Ⅰ. 서 론
입체경이란 입체감이 있는 시각 상을 형성하는 장치 를 말하며, 일반적으로 두 개의 광학렌즈와 타깃으로 구 성된다. 입체경을 사용하는 대상의 양안이 광학렌즈를 통해 좌우로 구분된 타깃을 각각 주시하면 양안에 망막 상을 형성하게 되며, 최종적으로 입체감이 있는 하나의 시각 상으로 인지하게 된다.1,2) 입체경 유형은 여러 가지 가 있으나 옵토메트리 분야에서는 좌우 각각 2개의 광학 렌즈와 시표로 구성되는 스테레오 페어(Stereo-Pair) 방식이 잘 알려져 있다.3) 또한, 시기능 검사나 훈련에 사용되는 Brewster 입체경은, 함께 제공되는 시표에 미 세한 시차가 존재하며, 두 개의 시표를 입체감을 인지할 수 있는 하나의 시각 상으로 형성하기 위해서는 조절 및 융합의 과정을 거쳐야 한다.4) 이때, 조절은 일반적으로 임의의 물체를 주시할 때 선명한 망막 상을 맺기 위한 무의식적인 눈의 굴절 변화를 의미하며, 조절을 유발시 키는 물체의 공간을 조절평면이라고 한다. 융합은 대뇌 의 시피질에서 양안의 시각적 정보를 합쳐 입체감이 있 는 하나의 물체로 인지하는 기능을 의미하며, 융합을 위 해 양안의 주시선이 교차되는 공간을 폭주평면이라고 한 다(Fig. 1).
융합이 이루어지기 위해서는 양안 망막 상의 크기와 모양이 거의 같아야 하고, 서로 일정한 오차 범위 내에 대응되는 위치에 있어야 하는데, 이 조건 중 하나라도 충족하지 못하면 융합 자극은 발생하지 않는다.5) 입체경 을 사용하는 동안 좌우 타깃이 양안의 망막에 대응점 결 상을 하지 않으면, 융합 자극이 발생하지 않아 두 망막 상이 분리되는데, 이때 사위가 있다면 그 편위량을 측정 할 수 있다. 이와 같이 양안의 융합을 완전히 또는 일부 제거시킨 상태로 기준이 되는 눈에 대한 다른 눈의 편위 정도를 측정하는 것을 사위검사라고 한다.
임상에서 사용되는 사위검사 중 하나인 하웰(Howell) 검사는 피검사자에게 프리즘을 가입시켜 융합을 완전히 제거시키고, 분리된 타깃의 화살표가 가리키는 눈금을 기준 타깃에서 읽게 함으로 사위도를 측정할 수 있다. 하웰 검사는 시표를 구성하는 타깃의 구성이 비교적 간 단하여 제작이나 검사법의 설명이 용이하며, 간단히 타 깃 간 분리도 조정을 통해 검사자가 의도하는 거리에서 사위 측정이 가능한 것으로 확인되었다.
입체경은 피검사자와 타깃이 떨어진 거리나, 두 타깃 간 분리도를 조정하여 검사자가 원하는 위치에서 가상공 간을 구현하고, 그 내부에 시표를 함께 제시할 수 있기 때문에, 공간의 제약이 비교적 덜하다는 장점이 있으나, 검사를 위한 기기 설정과 절차가 다소 복잡하고, 사실상 실제공간이 아니기 때문에 피검사자가 인지하는 거리감 에 대한 위화감이 발생하여 명확한 검사가 어렵다는 단 점도 존재한다. 본 연구에서는 입체경에서 구현되는 원 거리 및 근거리 가상공간 내에서 사위도 검사의 가능여 부를 확인하고, 실제 검사와 비교하고자 하였다.
이를 위해 입체경에서 사용할 시표의 간격을 확인했 을 때, 원거리 500.00 cm의 사위검사에서 실제 1.00 △ 의 간격은 5.00 cm이며, 아래 공식에 의해 광학렌즈의 굴절력이 +5.00 D인 입체경에 적용했을 때 1.00 △는 0.19 cm로 산출된다(Equation 1).6)
이때, mβ 는 횡 배율(X), s 는 광학렌즈로부터 타깃 까지 거리(mm) 및 s′는 상거리(mm)를 각각 의미한다.
