현대 사회는 다양한 소형 모바일 기기들의 보급과 코로나 팬데믹으로 인한 온라인 공간에서의 작업 시간이 증가하고 있다. 이러한 근거리 주시 시간의 증가는 우리 눈의 양안시기능 중 이향운동 기능과 조절 기능에 큰 부담으로 작용하고 있다. 현재 양안시기능을 평가하는 방법은 자각적 방법이 주로 사용되고 있지만, 자각적 검사법이 갖는 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 시선추적 분야에 사용되는 적외선 동공 검출 기법을 기반으로 동공 크기 변화와 동공 간 거리 변화를 분석하여 양안시기능을 타각적으로 측정하는 방법에 관해서 연구하고자 한다.
7세 이상 교정시력 1.0 이상인 남녀 23명(평균연령 27.27±8.84세)을 대상으로 원거리(3m) 및 근거리(0.4m)에서 적외선 필터를 사용하여 만든 차폐렌즈(이하 차폐렌즈)로 커버테스트를 실시하여 편위량을 측정하였다. 두 번째로 프리즘 바를 이용한 스텝버전스법으로 원거리와 근거리 양성융합버전스와 음성융합버전스를 측정하였다. 세 번째로 AC/A 비 측정을 위해 근거리에서 눈앞에 각각 ±1.00D의 렌즈를 부가한 상태에서 커버테스트를 실시하여 편위량 변화를 측정하였다. 적외선 카메라를 사용하여 위의 과정들을 모두 촬영하였고, OpenCV (Open Source Computer Vision)를 사용하여 영상 프레임별 동공 간 거리와 동공 면적을 계산하였다. 각 시기능 검사 항목별 동공 간 거리 변화량과 동공 면적 변화량을 분석하고 자각적 측정값과 대조하여 통계적 유의성을 확인하였다. 또한, Bland-Altman plot을 사용하여 자각적 방법과 타각적 방법의 일치도를 평가하였다.
원거리 및 근거리 커버테스트에서 타각적 검사 방법으로 측정한 편위량을 자각적 방법으로 측정한 편위량과 비교하여 통계적 유의성을 살펴보았다. 두 검사 값의 T-검정 결과 원거리 커버테스트 p=0.148, 근거리 커버테스트 p=0.628로 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)가 없는 것으로 나타났고, Bland-Altman 일치도 평가에서도 대부분의 값이 두 측정법 사이 95% 신뢰구간 내에 존재하였다.
원거리 및 근거리 융합버전스 측정의 경우 흐린점, 분리점 및 회복점에서 급격한 동공 크기 변화가 나타났다. 동공 면적이 흐린점에서 최소 18.70±8.23㎟, 분리점에서 최소 21.23±11.90㎟씩 증가하여 급격한 동공 확대가 관찰되었다. 회복점에서는 동공 면적이 최소 ?20.47±10.96㎟정도 감소하여 급격한 동공 축소가 나타났다. 자각적 융합버전스 검사 시 실험대상자 22명의 흐린점, 분리점 및 회복점에서 위와 같이 급격한 동공 확대 및 축소가 나타나 이 지점을 타각적 융합버전스 흐린점, 분리점 및 회복점으로 판단할 수 있었다. 각 지점에 해당하는 최소 동공 크기 변화량을 검증하기 위하여 7세 아동 1명을 대상으로 자각적 측정 없이 적외선 촬영만을 통해 타각적으로 융합버전스를 측정하였다. 측정 결과 기존 양상과 유사한 동공 크기 변화가 나타났고, 흐린점, 분리점 및 회복점에서 동공 크기 변화량 값이 기존 22명의 실험대상자 평균값과 표준편차 범위 안에서 측정되었다. 따라서, 동공 크기 변화 양상을 바탕으로 한 타각적 융합버전스 측정법이 적용 가능할 것으로 사료된다.
타각적 융합버전스 측정값과 자각적 융합버전스 측정값의 통계적 유의성을 평가한 결과 근거리 양성융합버전스 분리점을 제외한 나머지 지점들에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 근거리 양성융합버전스 분리점의 경우 p=0.005로 두 측정법이 차이가 있는 것으로 나타났는데, 22명 각각의 분리점에서 타각적 측정값과 자각적 측정값이 대부분 유사했지만 18번 대상자를 제외한 나머지 대상자가 전부 타각적 측정값보다 자각적 측정값이 같거나 소폭 크게 측정되었다. 자각적 측정값을 개선된 데이터로 인지하여 통계적으로 유의한 차이가 나타나는 것으로 생각된다. 근거리 양성융합버전스 분리점의 Bland-Altman 일치도 평가는 두 측정법 간 평균 차이가 ?1.2△, 95% 신뢰구간 역시 2.3△∼-4.7△으로 매우 좁게 나타났다. 산점도 역시 평균 차이 선에 골고루 분포하고 있어, T-검정 결과(p=0.005)와는 반대로 타각적 방법과 자각적 방법이 일치도가 높은 것으로 나타났다.
경사 AC/A 비는 -1.00D를 가입했을 때 p=0.015, +1.00D를 가입했을 때 p=0.823으로 ?1.00D 렌즈를 가입했을 때 유의미한 차이가 발생하였고, 계산 AC/A 비는 p=0.152로 유의한 차이가 나타나지 않았다. AC/A 비의 일치도 평가 역시 두 검사법 간 평균 차이가 0.9△로 나타났고, 산점도 역시 평균 차이 선에 균일하게 배열하여 비교적 높은 일치도를 보였다.
본 연구에서는 시선추적 기술에 활용되는 적외선 동공 검출 기법을 기반으로 양안시기능의 타각적 검사법을 개발하였다. 근거리 양성융합버전스 분리점과 ?1.00D 렌즈를 사용한 AC/A 비 검사를 제외한 나머지 검사에서 타각적으로 측정한 안구의 편위량, 융합버전스량 및 AC/A 비가 자각적으로 측정한 값과 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았고, 일치도 평가에서도 타각적 검사와 자각적 검사 간 비교적 높은 일치도를 보였다. 동공 크기 변화와 동공 간 거리 변화 양상 분석을 통한 타각적 양안시기능 검사 방법이 실제 임상에 적용된다면, 자각적 검사 방법의 한계를 극복할 수 있을 것으로 생각된다.