3D立体视觉与手-工具对齐对基于VR的牙科训练模拟器学习效果与技能迁移的影响

近年来牙科模拟器日益普及。区分VR硬件配置的重要方面包括3D立体渲染以及用户手部与虚拟工具的视觉对齐。新牙科模拟器的评估常未分析这些模拟方面的影响。本文旨在确定3D立体渲染与手-工具对齐对VR牙科模拟器教学效果与技能评估准确性的影响。我们开发了一个使用HMD与两个力反馈设备的双手模拟器，提供兼具3D立体渲染与手-工具对齐的沉浸式环境。随后我们对模拟的这两个方面进行独立控制。我们使用该模拟器训练四组学生进行根管开髓，并测量虚拟与现实学习增益。我们通过使用逼真塑料牙进行前测与后测量化现实学习增益，并通过模拟器内训练结果评分量化虚拟学习增益。我们开发了一种自动评分指标来为训练结果打分，该指标与专家对这些结果的评分高度相关。我们发现手-工具对齐对虚拟与现实学习增益有正向影响，并提升技能评估准确性。我们发现立体3D对虚拟与现实学习增益有负向影响，但其提升技能评估准确性。该发现反直觉，且我们发现眼-牙距离是立体3D的混淆变量，因其在单目3D条件下显著更低且与现实学习增益负相关。我们的研究结果可为未来牙科模拟器及其他高精度精神运动任务模拟器的设计提供有价值的信息。