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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.25 No.3 pp.269-281
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2023.25.3.269

Measurements of Binocular Visual Function and Reading Ability in Induced Aniseikonia

Kyeong-Dong Kim1), Bon-Yeop Koo2), Ki-Choong Mah3)
1)Dept. of Optometry, Graduate School of Eulji University, Student, Seongnam
2)Dept. of Optometry, Shinsung University, Professor, Dangjin
3)Dept. of Optometry, Eulji University, Professor, Seongnam
* Address reprint requests to Ki-Choong Mah (https://orcid.org/0000-0001-7762-2615) Dept. of Optometry, Eulji University, Seongnam TEL: +82-31-740-7262, E-mail: kcmah@eulji.ac.kr
September 3, 2023 September 27, 2023 September 27, 2023

Abstract


Purpose : This study measured the binocular visual function and eye movement with induced aniseikonia. Also, tried to evaluate the reading ability in accordance with aniseikonia magnification.



Methods : A total of 29 subjects (mean age 24.48±3.43 years) of distance binocular unaided or corrected visual acuity 1.0 and without suppression were selected. To induce aniseikonia, 3 and 6% magnification iseikonic lens was applied respectively. Also, horizontal and vertical fusional vergence, vergence facility and stereoacuity were measured at 40 cm. Eye movement and reading ability were measured using an eye tracker.



Results : When 3% aniseikonia was induced, there was no significant difference in fusional vergence, stereoacuity and vergence facility. In addition, there was also no significant difference in all parameters of eye movement and reading ability. However, when 6% aniseikonia was induced, there was significant differences in blur, break and recovery points of the positive (BO) and negative (BI) fusional vergence (p<0.050). In addition, there was also a significant difference in break and recovery points of the vertical fusional vergence and stereoacuity (p<0.050). However, there was no significant difference in vergence facility, all parameters of eye movement and reading ability respectively (p>0.050).



Conclusion : The induced 6% aniseikonia was shown to affect the reduction of horizontal and vertical fusional vergence and stereoacuity, but there was no significant effect on eye movements and reading skills. In follow-up studies, it will be necessary to measure reading ability, including discomfort that can be consciously felt under long-term reading conditions, and investigate eye movement variables and the threshold for induced aniseikonia, which can have a significant impact on reading ability.



유발 부등상시의 양안 시기능과 독서 능력 측정

김경동1), 구본엽2), 마기중3)
1)을지대학교 대학원 안경광학과, 학생, 성남
2)신성대학교 안경광학과, 교수, 당진
3)을지대학교 안경광학과, 교수, 성남

    Ⅰ. 서 론

    부등상시(aniseikonia)는 양안 망막 상의 크기나 모양이 다른 것으로, 다양한 생리학적, 신경학적, 광학적 및 해부학적 원인에 의해 발생한다. 1~3% 이상 망막 상의 크기 차이는 임상적으로 안정피로, 두통 및 복시와 같은 증상을 유발하고, 융합과 입체시와 같은 시각적 기능을 감소시키는 것으로 알려져 있다.1) South 등2)의 연구에 따르면 이러한 생리학적, 광학적 요인 등으로 발생 하는 5% 정도의 부등상시자는 복시와 혼란시를 적응하기 위해 억제가 일어나는 경향이 있으며, 이를 해결하기 위해 콘택트렌즈나 특수하게 설계된 안경렌즈를 처방할 수 있다고 제시되었다. 지금까지 알려진 부등상시 측정법은 비교적 다양하지만, 대부분 주관적이며, 양안의 융합이 제거된 상태에서 각 눈에 제공된 상의 크기를 비교하는 점에서 원리가 비슷하다. 측정법의 종류로 적·녹 안경을 착용하고 녹색과 적색 사물의 상 크기를 비교하는 아와야 테스트(Awaya test), 언아이세이코니아 인스펙터(aniseikonia inspecter)가 있고, 펜 라이트와 마독스 로드를 사용하는 브레쳐 테스트(Brecher test)와 마일 테스트(Mile test)가 있다.1)

