Uma metodologia para captura e exibição dos movimentos cinemáticos endodônticos, baseada em ambientes virtuais com retorno háptico

Abstract

Endodontics is the branch of dentistry that deals with the treatement of the diseases within the tooth roots. The dentists training to work in Endodontics is done using extracted teeth, which are not always available, or using resin teeth, which doesn’t reproduce all the natural tooth physical properties. Since the treatment is performed inside the tooth, dentists do not see how treatment is evolving, so that, they need to develop high tactile sensitivity to know if the treatment is being performed correctly. New training methods using Virtual Reality based simulators equipped with haptic devices have been used for this type of training. However, most simulators are designed to simulate tasks that uses rotary dental drill to perform the coronary opening procedure, leaving aside the training of cleaning and shaping of root canals. For this task dentists use endodontic hand tools in the form of small files that are inserted on the root channels targeting to remove the pulp and extend its diameter. The main goal of this work is to develop a methodology for endodontic training that uses a Virtual Reality based simulator with a haptic device. This simulator allows to convincingly mimic the tactile sensation perceived by the dentist during the task of cleaning and shaping of root canals using endodontic hand tools. Besides the simulator, in order to support the methodology, a haptic device with four degrees of freedom, was designed and built. During the simulation, the system captures the movements and forces the dentist applies on the haptic device. After that, using a visualization software, the user can see these moves and analyze his own performance. Tests performed with dentists and dental students shown that the simulator is able to convincingly represents the haptic sensation that occurs in a real environment. The test results also show that the visualization system is effective to help the users to identify potential errors that may happen during the simulation.

A Endodontia é a especialidade da Odontologia responsável por tratar as doenças que ocorrem dentro das raízes do dente. O treinamento dos dentistas para atuarem na Endodontia é feito com o uso de dentes naturais extraídos, que nem sempre estão disponíveis, ou com dentes de resina, que não conseguem reproduzir todas as propriedades físicas de um dente natural. Devido ao tratamento ser realizado dentro do dente, os dentistas não tem visão de como o tratamento está evoluindo, necessitando para isto, desenvolver alta sensibilidade tátil para perceber se o tratamento está sendo realizado corretamente. Novos métodos de treinamento utilizando simuladores baseados em Realidade Virtual equipados com dispositivos hápticos vêm sendo utilizados para este tipo de treinamento. Entretanto, a maior parte dos simuladores preocupa-se em simular tarefas que utilizam instrumentos rotatórios para realizar o procedimento de abertura coronária, deixando de lado o treinamento da tarefa de limpeza e modelagem dos canais radiculares. Nesta tarefa os dentistas utilizam instrumentos manuais no formato de pequenas limas que são introduzidas nos canais do dente visando remover sua polpa e dilatar seu diâmetro. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia de treinamento em endodontia que usa um simulador de realidade virtual com um dispositivo háptico. Este simulador permite imitar, de forma convincente, a sensação tátil percebida pelo dentista durante a etapa de limpeza e modelagem dos canais radiculares utilizando instrumental endodôntico manual. Além do simulador, a fim de apoiar a metodologia, foi construído um dispositivo hápico com quatro graus de liberdade. Durante a simulação, o sistema captura os movimentos e a força que o dentista emprega no dispositivo háptico. Depois disso, com o uso de um software de visualização, o usuário pode ver estes movimentos e analisar o próprio desempenho. Testes feitos com dentistas profissionais, professores e alunos de endodontia mostraram que o simulador é capaz de reproduzir de forma convincente a sensação tátil que ocorre em um ambiente real. Os resultados dos testes demostram também que a ferramenta de visualização da simulação desenvolvida é eficaz para ajudar o usuário a identificar possíveis erros que ocorrem durante as simulações.