Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.19 No.4 pp.411-422
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2017.19.4.411

A Study on Measurement of Fusional Vergence Reserve Amount Using Digital Camera

Min-kyu Choi1), Kyung-ho Ko1), In-Chul Jeon1),2)*
1Department of Public Health and Medicine, The Graduate School of Dong-shin University, Naju
2Department of Optometry and Optic Science, Dong-Shin University, Naju
Address reprint requests to In-Chul Jeon Dept. of Optometry, Dongshin University, Naju +82-61-330-3554, icjeon@dsu.ac.kr
20171031 20171211 20171211

Abstract

Purpose:

The purpose of this study was to investigate the method of measuring the fusional vergence amount by analyzing the image of the eyes changed with the application of the prism using a digital camera and to evaluate the significance of this method with a conventional subjective measurement method.

Methods:

The subjects were 30 adults (mean age 23.77 ± 1.52 years) with corrected visual acuity of 1.0 or more and were measured negative fusional vergence (NFV) and positive fusional vergence (PFV) three times, respectively, using a step vergence method with a prism bar at distance and near. When measuring fusional vergence, each prism stage was photographed using a Canon 6D DSLR camera and a 100mm macro lens. At the same time, we recorded subjective break and recovery points. Finally, we measured that pupillary distance (PD) on photograph of each step of prism diopter and convert them to graph. The significance was identified by comparing subjective and objective values.

Results:

In the case of the NFV measurement, the graph showed a steady increase in the pupillary distance change measured after photographing, and a graph slope change at the point reported as the break and recovery points. In the case of PFV measurement, the PD decreased steadily, and the slope of the graph was changed at the point reported as the separation point and the recovery point. The mean value of the NFV at distance was that objective ‘12.63±5.48⊿’, subjective ‘11.41±3.88⊿’ at the break point, objective ‘9.15±4.12⊿’, subjective ‘8.11±3.47⊿’ at the recovery point. For near NFV break points were that objective ‘16.74±4.01⊿’, subjective ‘15.93±4.66⊿’ and recovery points were that objective ‘12.55±3.43⊿’, subjective ‘11.91±3.90⊿’. The break points of distance PFV were that objective ‘18.52±4.84⊿’, subjective ‘18.58±5.73⊿’ and the recovery points were that objective ‘3.36±3.89⊿’, subjective ‘13.17±4.34⊿’. The break points of near PFV were that objective ‘22.85±6.33⊿’, subjective ‘22.96±6.21⊿’ and the recovery points were that objective ‘17.13±4.61⊿’, subjective ‘17.48±5.37⊿’. These were not statistically significant.

Conclusions:

There was no statistically significant difference of the measured values between that the objective measurements using a digital camera and the subjective measurements using a prism bar. Therefore, it would be useful to measure the convergence reserve in infants and persons with disabilities who can not perform self - examinations using a digital camera. It is thought that the method of measuring fusional vergence range using a digital camera is useful for the measurement of infants and the disabled who can not be measured by subjective method.


디지털 카메라를 이용한 융합예비량 측정에 관한 연구

최 민규1), 고 경호1), 전 인철1),2)*
1동신대학교 일반대학원 보건의료학과, 나주
2동신대학교 안경광학과, 나주
    Dong-shin university

    Ⅰ.서 론

    통계청 자료에 의하면 우리나라 전체 인구 중 자폐 증이나 다른 장애로 인하여 의사소통이 어려운 장애 인의 비율은 4.89%로 보고되고 있으며, 매년 꾸준히 그 비율이 증가하고 있다고 한다.1) 하지만 장애인들 은 신체적인 기능의 제약이나 인지적인 제한, 의사소 통의 어려움 등으로 보건의료서비스에 대한 접근에 상당히 제한을 받고 있다.2) 장애인 또한 개인의 신체 적 안녕 및 건강은 삶의 질의 중요한 지표 중 하나이 다.3) 따라서 의사소통이 어려운 장애인의 굴절이상의 교정뿐만 아니라 정상적인 양안시를 통한 시생활의 질 향상을 위한 연구가 필요하다.

