Learning curve of the dental CAD software program : differences in learning effects by type of software program and dental personnel

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: The first purpose of this in vitro study was to predict the learning curve of dental computer-aided design (CAD) software programs according to dental personnel and type of dental CAD software using the Wright model and to investigate the tendency of dental personnel to reduce working time based on repeated learning. Another purpose of this study was to compare the correlation between the learning effect of the dental CAD software and computer literacy in the clinical and preclinical experience groups of CAD/computer-aided manufacturing.
Materials and methods: A total of 36 participants were recruited, including an equal number of dentists, dental technicians, and dental students (N = 12 per dental personnel). A custom abutment design was evaluated using exocad CAD and Deltanine CAD software programs. The design was carried in four steps, repeated three times each. This study applied the formula of the Wright model to predict the number of repetitions. A survey was conducted to evaluate the participants’ computer literacy. In the statistical analysis, 3-repetition and 500-repetition times were analyzed using the Kruskal–Wallis H test and Friedman test (α = 0.05), and a post-hoc comparison was performed using the Mann–Whitney U test and Bonferroni correction method (α = 0.017). The Mann–Whitney U test was used to analyze the difference between the clinical and preclinical experience groups, and the correlation between computer literacy and reduction in working time was confirmed by Spearman’s rank correlation analysis (α = 0.05).
Results: Participants had a longer mean learning time with the exocad CAD software than with the Deltanine CAD software. The overall change with repeated learning was significantly different (P < 0.001), and all differences were found in the first to third iteration trials. Software-dependent differences were also observed (P = 0.005). The Mann–Whitney U test also revealed a significant difference between the two software programs (P = 0.015), but no significant difference was detected after the 56th iteration trials (57th iteration trials: P = 0.051). Three repetitions resulted in a shorter working time in the dental technician group. The three-repetition time decreased statistically among all dental personnel (P < 0.001). There was a statistically significant difference in the time for 500 repetitions based on the type of dental personnel (P = 0.036), but no significant difference was found after the fourth iteration trials (fifth iteration trials: P = 0.076). Furthermore, there was a statistically significant decrease in the estimated time of 500 iteration trials from the first to the 500th iteration trials (P < 0.001). The median working time indicated that the clinical experience group was faster than the preclinical experience group (P < 0.001). On the other hand, the preclinical experience group had a greater reduction in working time (P = 0.002). Only the preclinical experience group had a significant positive correlation between the computer literacy and reduction in working time (P < 0.001).
Conclusions: Because the time-reduction patterns for iterative trials differ depending on the type of CAD software, the learning curves might also differ based on software type. As the operator’s skill increased through iterative trials, the differences in learning times between the software programs gradually disappeared. All dental personnel showed learning effects of dental CAD software programs. Although the dental technician group initially showed a short working time, after initial learning, the same learning effect appeared, regardless of the type of dental personnel. Basic computer skills are required for first-time users to achieve an excellent learning effect with dental CAD software programs.

국문 초록 (Abstract)

연구 목적: 본 연구의 목적은 Wright 학습 곡선 모델을 이용하여 치과 종사자 및 치과용 CAD 소프트웨어의 유형에 따른 학습 곡선을 예측하고, 반복 학습에 따른 작업 시간의 감소 경향을 조사하는 것이다. 또한 치과용 CAD/CAM의 임상 경험 및 비 경험 그룹에서 치과용 CAD 소프트웨어의 학습 효과를 평가하고, 컴퓨터 활용 능력 간의 상관 관계를 비교하는 것이다.
재료 및 방법: 치과 의사, 치과 기공사, 그리고 치과대학 학생의 참가자가 총 36명 모집되었다 (N = 12). 치과용 exocad CAD 및 Deltanine CAD 소프트웨어 프로그램을 사용하여 맞춤형 어버트먼트 디자인을 평가했다. 맞춤형 어버트먼트 디자인은 소프트웨어에 따라서 3회 반복 측정되었다. 그리고 Wright 학습 곡선 모델의 공식을 적용하여 반복 작업 시간을 예측했다. 그리고 컴퓨터 활용 능력을 평가하기 위해 설문 조사가 실시되었다. 통계 분석에서는 Kruskal–Wallis H test와 Friedman test로 3회 작업 시간과 300회 및 500회 예측 시간을 평가하였고 (α = 0.05), Mann–Whitney U-test와 Bonferroni correction method을 사용하여 사후 검정을 수행했다 (α = 0.017). Mann–Whitney U test는 임상 경험 및 비 경험 그룹 간의 차이를 분석하는 데 사용되었고, 컴퓨터 활용 능력과 작업 시간 감소율 간의 상관 관계는 Spearman's Rank correlation 분석을 통해 검증되었다 (α = 0.05).
결과: exocad CAD 소프트웨어는 Deltanine CAD 소프트웨어보다 평균 학습 시간이 높았다. 반복 학습에 따른 전반적인 감소 패턴은 두 소프트웨어에서 유의하게 달랐으며 (P < 0.001), 첫 번째에서 세 번째 반복 학습 시에 소프트웨어 간에서 유의한 차이를 보였다. 300회 예측 곡선에서 두 소프트웨어 프로그램 간에 유의한 차이가 나타났지만 (P = 0.015), 56회 반복 학습 (57회 반복 학습: P = 0.051) 후에는 두 소프트웨어 간에 유의한 차이가 없었다. 치과 기공사 그룹의 작업 시간에서 가장 적은 작업 시간을 보였으며, 모든 유형의 치과 종사자에서 3회 반복 학습 시간이 유의하게 감소했다 (P < 0.001). 500회 예측 시간은 치과 종사자의 유형에 따라 유의한 차이를 보였지만 (P = 0.036), 4회 반복 학습 (5회 반복학습: P = 0.076) 이후에는 치과 종사자 간에 유의한 차이가 없었다. 또한, 1회부터 500회 반복까지 유의하게 작업 시간이 감소했다 (P < 0.001). 임상 경험 그룹이 임상 경험이 없는 그룹보다 평균 작업 시간이 적었다 (P < 0.001). 반면 작업 시간 감소율은 임상 경험이 없는 그룹에서 더 높았다 (P = 0.002). 치과용 CAD 소프트웨어의 임상 경험이 없는 그룹에서는 컴퓨터 사용 능력의 점수와 작업 시간 감소율 간에 유의한 양의 상관 관계를 보였다 (P < 0.001).
결론: 반복 학습에 의한 시간 감소 패턴은 치과용 CAD 소프트웨어 유형에 따라 다르기 때문에, 학습 곡선은 치과용 CAD 소프트웨어의 유형에 따라 다를 수 있다. 장기간의 반복 학습을 통해 작업자의 능력이 향상됨에 따라 CAD 소프트웨어 프로그램 간의 학습 시간 차이가 점차 사라졌다. 모든 유형의 치과 종사자는 치과용 CAD 소프트웨어 프로그램의 사용 시에 학습 효과를 보였다. 치과 기공사 그룹은 학습 초기에 작업 시간이 가장 짧았지만, 초기의 반복 학습 이후에는 치과 종사자의 유형에 관계없이 동일한 학습 효과가 나타났다. 그리고 치과용 CAD 소프트웨어 프로그램을 처음 사용하는 작업자에서 우수한 학습 효과를 얻기 위해서는 보다 높은 컴퓨터 학습능력이 요구된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and Methods 8
• Ⅲ. Results 18
• Ⅳ. Discussion 37
• Ⅴ. Conclusion 48
• References 50
• Peer-Reviewed Publications 61
• Conference Presentations (Only Awards) 66
• Patent 66
• Abstract in Korean 67