DOI: https://doi.org/10.1186/s12909-024-06623-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40038644
تاريخ النشر: 2025-03-04
المؤلف: Ji-Eun Im وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث في طب الأسنان وكوفيد-19
نظرة عامة
تقدم ورقة البحث تطوير وتقييم أداة محاكاة واقع افتراضي ثلاثي الأبعاد تعتمد على الأجسام، تُسمى 3DOVR-DR، مصممة لتعليم الأشعة السينية السنية. تواجه الطرق التقليدية في التعليم، التي تتضمن عروض المعلم والممارسة على الدمى أو الأقران، تحديات مثل النسب العالية بين الطلاب والمعلمين والمخاطر المرتبطة بالتعرض للإشعاع. تهدف أداة 3DOVR-DR إلى التخفيف من هذه القضايا من خلال توفير بيئة غامرة وتفاعلية حيث يمكن للطلاب تعلم عملية الأشعة السينية داخل الفم من خلال نهج خطوة بخطوة يسهلها محرك Unity 3D.
في تجربة عشوائية محكومة شملت 79 مشاركًا، قارن البحث تجارب المستخدمين بين مجموعة تجريبية تستخدم 3DOVR-DR ومجموعة ضابطة تستخدم Google Cardboard للواقع الافتراضي. أظهرت النتائج أن المجموعة التجريبية أبلغت عن تقييمات تجربة مستخدم أعلى بشكل ملحوظ (المتوسط = 4.35 ± 0.47) مقارنة بالمجموعة الضابطة (المتوسط = 3.63 ± 0.66؛ P < 0.001). تشير النتائج إلى أن 3DOVR-DR تعزز المتعة والدافع والتفاعل والفهم في تعلم الأشعة السينية السنية. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، مثل نقص التحليل الكمي للتفاعلات مع الأجسام ثلاثية الأبعاد والحاجة إلى مزيد من البحث لتقييم تأثير الأداة على المهارات السريرية والفعالية التعليمية العامة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث تطور التعليم السني، مع تسليط الضوء على قيود طرق المحاكاة التقليدية، مثل نقص الحالات السريرية المتنوعة وتقييمات الأداء الذاتية. للتغلب على هذه التحديات، تم اقتراح دمج تقنية الواقع الافتراضي (VR)، باستخدام معدات لمسية وشاشات تفاعلية لتعزيز التدريب قبل السريري في إجراءات مثل تحضير التجاويف والجراحة الفموية. بينما يوفر الواقع الافتراضي تجارب غامرة تحسن فهم المفاهيم المعقدة، فإن التكلفة العالية للمعدات تشكل عائقًا أمام التنفيذ الواسع في المؤسسات السنية.
تفرق الورقة بين طريقتين للواقع الافتراضي: تجارب الفيديو بزاوية 360 درجة، التي تكون سلبية وتحد من تفاعل المستخدم، وبيئات تعتمد على الأجسام ثلاثية الأبعاد التي تعزز المشاركة النشطة والتغذية الراجعة الفورية. يُفترض أن الأخيرة تعزز الدافع الداخلي والتفكير النقدي في التعليم الطبي. تهدف الدراسة إلى تطوير محتوى محاكاة واقع افتراضي تفاعلي باستخدام الأجسام ثلاثية الأبعاد لتدريب الأشعة السينية السنية، مع معالجة أوجه القصور في أدوات الفيديو بزاوية 360 درجة الموجودة التي تسمح فقط بالمشاهدة السلبية. تسعى هذه التجربة العشوائية المحكومة إلى تقييم تجارب المستخدمين مع المحاكي التفاعلي الجديد مقارنة بمحتوى الواقع الافتراضي التقليدي، مع التأكيد على أهمية التفاعل العملي في إتقان تقنيات الأشعة السينية السنية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم تجنيد المشاركين من قسم صحة الأسنان في جامعة سامهيوك في عام 2023، مع استهداف طلاب السنة الثانية والثالثة المسجلين في دورات الأشعة السينية السنية. كانت الأهلية مقصورة على الأفراد الأصحاء دون أمراض عينية، أو قصر نظر شديد، أو استجماتيزم، أو اضطرابات عصبية. قدم ما مجموعه 79 مشاركًا موافقة مستنيرة وتم تعيينهم عشوائيًا إما إلى مجموعة ضابطة (عدد = 39) أو مجموعة تجريبية (عدد = 40)، مع التأكد من استبعاد أولئك الذين لديهم خبرة سابقة في الأشعة السينية السنية لتقليل المتغيرات المربكة. أكدت عملية التجنيد على المشاركة الطوعية دون تعويض مالي، وتم إبلاغ المشاركين بحقهم في الانسحاب في أي وقت.
