Ⅰ. 서 론

대표적인 안구운동으로 추적운동(saccadic movement) 과 추종운동(pursuit movement)이 있다. ‘saccade’라는 단어는 ‘변덕스러운(Jerky)’을 의미하는 프랑스어에서 유 래되어, 높은 질의 시력을 위해 관심 대상을 중심와에 위치 하는 빠른 안구운동이다.^1,2) 추종운동은 관찰자가 움직이 는 물체를 중심와를 유지하는 능력을 의미한다.²⁾ 이러한 안구운동은 정상적인 시생활을 유지하는데 필요한 요소이 며, 이 운동기능을 정확하게 측정하기 위해서는 고가의 장 비와 고도로 숙련된 기술이 요구되어 실제 임상에서 적용 하는 데 많은 어려움이 있다. 현재 임상에서 적용 가능한 측정 방법들은 Broad ‘H’ 검사로 간단하면서 최소한의 협 력으로 실무에서 안구 움직임을 평가하는 데 사용되고 있 다. 그러나 이 방법은 주관적이고 반복성이 높지 않은 단점 이 있어^3,4) 임상에서 사용 가능한 다양한 방법들이 발전되 어 왔다. Pierce Saccade Test는 타깃을 주시하는 동안 소요된 시간과 오류를 측정하는 방법이지만⁵⁾, Garzia 등⁶⁾ 은 검사방법으로써 낮은 검사-재검사 신뢰도를 보인다고 지적하였다. 그 후 Pierce Saccade 검사⁵⁾를 기반으로 개 발된 K-D 검사⁷⁾와 NYSOA King Devick (K-D) 검사⁸⁾ 들 또한 낮은 신뢰도와 검사의 객관성 등 여러 문제점이 지적되었다.^8,9) 최근 널리 사용되고 있는 검사방법 중 DEM(Developing Eye Movement) 검사는 추적운동의 속도와 정확성을 측정하고,⁵⁾ 언어와 인지 능력 측면에서 일부 다른 테스트의 한계를 극복하기 위해 개발되었다.^5,10) 이 DEM 검사는 우수한 검사-재검사 반복성(test-retest repeatability)^5,11)과 임상에서 안구운동을 평가하는 적절 한 방법이지만,¹²⁾ Fernandez-Velazquez 등¹³⁾은 DEM 검사가 추적 안구운동 능력뿐만 아니라 검사 중 피검사자 가 수직이나 수평에 위치한 숫자들을 습관적으로 말하게 되는 문제점이 있다고 하였다. NSUCO(Northeastern State University College of Optometry) 검사는 Maples 등⁴⁾에 의해 개발된 추적 및 추종 운동에 대한 안구 운동검사이며, 이 검사의 장점은 높은 신뢰성(reliability)⁴⁾ 과 반복성(repeatability)¹⁴⁾ 그리고 검사 중 최소한의 언어 와 인지 능력이 필요하다는 것이다.¹⁵⁾ 그러나 이 검사 또한 검사자가 안구운동 수행의 모든 절차를 기억해야 하고, 타 깃의 움직임을 검사자가 검사마다 동일하게 움직일 수 없 으며, 이전 안구운동 수행을 재확인하기 어려운 한계를 보 였다.¹⁶⁾

임상에서 사용 가능한 여러 안구운동 검사들은 대부 분 낮은 신뢰도와 반복성이 떨어지는 문제로 매 검사 시 측정값이 달라 검사방법으로써 신뢰도가 떨어지며, 측정 과정에서 절차와 채점 기준을 모두 표준화하는 것이 상 대적 부족하다는 문제점도 제기되었다.¹⁶⁾ NSUCO 검사 는 상대적으로 높은 검사 신뢰도와 반복성이 있지만, 검 사자에게 몇 가지 요구되는 문제들이 있어 본 연구에서 는 이러한 문제들을 간단한 방법으로 해결하여 임상에서 활용 가능한 검사를 제안하려고 한다.