    해외의 연구에 따르면 정상인의 양안시 이상 환자 의 분포는 대략 10~20%로 보고하고 있으며4), 이러 한 양안시 이상은 크게 조절 이상과 버전스 이상으로 분류된다.5,6) 조절 이상이나 버전스 이상은 눈의 피 로, 충혈, 간헐적 복시, 두통과 같은 다양한 자각적 증상을 유발하게 되며, 버전스 이상에서 더 많은 빈 도로 발생하게 된다.7,8) 하지만 의사소통이 불가능한 장애인을 대상으로 한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 의사소통이 불가능한 장애인의 양안시 상태를 완전하게 평가하기 위해서는 일반인과 동일하게 폭주 근점, 원거리와 근거리에서 가림검사, 원거리와 근거 리에서 이향운동(vergence)의 범위 및 입체시 검사가 필요하다.9) 정상적인 양안시 상태를 평가하기 위한 위 항목 중 원거리와 근거리에서 수평이향운동의 범 위 측정은 피검자가 양안시를 유지하기 위해 어느 정 도의 수평이향운동을 사용하고 있는지 직접적으로 알 아보는 것으로 양안시기능 이상의 평가와 교정에 아 주 중요한 지표이다.

    현재 융합예비량의 측정 방법은 포롭터에 있는 리슬리 (risley) 프리즘을 이용한 매끄러운 이향운동(smooth vergence) 검사와 포롭터 바깥쪽에서 프리즘 바(prism bar)를 이용한 계단식 이향운동(step vergence) 검사를 사용하고 있다. 하지만 두 가지 방법 모두 피검자의 의사 표현에 의지하는 자각식 측정법으로써 자각식 검사가 불가능한 유아나 장애인 등의 융합예비량 측정에는 한계 가 있다. 따라서 본 연구에서는 고가의 장비를 사용하지 않고 널리 보편화 되어 있는 디지털 카메라를 사용하여 타각적으로 융합예비량을 측정하고, 자각식 측정값과의 유의성 평가를 통해 자각적 측정이 불가능한 대상의 융합 예비량 측정에 기초자료를 제시하고자 하였다.

    Ⅱ.대상 및 방법

    1.대 상

    전신질환이나 안과적 질환이 없으며 사시 및 굴절 교정 수술을 받은 경험이 없고 관련된 약물을 복용 한 적이 없는 원거리 완전 교정시력 1.0 이상인 남 녀 30명(평균 23.77±1.52세)을 대상으로 실시하였 다. 또한, 본 연구는 동신대학교 기관생명윤리 위원 회(Institutional Review Bord, IRB)의 승인을 받았 으며, 연구에 참여한 대상자는 연구의 목적과 검사 내용을 충분히 이해하고 참여에 동의하였다.

    2.측정장비

    Fig. 1과 같이 피검자의 눈앞에 반투명 거울(투과 율 50%, 반사율 50%)이 붙어있는 촬영 박스를 설치 하여 피검자가 시선의 방해 없이 거울에 반사된 원거 리(3 m) 및 근거리(40 cm) 시표를 주시할 수 있도록 하였다.10) 촬영 박스 안쪽은 검정색으로 칠하고 어둡 게 하여 피검자가 완전한 거울처럼 느낄 수 있도록 하였다. 또한 박스 안쪽에 디지털카메라(EOS-6d DSLR, 100mm Macro lens, Cannon, Japan)를 설 치하여 반투명 거울 뒤쪽에서 피검자의 융합예비량 측정 사진을 촬영할 수 있도록 하였다.