تضمن التصميم التجريبي فترة تعليمية مدتها ستة أسابيع حيث تلقت كلا المجموعتين محاضرات نظرية متطابقة (3 ساعات في الأسبوع) حول تقنيات الأشعة السينية السنية لثلاثة أسنان مختلفة: القاطع المركزي العلوي، الضرس الأول العلوي، والضرس الأول السفلي. بعد المحاضرات، شارك المشاركون مع أدوات التعلم الخاصة بهم في الواقع الافتراضي (VR) لمدة ساعة واحدة كل أسبوع، بإجمالي ست ساعات من التعرض للواقع الافتراضي. تم توحيد محتوى التعلم عبر كلا وسيلتي الواقع الافتراضي، والتي شملت مقاطع فيديو بزاوية 360 درجة وأجسام ثلاثية الأبعاد، مما يضمن أن كل مجموعة استخدمت فقط أداتها المخصصة للواقع الافتراضي. في نهاية الدراسة، تم إتاحة كلا منصتي الواقع الافتراضي لجميع الطلاب في غرفة المحاضرات العملية، مما سمح بتعرض أوسع لموارد التعلم.
النتائج
تظهر نتائج الدراسة فعالية أداة 3DOVR-DR في محاكاة عملية الأشعة السينية السنية باستخدام شاشة رأسية (HMD) وأجسام ثلاثية الأبعاد تفاعلية. شارك المشاركون في البيئة الافتراضية من خلال اتباع التعليمات للتعرف على وحدة التحكم، مما سمح لهم بإكمال المهام المتسلسلة في غرفة الأشعة السينية السنية الافتراضية. تضمنت المهام الرئيسية وضع مئزر رصاصي على المريض، وتحديد موقع المستشعر الرقمي للأشعة السينية داخل الفم، وضبط وحدة الأشعة السينية. انتهت المحاكاة بمراجعة الأشعة السينية الملتقطة على شاشة افتراضية، وإذا لم يتم عرض الأشعة السينية، يمكن للمستخدمين إعادة بدء العملية من خطوة إعادة وضع المستشعر.
أظهر تحليل التكرار للمشاركين (عدد = 79) أن المجموعة الضابطة (عدد = 39) تتكون من 5.1% من المشاركين الذكور و94.9% من المشاركات الإناث، بينما كانت المجموعة التجريبية (عدد = 40) تحتوي على 5.0% من المشاركين الذكور و95.0% من المشاركات الإناث. كان متوسط عمر المشاركين 20.22 ± 1.31 عامًا، مع اختلافات ملحوظة في استجابات الاستبيان بين المجموعتين التجريبية والضابطة. سجلت المجموعة التجريبية درجات أعلى، مع قيم متوسطة ووسيط قدرها 4.35 ± 0.37 و4.36، مقارنةً بالمجموعة الضابطة التي كانت 3.63 ± 0.66 و3.55، على التوالي. أظهرت التحليلات الإحصائية اختلافات ملحوظة (P < 0.001)، مع قيمة U تبلغ 324.00 وقيمة Z تبلغ -4.474، مما يؤكد فعالية أداة 3DOVR-DR في تعزيز نتائج التعلم في الأشعة السينية السنية.
