Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Collaço, Elen
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
HMD
Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-12022020-112919/
Resumo: The procedure for the administration of anesthesia to the inferior alveolar nerve is one of the most stressful in dental training. Although most studies have made efforts to develop Virtual Reality (VR) dental training, the majority have used non-immersive technologies. However, the effects of immersion, in both the explanation and training phases, on the performance of the dental anesthesia process, remains unclear. Therefore, in this work, we conducted an experimental study to evaluate the impact of immersion on the performance of haptic VR for inferior alveolar nerve anesthesia training. The immersive haptic VR, named VIDA Odonto R, was developed in our research group, and this work contributed with that development. The experiment involved 163 clinical students, divided into 4 groups under different combinations of immersion and haptic feedback. Their performance was evaluated in terms of execution time and the measurements related to the needle insertion. Moreover, we developed and tested a machine learning method for automatic evaluation of the dentistry student\'s performance, that is an innovative methodology for needle insertion assessment in VR-based dental training. Also, the participants were asked to report their syringe handling, simulator sickness and embodiment experience through questionnaires. Results indicated that groups receiving immersive explanations and/or immersive training showed more accuracy and confidence in administering the anesthesia. Participants perceived a high sense of the virtual hand ownership and realism of the haptic feedback when handling the syringe. Moreover, the proposed experimental design can be applied to any other HMD-based VR simulators that involves performance analysis. These results bring us one step closer to understanding the impact of head-mounted displays (HMDs) on virtual anesthesia training before their adoption at scale, and provide insights in how needle insertion performance can be assessed automatically by machine learning.
id USP_f78057935b44a71f858fdf7055a357d0
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-12022020-112919
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str
spelling Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.Impacto da imersão na performance da realidade virtual háptica para o treinamento da anestesia do nervo alveolar inferior.Anestesia dentáriaAnestesia odontológicaAprendizagem de máquinaAvaliação de desempenhoDental anesthesiaHaptic feedbackHápticoHMDHMDImersãoImmersionInferior alveolar nerveinserção da agulhamachine learningneedle insertionNervo alveolar inferiorPerformance evaluationRealidade virtualVirtual realityThe procedure for the administration of anesthesia to the inferior alveolar nerve is one of the most stressful in dental training. Although most studies have made efforts to develop Virtual Reality (VR) dental training, the majority have used non-immersive technologies. However, the effects of immersion, in both the explanation and training phases, on the performance of the dental anesthesia process, remains unclear. Therefore, in this work, we conducted an experimental study to evaluate the impact of immersion on the performance of haptic VR for inferior alveolar nerve anesthesia training. The immersive haptic VR, named VIDA Odonto R, was developed in our research group, and this work contributed with that development. The experiment involved 163 clinical students, divided into 4 groups under different combinations of immersion and haptic feedback. Their performance was evaluated in terms of execution time and the measurements related to the needle insertion. Moreover, we developed and tested a machine learning method for automatic evaluation of the dentistry student\'s performance, that is an innovative methodology for needle insertion assessment in VR-based dental training. Also, the participants were asked to report their syringe handling, simulator sickness and embodiment experience through questionnaires. Results indicated that groups receiving immersive explanations and/or immersive training showed more accuracy and confidence in administering the anesthesia. Participants perceived a high sense of the virtual hand ownership and realism of the haptic feedback when handling the syringe. Moreover, the proposed experimental design can be applied to any other HMD-based VR simulators that involves performance analysis. These results bring us one step closer to understanding the impact of head-mounted displays (HMDs) on virtual anesthesia training before their adoption at scale, and provide insights in how needle insertion performance can be assessed automatically by machine learning.O procedimento anestésico do nervo alveolar inferior é um dos mais estressantes no treinamento odontológico. Embora alguns estudos tenham sido feitos para desenvolver o treinamento em realidade virtual (RV), a maioria utiliza tecnologias não imersivas. Portanto, os efeitos da imersão, nas fases de explicação e de treinamento, no desempenho da anestesia dentária, ainda são desconhecidos. Dessa forma, neste trabalho, foi realizado um estudo experimental para avaliar o impacto da imersão no treinamento da anestesia do nervo alveolar inferior. Foi utilizado um simulador em RV imersivo (com uso de óculos de RV) e um dispositivo háptico no formato de seringa anestésica. O simulador em RV usado nesse estudo, denominado VIDA Odonto R, foi desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa e este trabalho contribuiu para esse desenvolvimento. O experimento envolveu 163 estudantes clínicos, divididos em 4 grupos sob diferentes combinações de imersão e retorno