Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/12985
Title: Sosyal Bir Robot Arkadaş Yardımıyla Çocuklarda Dental Kaygı Ve Stresin Azaltılması
Other Titles: Reduction Of Dental Anxiety And Stress In Children Using A Social Robotic Companion
Authors: İnce, Gökhan
Yasemin, Mine
10114354
Bilgisayar Mühendisliği
Computer Engineering
Keywords: Robotik
Diş Tedavisi
Oz Büyücüsü Deneyi
İnsan Robot Etkileşimi.
Robotics
Dental Treatment
Woz Experimentation
Human Robot Interaction
Multi-modal Interaction
Healthcare Robotics
Issue Date: 24-Jun-2016
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Instıtute of Science and Technology
Abstract: Diş hekimliğinde hastalarda diş tedavileri ile ilişkili anksiyete durumuyla sıklıkla karşılaşılmakta, bu durum özellikle çocukları etkileyerek diş tedavilerinde problem yaratmaktadır. Her hekim ağız/diş bölgesinde tedavi gereksinimi bulunan ancak tedaviye uyum göstermeyen çocuk hasta ile karşılaşmaktadır. Çocuk hastaların tedavisi sırasında birçok durumda çocuğun gelişim derecesine ve tedaviye yanıtına göre diş hekimleri çeşitli davranış yönetimi yaklaşımlarını uygulamaktadırlar. Anlat-göster-yap, pozitif motivasyon, dikkat dağıtma gibi temel davranış yönetim tekniklerinin başarılı olamadığı çocuklarda sedasyon ve genel anestezi gibi maliyetli ve komplikasyon riski yüksek girişimlere başvurulmaktadır. Sağlık çalışanları çocukları cesaretlendirmek, kaygıya odaklanmış zihinlerini başka bir yöne çekmek ve uygulanacak tıbbi prosedürü eğlenceli bir hale getirmek için renkli ve desenli giysiler giyerek, palyaço doktorlar kullanarak bazı yaklaşımlarda bulunmaktadırlar. Müzik dinletilmesi ya da çizgi film seyredilmesi ile de çocuklardaki ağrı ve endişenin azaldığına dair çalışma sonuçları bulunmaktadır. Bu durumda hoş olmayan algıların azaltılarak, negatif davranışların veya tedaviden kaçma davranışının önlenmesine çalışılmaktadır. Bu şekilde sedasyon, genel anestezi gibi ileri davranış tekniklerine gerek kalmadan tedavilerin tamamlanması hedeflenmektedir. Bu dikkat dağıtıcı sistemlerin işe yaradığı bilinmesine rağmen, ne kadar etkin oldukları ile ilgili kapsamlı bir çalışma bulunmamaktadır. Bu sistemler, her zaman çocuğun dikkatini ağrıdan uzaklaştırmada yeterince etkin olmayabilmektedir. Bu bilgiler ışığında, çocuğu tıbbi işlem sırasında meşgul edebilecek daha güçlü ve daha kapsamlı bir sisteme ihtiyaç duyulduğu görülmüştür. Günümüzde çoklu algı (multisensory) stratejilerinin görsel, işitsel, ve dokunsal uyaranların kombine edilmesi ile ağrı üzerinde tek bir uyaran (single-sensory) ile olduğundan daha büyük bir etki sağlayacağı düşünülmüştür. Bu çalışmadaki amacımız çoklu algı stratejilerini uygulayabilecek insansı robotlarla diş tedavileri sırasında çocuğun dikkatini ağrılı uyarandan eğlenceli bir başka yöne doğru çevirmek ve tedaviyi kabul etmesini sağlamak, bu şekilde tedavi seansının daha sorunsuz ve rahat sürmesini sağlayarak hekime konforlu bir tedavi ortamı sağlamaktır. Güncel literatür incelendiğinde aşı sırasında çocuklarda oluşan korku ve anksiyetenin azaltılması ve davranışların yönlendirilmesi amacı ile robotların kullanılmış olduğu bazı çalışmalar bildirilmiş olsa da dünyada diş hekimliğinde dental anksiyete ve ağrının azaltılması konulu robot kullanımı konusunda henüz herhangi bir çalışma yapılmamıştır. Bu sebeple bu çalışma dünyada ve ülkemizde diş hekimliği tedavisinde çocuklarda ağrı ve stresin azaltılması amacı ile çocuk-robot etkileşiminin kullanılacağı ilk çalışma olma özelliğini taşımaktadır. Bu çalışmada diş tedavileri sırasında tekno-psikolojik dikkat dağıtma tekniği kullanarak 4-10 yaş arası çocuklarda anksiyete, stres ve strese bağlı ağrının azaltılması için insansı robotlar kullanılmıştır. Bu robotlar için ses-bazlı diyaloglar, görüntü-bazlı videolar ve yüz, baş, kol ve vücut hareketlerine dayanan jest ve mimikler ile bu etkileşimi çoklu kipli bir şekilde destekleyecek sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemlerin etkinliği, birinde diş hekiminin tedaviyi tek başına yürüttüğü ve diğerinde robotun diş hekimine yardımcı olduğu iki farklı grup çocuk üzerinde test edilerek gösterilmiştir. Bu deneyler sırasında, robotların farklı kaygı ve korkulara etkilerini ölçebilmek adına hem (iğne kullanımını gerektiren) anestezili işlemler, hem de anestezisiz işlemler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sistemin başarısı, hastalara uygulanacak anketlerle öznel bir şekilde, kamera görüntü analizleri ve tedavi süreleri ölçümleri ile de nesnel bir şekilde değerlendirilmiştir. Çocuk diş hekiminin tedavi öncesinde her hasta ile belirlenen sabit sorular ile iletişim kurması yerine bu görevi tekrarlanabilir işlerin bir zorluk ve masraf yaratmadığı