszego zęba trzonowego szczęki, czerwona strzałka wskazuje kierunek zęba i gwintu dystansera, czerwony guzek cylindryczny, linia ciągła wskazuje część do wycięcia na powierzchni zgryzowej. d: Kompletny pierwszy ząb trzonowy szczęki.
Aby ułatwić identyfikację kolejnych etapów rzeźbienia za pomocą urządzenia mobilnego, przygotowano cztery znaczniki obrazu dla pierwszego zęba trzonowego żuchwy, pierwszego zęba przedtrzonowego żuchwy, pierwszego zęba trzonowego szczęki i kła szczęki. Znaczniki obrazu zaprojektowano za pomocą oprogramowania Photoshop (2020, Adobe Co., Ltd., San Jose, Kalifornia) i wykorzystano okrągłe symbole liczbowe oraz powtarzający się wzór tła do rozróżnienia każdego zęba, jak pokazano na rysunku 4. Utwórz wysokiej jakości znaczniki obrazu za pomocą silnika Vuforia (oprogramowanie do tworzenia znaczników AR) oraz utwórz i zapisz znaczniki obrazu za pomocą silnika Unity po otrzymaniu pięciogwiazdkowego wskaźnika rozpoznawania dla jednego typu obrazu. Model 3D zęba jest stopniowo łączony ze znacznikami obrazu, a jego położenie i rozmiar są określane na podstawie znaczników. Wykorzystuje silnik Unity i aplikacje Android, które można zainstalować na urządzeniach mobilnych.
Tag obrazu. Zdjęcia te przedstawiają znaczniki obrazu użyte w tym badaniu, które kamera urządzenia mobilnego rozpoznała według typu zęba (numer w każdym kółku). a: pierwszy ząb trzonowy żuchwy; b: pierwszy ząb przedtrzonowy żuchwy; c: pierwszy ząb trzonowy szczęki; d: kieł szczęki.
Uczestnicy zostali zrekrutowani z pierwszego roku zajęć praktycznych z morfologii zębów na Wydziale Higieny Stomatologicznej Uniwersytetu Seong w Gyeonggi-do. Potencjalnych uczestników poinformowano o następujących kwestiach: (1) Udział jest dobrowolny i nie obejmuje żadnego wynagrodzenia finansowego ani akademickiego; (2) Grupa kontrolna będzie używać modeli plastikowych, a grupa eksperymentalna będzie używać aplikacji mobilnej AR; (3) eksperyment potrwa trzy tygodnie i obejmie trzy zęby; (4) Użytkownicy Androida otrzymają link do zainstalowania aplikacji, a użytkownicy iOS otrzymają urządzenie z Androidem z zainstalowanym AR-TCPT; (5) AR-TCTP będzie działać w ten sam sposób w obu systemach; (6) Losowe przypisanie grupy kontrolnej i grupy eksperymentalnej; (7) Rzeźbienie zębów będzie wykonywane w różnych laboratoriach; (8) Po eksperymencie zostaną przeprowadzone 22 badania; (9) Grupa kontrolna może używać AR-TCPT po eksperymencie. Łącznie zgłosiło się 52 uczestników, a od każdego uczestnika uzyskano formularz zgody online. Grupy kontrolna (n = 26) i eksperymentalna (n = 26) zostały przydzielone losowo za pomocą funkcji losowej w programie Microsoft Excel (2016, Redmond, USA). Rysunek 5 przedstawia rekrutację uczestników i schemat eksperymentu w formie schematu blokowego.
Projekt badawczy mający na celu zbadanie doświadczeń uczestników z modelami plastikowymi i aplikacjami rozszerzonej rzeczywistości.