    3.측정방법

    1)자각적 융합예비량 측정

    프리즘 바(Luneau SAS, France)를 이용한 스텝버 전스 법으로 원거리(3 m) 및 근거리(40 cm)에서 음 성융합이향운동(negative fusional vergence)과 양 성융합이향운동(positive fusional vergence)을 각각 3회 측정하였다. 융합예비량 측정 시 프리즘 적응을 예방하기 위해 프리즘의 기저방향을 기저내방과 기저 외방으로 번갈아 가며 측정하였고 1회 측정 후 각각 의 검사에는 5분의 간격을 두었다.11,12)

    2)타각적 융합예비량 측정

    스텝버전스 법으로 자각적 융합예비량 측정과 동 시에 각 프리즘 측정 단계(1⊿, 2⊿, 4⊿, 6⊿, 8⊿, 10⊿, 12⊿, 14⊿, 16⊿, 18⊿, 20⊿, 25⊿, 30⊿, 35 ⊿, 40⊿)를 디지털 카메라로 촬영하였고, 피검자로 부터 자각적 분리점과 회복점을 보고 받아 기록하였 다. 촬영된 각 프리즘 단계의 사진 상 동공 간 거리 (pupillary distance)는 포토샵( Photoshop CS6, Adobe, USA)프로그램을 사용하여 좌우안의 동공연 에서 동공연까지의 거리를 측정 후 동공 간 거리 변 화량을 그래프로 환산하였다. 그래프 상의 기울기 변 화량과 변곡점을 바탕으로 타각적 융합예비량 분리점 과 회복점을 측정하였다.

    4.자료 처리 및 분석

    본 연구에서는 타각적으로 측정한 분리점, 회복점 과 자각적으로 측정한 분리점, 회복점을 비교하기 위 해 SPSS(Ver 22.0 for Windows, SPSS Inc, USA) 를 사용하여 독립표본 T검정(Student's t-test)을 시 행하였고, 유의확률 p<0.05일 때 통계적으로 유의한 차이가 있다고 판단하였다.

    Ⅲ.결과 및 고찰

    1.원거리 및 근거리 음성융합이향운동

    Fig. 2는 원거리 음성융합이향운동 측정 시 분리점 에서 나타나는 동공 간 거리 변화 그래프 표본이다. 두 그래프 모두 프리즘 디옵터의 증가에 따라 일정한 기울기로 동공 간 거리가 증가 하다가 각각 25⊿과 10⊿에서 기울기의 변화가 관찰되었는데 이 지점은 피검자가 자각적 분리점으로 보고한 지점과 거의 일 치하였다. Fig. 3은 원거리 음성융합이향운동 회복점 측정 시 나타나는 동공 간 거리 변화 그래프 표본으 로 불규칙하던 그래프의 기울기가 각각 10⊿과 8⊿에 서 일정하게 유지되며 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이 지점은 피검자가 회복점으로 보고한 지점과 유사 하게 나타났다. Fig. 4는 근거리 음성융합이향운동 측정 시 분리점에서 나타나는 동공 간 거리 변화 그 래프 표본이다. 원거리 측정 시와 비슷한 패턴의 그 래프를 볼 수 있는데 그래프의 기울기가 일정하게 증 가 하다가 각각 25⊿과 14⊿에서 기울기 변화를 관찰 할 수 있었다. 이 지점은 피검자가 보고한 자각적 측 정지점과 비슷하게 나타났다. Fig. 5는 근거리 음성 융합이향운동 측정 시 회복점에서 나타나는 동공 간 거리 변화 그래프 표본이다. 불규칙한 변화를 보이며 감소하다가 각각 14⊿과 6⊿에서 일정한 기울기의 그 래프를 볼 수 있었다. 이 지점은 피검자의 자각적 회 복점 보고 지점과 거의 일치하였다.