Ⅱ. 대상 및 방법

본 연구의 대상자는 정상시력(교정시력 포함)을 가진 안과적 수술 경험이 없는 12명이 참여하였으며, 자동굴 절검사기(Auto Refractometer RM-8800, TOPCON, Tokyo, Japan)를 이용한 타각적굴절검사, push-up 검사, Ishihara pseudo-isochromatic plate Test (Duckman, 2006)를 이용한 색각 검사, Randot 입체 시검사(Stereo Optical Co., Chicago, USA)를 실시하 였으며, 우세안은 'Dominant Eye Test Card'(holein- card)로 확인하였다¹⁷⁾(Table 1). 모든 검사항목에서 정상으로 나타난 피검사자들은 본 연구에 참여하였다.

본 연구에서는 기존 NSUCO 검사에서 개선된 소프트 및 하드웨어에 관한 내용과 검사에 대한 반복성 및 신뢰 도를 확인하였다.

1. 개선된 검사의 개발 및 설계

NSUCO 검사 중 제기된 문제점들¹⁶⁾로 검사자가 안구 운동 수행의 모든 절차의 기억과 피검사자의 지속적인 관찰에 대한 다소 낮은 객관성 그리고 이전 안구운동 수 행을 재확인하기 어려운 한계는 두 대의 캠 카메라를 이 용하여 다각적으로 관찰하고 검사 과정을 컴퓨터에 저장 하도록 하였고, 타깃의 움직임을 검사자가 검사마다 동 일하게 움직일 수 없는 문제는 간단한 프로그램을 이용 하여 아래와 같이 몇 가지 시스템들을 추가하여 개선하 였다.

1) 하드웨어

본 검사를 위한 장치들은 대부분 휴대용으로, 크게 세 가지로 구성되어 있다. 첫째, 이 검사의 공간적 제약을 최소화하기 위한 노트북 컴퓨터(X60 Levono, IBM ThinkPad^Ⓡ와 피검사자에게 타깃을 보여주기 위한 모니 터(17인치, Hewlett-Packard), 둘째, 두 개의 웹캠 (HDCAM-1600 UVC, KRIZER)을 배치하여 피검사자 가 움직이는 타깃을 볼 때 피검사자의 눈과 머리 움직임 을 비디오로 촬영할 수 있게 된다(Fig. 1). 셋째, 노트북 화면 상단에 투명 격자 용지를 부착하여 녹화된 검사 동 영상을 분석 또는 재분석 시에 피검사자의 추적 및 추종 운동 중에 눈, 머리 또는 몸이 기준 위치에서 이동한 거 리를 정량화할 수 있게 된다. 투명 격자 용지는 MS Excel^Ⓡ로 1×1 mm² 정사각형의 표를 그리고 A4 오버 헤드 투명지에 인쇄하여 만들었다.

2) 소프트웨어

검사를 진행하는 동안 안구 움직임을 분석하기 위하여 세 가지 소프트웨어를 활용하였다. 추적 및 추종 검사를 위한 타깃은 Microsoft Office PowerPoint 2007^Ⓡ을 이 용하여 제작하였다. 웹캠을 통한 녹화는 “Bandicam^Ⓡ” 프 로그램(www.bandicam.co.kr)을 사용하였으며, 피검사 자의 웹캠을 바라보는 모습과 타깃을 검사자가 동시에 볼 수 있도록 WinSplit Revolution 9.02^Ⓡ(www.winsplit_ revolution.com)를 사용하여 검사자의 화면을 4개로 나 누었다(Fig 2). 두 개의 이미지(화면 상단의 A 및 B)는 웹캠 Cam 1과 Cam 2로 캡처한 내용을 나타내며 x, y 및 z 축(즉, 측면 모니터에서 수직으로 안쪽 및 바깥쪽으로) 으로 관찰할 수 있으며, 왼쪽 하단의 C는 피검사자가 보고 있는 모니터에서 타깃의 현재 위치를 보여주게 된다. 오른 쪽 하단의 D는 검사 중에 피검사자의 특정 움직임에 대한 메모와 평가 요약을 바로 작성할 수 있게 된다. 이러한 분할 된 화면을 통해 검사 중 또는 검사 후 녹화된 영상으로 안구운동 결과를 분석할 수 있게 된다.