المناقشة
طورت الدراسة أداة محاكاة واقع افتراضي (VR) تفاعلية تعتمد على الأجسام ثلاثية الأبعاد، تُسمى 3DOVR-DR، لتعليم الأشعة السينية السنية. تم تقسيم المشاركين إلى مجموعة ضابطة تستخدم فيديو بزاوية 360 درجة ومجموعة تجريبية تستخدم نظام 3DOVR-DR، مما سمح بالتفاعل المتسلسل مع بيئة الأشعة السينية السنية الافتراضية. تم تصميم أداة الواقع الافتراضي لتعزيز تجربة المستخدم من خلال نمذجة ثلاثية الأبعاد واقعية ومهام تفاعلية، مما يمكّن المتعلمين من ممارسة الأشعة السينية داخل الفم بطريقة منظمة. تم تقييم تجارب المستخدمين من خلال استبيان، مما كشف أن المجموعة التجريبية أبلغت عن مستويات أعلى بشكل ملحوظ من المتعة والدافع والفهم مقارنة بالمجموعة الضابطة.
تشير النتائج إلى أن 3DOVR-DR تعزز التعلم بشكل فعال من خلال التفاعل التفاعلي، مما يدعم تطوير المهارات الإجرائية في التعليم السني. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، مثل نقص التحليل الكمي لتفاعلات المستخدمين والحاجة إلى تنوع أكبر في المشاركين لتعزيز القابلية للتعميم. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية تأثير وسائل الواقع الافتراضي المختلفة على نتائج التعلم والتحقيق في الخصائص الفردية للمستخدمين التي قد تؤثر على فعالية أدوات التعلم بالواقع الافتراضي. بشكل عام، تقترح الدراسة أن 3DOVR-DR تمثل موردًا تعليميًا واعدًا لتدريب الأشعة السينية السنية، مما يعزز المشاركة النشطة ويحسن ثقة المتعلم.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12909-024-06623-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40038644
Publication Date: 2025-03-04
Author(s): Ji-Eun Im et al.
Primary Topic: Dental Research and COVID-19
Overview
The research paper presents the development and evaluation of a three-dimensional object-based virtual reality (VR) simulation tool, named 3DOVR-DR, designed for dental radiography education. Traditional methods of teaching, which involve instructor demonstrations and practice on mannequins or peers, face challenges such as high student-to-instructor ratios and the risks associated with radiation exposure. The 3DOVR-DR tool aims to mitigate these issues by providing an immersive, interactive environment where students can learn the intraoral radiography process through a step-by-step approach facilitated by the Unity 3D engine.
In a randomized controlled trial involving 79 participants, the study compared user experiences between an experimental group using 3DOVR-DR and a control group using Google Cardboard for VR. Results indicated that the experimental group reported significantly higher user experience ratings (mean = 4.35 ± 0.47) compared to the control group (mean = 3.63 ± 0.66; P < 0.001). The findings suggest that 3DOVR-DR enhances enjoyment, motivation, interaction, and understanding in learning dental radiography. However, the study acknowledges limitations, such as the lack of quantitative analysis on interactions with 3D objects and the need for further research to assess the tool's impact on clinical skills and overall educational effectiveness.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the evolution of dental education, highlighting the limitations of traditional simulation methods, such as a lack of diverse clinical cases and subjective performance assessments. To overcome these challenges, the integration of virtual reality (VR) technology has been proposed, utilizing haptic equipment and interactive displays to enhance preclinical training in procedures like cavity preparation and oral surgery. While VR offers immersive experiences that improve understanding of complex concepts, the high cost of equipment poses a barrier for widespread implementation across dental institutions.