Począwszy od 27 marca 2023 r., grupa eksperymentalna i grupa kontrolna przez trzy tygodnie wykorzystywały metodę AR-TCPT oraz modele plastikowe do rzeźbienia odpowiednio trzech zębów. Uczestnicy rzeźbili zęby przedtrzonowe i trzonowe, w tym pierwszy ząb trzonowy żuchwy, pierwszy ząb przedtrzonowy żuchwy oraz pierwszy ząb przedtrzonowy szczęki, wszystkie o złożonych cechach morfologicznych. Kły szczęki górnej nie są uwzględniane w rzeźbie. Uczestnicy mają trzy godziny tygodniowo na wycięcie zęba. Po wytworzeniu zęba, ekstrahowano modele plastikowe i znaczniki obrazu, odpowiednio z grupy kontrolnej i eksperymentalnej. Bez rozpoznawania etykiet obrazu, trójwymiarowe obiekty stomatologiczne nie są ulepszane przez metodę AR-TCTP. Aby zapobiec stosowaniu innych narzędzi ćwiczeniowych, grupa eksperymentalna i kontrolna ćwiczyły rzeźbienie zębów w oddzielnych pomieszczeniach. Informacje zwrotne na temat kształtu zęba zostały przekazane trzy tygodnie po zakończeniu eksperymentu, aby ograniczyć wpływ instrukcji nauczyciela. Kwestionariusz został wypełniony po zakończeniu wycinania pierwszych zębów trzonowych żuchwy, w trzecim tygodniu kwietnia. Zmodyfikowany kwestionariusz autorstwa Sandersa i in. Alfala i in. zawierał 23 pytania z [26]. [27] oceniał różnice w kształcie serca między instrumentami ćwiczeniowymi. Jednak w tym badaniu z kwestionariusza Alfalah i in. [27] wykluczono jeden element do bezpośredniej manipulacji na każdym poziomie. 22 elementy użyte w tym badaniu przedstawiono w tabeli 1. Grupa kontrolna i eksperymentalna miały wartości α Cronbacha wynoszące odpowiednio 0,587 i 0,912.
Analizę danych przeprowadzono za pomocą oprogramowania statystycznego SPSS (wersja 25.0, IBM Co., Armonk, NY, USA). Dwustronny test istotności przeprowadzono przy poziomie istotności 0,05. Do analizy cech ogólnych, takich jak płeć, wiek, miejsce zamieszkania i doświadczenie w rzeźbieniu zębów, zastosowano test dokładny Fishera, aby potwierdzić rozkład tych cech między grupą kontrolną a eksperymentalną. Wyniki testu Shapiro-Wilka wykazały, że dane z ankiety nie miały rozkładu normalnego (p < 0,05). Dlatego do porównania grupy kontrolnej i eksperymentalnej zastosowano nieparametryczny test U Manna-Whitneya.
Narzędzia używane przez uczestników podczas ćwiczenia rzeźbienia zębów przedstawiono na rysunku 6. Rysunek 6a przedstawia model plastikowy, a rysunki 6b-d – urządzenie AR-TCPT używane na urządzeniu mobilnym. AR-TCPT wykorzystuje kamerę urządzenia do identyfikacji znaczników obrazu i wyświetla na ekranie ulepszony trójwymiarowy obiekt stomatologiczny, którym uczestnicy mogą manipulować i obserwować w czasie rzeczywistym. Przyciski „Dalej” i „Poprzedni” na urządzeniu mobilnym pozwalają na szczegółową obserwację etapów rzeźbienia i cech morfologicznych zębów. Aby utworzyć ząb, użytkownicy AR-TCPT porównują kolejno ulepszony trójwymiarowy model zęba na ekranie z blokiem woskowym.
