Development of dental educational simulation with haptic device

Abstract

Medikal alandaki sanal gerçeklik uygulamaları son yıllarda büyük gelismegöstermistir. Gelismis görüntüleme tekniklerinden yola çıkarak elde edilen 3boyutlu görsellestirmeler, anatomi eğitimi uygulamaları, cerrahi operasyonsimülasyonları, sanal laparoskopi simülatörleri, sanal endoskopi, psikoterapi verehabilitasyon uygulamaları bunlardan bazılarıdır. Bu eğitim uygulamalarının dahagerçekçi olabilmesi için dokunma hissi veren ?Haptik? cihazlar kullanılmayabaslanmıstır. ?Haptik? cihazlar sıradan veri giris araçlarının aksine kullanıcıyadokunma hissi aracılığıyla geri besleme de sağlarlar.viiBu tez kapsamında bir bilgisayar, bir monitör, ?haptic? cihazı, özel gözlükenstrümanı,?stereovision?, kullanılarak dis hekimliği eğitimine yönelik birsimülasyon yazılımı gelistirilmistir. Sanal ortamda tüm çene modeli, sağlam veçürük disler taklit edilmistir. Sistem kullanılarak çürük tanısı yapılabilmekte veardından çürük bölge temizlenebilmektedir. ?Yürüyen Küpler?, GPU kullanılarakIsın Fırlatma (Ray-Casting) gibi farklı görüntüleme yöntemleri uygulanmıs vemukayese edilmistir.Sistem gelistirildikten sonra O.D.T.Ü Sağlık ve Rehberlik Merkezi ve AnkaraÜniversitesi'nden dis hekimleri tarafından denenmis ve performans testleriyapılmıstır. Gelistirilen sistem sayesinde dis hekimliği preklinik eğitiminin çokdaha gerçekçi ve etkili olmasını, öğrencilerin kliniğe daha hazır olarak çıkmalarınısağlamak mümkündür. Sistemin sağlayacağı temel avantajlar: hata yapma korkusuolmayan bir eğitim ortamı, zorlanılan uygulamaların tekrarlanabilmesi, öğrenciperformanslarının nicel olarak değerlendirilebilmesi, gözetmen gerektirmeyen dahahızlı bir öğrenme ortamı ve eğitim masraflarının azaltılması olarak sayılabilirAnahtar Kelimeler: Sanal Gerçeklik, ?Haptic? Cihazı, Eğitim Simülatörü, DisHekimliği Eğitimi..

Virtual Reality (VR) applications in medicine had significant improvements. 3Dvisualization of various anatomical parts using advanced medical scanner images,anatomy education, surgery operation simulation, virtual simulator for laparoscopicskills, virtual endoscopy, psychotherapy and rehabilitation techniques are some ofthe VR applications in medicine. Integration of the haptic devices into VRapplications increased quality of the systems. By using haptic devices, the user cannot only feed information to the computer but can receive information from thecomputer in the form of a felt sensation on some part of the body.vIn this thesis a dental education simulator is developed by using a computer, amonitor, a haptic device and stereoscopic devices. The entire jaw model, all teethand decay is modeled in the virtual environment. It is possible to diagnose the decayand remove the decay region by using different dental instruments developed in thesystem. Different graphical rendering methods like Marching Cubes, Ray-castingon GPU are implemented and compared.The system is used by dentists from METU Health Center and Ankara Universityand performance tests are applied to the system. By this system it is expected todevelop a more realistic and effective preclinical education. Several advantagesoffered by the simulator include: an effective learning environment without unduefear of mistakes, facilitation of repetition, provision of opportunities toquantitatively assess student skills, rapid training environment without an instructorand lower the cost of dentist training.Keywords: Virtual Reality, haptic, education simulator, dental education.