The paper distinguishes between two VR methods: 360º video experiences, which are passive and limit user interaction, and 3D object-based environments that promote active engagement and immediate feedback. The latter is posited to enhance intrinsic motivation and critical thinking in medical education. The study aims to develop interactive VR-simulation content using 3D objects for dental radiography training, addressing the shortcomings of existing 360º VR-video tools that only allow for passive observation. This randomized controlled trial seeks to evaluate user experiences with the new interactive simulator compared to traditional VR content, emphasizing the importance of hands-on interaction in mastering dental radiography techniques.
Methods
In this study, participants were recruited from the Department of Dental Hygiene at Samhyook University in 2023, specifically targeting second- and third-year students enrolled in dental radiography courses. Eligibility was restricted to healthy individuals without ophthalmic diseases, severe myopia, astigmatism, or neurological disorders. A total of 79 participants provided informed consent and were randomly assigned to either a control group (n = 39) or an experimental group (n = 40), ensuring that those with prior experience in dental radiography were excluded to mitigate confounding variables. The recruitment process emphasized voluntary participation without financial compensation, and participants were informed of their right to withdraw at any time.
The experimental design involved a six-week instructional period where both groups received identical theoretical lectures (3 hours per week) on dental radiographic techniques for three different teeth: the maxillary central incisor, maxillary first molar, and mandibular first molar. Following the lectures, participants engaged with their respective virtual reality (VR) learning tools for one hour each week, totaling six hours of VR exposure. The learning content was standardized across both VR mediums, which included 360° videos and 3D objects, ensuring that each group utilized only their assigned VR tool. At the conclusion of the study, both VR platforms were made available to all students in the practical lecture room, allowing for broader exposure to the learning resources.
Results
The results of the study demonstrate the effectiveness of the 3DOVR-DR tool in simulating the dental radiography process using a head-mounted display (HMD) and interactive 3D objects. Participants engaged with the virtual environment by following instructions to familiarize themselves with the controller, which allowed them to complete sequential tasks in a virtual dental radiography room. Key tasks included placing a lead apron on the patient, positioning the intraoral digital radiographic sensor, and adjusting the radiography unit. The simulation concluded with a review of the captured radiograph on a virtual monitor, and if the radiograph was not displayed, users could restart the process from the sensor repositioning step.
A frequency analysis of the participants (n = 79) revealed that the control group (n = 39) consisted of 5.1% male and 94.9% female participants, while the experimental group (n = 40) had 5.0% male and 95.0% female participants. The mean age of participants was 20.22 ± 1.31 years, with significant differences in questionnaire responses between the experimental and control groups. The experimental group scored higher, with mean and median values of 4.35 ± 0.37 and 4.36, compared to the control group’s 3.63 ± 0.66 and 3.55, respectively. Statistical analysis indicated significant differences (P < 0.001), with a U value of 324.00 and a Z value of -4.474, confirming the effectiveness of the 3DOVR-DR tool in enhancing learning outcomes in dental radiography.
Discussion
The study developed an interactive 3D object-based virtual reality (VR) simulation tool, named 3DOVR-DR, for dental radiography education. Participants were divided into a control group using a 360º video and an experimental group utilizing the 3DOVR-DR system, which allowed for sequential interaction with a virtual dental radiography environment. The VR tool was designed to enhance user experience through realistic 3D modeling and interactive tasks, enabling learners to practice intraoral radiography in a structured manner. A survey assessed user experiences, revealing that the experimental group reported significantly higher levels of enjoyment, motivation, and understanding compared to the control group.
The findings indicate that 3DOVR-DR effectively enhances learning through interactive engagement, supporting the development of procedural skills in dental education. However, the study acknowledges limitations, such as the lack of quantitative analysis on user interactions and the need for broader participant demographics to enhance generalizability. Future research should explore the impact of different VR media on learning outcomes and investigate individual user characteristics that may influence the effectiveness of VR learning tools. Overall, the study suggests that 3DOVR-DR presents a promising educational resource for dental radiography training, fostering active participation and improving learner confidence.