    선형적으로 양안 1.00 D의 굴절력 차이마다 약 1% 정도의 망막 상의 크기 차이를 유발하지만, 양안의 굴절 부등이 커질수록 그 오차가 증가한다.3,4) Jimenez 등5) 의 연구에 따르면, 부등상 렌즈를 사용하여 5% 이상의 망막 상 크기 차이를 보인 피검사자 모두에서 입체시가 감소된 것으로 보고되었다. 또한, Lew 등6)은 정상안에 구면렌즈로 유발된 부등상시에서 입체시와 융합력을 분석하였는데, 가장 유의하게 감소한 구간이 입체시는 1~2%이고 융합력은 2~3%로 다소 차이가 있다고 보고 하였다. Kim 등7)은 부등시자를 완전교정하여 입체시를 측정하였는데, 평소 안경 착용 그룹과 미착용 그룹 중 미착용 그룹의 입체시가 더 크게 저하되었고, 부등시와 부등상시가 증가할수록 입체 시력이 유의하게 감소하는 것을 보고하였다. Simon과 Grisham은 부등상시로 유발된 양안의 시각적 기능 감소는 독서 능력이나 이해력을 감소시켜 결과적으로 학습 능력에도 영향을 미칠 수 있다고 언급하였고, Kim 등은 근거리 양성 융합력과 융합 용이성 능력이 감소할수록 읽기 속도가 감소한다고 보고하였다.8,9)

    독서 능력과 관련된 개념 중 가독성은 주로 글 읽기 효율을 높이는데 요구된다고 알려졌으며, Won과 Seo는 독자가 글을 쉽고 빠르게 읽을 수 있는 효율을 리더빌리티(readability)로, 글자를 많이 인식하고 지각할 수 있는 효율을 레지빌리티(legibility)로 각각 정의하였다.10,11) 또한, Waller12)는 가독성에 영향을 미치는 요인으로 글자꼴, 글자 크기, 글자 간격, 글줄 간격, 글줄 길이 및 여백 등이 있다고 제시하였다. 이러한 독서 능력 평가를 위한 연구는 국내에 안구 운동 추적 장치가 도입 되면서 활발하게 진행되고 있으며, 독서 능력 평가 분야의 연구에서 얻어진 안구 운동 데이터는 주로 안구 운동에서 나타나는 특정 패턴을 분석한다.

    독서와 관련된 안구 운동의 대표적인 변수로는 주시 (fixation), 홱보기(saccade), 동공 직경(pupil diameter) 및 눈 깜빡임(blink) 등이 있는데, 주시는 자주 보는 빈도를, 주시 시간은 오래 보는 정도를, 홱보기는 얼마나 건너뛰어 보는지를 알 수 있고, 동공 직경은 읽을 때 독 자의 감정과 태도를 간접적으로 알 수 있다고 알려져 있다.13) 또한 눈 깜빡임 빈도는 시각적 자극에 대한 눈 피로도의 지표로 사용할 수 있다.14) Park 과 Shin의 연구 에서는 초등학생의 학업 성취도 “상”과 “하” 그룹의 긴 글, 중간글 및 짧은글의 과학 교과서를 읽는 과정 중의 안구 운동 패턴, 문서 이해력 및 자각적인 독서의 불편 함을 각각 측정하였고, Park은 중, 고 및 대학생 그룹 간 설명문을 읽을 때, 안구 운동의 경향을 비교 분석을 위한 변수로 사용하였다.15,16)

    Bannon과 Triller17)에 따르면 부등상시자 500명을 대상으로 시 생활의 불편함을 조사한 결과, 읽기 어려움을 호소하는 경우가 23%, 복시를 호소하는 경우가 11%로 나타났다고 제시하였다. 또한, Dearborn과 Anderson18) 은 부등상시가 읽기에 동기 부여를 감소시키고, 글자 인식과 이해 범위를 축소시킨다고 하였다.

    부등상시자에서 발견되는 시각적 기능의 감소와 이에 따른 읽기 어려움을 호소하는 사례가 다수 보고되고 있지만, 양안에 나타난 부등상 배율 차이별 시각적 기능과 독서에 미치는 영향을 분석한 연구는 미비한 실정이다. 특히 현대사회는 다양한 시각적 매체를 통해 많은 양의 정보가 빠르게 제공되고 있다. 디지털 변환 정보는 과거에 비해 배경색을 변환하여 글자의 가독성을 높이는 등 질적인 발전을 이루었지만, 개인의 시각적 능력을 고려 하는데 한계점이 존재한다. 이러한 관점에서 개인의 시각적 능력을 고려한 독서 능력 증진을 위한 방안 중 하나로, 부등상시자에서 나타날 수 있는 시각적 기능의 변화와 안구 운동 패턴을 측정하는 분석과정이 필요할 것으로 판단되었다.