Ćwicz rzeźbienie zębów. To zdjęcie przedstawia porównanie tradycyjnego rzeźbienia zębów (TCP) z wykorzystaniem modeli plastikowych z metodą krok po kroku z wykorzystaniem narzędzi rzeczywistości rozszerzonej. Uczniowie mogą oglądać kroki rzeźbienia 3D, klikając przyciski Dalej i Wstecz. a: Model plastikowy w zestawie modeli krok po kroku do rzeźbienia zębów. b: Proces TCP z wykorzystaniem narzędzia rzeczywistości rozszerzonej na pierwszym etapie formowania pierwszego zęba przedtrzonowego w żuchwie. c: Proces TCP z wykorzystaniem narzędzia rzeczywistości rozszerzonej na końcowym etapie formowania pierwszego zęba przedtrzonowego w żuchwie. d: Proces identyfikacji grzbietów i bruzd. IM, etykieta obrazu; MD, urządzenie mobilne; NSB, przycisk „Dalej”; PSB, przycisk „Poprzedni”; SMD, uchwyt urządzenia mobilnego; TC, grawerka stomatologiczna; W, blok woskowy
Nie było istotnych różnic między dwiema grupami losowo wybranych uczestników pod względem płci, wieku, miejsca zamieszkania i doświadczenia w rzeźbieniu dentystycznym (p > 0,05). Grupa kontrolna składała się z 96,2% kobiet (n = 25) i 3,8% mężczyzn (n = 1), podczas gdy grupa eksperymentalna składała się wyłącznie z kobiet (n = 26). Grupa kontrolna składała się z 61,5% (n = 16) uczestników w wieku 20 lat, 26,9% (n = 7) uczestników w wieku 21 lat i 11,5% (n = 3) uczestników w wieku ≥ 22 lat, następnie eksperymentalna grupa kontrolna składała się z 73,1% (n = 19) uczestników w wieku 20 lat, 19,2% (n = 5) uczestników w wieku 21 lat i 7,7% (n = 2) uczestników w wieku ≥ 22 lat. Pod względem miejsca zamieszkania, 69,2% (n=18) grupy kontrolnej mieszkało w Gyeonggi-do, a 23,1% (n=6) mieszkało w Seulu. Dla porównania, 50,0% (n=13) grupy eksperymentalnej mieszkało w Gyeonggi-do, a 46,2% (n=12) mieszkało w Seulu. Odsetek grup kontrolnej i eksperymentalnej mieszkających w Incheon wyniósł odpowiednio 7,7% (n=2) i 3,8% (n=1). W grupie kontrolnej 25 uczestników (96,2%) nie miało wcześniejszego doświadczenia w rzeźbieniu zębów. Podobnie, 26 uczestników (100%) w grupie eksperymentalnej nie miało wcześniejszego doświadczenia w rzeźbieniu zębów.
Tabela 2 przedstawia statystyki opisowe i porównania statystyczne odpowiedzi każdej grupy na 22 pytania ankiety. Między grupami wystąpiły istotne różnice w odpowiedziach na każde z 22 pytań kwestionariusza (p < 0,01). W porównaniu z grupą kontrolną, grupa eksperymentalna uzyskała wyższe średnie wyniki w 21 pytaniach kwestionariusza. Tylko w pytaniu 20 (Q20) kwestionariusza grupa kontrolna uzyskała wyższy wynik niż grupa eksperymentalna. Histogram na Rysunku 7 wizualnie przedstawia różnicę średnich wyników między grupami. Tabela 2; Rysunek 7 przedstawia również wyniki dotyczące doświadczenia użytkownika dla każdego projektu. W grupie kontrolnej najwyżej punktowane pytanie miało pytanie Q21, a najniżej punktowane pytanie Q6. W grupie eksperymentalnej najwyżej punktowane pytanie miało pytanie Q13, a najniżej punktowane pytanie Q20. Jak pokazano na Rysunku 7, największa różnica w średniej między grupą kontrolną a grupą eksperymentalną występuje w pytaniu Q6, a najmniejsza w pytaniu Q22.
Porównanie wyników ankiety. Wykres słupkowy porównujący średnie wyniki grupy kontrolnej z wykorzystaniem modelu plastycznego i grupy eksperymentalnej z wykorzystaniem aplikacji rzeczywistości rozszerzonej. AR-TCPT, narzędzie do nauki rzeźbienia zębów oparte na rzeczywistości rozszerzonej.