bilgisayar teknolojilerinin (animasyon veya robot) devralması sonucu hekimin zaman ve enerji kaybının minimize edilerek olumlu davranışların geliştirilmesi ve tedavinin başarısının artırılması hedeflenmiştir. Araştırmanın sonucunda robotların yardımı ile çocuklara eğlenceli ve rahat bir ortam sağlanarak çocuklarda olumlu davranışların geliştirilmesi, diş tedavilerinin başarısının artırılması ve sedasyon ve genel anestezi gibi maliyetli ve komplikasyon riski yüksek girişimlere olan ihtiyacı azaltmak nihai hedeftir. Bu çalışma dünyada ve ülkemizde diş hekimliği tedavisinde çocuklarda ağrı ve stresin azaltılması amacı ile çocuk-robot etkileşiminin kullanılacağı ilk çalışma olma özelliğini taşımaktadır. Devam etmekte olan bu projenin temel ilgi odağı, insansı robotların, dental kaygıları olan çocukların diş tedavisi sırasındaki kaygılarının azaltılmasındaki etkisini araştırmak ve test etmektir. Sistemi ilk olarak yetişkinlerle yapılan pilot testlerle, daha sonra çocuk hastalarla klinik ortamında test ettik. Yapılan bu ön deneylerdeki amacımız çocuklarla test etmeden önce deney kurulumunu iyileştirmek ve robot ile çocuklar arasındaki etkileşimi en uygun hale getirmektir. Projenin gerçeklenmesi bir insan operatör aracılığıyla insansı bir robotun çocuk ile sohbet ederek dikkat çekici mimikler ve vücut hareketleri sergilenmesi ile sağlanmıştır. Bu amaçla insan operator tarafından kullanılacak bir bilgisayar ve gerekli çıktıların elde edilmesini ile sağlayacak kameralara ihtiyaç duyulmaktadır. Robotun fiziksel olarak taşınmasının kolaylığı sayesinde de sistem, internet, bilgisayar ve kameralar bulunan her ortama aktarılabilmiştir. Çalışmada robot ile tedavi grubunda Güney Kore'de Yujin Robot firması tarafından geliştirilmiş olan iRobiQ adlı robot ile çalışılmıştır. Proje kapsamında ilk olarak robot içeriklerinin hazırlanması ve bu içeriklerin operatör tarafından yönetilmesini sağlayacak işlemler gerçekleştirilmiştir. Başlangıçta kafa ve el sallama gibi temel vücut hareketleri ve mutlu, üzgün, şaşkın vb. yüz mimiklerinin tanımlanmasına karar verilmiştir. Bu çalışmada robot sabit bir konumda duracağı için robotun tekerlekleri ile sağlanabilecek konum değiştirme hareketleri programlanmamıştır. Gerçek testlere geçmeden önce yapılan ön testlerde çocuğun dikkatini çekecek robot figürleri ve eğlenceli videolar belirlenmiş ve robota yüklenmiştir. Çalışmaya katılacak tüm çocuklar Türkçe konuşabildiği için ve robotun Türkçe metin-konuşma(text-to-speech) modülü olmadığı için, sistemin gerçeklenmesinde insan-robot etkileşimi alanında popüler yöntemlerden biri olan Oz Büyücüsü (Wizard of Oz) yöntemi tercih edilmiş ve bu yöntemle robotun çocuklar ile sözlü etkileşimi sağlanmıştır. Robot grubu ile yapılacak deneyler öncesinde proje ekibi için sistemin kurulması, donanım ve yazılımların çalıştırılması konusunda gerekli eğitimler verilmiş ve ayrıca yazılı olarak tüm bu bilgilerin maddeler halinde belirtildiği Deney Kılavuzu hazırlanmıştır. Oturumlar sırasında aynı anda 2 farklı noktadan sabit kameralarla çekim yapılarak tüm tedaviler kayıt edilmiştir. Diş tedavileri her iki grupta da aynı prosedürde gerçekleştirilmiştir. Çocuklara ve ebeveylerine araştırma protokolünün ayrıntılı açıklanmasını ve gönüllü onam formlarının doldurulmasını takiben tedavi işleminden önce çocuğun anksiyete derecesini ölçmek üzere anket formlarının doldurulması istenmiştir. Çocukların kaygı seviyelerini kontrol etmek amacıyla parmak tipi nabız ölçer (Pulse Oximeter) ile nabız hızı (bpm) ölçümü yapılmış ve her hastanın tedavi öncesi, sırası ve sonrasındaki nabız değerleri kaydedilmiştir. Temel müdahale yöntemleri ve robot asistanlığının etkisini ölçmek için her hastaya ve ebeveynlerine tedavi öncesi ve sonrasında ağrı ve kaygı seviyeleri ölçen anketler uygulanmıştır. Değerlendirme kriterlerinden elde edilen sonuçlara göre, robotlar sosyal ve duygusal açıdan çocuk hastalara stres ve kaygı ile başa çıkabilmeleri konusunda diğer geleneksel müdahale yöntemlerinden daha çok yardımcı olabilmektedir. Bu tezde verilen sonuçlar başlangıç niteliğinde olmasına rağmen anksiyete değerlendirmesi açısından önemli bir eğilimi vurgulamaktadır. Gelecekte katılımcı alımına devam edilmesi ve hastaların ağrı ve kaygı durumları ile ilgili daha çok hasta üzerinde ölçümler yapılması planlanmaktadır. Daha sonraki çalışma ise tedavinin akışında veya çocuklarla etkileşimde herhangi bir fark olup olmayacağını görmek amacıyla başka bir insansı robot olan Nao'nun etkilerini araştırmak olacaktır.