    따라서 본 연구는 정상안을 대상으로 3% 및 6%의 부등상 보정 렌즈를 통해 유발된 부등상시자의 양안 시기 능 변화와 안구 운동 패턴을 포함한 독서 능력을 각각 측정하였다. 이를 통해 독서 능력을 정량적으로 평가하고 망막 상의 차이가 양안시기능과 독서능력에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

    Ⅱ. 대상 및 방법

    1. 연구대상

    1) 대상자 선정

    본 연구의 취지에 동의하고 전신 및 안질환이 없으며, 원거리 양안 나안시력이나 교정시력이 1.0 이상이고, 양안의 등가구면굴절력 차이가 ±1.00 D 이내, 근거리 입체시가 50초각 이하인 20~30대(평균 24.48±3.43세) 29명을 대상자로 선정하였다. 모든 검사 과정과 규약은 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB, 승인번호: EU22-66)의 승인을 받아 실시하였으며, 연구에 참여한 모든 대상자에게 실험 목적과 검사 방법에 대하여 구두와 서면으로 충분히 설명한 후 동의를 얻고 검사를 진행하였다.

    2) 예비 및 선별검사

    (1) 예비검사

    Auto Ref-Keratometer(KR-8800, Topcon, Japan) 을 이용하여 타각적 굴절검사 후, 포롭터(VT-SE, Topcon, Japan)를 사용하여 완전 교정을 실시하였다. 우세안은 40 cm에서 원형 구멍 검사법(hole in the card)으로 판별하였다.

    (2) 선별검사

    ➀ 부등상시 검사(AWAYA TEST)

    완전 교정 후 검사 거리 40 cm에서 적녹 안경을 착용 하고 AWAYA(Handaya Co., LTD. Japan) 시표를 통해 부등상시를 측정하였다. 이때, 적색 및 녹색 반원의 상 크기 차이가 1%보다 큰 피검자는 대상에서 제외하였다(Fig. 1).

    ➁ 억제 검사(Worth`s 4 dot test)

    워쓰 4점 검사 랜턴(Worth`s 4 dot test, BLS-1, Neit, Japan)을 통해 40 cm에서 억제 검사를 실시하였 고, 측정 대상 중 억제가 발견된 경우 검사 대상에서 제외하였다.

    ➂ 사위도 검사

    완전 교정 상태에서 40 cm에서 근거리 토링톤 시표 (Modified thorington card, BC1209NL, Bernell, USA)를 통해 수직 및 수평 사위도를 측정하였다. 셔드 기준(sheard Criterion)을 통해 수평 이향 운동 예비량이 사위도의 두 배 이하인 대상은 제외하였다.

    2. 연구 방법

    1) 부등상시 유발

    부등상시의 유발은 안경 또는 콘택트렌즈로 교정된 상태에서 부등상 보정 렌즈(MK Lens, Hanal Optical, Korea)를 사용하였다(Fig. 1). 시험테를 이용하여 우세 안에 3% 및 6%의 부등상을 유발한 다음, 40 cm에서 양안시기능을 측정하고 각 배율에 따른 측정값을 확인 하였다.

    독서 능력은 안경에 자체 제작한 검안 렌즈 클립을 착용시킨 후, 부등상 보정 렌즈를 가입한 다음(Fig. 2), 아이트래커(Eye tracking devic, SMI CO., Germany) 를 사용하여 측정하였다(Fig. 3). 실험실의 조도는 조도계(ANA-F9 LUX METER, Tokyo photo-electric Co, Japan)로 측정하였고 700 lux가 유지되도록 설정 하였다.

    2) 양안시기능 검사

    (1) 융합력

    3%와 6% 부등상시를 유발한 후 40 cm 거리에서 근거리 0.7 세로열 시표를 보게 한 다음, 프리즘 바를 오른쪽 눈앞에 위치시켜 수평 융합력을 측정하였다. BO (양성 융합 폭주 여력), BI(음성 융합 폭주 여력)의 흐린 점, 분리점 및 회복점을 각각 측정하고, 부등상 배율에 따른 측정값을 확인하였다.

    동일하게 40 cm 거리에서 근거리 0.7 가로열 시표를 보게 한 다음, 프리즘 바를 오른쪽 눈앞에 위치시켜 수직 융합력을 측정하였다. BD(우상방 융합력), BU(좌상방 융합력)의 분리점과 회복점을 각각 측정하고, 부등상 배율에 따른 측정값을 확인하였다. 수평과 수직 융합력은 각각 3 회씩 측정하여 그 평균값을 측정값으로 하였다.

    (2) 융합용이성

    3%, 6% 부등상 유발 후, 40 cm 거리에서 근거리 0.7 세로열 시표를 보고 검사를 진행하였다. 6 △ BO, 1.5 △ BI 프리즘 플리퍼를 반전시키면서 조절 변화 없이 이향 운동을 빠르게 변화시킬 수 있는지 측정하였다. 1 분 동안 반전 횟수(cycle per minute, CPM)를 측정하며, 시표가 하나로 보이는 순간, “지금”이라고 대답하면 플리퍼를 반전하였다.