    Table 1과 Table 2는 원거리와 근거리 음성융합이 향운동의 평균값과 표준편차이다. 원거리 음성융합이 향운동의 타각적 분리점과 자각적 분리점의 평균은 각각 12.63±5.48⊿, 11.41±3.88⊿이었고, 회복점의 경우는 타각식 9.15±4.12⊿, 자각식 8.11±3.47⊿이 었다. 근거리 음성융합이향운동 분리점은 타각식 16.74±4.01⊿, 자각식 15.93±4.66⊿이었고, 회복점 은 타각식 12.55±3.43⊿, 자각식 11.91±3.90⊿이었 다. 이는 박12)의 선행연구 결과와 유사하였다. 원거리 와 근거리에서 자각식 측정값과 타각식 측정값은 통 계적으로 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 원거리 음 성융합이향운동 분리점과 회복점 측정 시 분리점 값 보다 회복점의 값이 큰 경우가 1번 나타났다. 이는 실 험에서 프리즘 바의 전 구간(1⊿∼40⊿)에 대한 동공 간 거리 변화량을 보기 위해 분리점 보고 후에도 계 속해서 프리즘을 부가하였고, 그에 따라 프리즘 적응 에 의해 분리점 보다 높은 회복점 값이 나온 것으로 사료된다.

    2.원거리 및 근거리 양성융합이향운동

    Fig. 6은 원거리에서 양성융합이향운동 분리점 측 정 시 나타나는 동공 간 거리 변화 그래프 표본이다. 프리즘 디옵터의 증가에 따라 동공 간 거리가 일정하 게 감소하다가 각각 25⊿과 18⊿에서 그래프 기울기 변화가 관찰되었는데 이 지점은 피검자가 자각적 분 리점으로 보고한 지점과 비슷한 지점이었다. Fig. 7 은 원거리 양성융합이향운동 회복점 측정 시 나타나 는 동공 간 거리 변화 그래프 표본으로 각각 20⊿과 8⊿부터 일정한 기울기의 그래프가 나타났다. 이 지 점은 피검자가 자각적으로 보고한 회복점과 거의 유 사하게 나타났다. Fig. 8은 근거리에서 양성융합이향 운동 분리점 측정 시 나타나는 동공 간 거리 변화 그 래프 표본이다. 원거리 그래프와 마찬가지로 동공 간 거리가 일정한 기울기로 감소하다가 각각 16⊿과 35 ⊿에서 기울기 변화를 관찰할 수 있었다. Fig. 9는 근 거리 양성융합이향운동 회복점 측정 시 나타나는 동 공 간 거리 변화 그래프 표본이다. 프리즘 디옵터가 감소함에 따라 불규칙한 변화를 보이다가 각각 12⊿ 과 18⊿부터 일정한 기울기의 그래프가 나타났다. 이 지점은 피검자가 자각적으로 보고한 회복점 지점과 비슷하게 나타났다.

    Table 3과 Table 4는 원거리 및 근거리 양성융합 이향운동의 평균값과 표준편차이다. 원거리 양성융합 이향운동의 분리점은 타각식 18.52±4.84⊿, 자각식 18.58±5.73⊿이었고, 회복점은 타각식 13.36±3.89⊿, 자각식 13.17±4.34⊿이었다. 근거리 양성융합이향운 동 분리점은 타각식 22.85±6.33⊿, 자각식 22.96± 6.21⊿이었고, 회복점은 타각식 17.13±4.61⊿, 자각 식 17.48±5.37⊿이었다. 이는 박13)의 선행연구 결과 와 유사하였다. 양성융합이향운동의 자각적 측정값과 타각적 측정값은 통계적으로 유의한 차이가 없었으며 (p>0.05), 음성융합이향운동 측정에서 보였던 분리 점 값이 회복점보다 높은 경우가 양성융합이향운동 측정에서는 원거리에서 1번, 근거리에서 2번 관찰되 었다. 이는 권 등14)의 선행연구에서처럼 장시간 근거 리 주시에 따른 조절의 개입이 수평 프리즘 적응에 영향을 끼친 것으로 사료된다.

    3.타각적 융합이향운동 측정 시 분리점과 회복점

    1프리즘 디옵터는 프리즘에서 1 m 떨어진 평면 위 에서 1 cm 기울게 하는 편각 능력이다.15) 안경을 착 용하고 스텝버전스 법으로 검사를 했을 경우 정점간 거리 12 mm를 기준으로 1⊿ 당 0.12 mm의 동공 간 거리 변화가 나타난다. 하지만 본 연구에서는 촬영을 위한 턱받침이 사용되어 막대 프리즘과의 정점간거리 가 약 25 mm로 증가하였다. 그에 따른 동공 간 거리 변화량은 1⊿ 당 0.25 mm로 계산되어진다.