Technologia rozszerzonej rzeczywistości (AR) zyskuje coraz większą popularność w różnych dziedzinach stomatologii, w tym w estetyce klinicznej, chirurgii jamy ustnej, technologii odtwórczej, morfologii stomatologicznej i implantologii oraz symulacji [28, 29, 30, 31]. Na przykład Microsoft HoloLens oferuje zaawansowane narzędzia rzeczywistości rozszerzonej, które usprawniają edukację stomatologiczną i planowanie zabiegów chirurgicznych [32]. Technologia wirtualnej rzeczywistości zapewnia również środowisko symulacyjne do nauczania morfologii stomatologicznej [33]. Chociaż te zaawansowane technologicznie, zależne od sprzętu, wyświetlacze montowane na głowie nie stały się jeszcze powszechnie dostępne w edukacji stomatologicznej, mobilne aplikacje rozszerzonej rzeczywistości (AR) mogą poprawić umiejętności kliniczne i pomóc użytkownikom w szybkim zrozumieniu anatomii [34, 35]. Technologia rozszerzonej rzeczywistości (AR) może również zwiększyć motywację i zainteresowanie studentów nauką morfologii stomatologicznej oraz zapewnić bardziej interaktywne i angażujące doświadczenie edukacyjne [36]. Narzędzia do nauki rozszerzonej rzeczywistości (AR) pomagają studentom wizualizować złożone procedury stomatologiczne i anatomię w 3D [37], co ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia morfologii stomatologicznej.
Wpływ drukowanych w 3D plastikowych modeli stomatologicznych na nauczanie morfologii zębów jest już lepszy niż podręczniki z obrazami 2D i objaśnieniami [38]. Jednak digitalizacja edukacji i postęp technologiczny sprawiły, że konieczne stało się wprowadzenie różnych urządzeń i technologii do opieki zdrowotnej i edukacji medycznej, w tym stomatologicznej [35]. Nauczyciele stoją przed wyzwaniem nauczania złożonych pojęć w szybko rozwijającej się i dynamicznej dziedzinie [39], co wymaga użycia różnych narzędzi praktycznych oprócz tradycyjnych modeli żywicznych do wspomagania uczniów w ćwiczeniu rzeźbienia zębów. Dlatego w niniejszym badaniu przedstawiono praktyczne narzędzie AR-TCPT, które wykorzystuje technologię rozszerzonej rzeczywistości (AR) do wspomagania ćwiczenia morfologii zębów.
Badania nad doświadczeniami użytkowników aplikacji rozszerzonej rzeczywistości (AR) mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia czynników wpływających na korzystanie z multimediów [40]. Pozytywne doświadczenia użytkowników AR mogą określić kierunek ich rozwoju i ulepszeń, w tym ich cel, łatwość użytkowania, płynną obsługę, wyświetlanie informacji i interakcję [41]. Jak pokazano w Tabeli 2, z wyjątkiem Q20, grupa eksperymentalna korzystająca z AR-TCPT otrzymała wyższe oceny doświadczenia użytkownika w porównaniu z grupą kontrolną korzystającą z modeli plastikowych. W porównaniu z modelami plastikowymi, doświadczenie korzystania z AR-TCPT w praktyce rzeźbienia stomatologicznego zostało wysoko ocenione. Oceny obejmują zrozumienie, wizualizację, obserwację, powtarzanie, użyteczność narzędzi i różnorodność perspektyw. Korzyści z korzystania z AR-TCPT obejmują szybkie zrozumienie, wydajną nawigację, oszczędność czasu, rozwój umiejętności grawerowania przedklinicznego, kompleksowe pokrycie, lepszą naukę, zmniejszone uzależnienie od podręczników oraz interaktywny, przyjemny i pouczający charakter doświadczenia. AR-TCPT ułatwia również interakcję z innymi narzędziami praktycznymi i zapewnia jasne widoki z wielu perspektyw.