    (3) 입체시

    3%, 6% 부등상 유발 후, 편광 안경을 착용하고 40 cm에서 입체시를 측정하였다. 오답이나 무반응이 있기 전 단계의 시차를 한계점으로 측정하며, 검사 방법은 Random dot stereo test (Random dot stereo butterfly, Stereo Optical Inc., USA)를 사용하였다 (Fig. 2).

    3) 독서 능력 측정

    (1) 안구 운동 변수

    안구 운동 변수 측정 항목으로는 주시 횟수(number of fixation), 총 주시 시간(total time of fixation), 평균 주시 시간(average of fixation time), 홱보기 수 (number of saccade), 홱보기 폭(amplitude of saccade), 동공 직경(pupil diameter) 및 눈 깜빡임(blink)을 측정하였다. 측정 거리는 피검자로부터 70 cm 거리에 디스플레이를 두고 실험하였다. 아이트래커 운용 프로그램과 자료 분석은 각각 Iviewx 2.8과 Begaze 3.5를 사 용하였다. 모니터 스펙은 22인치를 사용하고, 해상도는 1,920×1,080으로 설정하였다. 각 실험을 진행하기 전 에 항상 보정(calibration)과 검증(validation)을 실시하였다. 아이트래커 표본 주파수는 500 Hz를 사용하였고, 추적 비율(Tracking ratio)이 80% 이상인 경우만 자료로서 통계 처리하였다.

    독서 능력을 측정하기 위해 대학 수학 능력 평가원의 국어 영역 독서 지문을 인용하였다. 지문의 길이는 공백 제외 1,000~1,100자로 구성되었다. 서체는 수능 및 모의평가와 동일한 신명 중명조에 장평 95%, 자간 –5%를 사용하고, 글씨 크기는 12 pt로 설정하였다. 이를 70 cm에서 보았을 때 대략 40 cm 거리에서 0.5(0.8 M) 시표를 보는 것과 같았다. 교과서를 재료로 텍스트 가독성 공식을 만든 Choi19)의 연구를 참고하여 중, 고등학생 교과서 텍스트 가독성에 대한 정확성이 가장 높은 모형 인 문장 수·단락 수를 채택하였다. 문장 수·단락 수 모형 공식에서 기준점수 9.0~9.9 사이의 지문을 선별하여 사용하였다.

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시 상태에서 각각 과학, 문화/예술 및 사회 장르 1개씩 총 3개의 지문을 읽도록 하였다. 반복된 실험에 의한 학습의 효과를 줄이기 위해 배율 순서는 무작위로 진행하였다. 피검자의 움직임을 최소화하기 위해 턱받침에 대상자의 턱과 이마를 고정했으며, 묵독으로 글을 읽게 지시하였다.

    (2) 독서 능력 평가

    독서와 관련된 안구 운동 변수를 측정함과 동시에 독서 능력을 평가하였다. 안구 운동 변수를 측정하는 것과 동일한 실험 환경, 실험 조건으로 진행하였다.

    독서 능력을 평가하기 위해 읽기 시간(reading time) 과 독서 오류(reading error)를 측정하였다. 독서 오류는 글을 순차적으로 읽어 내려갈 때, 읽은 부분으로 다 시 되돌아가는 역행의 움직임을 독서 오류로 정의하였다.20) 독서 오류는 X-축 오류와 Y-축 오류로 구분할 수 있다. X-축 오류는 수평적인 역행, Y-축 오류는 수 직적인 역행을 뜻한다.

    측정 방법은 안구 움직임을 나타내는 Line-Graph를 이용하였다. 그래프의 한 패턴이 한 페이지의 한 줄을 의미한다(Fig. 4). 따라서, 그래프에 나타난 패턴의 개 수에서 한 페이지에 있는 총 줄의 개수를 빼는 방법으로 X-축 오류를 측정하였다. 작은 크기의 패턴은 두 가지 원인이 있다. 첫 번째는 읽은 페이지의 해당 줄의 길이가 짧은 경우이고, 두 번째는 X-축 오류이다. 이 두 가 지를 구분하는 것은 읽은 페이지와 그래프를 비교하여 확인할 수 있다.