3) 타깃

피검사자가 본 추적과 추종 운동검사를 위한 타깃은 다 음과 같이 MS PowerPoint^Ⓡ 소프트웨어를 사용하였다.

(1) 추적검사(Saccade test)

두 개의 색을 가진 원(NSUCO 검사에서 사용하는 5 mm 크기의 적색 및 녹색 원)이 20 cm 간격으로 떨어져 있으며, 화면 중앙의 양쪽으로 10 cm에 위치하게 된다 (Fig. 3(a)). 피검사자는 모니터에서 약 33~40 cm 떨어 진 위치에 앉은 상태에서 화면을 바라보게 된다.

추적 운동은 검사자가 노트북의 스페이스 바(또는 키) 를 누르는 소리에 피검사자의 예측으로 인한 안구 움직 임이 아닌 타깃의 주변 망막 자극으로 유발되어야 하므 로 피검사자는 키를 누를 때 발생하는 소리로 인해 원이 나타나거나 사라지는 것을 예상할 수 없게 한다.

(2) 추종검사(Pursuit test)

화면에는 하나의 색을 가진 원(NSUCO 테스트에 사 용된 5 mm 크기의 녹색 원)이 화면 중앙에서 왼쪽으로 10 cm 떨어진 곳에 위치하게 한다(Fig. 3(b)). 모니터의 원형 경로를 따라 원을 이동하기 시작하려면 MS PowerPoint®의 ‘애니메이션 기능’을 사용하여 ‘클릭 시’ 명령을 선택하고 지속 시간은 ‘5초(매우 느림)’를 선 택하였다. 따라서 녹색 원은 약 ~1.26 rad/sec의 각속 도로 지름 20 cm의 원형 경로를 따라 이동하게 된다.

추종 검사는 총 4번으로 구성되며, 시계 방향으로 2 회, 시계 반대 방향으로 2회 진행한다.

4) 안구운동 검사 결과 분석

NSUCO 검사의 기준과 동일한 4가지 요소 즉 ‘능력’, ‘정확도’, ‘머리의 움직임’ 그리고 ‘몸의 움직임’에 대해 양적 및 질적으로 평가 및 분석한다(Appendix 1). 추적 및 추종 안구운동에 관한 모든 결과는 비디오 형식으로 노트북에 기록되며, 이는 피검사자의 안구운동 결과를 언제든 확인 및 분석을 할 수 있게 된다. 결과의 정량적 분석을 위해 투명한 1 mm 격자 용지를 모니터 위에 올 려놓고, 피검사자의 눈의 움직임을 파악하기 때문에 검 사자의 주관적 판단은 최소화될 수 있다. 저장된 결과에 는 검사 날짜, 시간, 및 간단한 검사에 대한 정보도 함께 저장할 수 있어 시간과 공간 제약 없이 확인할 수 있게 된다(Fig. 4).

2. 개선된 안구운동 검사의 반복성 및 신뢰도

개선된 안구운동 검사의 객관적인 검사 도구로써 갖 추어야 할 반복성 및 신뢰를 확인하기 위하여 다음과 같 이 2가지 연구를 진행하였다.

1) 단안 및 양안 상태에서의 개선된 안구운동 검사의 반복성

(1) 방법

검사의 반복성(또는 검사-재검사 신뢰도)은 검사자 한 명이 단안(우세안)과 양안 상태에서 안구운동 검사를 진행하였고, 녹화된 영상을 2주 후 동일한 방법으로 평 가한 두 측정값의 일치 정도를 확인하였다. 주관적 판단 을 최소화하기 위해 영상에는 피검사자의 ID을 제외하 고 피험자의 시각적 기능이나 정보를 제외하였다.