Young children have different ways of thinking from adults and less experience of the world. From their perspective, what seems ordinary to an adult can be very frightening to a child, for example, going to the dentist is a fear that many children share due to the pain and discomfort during the visit. Dental anxiety is prevalent among children, especially in anticipation of treatment and cause problems during their dental procedure. So this causes a decrease in the success of dental treatment and risk of complications such as sedation and general anesthesia, and requires high cost and so much time. Dentists perform a variety of behavior guidance approaches in most situations depending on the child's developmental level and reaction to treatment. If the basic behavior management techniques such as tell-show-do, positive motivation, distraction are not effective, approaches like sedation and general anesthesia, which come at high costs and risk of complications, are applied. Instead of the pediatric dentists communicating with each patient by asking standard questions before treatment, the usage of computer technologies (animation or robot), will take over these repetitive tasks. As a result, the dentist's chair time and energy loss is minimized and it is targeted to develop positive behavior and increase treatment success. The aim of this study is to provide an entertaining, and relaxing environment to the children patients with the help of robots in order to develop positive behaviors in children resulting to an increase in the success of dental treatment and to the circumvention of the high cost and risk of complications like sedation and general anesthesia. There are only a few studies reporting the usage of robots to help in reducing the fear and anxiety during vaccination in children, but there is no any study about robots and their usage in reduction of dental anxiety and pain in dentistry in the literature. Therefore, our work is the first study in our country and in the world, which investigates the effect of child-robot interaction in reducing pain and stress during dental treatment. To setup a more comprehensive and robust system that can make a child busy during medical procedures, we proposed a novel technique based on the use of a humanoid robot companion to improve the child's experience in the clinical environment by minimizing pain and anxiety during a dental procedure. Therefore, we aim to design and develop a long-term human-robot interaction with children. To ensure the robot appears to be performing flawlessly, we have usedWizard of Oz (WoZ) method, widely used in robot assisted studies to conduct our experiments. Our platform enablesWizard of Oz experiments to substitute the missing parts of the robot, for example, natural language interface in Turkish. All sessions were videotaped with cameras fixed at two different locations. All of the children have been treated at a clinic in the Department of Pediatric Dentistry, in Istanbul University. These participants were randomly assigned to two groups, a standard control group which is subjected to the dentist's own skills alone and a robot group whose treatment is conducted with a dentist and assistance of the robot. All children are exposed to the same dental treatment in the same clinic environment. Treatment of first group is performed in the routine clinical procedure. In the second group, or robot group, the robot chats with the child, instructs the child before and during the treatment, distracts and encourages her/him, and plays animations favoured by the children. In this context, the robot appears acting naturally even in the lack of autonomy. A set of questionnaires measuring levels of pain and anxiety are applied in both pre and post session to each participant and their parents in order to measure the effects of robot assistance and basic intervention methods. Children's anxiety level was recorded before, during and after treatment in terms of physiological pulse rate (bpm) by using a finger type pulse measuring device (Pulse Oximeter). Based on the experimental results, a robot can socially and emotionally aid child patients in dental procedure to cope with stress and dental anxiety better than other conventional intervention methods. We present some very early quantitative observations of treatments conducted by dentist alone and with assistance of a robot. We will continue participant recruitment and present much quantitative measures relating to patient anxiety and pain. Our next plan is to explore the effects of another robot Nao to see whether there will be any differences.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2016
URI: http://hdl.handle.net/11527/12985
Appears in Collections:Bilgisayar Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
10114354.pdf4.51 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.