    Y-축 오류는 그래프에서 크게 이탈하는 부분이 있는 데, 이 부분은 눈 깜빡임으로 인한 줄 탐색오류이거나 아래에서 위로 다시 되돌아가는 눈의 움직임에 의해 발생한다(Fig. 5). 따라서, 그래프에서 크게 이탈하는 부 분의 개수에서 눈 깜빡임 횟수를 빼는 방법으로 Y-축 오류를 측정하였다. 크게 이탈하는 부분이 눈 깜빡임일 경우, Eye event로 보았을 때, 동일한 위치에 파란색 (눈깜빡임)으로 나타나고, 오류일 경우 빨간색(홱보기)으로 나타난다.

    4) 통계분석

    통계분석은 Microsoft Window 용 PASW statistics Ver 18(IBM SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였다. Kruskal-Wallis 검정과 Bonferroni Correction을 사용하여, 배율에 따른 양안시기능과 독서 능력에 미치는 유의성을 검증하였다. 유의 수준은 5%(p<0.050) 미만일 때, 통계적으로 유의한 차이가 있다고 판단하였다.

    Ⅲ. 결 과

    1. 대상자 특성

    20~30대 성인 29명의 평균 나이는 24.48±3.43세, 굴절이상은 우안 –2.46±2.45, 좌안 –2.23±2.37 D이었다. 사위도는 수직 0.34±1.23 △ 우안 상사위, 수평 3.69±4.45 △ 외사위였다. 입체시 평균은 41.38±3.51〞 이며, 우안과 좌안의 부등상 차이는 수직, 수평 모두 0.14±0.35%이었다.

    2. 양안시기능 검사 결과

    1) 수평 융합력

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 양성 융합 버전스(BO)의 흐린점은 각각 15.86±5.5, 13.21±4.58 및 10.90±3.61 △이었고, 분리점은 25.07±8.16, 21.62±7.40 및 17.72±7.73 △이었으며, 회복점은 12.86±4.32, 11.86±4.41 및 9.66±4.25 △이었다. 양성 융합 버전스의 흐린점, 분리점 및 회복점 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타났으며, 사후 분석 결과 모두 등상시 및 6% 유발 부등상시 간 유의한 차 이가 있었다(Table 2).

    음성 융합 버전스(BI)의 흐린점은 각각 11.62±3.91, 10.28±3.33 및 8.28±3.53 △이었고, 분리점은 17.48±5.30, 15.38±4.83 및 13.52±4.93 △이었으며, 회복점은 9.66±3.07, 8.69±3.75 및 7.28±3.49 △이었다. 음성 융합 버전스의 흐린점, 분리점 및 회복 점 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타났으며, 사후 분석 결과 모두 등상시 및 6% 유발 부등상시 간 유의한 차이가 있었다(Table 2).

    2) 수직 융합력

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 우상방 융합 버전스의(BD) 분리점은 각각 4.41±1.88, 4.00±1.56 및 3.45±1.30 △이었고, 회복점은 3.31±1.61, 2.86±1.36 및 2.38±1.12 △이었다. 우상방 융합 버전스의 분리점 및 회복점 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타났으며, 사후 분석 결과 모두 등상시 및 6% 유발 부등상시 간 유의한 차이가 있었다(Table 3).

    좌상방 융합 버전스(BU)의 분리점은 각각 3.31±1.39, 3.00±1.04 및 2.66±0.90△이었고, 회복점은 2.24±1.24, 1.90±1.01 및 1.62±0.86 △이었다. 좌상방 융합 버전스의 분리점 및 회복점은 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 3).

    우상방 융합 버전스와 좌상방 융합 버전스의 분리점 평균은 각각 3.81±1.28, 3.43±0.95 및 2.97±0.74 △ 이었고, 회복점 평균은 각각 2.74±1.15, 2.33±0.91 및 1.93±0.73 △이었다. 우상방 융합 버전스와 좌상방 융합 버전스의 회복점 및 분리점 평균 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타났으며, 사후 분석 결과 모두 등상시 및 6% 유발 부등상시 간 유의한 차이가 있었다 (Table 3).

    3) 융합 용이성 및 입체시

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 융합 용이성은 각각 15.24±3.85, 14.93±5.11 및 14.71±5.17 cpm이었고, 부등상시 배율 간 유의한 차이가 없었다. 입체시는 각각 41.38±3.51, 45.17±13.53 및 49.66±15.69〞이었다. 입체시는 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타났으며, 사후 분석 결과 등상시와 6% 유발 부등상시 사이에 유의한 차이가 있었다(Table 4).