Jak pokazano na rysunku 7, AR-TCPT zaproponował dodatkowy punkt w pytaniu 20: kompleksowy graficzny interfejs użytkownika pokazujący wszystkie etapy rzeźbienia zębów jest niezbędny, aby pomóc studentom w wykonywaniu rzeźbienia zębów. Demonstracja całego procesu rzeźbienia zębów ma kluczowe znaczenie dla rozwoju umiejętności rzeźbienia zębów przed leczeniem pacjentów. Grupa eksperymentalna otrzymała najwyższą ocenę w pytaniu 13, fundamentalnym pytaniu dotyczącym pomocy w rozwijaniu umiejętności rzeźbienia zębów i doskonaleniu umiejętności użytkownika przed leczeniem pacjentów, co podkreśla potencjał tego narzędzia w praktyce rzeźbienia zębów. Użytkownicy chcą stosować nabyte umiejętności w warunkach klinicznych. Konieczne są jednak dalsze badania w celu oceny rozwoju i skuteczności rzeczywistych umiejętności rzeźbienia zębów. Pytanie 6 dotyczyło tego, czy w razie potrzeby można użyć modeli plastikowych i AR-TCTP, a odpowiedzi na to pytanie wykazały największą różnicę między obiema grupami. Jako aplikacja mobilna, AR-TCPT okazał się wygodniejszy w użyciu w porównaniu z modelami plastikowymi. Jednak nadal trudno jest udowodnić skuteczność edukacyjną aplikacji AR na podstawie samych doświadczeń użytkownika. Konieczne są dalsze badania w celu oceny wpływu AR-TCTP na gotowe tabletki dentystyczne. Jednakże w niniejszym badaniu wysokie oceny użytkowników AR-TCPT wskazują na jego potencjał jako praktycznego narzędzia.
Niniejsze badanie porównawcze pokazuje, że AR-TCPT może być cenną alternatywą lub uzupełnieniem tradycyjnych modeli plastikowych w gabinetach stomatologicznych, ponieważ uzyskał doskonałe oceny pod względem doświadczenia użytkownika. Jednak określenie jego wyższości będzie wymagało dalszej analizy ilościowej przez instruktorów zajmujących się rzeźbieniem kości w stadium pośrednim i końcowym. Ponadto należy przeanalizować wpływ indywidualnych różnic w zdolnościach percepcji przestrzennej na proces rzeźbienia i ostateczny ząb. Możliwości stomatologiczne różnią się u poszczególnych osób, co może wpływać na proces rzeźbienia i ostateczny ząb. Dlatego potrzebne są dalsze badania, aby udowodnić skuteczność AR-TCPT jako narzędzia w praktyce rzeźbienia zębów oraz zrozumieć modulującą i pośredniczącą rolę zastosowania AR w tym procesie. Przyszłe badania powinny skupić się na ocenie rozwoju i ewaluacji narzędzi do analizy morfologii zębów z wykorzystaniem zaawansowanej technologii HoloLens AR.
Podsumowując, niniejsze badanie dowodzi potencjału AR-TCPT jako narzędzia do nauki rzeźbienia zębów, ponieważ zapewnia ono studentom innowacyjne i interaktywne doświadczenie edukacyjne. W porównaniu z grupą korzystającą z tradycyjnego modelu z tworzywa sztucznego, grupa AR-TCPT wykazała znacznie wyższe wyniki w zakresie doświadczenia użytkownika, w tym korzyści takie jak szybsze zrozumienie, lepsze uczenie się i mniejsze uzależnienie od podręczników. Dzięki znanej technologii i łatwości obsługi, AR-TCPT oferuje obiecującą alternatywę dla tradycyjnych narzędzi z tworzywa sztucznego i może pomóc początkującym w rzeźbieniu 3D. Konieczne są jednak dalsze badania w celu oceny jego skuteczności edukacyjnej, w tym wpływu na umiejętności rzeźbienia i ilościową ocenę rzeźbionych zębów.
Dostęp do zbiorów danych wykorzystanych w tym badaniu można uzyskać, kontaktując się z autorem korespondencyjnym na uzasadnioną prośbę.
Bogacki RE, Best A, Abby LM Badanie równoważności komputerowego programu nauczania anatomii stomatologicznej. Jay Dent Red. 2004;68:867–71.
Abu Eid R, Ewan K, Foley J, Oweis Y, Jayasinghe J. Samodzielna nauka i modelowanie zębów w badaniu morfologii zębów: perspektywy studentów Uniwersytetu w Aberdeen w Szkocji. Jay Dent Red. 2013;77:1147–53.
Lawn M, McKenna JP, Cryan JF, Downer EJ, Toulouse A. Przegląd metod nauczania morfologii zębów stosowanych w Wielkiej Brytanii i Irlandii. European Journal of Dental Education. 2018;22:e438–43.