    프리즘 부가에 따른 주시시차를 보정하기 위해 우 리 눈은 운동성 융합을 사용하여 단일시를 유지하게 되고16), 그에 따라 실제 동공 간 거리는 일정하게 유 지될 것이다. 동공 간 거리가 일정하게 유지 된다면 프리즘을 통해 관찰자가 보는 가상의 동공 간 거리는 위의 계산처럼 1⊿ 당 0.25 mm씩 변화한다. 융합이 깨지는 분리점이나 다시 융합이 가능해지는 회복점에 서처럼 실제 동공 간 거리에 변화가 있다면 가상의 값에도 영향이 있을 것이다.

    계산에 의한 동공 간 거리 값은 1⊿ 당 동공 간 거 리 변화량(0.25 mm)을 프리즘 바의 각 프리즘 디옵 터별로 계산하여 프리즘이 부가 되었을 때 예상되는 가상의 동공 간 거리로 나타낸 것이다. 계산된 동공 간 거리 변화 그래프와 실제 측정된 동공 간 거리 변 화 그래프를 비교하면 분리점과 회복점을 예측할 수 있다.

    Fig. 10은 양성융합이향운동 측정 시 프리즘 부가 에 의한 계산된 동공 간 거리 값과 실제 측정된 동공 간 거리 값을 나타낸 그래프이다. 계산에 의한 동공 간 거리 값과 측정에 의한 동공 간 거리 값의 기울기 는 8⊿까지 동일하다가 10⊿에서 두 그래프 사이에 약간의 차이가 나타났다. 이 지점은 피검자가 흐린점 으로 보고한 지점과 일치하였다. 또한 그래프의 기울 기가 급격하게 변화하는 14⊿에서 피검자는 분리점을 보고하였다. 1⊿에서 8⊿까지 기울기가 동일하게 나 타나는데 이것은 헤링의 법칙에 따라 눈앞에 프리즘 이 부가 되었을 때 프리즘의 기저 반대방향으로 양안 이 움직였다가 다시 복시를 피하고 융합을 위해 프리 즘을 부가하지 않은 쪽의 안구가 기저방향으로 다시 복귀하기 때문으로 사료된다.16) 프리즘 디옵터가 더 욱 증가하여 분리점을 넘어서 융합 한계점을 벗어난 경우에는 동공 간 거리 변화량이 불규칙한 것을 볼 수 있었다. 따라서 융합이향운동 측정 시 타각적 측 정값은 그래프 상의 동공 간 거리 변화 값이 일정한 기울기를 유지하다 나타난 첫 번째 변곡점을 분리점 으로 하였고, 회복점은 불규칙한 동공 간 거리 값을 보이다가 일정한 기울기가 시작되는 첫 번째 지점으 로 하였다.

    Ⅳ.결 론

    본 연구에서는 디지털 카메라를 사용하여 융합예 비량의 타각적 측정법에 대해 조사하고 기존 자각식 측정법과의 유의성을 평가하였다. 원거리 및 근거리 에서 융합이향운동의 자각적 측정값과 타각적 측정값 을 독립표본 T-검정으로 유의성을 평가한 결과 통계 적으로 유의한 차이가 발견되지 않았다(p〉0.05). 따 라서 본 연구에서 진행한 디지털 카메라를 이용한 융 합이향운동의 타각적 측정법이 유아나 장애인 등의 의사소통이 어려운 대상의 측정에 유효할 것으로 사 료된다.

    Acknowledgements

    This study was carried out by the support of the research fund of the Dong-shin university in 2017.

    Figure

    JMBI-19-411_F1.gif

    Mimetic diagrams of experimental equipment.

    JMBI-19-411_F2.gif

    The sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the negative fusional vergence break point in distance.

    JMBI-19-411_F3.gif

    The sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the negative fusional vergence recovery point in distance.