    3. 안구 운동 변수 측정과 독서 능력 평가

    1) 안구 운동 변수 측정 결과

    (1) 주시 및 홱보기

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 주시 횟수(fixation count)는 각각 314.54±62.56, 314.22±57.02 및 323.24±80.33회이었다. 홱보기 수(saccade count)는 332.08±70.73, 331.21±64.52 및 337.60±85.96회 였다. 총 주시 시간(total time of fixation)은 89.31±27.57, 88.46±27.85 및 91.29±31.03 s이 었고, 평균 주시 시간(average of fixation time)은 0.29±0.09, 0.28±0.10 및 0.29±0.10 s이었다. 홱보 기 폭(Saccade Amplitude)은 3.30±1.73, 3.64±2.55 및 3.68±2.59°이었다. 주시와 홱보기 관련된 모든 안구 변수들은 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 5).

    (2) 눈 깜빡임, 동공크기

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 눈 깜빡임은 각 각 22.90±12.98, 20.98±11.90 및 20.90±14.66 회이었다. 동공 직경은 3.23±0.41, 3.23±0.38 및 3.19±0.39 mm이었다. 눈 깜빡임과 동공 직경 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타나지 않았다 (Table 6).

    2) 독서 능력 평가 측정 결과

    등상시와 3 및 6% 유발 부등상시에서 읽기 시간은 각 각 104.71±30.01, 104.75±28.69 및 108.41±32.83 s이었다. 독서 오류 중 X-축 오류는 각각 2.78±2.77, 3.12±2.28 및 3.61±1.9회이었으며, Y-축 오류는 각 각 5.58±3.87, 6.48±3.91 및 7.00±4.92회이었다. 읽기 시간과 독서 오류 모두 부등상시 배율 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 7).

    Ⅳ. 고 찰

    적외선을 조사하여 동공 중심 위치를 추적하는 아이트래커는 독서 능력과 관련되어 여러 연구에서 활용되고 있다. 안구 운동은 대표적인 읽기 능력의 지표로서 글을 읽는 동안 독자의 머릿속에서 이루어지는 정보가 인지되는 상황을 반영한다. 본 연구는 부등상 렌즈의 가입으로 인해 안구 운동 측정의 데이터가 맨눈 측정보다 정확성이 다소 떨어질 수 있는 것과 장시간 읽기가 아닌 1,000자 정도의 짧은 글을 활용하여 독서 능력을 측정한 것이 연구의 한계점으로 생각된다.

    부등상시와 관련하여 Noh 등21)은 일정 기간 부등상 보정 안경을 착용하였을 때, 독서를 포함한 자각적으로 느끼는 불편함이 감소된다고 하였다. 하지만, Kim 등7)은 1 D 이상의 양안 굴절 부등을 가지고 있는 대상자에서 부등상시를 경험하였으나 별도의 처치 없이 안경만 착용하는 경우가 60%를 차지한다고 제시하였다. 이렇듯 부등상시의 교정은 환자의 시 생활 개선에 이점이 있지만, 현재 적극적인 관리가 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 시 생활 개선과 독서 능력 증진 방안의 일환으로 부등상시가 양안 시기능과 독서 능력에 미치는 영향을 정량적으로 확인하고자 하였다.

    일반적으로 융합은 주시 물체가 동시에 양안 망막 상을 맺고 정상적인 시 자극을 주었을 때, 일정 범위 내의 미세한 시차를 극복하는 눈의 감각 및 운동기능 중 하나 이다. Lee 등22)의 연구에서는 실제 부등시 환자를 대상으로 부등상 정도와 대약시경으로 측정한 융합력의 상관 관계를 분석하였는데, 부등상의 증가에 따라 융합력이 유의하게 감소하였다. 본 연구에서도 6%의 부등상을 유발하였을 때, 융합력의 유의한 감소가 확인되었다. Lew 등6)의 연구에서는 부등상이 없는 정상안에 +2∼-2 D의 구면 렌즈로 부등상을 유발하였고, Awaya 검사법을 통해 유발된 부등상을 측정하였다. 그 결과, 0~6% 범위의 부등상이 유발되었고, 부등상의 증가에 따라 융합력의 유의한 감소가 나타났다. 하지만, 부등상 3%를 유발 하였을 때도 융합력의 유의한 차이가 있었다는 점에서 본 연구와 차이가 있었다. 그 이유로는 실제 유발된 부등상은 3%보다 크기 때문이라 판단되는데, Antona 등 23)은 정상안, 1 D 이상의 부등시안 및 백내장 수술 안을 대상으로 부등상 보정 렌즈로 부등상을 유발하였고, 세 그룹 모두에서 Awaya 검사는 부등상이 과소 측정되는 경향이 있다고 보고하였다.