Obrez A., Briggs S., Backman J., Goldstein L., Lamb S., Knight WG Nauczanie klinicznie istotnej anatomii stomatologicznej w programie studiów stomatologicznych: Opis i ocena innowacyjnego modułu. Jay Dent Red. 2011;75:797–804.
Costa AK, Xavier TA, Paes-Junior TD, Andreatta-Filho OD, Borges AL. Wpływ powierzchni kontaktu zwarciowego na ubytki w guzkach i rozkład naprężeń. Practice J Contemp Dent. 2014;15:699–704.
Sugars DA, Bader JD, Phillips SW, White BA, Brantley CF. Konsekwencje braku uzupełnienia brakujących zębów trzonowych. J Am Dent Assoc. 2000;131:1317–23.
Wang Hui, Xu Hui, Zhang Jing, Yu Sheng, Wang Ming, Qiu Jing i in. Wpływ plastikowych zębów drukowanych w technologii 3D na efektywność zajęć z morfologii zębów na chińskim uniwersytecie. BMC Medical Education. 2020;20:469.
Risnes S, Han K, Hadler-Olsen E, Sehik A. Łamigłówka do identyfikacji zębów: metoda nauczania i uczenia się morfologii zębów. European Journal of Dental Education. 2019;23:62–7.
Kirkup ML, Adams BN, Reiffes PE, Hesselbart JL, Willis LH Czy obraz jest wart tysiąca słów? Skuteczność technologii iPad w przedklinicznych kursach laboratoryjnych z zakresu stomatologii. Jay Dent Red. 2019;83:398–406.
Goodacre CJ, Younan R, Kirby W, Fitzpatrick M. Eksperyment edukacyjny zainicjowany przez COVID-19: wykorzystanie domowego woskowania i webinariów do przeprowadzenia trzytygodniowego intensywnego kursu morfologii zębów dla studentów pierwszego roku. J Prosthetics. 2021;30:202–9.
Roy E, Bakr MM, George R. Potrzeba symulacji rzeczywistości wirtualnej w edukacji stomatologicznej: przegląd. Saudi Dent Magazine 2017; 29:41-7.
Garson J. Przegląd dwudziestu pięciu lat edukacji w rzeczywistości rozszerzonej. Multimodalna interakcja technologiczna. 2021;5:37.
Tan SY, Arshad H., Abdullah A. Wydajne i wydajne mobilne aplikacje rzeczywistości rozszerzonej. Int J Adv Sci Eng Inf Technol. 2018;8:1672–8.
Wang M., Callaghan W., Bernhardt J., White K., Peña-Rios A. Rzeczywistość rozszerzona w edukacji i szkoleniach: metody nauczania i przykłady ilustrujące. J Ambient intelligence. Human Computing. 2018;9:1391–402.
Pellas N, Fotaris P, Kazanidis I, Wells D. Poprawa jakości uczenia się w szkołach podstawowych i średnich: systematyczny przegląd najnowszych trendów w uczeniu się w rzeczywistości rozszerzonej opartej na grach. Rzeczywistość wirtualna. 2019;23:329–46.
Mazzuco A., Krassmann AL, Reategui E., Gomez RS. Przegląd systematyczny rzeczywistości rozszerzonej w nauczaniu chemii. Pastor Edukacji. 2022;10:e3325.
Akçayır M, Akçayır G. Korzyści i wyzwania związane z rozszerzoną rzeczywistością w edukacji: systematyczny przegląd literatury. Educational Studies, red. 2017; 20:1–11.
Dunleavy M, Dede S, Mitchell R. Potencjał i ograniczenia immersyjnych, kooperacyjnych symulacji rzeczywistości rozszerzonej w nauczaniu i uczeniu się. Journal of Science Education Technology. 2009;18:7-22.
Zheng KH, Tsai SK Możliwości rozszerzonej rzeczywistości w nauczaniu przedmiotów ścisłych: Propozycje przyszłych badań. Journal of Science Education Technology. 2013;22:449–62.
Kilistoff AJ, McKenzie L, D'Eon M, Trinder K. Skuteczność technik rzeźbienia krok po kroku dla studentów stomatologii. Jay Dent Red. 2013;77:63–7.
Czas publikacji: 25 grudnia 2023 r.