(2) 분석

표본 크기가 작아서 Wilcoxon Signed-Ranks test 를 사용하여 두 평가 결과를 반복성 측면에서 통계적으 로 비교하였으며 p<0.050일 때 유의하다고 판단하였다.

(3) 결과

첫 번째와 두 번째 경우에 단안 및 양안 상태에서의 추적 및 추종 검사 결과는 Fig. 5와 같다. 추적 및 추종 검사의 모든 측면에서 검사와 재검사 간에 유의한 차이 (p<0.050)를 보이지 않아 개선된 안구운동 검사의 좋은 반복성을 보였다.

Fig. 6에서는 개선된 안구운동 검사의 반복성을 추가 로 확인하기 위해 두 번의 반복 검사로 Bland-Altman plot을 활용하였다. 여기서 x축은 추적 및 추종운동의 평균을 나타내고 y축은 차이를 나타낸다. 2차 검사와 1 차 검사 사이의 추적과 추종운동은 좋은 상관관계를 가 지고 있음을 두 그래프에서 확인할 수 있다.

2) 개선된 검사의 신뢰도(검사자 간 신뢰도) 및 NSUCO Test와 신뢰도 비교

(1) 방법

개선된 안구운동 검사의 검사자 간의 신뢰도를 확인 하기 위하여 Tester 1(본 저자)과 Tester 2(본 검사 경 험이 있는 다른 검사자)가 동일한 검사 결과 영상을 가 지고 평가한 결과들을 4가지 측면에서 각각 비교하였다.

(2) 분석

Wilcoxon Signed-Ranks Test를 사용하여 추적 및 추종 운동의 4가지 측면에 대해 Tester 1의 평가 점수 와 Tester 2의 평가 점수를 각 항목에 대해 비교하였다. 또한 각 측면에서 Tester 1과 Tester 2간에 일치하는 점수를 백분율로 하여 NSUCO 검사에서 제공된 백분율 신뢰도 값과 비교하였다.

(3) 결과

Fig. 7은 Tester 1과 Tester 2의 양안 추적 및 추종 안구검사에서 능력, 정확도, 머리와 몸의 움직임 등 4가 지 측면에 대한 평균 점수 ±95% CI를 보여주고 있다. 두 검사자가 평가한 추적 및 추종 안구운동 검사의 점수 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았다(p<0.050).

NSUCO 검사의 신뢰성과 개선된 안구운동 검사로 두 검사자에서 얻은 평가 결과의 신뢰성 비교가 Table 2에 있다. 개선된 안구운동 검사가 추적 및 추종운동의 대부 분의 측면에서 더 높은 신뢰도를 보여주고 있다. 개선된 안구운동 검사는 추적 운동 중 신체 움직임에 대한 검사 신뢰도가 낮고 추종 운동 중 정확도와 신체 움직임에 대 한 검사 신뢰도가 낮았지만, 결괏값은 NSUCO 검사에 서 인용된 신뢰도와 유사하게 나타났다. 따라서 전체적 인 결과는 개선된 안구운동 검사가 NSUCO 검사만큼 신뢰할 수 있는 것으로 나타났다(Table 2).

Ⅲ. 고 찰

대표적인 안구운동인 추적과 추종운동의 능력을 검사 하는 방법과 각각의 장단점은 다양하지만, 임상에서 사 용되는 검사들은 검사 도구로써 객관성, 반복성, 신뢰성 등이 낮아 피검사자의 안구운동 변화를 지속적으로 관찰 하기에는 무리가 있었다. 현재 임상에 널리 사용되고 있 는 NSUCO(Northeastern State University College of Optometry) 검사는 안구운동 검사로 좋은 방법이지 만 이 방법 또한 검사자의 숙련도와 피검사자의 지속적 인 관찰에 대한 객관성이 다소 떨어지는 문제점들이 제 기되었다.¹⁶⁾ 이에 본 연구에서는 이러한 단점을 간단한 하드웨어와 소프트웨어를 활용하고, 반복성과 신뢰성 등 검사방법으로써 갖추어야 할 요소를 확인하고 기존 NSUCO 검사와 비교하였다.