    본 연구에서는 6% 부등상을 유발하였을 때, 수평 융합 버전스 중 BO, BI 모두에서 등상시 상태와 유의한 차이가 나타났고, 수직 융합 버전스는 BU 을 제외한 BD에서만 유의한 차이가 나타났다. 하지만 BU 및 BD 융합 버전스의 분리점과 회복점 평균값은 모두 등상시와 6% 유발 부등상시에서 유의한 차이가 나타났다. 따라서 BU 융합 버전스의 유의한 차이가 나타나지 않은 결과는 그 영향이 미미하며, 부등상이 수직 융합 버전스에 유의한 영향을 미치는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 근거리 양성 융합력이 6% 유발 부등상시에서 유의하게 감소하였지만, 1,000자 지문의 총 읽기 시간은 유의한 감소가 없었다. 이는 근거리 양성 융합력 감소가 읽기 속도를 유의하게 감소시킨다는 Kim 등9)의 연구와 차이가 있었다. 또한, 본 연구에서는 수평 융합버전스는 모두 등상시와 6% 유발 부등상시 사이에서 유의한 차이가 나타났지만, 융합 용이성은 유의한 차이가 나타나지 않았는데, 이는 Shin24)의 연구에서 수평 융합버전스의 변화는 융합 용이성과 유의한 상관관계가 없다고 보고 한 결과와 일치하였다.

    입체시는 양안 시기능에 대한 종합적인 평가와 정상적인 시기능 유무를 판별할 수 있는 한 가지 방법이다.25) 본 연구에서는 6%의 부등상을 유발하였을 때 입체시의 유의한 감소가 나타났다. 이는 부등상 보정 렌즈로 부등상시가 유발된 상태에서 입체시를 측정한 Jimenez 등5)과 Park 등26)의 연구와 일치하였다. 또한, 본 연구에서는 3%의 부등상을 유발하였을 때 입체시의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이는 부등시 환자를 굴절 교정하여 최대 3%의 부등상을 측정하였고, 0~3% 부등상 배율 간 입체시의 유의한 차이가 나타나지 않다고 보고한 Lee 등22)의 연구 결과와 일치하였다. 하지만, 콘택트렌즈로 착용 후 안경 교정으로 부등상시를 유발하여 입체시를 측정하는 방법에 있어서는 본 연구와 상반된 결과를 나타낸 연구도 있었는데, Hwang 등27)은 교정 굴절력이 ±1.00 D 이내인 피검자의 우세안에 (+) 굴절력의 콘택트렌즈로 부등시를 유발한 후 (-) 굴절력의 안경으로 교정하여 부등상을 유발하였지만, 콘택트렌즈 굴절력의 증가에 따른 입체시의 유의한 감소는 없었다고 보고하였다. 이는 본 연구에서와 같이 우세안에 망막 상의 크기를 증가시키는 부등상 유발이 아닌, 우세안에 망막 상의 크기를 감소시키는 부등상을 유발했다는 점이 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. Jung과 Kim28)은 (-) 굴절력의 콘택트렌즈 착용 후 (+) 굴절력의 안경렌 즈로 부등상을 유발하여 망막 상의 크기를 크게 하는 것 에 비해, (+) 굴절력의 콘택트렌즈 착용 후 (-) 굴절력의 안경렌즈로 부등상을 유발하여 망막 상의 크기를 작게 하는 것이 자각적으로 느끼는 부등상시 측정값을 유의하게 낮춘다고 보고하였다.

    독서 능력이 감소할 때, 안구 운동과 독서 능력 평가에서 유의한 차이가 있었다는 선행연구들이 있지만,13,15,16) 본 연구에서는 3 및 6% 부등상을 유발하였을 때, 안구 운동과 독서 능력에 있어서 모두에서 등상시와 비교하여 유의한 차이가 나타나지 않았다. 선행 논문에 따르면 읽기 능력이 저하될 시 많은 주시/홱보기 횟수, 긴 주시 시간, 홱보기 폭 감소 등이 나타난다고 하였다.29,30) 눈 깜빡임과 동공 직경은 눈 피로도와 조도, 심리상태 등에 따라 변화할 수 있다.14,31) 하지만, 작업에 대한 시각적, 인지적 부하의 증가는 눈 깜빡임과 동공 크기 모두 감소시킬 수 있다.32,33) 독서 오류는 글을 읽을 때 안구가 크게 회귀 움직임을 보인 것으로서, 글을 순차적으로 읽지 못하는 탐색 오류이다. 회귀 빈도가 잦은 것은 적극적이고 자기 주도적으로 정보를 탐색하고 글을 구성하는 작업으로 해석할 수 있지만, 내용에 대한 이해가 충분히 되지 않은 것을 나타내기도 한다.29)