사위검사는 타깃을 주시할 때 각각의 검사거리에 대 응되는 눈의 조절과 폭주가 요구되며, 입체경에서 이를 구현하기 위해서는 피검사자와 타깃의 거리, 혹은 타깃 간 분리도를 조정하는 방법이 필요하다. 입체경에서 피 검사자와 타깃의 거리를 조정하면 광학렌즈에 의한 조절 평면의 위치가 달라지고 이에 따라 조절 요구량이 변화 되며, 타깃 간 분리도를 조정하면 광학렌즈에 의한 폭주 평면의 위치가 달라져서 폭주 요구량이 변화하게 된다. 이 두 가지 요소를 적절하게 충족시킬 수 있다면, 입체 경을 통해 구현된 가상공간 내에서도 실제공간과 유사한 수준의 사위도 검사가 가능할 것으로 판단된다. 임상에 서 사위검사는 원거리 500.00 cm 및 근거리 40.00 cm 에서 주로 수행되며, 동공간거리가 64.00 mm인 정시자 를 대상으로 40.00 cm에서 사위검사를 수행할 때 2.50 D의 조절과 함께 16.00 △의 폭주가 요구된다. 이를 광 학렌즈의 굴절력이 +5.00 D인 입체경에 적용하면, 타깃 의 거리 및 분리도는 각각 13.33 cm 및 4.13 cm로 조 정해야 만족시킬 수 있을 것으로 확인된다.
따라서 본 연구는 조절 및 폭주평면을 검사거리와 일 치시킨 상태에서 사위도 검사를 수행할 수 있는 입체경 을 별도로 제작하였다. 이를 통해 원거리와 근거리로 구 현된 가상공간 내에서 사위도를 각각 측정하고 계산 조 절성폭주비(AC/A)를 산출하였으며, 기존 검사결과와 서 로 비교하여 효용성을 평가하고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 입체경의 설계
1) 광학계 구성
입체경 광학렌즈의 굴절력 차이에 따른 사위검사의 비교를 위해 +3.00, +5.00 및 +10.00 D의 굴절력을 가지는 입체경을 제작하였으며, 광학중심점간거리는 62.00 mm로 설정하여 여벌렌즈로 제작이 가능하도록 하였다. 선행연구에 따르면, 입체경에서 사위도 측정은 정위로부터 벗어난 폭주량 즉, 입체경 시표의 시야절반 을 융합하기 위해 요구되는 폭주량과 정위에서 제시된 거리의 타깃을 주시하는데 필요한 폭주량의 차이값으로 정의되었으며, 입체경의 광학렌즈 굴절력, 광학중심점간 거리, 피검사자와 타깃의 거리, 타깃 간 분리도로 조정 되며, 피검사자의 PD와 무관한 것으로 제시되었다.7)
2) 조절 및 폭주평면의 설계
광학렌즈로부터 타깃의 거리와 분리도를 조정하여 조 절 및 폭주평면을 검사거리에 일치시켰다(Fig. 2, Table 1). 검사거리는 원거리 500.00 cm, 근거리 40.00 cm와 33.00 cm로 선정하였다.
(1) 조절평면
입체경의 광학렌즈를 통해 검사거리에 배치된 시표 를 주시할 때 조절평면을 검사거리와 일치시키기 위해 서 타깃과의 거리를 아래 공식을 이용하여 산출하였다 (Equation 2).8)
이때, s′는 상거리(mm), s 는 광학렌즈로부터 타깃까 지 거리(mm), f′는 광학렌즈의 상측초점거리(mm)를 각각 의미한다.