háptico. O desempenho no procedimento de anestesia foi avaliado em termos de tempo de execução e medidas relacionadas à inserção da agulha. Além disso, foi desenvolvido e testado um método de aprendizado de máquina para a avaliação automática do desempenho do estudante de odontologia, o qual é uma metodologia inovadora para avaliação da inserção de agulha no treinamento odontológico baseado em RV. As experiências dos participantes em relação à manipulação da seringa, aos efeitos colaterais do simulador e à percepção do avatar embodiment foram auto-avaliadas por meio de questionários. Os resultados indicaram que os grupos que receberam explanação imersiva e/ou treinamento imersivo demonstraram mais precisão e confiança na aplicação da anestesia. Os participantes relataram sensação forte de propriedade da mão virtual e realismo do retorno háptico ao manusear a seringa. Além disso, o desenho experimental proposto pode ser aplicado a qualquer outro simulador de RV imersivo que envolva análise de desempenho. Esses resultados nos aproximam um pouco mais da compreensão do impacto dos dispositivos de RV imersiva no treinamento em anestesia virtual antes de serem adotados em grande escala e, além disso, fornecem informações sobre como o desempenho da inserção de agulha pode ser avaliado automaticamente pelo aprendizado de máquina (machine learning).Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPTori, RomeroCollaço, Elen2019-12-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-12022020-112919/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2024-10-09T12:45:41Zoai:teses.usp.br:tde-12022020-112919Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-10-09T12:45:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
Impacto da imersão na performance da realidade virtual háptica para o treinamento da anestesia do nervo alveolar inferior.
title Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
spellingShingle Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
Collaço, Elen
Anestesia dentária
Anestesia odontológica
Aprendizagem de máquina
Avaliação de desempenho
Dental anesthesia
Haptic feedback
Háptico
HMD
HMD
Imersão
Immersion
Inferior alveolar nerve
inserção da agulha
machine learning
needle insertion
Nervo alveolar inferior
Performance evaluation
Realidade virtual
Virtual reality
title_short Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
title_full Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
title_fullStr Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
title_full_unstemmed Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
title_sort Impact of immersion on the performance of haptic virtual reality for inferior alveolar nerve anesthesia training.
author Collaço, Elen
author_facet Collaço, Elen
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Tori, Romero
dc.contributor.author.fl_str_mv Collaço, Elen
dc.subject.por.fl_str_mv Anestesia dentária
Anestesia odontológica
Aprendizagem de máquina
Avaliação de desempenho
Dental anesthesia
Haptic feedback
Háptico
HMD
HMD
Imersão
Immersion
Inferior alveolar nerve
inserção da agulha
machine learning
needle insertion
Nervo alveolar inferior
Performance evaluation
Realidade virtual
Virtual reality
topic Anestesia dentária
Anestesia odontológica
Aprendizagem de máquina
Avaliação de desempenho
Dental anesthesia
Haptic feedback
Háptico
HMD
HMD
Imersão
Immersion
Inferior alveolar nerve
inserção da agulha
machine learning
needle insertion
Nervo alveolar inferior
Performance evaluation
Realidade virtual
Virtual reality
description The procedure for the administration of anesthesia to the inferior alveolar nerve is one of the most stressful in dental training. Although most studies have made efforts to develop Virtual Reality (VR) dental training, the majority have used non-immersive technologies. However, the effects of immersion, in both the explanation and training phases, on the performance of the dental anesthesia process, remains unclear. Therefore, in this work, we conducted an experimental study to evaluate the impact of immersion on the performance of haptic VR for inferior alveolar nerve anesthesia training. The immersive haptic VR, named VIDA Odonto R, was developed in our research group, and this work contributed with that development. The experiment involved 163 clinical students, divided into 4 groups under different combinations of immersion and haptic feedback. Their performance was evaluated in terms of execution time and the measurements related to the needle insertion. Moreover, we developed and tested a machine learning method for automatic evaluation of the dentistry student\'s performance, that is an innovative methodology for needle insertion assessment in VR-based dental training. Also, the participants were asked to report their syringe handling, simulator sickness and embodiment experience through questionnaires. Results indicated that groups receiving immersive explanations and/or immersive training showed more accuracy and confidence in administering the anesthesia. Participants perceived a high sense of the virtual hand ownership and realism of the haptic feedback when handling the syringe. Moreover, the proposed experimental design can be applied to any other HMD-based VR simulators that involves performance analysis. These results bring us one step closer to understanding the impact of head-mounted displays (HMDs) on virtual anesthesia training before their adoption at scale, and provide insights in how needle insertion performance can be assessed automatically by machine learning.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-12-02
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-12022020-112919/
url http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-12022020-112919/
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1865491576840519680