기존 NSUCO 검사방법과 환경을 그대로 유지하고 아 래의 몇 가지 사항들을 개선하였다. 첫째, 검사자는 지 정된 검사거리에 위치한 팔걸이가 없는 의자에 앉아 의 지할 수 없게 하고, 화면을 통해 타깃을 주시하도록 하 였다. 둘째, 타깃은 MS PowerPoint® 프로그램을 이용 하여 매 검사 시 사용되는 타깃의 크기, 색 및 움직임을 객관화하였다. 셋째, NSUCO 검사에서 안구운동 평가 에 필요한 4가지 요소들을 확인하기 위해 Cam을 피검 사자 정면과 측면에 설치하여 NSUCO 검사의 평가 기 준과 동일한 안구운동 능력과 머리 및 몸의 움직임을 측 정 및 녹화하였다. 넷째, 검사 중 검사자가 피검사자의 안구운동 및 관련된 문제들을 두 화면을 통해 동시에 확 인할 수 있도록 분할하였다. 다섯째, 녹화된 영상 결과 는 시간적, 공간적 제약 없이 재확인이 가능하며, 검사 결과의 판단은 투명한 격자 용지를 이용하여 판단할 수 있어 주관적 판단을 최소화하였다.

먼저, 본 연구에서의 검사의 반복성 및 신뢰도를 확인 하기 위하여 단안 및 양안 상태에서 반복성에 대한 검사 목적으로 동일한 검사자가 같은 결과 영상을 2주 후 재 평가하여 비교하였고, 단안과 양안 상태 모든 항목에서 유의한 차이를 보이지 않아 반복성은 좋은 것으로 나타 났다. 또한 새로운 검사로서 객관성을 확인하기 위한 Bland-Altman plot에서도 추적 및 추종 운동 결과 모 두 좋은 반복성을 보였다.

다음 실험으로 동일한 결과 영상을 두 검사자가 평가 하여 각 결괏값을 비교하였고, 두 검사자가 평가한 결과 들은 모든 항목에서 유의한 차이를 보이지 않아 검사자 간의 신뢰도 또한 좋은 것으로 나타났다. 그리고 기존 NSUCO 검사의 신뢰도와 비교에서도 4개 요인 각각에 대해 추적 및 추종에 대한 8개 요인 평가 중 5개에서 개 선된 안구운동 검사의 신뢰도가 1~14% 더 높은 것으로 나타났다. 전반적으로 개선된 안구운동 검사의 전체 신뢰 도는 기존의 NSUCO 검사보다 추적 검사에서 2.2%, 추 종 검사에서는 1.5% 더 신뢰할 수 있는 것으로 나타났다.

그러므로 기존의 NSUCO 검사가 갖고 있는 장점은 그대로 유지하고, Scheiman 등¹⁸⁾이 제기한 평가자 간 의 낮은 신뢰성을 개선된 안구운동 검사법으로 보완하여 임상에서도 더 객관적인 검사가 가능할 것으로 보인다. 또한 검사 시 검사자가 검사 결과를 기억하거나, 동일한 검사를 수행하거나, 결과를 재확인하는 등의 문제점 모 두 개선된 안구운동 검사로 극복되었다. 앞으로 본 연구 를 통해 개선된 안구운동 검사를 이용하여 약시안과 같 은 지속적인 안구운동 변화의 관찰이 필요한 대상자들의 추가 연구를 통해 임상에서 검사하기 힘든 안구운동 능 력을 신뢰성과 반복성 높은 간단한 검사로 양안시 기능 을 분석하는 데 도움이 될 것으로 보인다.