(2) 폭주평면
입체경의 광학렌즈를 통해 검사거리의 시표를 주시할 때 폭주평면을 검사거리에 일치시키기 위해 좌우 타깃 간 분리도를 아래 공식을 이용하여 산출하였다 (Equation 3).9)
여기서, C 는 버전스 요구량, P 는 광학렌즈 굴절력 (D), LS 는 광학렌즈의 광학중심점 간 분리도(cm), TS 는 타깃에서 대응점 분리도(cm), TD 는 광학렌즈로부 터 타깃까지 거리(m)를 각각 의미한다.
3) 검사환경
배경에 의한 조절자극을 최소화시키기 위해 흰색 벽 앞에 입체경을 설치하였다. 실제와 같은 거리감을 제공 하기 위해 입체경에 받침대를 추가하여 타깃을 하방으로 주시하는 것이 아니라 정면에서 주시하도록 설정하였다.
2. 시표 제작
기존과 입체경에 사용되는 사위검사용 시표는 상품용 하웰 시표(Howell Phoria Card, Edwin Howell, USA)를 기반으로 별도로 제작하였다. 0.01 mm 단위까 지 정밀한 표현이 가능한 자유형상 3D 모델링 도구인 라이노(Rhinoceros, Robert McNeel & Associates, USA) 프로그램을 이용하여 설계 및 제작하였다. 입체경 의 광학렌즈를 통해 각 검사거리에서 타깃의 크기가 기 존 시표를 주시할 때 크기와 동일하게 각각의 배율을 산 출하였다. 이때, BI과 BD 방향의 값은 노란색, BO과 BU 방향의 값은 파란색으로 설정하여 피검사자가 구별 하기 쉽도록 하였다. 시표 내 점과 화살표의 두께는 각 검사거리에 대해 1분각으로 제작하여 조절자극의 개입 을 가능한 최소화 하였다(Fig. 3, 4, Table 2).
1) 기존 시표
1.00 △의 간격은 검사거리 500.00 cm, 40.00 cm, 33.00 cm에 대해 각각 50.00 mm, 4.00 mm, 3.30 mm 이었다(Fig. 3).
2) 입체경 시표
+3.00 D의 입체경에서 1.00 △의 간격은 검사거리 500.00, 40.00, 33.00 cm에 대해 각각 3.10, 1.80, 1.70 mm이었다. 또한 +5.00 D의 입체경에서 1.00 △의 간격은 각각 1.90, 1.30, 1.20 mm이었으며, +10.00 D 의 입체경에서 1.00 △의 간격은 각각 1.00, 0.80, 0.70 mm로 제작하였다(Fig. 4).
3. 임상평가
1) 연구 대상자 선정
전신질환, 안질환, 억제가 없고, 입체시가 정상인 20~39세 성인 51명을 대상으로 선정하였다. 교정시력 은 양안 1.0 이상, 교정안경의 등가구면굴절력이 –4.00 D 미만으로 제한하였으며, 대상자 수는 G*Power ver 3.1(Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Germany) 을 사용하였고, 네 개의 검사결과는 일원배치분산분석에 유의수준 0.050 미만, 효과크기 0.5, cohen의 법칙에 따른 검정력 0.80을 기준으로 약 10%의 중도 탈락을 예 상하여 총 54명이 산출되었다.
평가에 필요한 모든 규약 및 과정은 을지대학교 기관 생명윤리심의위원회(Institutional Review Board, IRB, EU20-046)의 승인을 받아 수행되었으며, 대상자에게 본 연구의 목적 및 검사방법에 대해 충분히 설명하고 사 전에 동의를 구하였다.
2) 검사항목
(1) 수평 및 수직 사위도
각 검사거리에서 기존과 입체경 시표를 통해 수평 및 수직 사위검사를 각각 수행하였다. 기존 시표의 사위검 사는 수평 및 수직에서 각각 6 △ BU과 12 △ BO을 좌 안에 가입하였으며, 이는 상품용 Brewster 입체경 구입 시 제공되는 사위도 선별검사법과 동일한 조건이었다. 대상자가 적절한 거리감을 느낄 수 있도록 1분 동안 입 체경을 통해 타깃을 주시한 후 실시하였다. 모두 3회 반 복 측정하였으며, 각 항목에 대한 평균값을 산출하였다.