    JMBI-19-411_F4.gif

    The sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the negative fusional vergence break point in near.

    JMBI-19-411_F5.gif

    The sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the negative fusional vergence recovery point in near.

    JMBI-19-411_F6.gif

    Sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the positive fusional vergence break point in distance.

    JMBI-19-411_F7.gif

    Sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the positive fusional vergence recovery point in distance.

    JMBI-19-411_F8.gif

    Sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the positive fusional vergence break point in near.

    JMBI-19-411_F9.gif

    Sample of the pupillary distance change graphs that appears when measuring the positive fusional vergence recovery point in near.

    JMBI-19-411_F10.gif

    Comparison of calculated pupillary distance and measure pupillary distance values with prism bar.

    Table

    Comparison of subjective measured values and objective measured values in distance negative fusional vergence

    Comparison of subjective measured values and objective measured values in near negative fusional vergence

    Comparison of subjective measured values and objective measured values in distance positive fusional vergence

    Comparison of subjective measured values and objective measured values in near positive fusional vergence

    Reference

    1. Statistics KoreaStatistics Korea (2016) Survey of Persons with Disabilities, http://kosis.kr/statHtml/statHtml.do?orgId=117&tblId=DT_11761_N003&conn_path=I2
    2. JeonB.Y. KwonS.M. (2015) Access barriers to health care among persons with physical disabilities: Using three reasons for unmet need as indicators of access. , Korean Social Security Studies, Vol.31 (3) ; pp.145-171
    3. BrownI. HattonC. (2013) Quality of life indicators for individuals with intellectual disabilities: Extending current practice. , Intellect. Dev. Disabil., Vol.51 (5) ; pp.316-332
    4. EvansB.J. PickwellD. (2002) Pickwell ?(tm)s binocular vision anomalies: Investigation and Treatment., Elsevier Butterworth Heinemann, ; pp.5-6
    5. ScheimanM. WickB. (2008) Clinical Management of Binocular Vision, Heterophoric, Accommodative, and Eye Movement Disorders., Lippincott Williamsand Wilkins, ; pp.53-97
    6. PorcarE. Martinez-PalomeraA. (1997) Prevalence of general binocular dysfunctions in a population of university students. , Optom. Vis. Sci., Vol.74 (2) ; pp.111-113
    7. LeeH. LeeK.O. (2004) Prevalence of general binocular dysfunctions in a population of college students. , Korean J Vis Sci., Vol.6 (1) ; pp.77-85
    8. LaraF. CachoP. (2001) General binocular disorders, Prevalence in a clinic population. , Ophthalmic Physiol. Opt., Vol.21 (1) ; pp.70-74
    9. MichellS. BruceW. (2002) Clinical Management of Binocular Vision: heterophoric, accommodative and eye movement disorders., Lippincott Williams & Wilkins, ; pp.6
    10. SreenivasanV. BabinskyE.E. (2016) Objective Measurement of Fusional Vergence Ranges and Heterophoria in Infants and Preschool Children. , Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., Vol.57 (6) ; pp.2678-2688
    11. GrosvenorT.P. (1989) Primary Care Optometry., Professional Pr, ; pp.284
    12. SethiB. (1986) Vergence adaptaion: a review. , Doc. Ophthalmol., Vol.63 (3) ; pp.247-263
    13. ParkS.B. (2008) Expected Values for the Analysis of Accommodation and Vergence Dysfunction of Young Adults. , J Korean Oph Opt Soc., Vol.13 (4) ; pp.127-134
    14. KwonM.J. JeonI.C. (2009) The Analysis of Prism Adaptation by Prism-induced Deviation Changes. , Korean J Vis Sci., Vol.11 (4) ; pp.293-306
    15. ToringtonJ. (1916) Refraction of the Human Eye and Methods of Estimating the Refraction., University California Libraries, ; pp.40-41
    16. von NoordenG.K. CamposE.C. (2002) Binocular vision and ocular motility: theory and management of strabismus, Mosby,