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Título: Um Ambiente para o Auxílio à Aprendizagem de Habilidades Laparoscópicas usando Realidade Aumentada e Gamificação
Título em inglês: An Environment For Aid Skills Learning Laparoscopic Using Augmented Reality And Gamification
Autor(es): Valério, Julian Rodrigues
Orientador(es): Carvalho, Windson Viana de
Coorientador(es): Trinta, Fernando Antonio Mota
Palavras-chave: Ciência da computação
Gamificação
Realidade Aumentada
Framework
Caixas-Pretas Simuladoras de Laparoscopia
Gamification
Data do documento: 2016
Citação: VALÉRIO, J. R.
Resumo: Cirurgias minimamente invasivas requerem aprendizagem e treinamento de habilidades não convencionais de cirurgiões (por exemplo, coordenação mão-olho, destreza manual e precisão). Os processos de ensino e aprendizagem envolvem, em geral, o uso de caixas-pretas simuladoras para o treinamento dessas habilidades que podem ser praticadas com atividades de navegação com as pinças laparoscópicas e de coordenação de movimentos simples. Neste trabalho, propõe-se estender caixas-pretas de treinamento laparoscópico com Realidade Aumentada (RA) e técnicas de gamificação. O ambiente proposto apresenta uma câmera adicional e utiliza algoritmos de rastreamento de objetos a fim de controlar os movimentos dos objetos manipulados. O ambiente proposto é uma caixa laparoscópica simuladora capaz de observar o desempenho do aprendiz durante a atividade de formação (por exemplo, tempo para terminar a atividade, erros). O framework LARG é a parte de software principal do simulador. Ele foi desenvolvido para implementar as atividades e integrar as bibliotecas OpenCV e Ogre3D. O framework possui mecanismos que possibilitam renderizar imagens 3D nas atividades, rastrear objetos, detectar padrões e inserir componentes gamificados. Foram projetadas e desenvolvidas duas atividades para o treinamento de habilidades de navegação. Uma avaliação de usabilidade do simulador foi realizada com um grupo de dezoito médicos que executou as duas atividades. Os resultados indicam uma boa aceitação de usabilidade do ambiente proposto. Observou-se também uma diferença significativa no desempenho entre os cirurgiões e os alunos do primeiro ano de residência, um indicativo positivo para a utilização do simulador no processo de ensino e aprendizagem de habilidades em MIS.
Abstract: Minimally Invasive Surgeries (MIS) require learning and training unconventional skills of surgeons (e.g., hand-eye coordination, manual dexterity). The teaching and learning processes usually involve the use of simulating box-trainers, which allow the training of such skills with navigation activities and simple coordination. In this paper, we propose to extend laparoscopic box-trainers with Augmented Reality (AR) and gamification techniques. The proposal uses an additional camera and object tracking to monitor the movement of handled objects. Our boxtrainer simulator is able to assess the performance of students during the training activity (e.g., time to complete the activity, errors). The main part of the simulator is the LARG framework, which is developed and used to implement the gamified activities. The framework integrates the OpenCV and Ogre3D libraries. It offers mechanisms that enable rendering of 3D images in activities, tracking of objects, detecting patterns and inserting gamified components. We designed and developed two activities for the training of navigation skills. A usability evaluation of the proposal was implemented with a group of eighteen members who performed two activities. Results indicate a good usability acceptance of the box-trainer. We also observed a significant difference in performance between surgeons and students of the first year of residency, thus indicating the simulator can be successfully used in learning MIS skills.
Descrição: VALÉRIO, Julian Rodrigues. Um Ambiente para o Auxílio à Aprendizagem de Habilidades Laparoscópicas usando Realidade Aumentada e Gamificação. 2016. 106 f. Dissertação (mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16373
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