(2) 계산 AC/A 비
계산 AC/A비는 원거리와 근거리에서 측정된 사위도 를 아래의 공식을 통해 산출하였다(Equation 4).10)
이때, Pn 는 근거리 사위도(△), Pf는 원거리 사위도 (△), Ac은 조절자극량(D), PD 는 동공간거리(cm)를 각각 의미한다.
4. 통계분석
통계분석은 PASW Statistics Ver 18.0 (IBM SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였으며, 기존과 입체경의 사위도, 계산 AC/A 비의 평균비교는 일원배치분산분석, 본페로니 사후검정 및 피어슨 상관분 석을 각각 실시하였으며, 유의수준은 0.050 미만을 적 용하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 대상자의 일반적인 특성
전체 대상자 51명의 평균 연령, 동공간거리는 각각 22.53±2.98세와 63.28±2.70 mm이었다. 양안의 구면 굴절력, 원주굴절력, 등가구면굴절력은 각각, -0.90±1.32 D, -0.07±0.16 D, -0.94±1.35 D이었다. 원거리와 근 거리 나안시력(logMAR)은 각각 0.23±0.35, -0.01±0.13 로 나타났다(Table 3).
2. 기존 및 입체경 검사 간 비교
1) 수평사위도
기존과 입체경 시표를 이용한 수평사위도를 비교하였 으며, 이때 내사위와 외사위는 각각 (+) 및 (-)값으로 표기하였다(Table 4).
기존과 입체경 +3.00, +5.00, +10.00 D의 검사거리 500.00 cm에서 측정된 수평사위도는 각각 –1.18±1.71, +2.39±3.46, +2.23±3.36, +2.36±3.31 △이었으며, 유의한 차이가 있었다(p<0.050). 검사거리 40.00 cm 에서는 각각 -3.88±4.17, -4.92±5.92, -4.98±5.70, -4.91±5.58 △이었으며, 유의한 차이가 없었다(p>0.050). 검사거리 33.00 cm에서는 각각 5.53±4.82, -6.50±6.67, -6.49±6.59, –6.38±6.54 △이었으며, 유의한 차이가 없었다(p>0.050).
2) 수직사위도
기존과 입체경 시표를 이용한 수직사위도를 비교하였 으며, 이때 우안 하사위와 상사위는 각각 (+) 및 (-)값 으로 표기하였다(Table 5).
기존과 입체경 +3.00, +5.00, +10.00 D의 검사거리 500.00 cm에서 측정된 수직사위도는 각각 -0.03±0.97, -0.03±0.99, -0.03±0.87, +0.02±1.00 △이었으며, 검사거리 40.00 cm에서는 각각 0.00±0.92, -0.05±1.00, -0.09±1.01, -0.02±1.02 △이었고, 검사거리 33.00 cm에서는 각각 -0.05±0.99, -0.01±1.00, -0.11±1.02, -0.05±0.00 △이었다. 이때, 수직사위도는 모두 유의 한 차이가 없었다(p>0.050).
3) 계산 조절성폭주비
기존과 입체경 +3.00, +5.00, +10.00 D의 검사거 리 40.00 cm에서 측정된 계산 조절성폭주비는 각각 5.18±1.24, 3.34±1.45, 3.38±1.37, 3.36±1.35이 었으며, 검사거리 33.00 cm에서는 각각 4.81±1.22, 3.30±1.41, 3.36±1.41, 3.35±1.38이었다. 이때, 계산 조절성폭주비는 모두 유의한 차이가 있었다(p<0.050) (Table 6).
Ⅳ. 고찰 및 결론
본 연구는 하웰 시표를 기반으로, 연구목적에 적합하 도록 재설정한 기존 사위도 측정시표와 +3.00, +5.00, +10.00 D의 광학렌즈 굴절력을 가지는 입체경용 사위 도 측정시표를 별도로 제작하였으며, 이에 따라 원·근 거리 수평·수직사위도와 계산 조절성폭주비를 측정· 산출하고, 그 결과를 서로 비교하였다.
이때, 입체경에 의해 구현된 원거리(500.00 cm), 근 거리(40.00 cm와 33.00 cm)의 가상공간에서 수행된 사 위도 검사는 기존 방법과 비교했을 때, 비교적 유사한 수 준의 수평·수직사위도 측정이 가능한 것으로 확인되었 다. 하지만 두 방법 간 사위도 측정량에는 다소 차이가 존재하였으며, 원거리에서 수행된 입체경용 시표의 사위 도는 기존 시표와 비교했을 때, 더 내사위로 측정되었으 며 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 이것은 입체경에서 원거리의 구현이 실제공간이 아닌 광학렌즈의 굴절력, 피 검사자와 타깃의 거리나 타깃 간 분리도에 의한 가상공간 에서 이루어지는 것으로, 실제 시표의 원거리 검사에서는 거의 발생하지 않는 근접성 및 기계적 폭주의 개입에 의 한 것으로 판단되었다. 같은 이유로, 입체경의 근거리 수 평사위도는 더 외사위로 측정되었으나 통계적으로 유의 한 차이가 발견되지 않았으며, 상대적으로 검사거리에 따 른 폭주 및 조절의 영향을 받지 않는 수직사위도는 기존 과 입체경용 시표 모두에서 측정값이 유사하였고, 통계적 으로 유의한 차이가 발견되지 않았다. 융합제거에 따른 기존(프리즘 가입을 통한 융합제거)과 입체경(광학렌즈 간 격벽을 통한 융합제거)의 사위도 측정결과의 차이도 일부 예측되었으나, 아쉽게도 단순히 가상공간에서 사위 도 측정이 실제공간과 비교했을 때 어떠한가를 비교하고 자 설계된 본 연구에서는 분석이 어려웠다.
계산 조절성폭주비의 산출결과는 원거리사위도 검사 결과에 따라 차이가 존재하였으며, 입체경에서 더 낮은 것으로 나타났으나 통계적으로 유의하지 않았다. 선행연 구에 따르면, 계산 조절성폭주비는 경사 조절성폭주비와 다르게 원·근거리 사위도로 산출하며, 근접성폭주의 영 향에 따라 경사 조절성폭주비(4/1) 보다 높게(6/1) 제시 된다.11,12) 이는 본 연구의 결과에서도 마찬가지로 원거리 사위도 측정 시 입체경의 물리적 특성에 따라 근접성폭주 의 영향이 개입되었다고 예상된 원거리사위도가 기존 보 다 더 내사위 경향을 나타냈으며, 이에 따라 계산 조절성 폭주비가 상대적으로 낮게 산출된 것으로 확인되었다.
이와 정13)의 연구에 따르면 사람이 인지하는 입체감 은 주시물체의 정상 망막대응을 통한 융합과, 양안의 미 세한 시차를 극복하는 과정뿐만 아니라, 시야를 형성하 는 주변부 배경의 명암 등과 같은 경험적인 단서를 포함 되는 총괄적 과정에서 완성된다고 보고하였다. 같은 이 유로 후속 연구에서는 입체경을 이용한 사위도 측정 시, 시표를 제외한 주변부 가상공간에 깊이 지각을 증가시킬 수 있는 경험적 단서를 추가하고, 실제로 원거리에서 내 사위(과폭주), 근거리에서 외사위(저폭주) 경향을 감소시 킬 수 있는지 면밀하게 분석할 필요가 있다고 판단된다.
이상으로 기존과 입체경용 사위도 검사를 비교한 결 과는 다음과 같다. 입체경을 이용한 사위도 검사는 구현 된 가상공간에 대한 거리감 인지가 실제공간과 다르기 때문에 원거리는 내사위(과폭주), 근거리는 외사위(저폭 주)의 영향이 발생된 것으로 확인되었다. 입체경에 의한 가상공간의 구현이 실제공간과 유사한 수준을 가지기 위 해서는, 거리감 인지를 증가시켜야 하며, 사위도 측정 시표를 제외한 주변부 가상공간에 경험적 단서를 추가시 킬 필요가 있다고 판단된다.