    안구 운동과 독서 능력 평가에서 6%의 부등상도 유의한 차이가 나타나지 않은 이유 중 하나는 부등상에 대 한 내성(tolerance)이 개인차가 클 수 있다는 점으로 판단된다. Crone 과 Leuridan34)은 정상 피검자에 대해 부등상에 대한 복시의 역치를 조사한 결과 임계 수준이 평균 7%였으며, 5~9%의 극단 범위(extremes span)를 가졌다고 보고하였다. 또 다른 이유로는 부등상에 의해 시력의 차이가 유발되지 못한다는 점을 들 수 있다. Sedden 등35)은 부등상은 양안 시기능의 차이를 만들 수 있지만, 축소 배율을 갖는 부등상 렌즈를 사용하여 양안 시력을 측정하였을 때, 9% 이상의 유발 부등상시 에서 양안 시력이 단안 시력보다 낮아졌다고 보고하였다. 이러한 내용을 고려할 때, 후속 연구에서는 본 실험 에서 유발한 6%의 부등상 배율보다 큰 배율의 부등상을 발생시켜 독서 능력을 측정해 볼 필요성이 있을 것으로 사료된다.

    부등상이 시력에 미치는 영향이 미미하고, 부등상 허용 역치가 개인마다 다를 수 있으므로 6%의 부등상이 독서에 유의한 영향을 미치지 못할 수 있지만, 단시간 독서 조건에서 부등상이 유발한 안정피로, 복시, 지각 범위 감소 등을 피검자가 의식적 노력으로 극복했을 가능성도 있다. 따라서, 부등상시가 독서 어려움을 유발한다는 선행연구들을 고려할 때,8,18,21) 장시간에 걸친 독서 조건에서 유발 부등상시에 따른 자각적인 불편감과 타각적인 독서 능력을 분석할 필요가 있다고 생각된다.

    Ⅴ. 결 론

    본 연구에서 부등상 배율에 따른 양안 시기능과 독서 능력을 측정한 결과, 6% 유발 부등상시에서, BO과 BI 수평 융합 버전스, 수직 융합 버전스 및 입체시는 유의 하게 감소되었으나, 융합 용이성과 안구 운동 변수 및 독서 능력은 유의한 차이가 없었다.

    후속 연구에서는 장시간 독서 조건에서의 독서 능력과 자각적으로 느끼는 독서 어려움에 대한 측정이 필요 할 것으로 생각된다. 또한, 부등상에 대한 개개인의 허 용 역치가 다양한 만큼 안구 운동 변수와 독서 능력에 유의한 영향을 줄 수 있는 유발 부등상시의 역치를 조사 하여, 임상에서 참고할 수 있는 자료를 제시할 필요가 있을 것으로 판단된다.

    Figure

    KJVS-25-3-269_F1.gif

    (A) Iseikonic trial lens set and (B) Awaya aniseikonia test booklet.

    KJVS-25-3-269_F2.gif

    (A) Trial clip and (B) Random dot stereo butterfly.

    KJVS-25-3-269_F3.gif

    The Eye tracking device (SMI CO. Germany).

    KJVS-25-3-269_F4.gif

    Distinguish between short text lines and X-axis errors.

    KJVS-25-3-269_F5.gif

    Distinction between line search errors due to eye blinking and eye movements from bottom to top.

    Table

    Characteristics of the subjects

    <sup>†</sup>Spherical equivalent (S.E.) value of refractive errors
    <sup>*</sup>Exo (-), Eso (+), Hypo (-), Hyper (+) (Standard for vertical phoria is OS)

    Changes in the lateral fusional vergence according to induced aniseikonia

    <sup>a,b</sup>: Bonferroni’s multiple range test (a>b)
    <sup>**</sup><i>p</i><0.010, <sup>*</sup><i>p</i><0.050

    Changes in the vertical fusional vergence according to induced aniseikonia

    <sup>a,b</sup>: Bonferroni’s multiple range test (a>b)
    <sup>†</sup>: (Base down fusional vergence + Base up fusional vergence) ÷ 2
    <sup>*</sup><i>p</i><0.050

    Changes in the vergence facility and stereo acuity according to induced aniseikonia

    <sup>a,b</sup>: Bonferroni’s multiple range test (a>b)
    <sup>*</sup><i>p</i><0.010

    Change in the reading ability parameters according to induced aniseikonia

    †Average of fixation time = total time of fixation ÷ fixation counts

    Changes in blink counts and pupil diameter according to induced aniseikonia

    Changes in reading ability parameters according to induced aniseikonia

    Reference

    1. Reed B: Aniseikonia: A case series and literature review. Pacific University MS Thesis, pp. 10-11, 2011.
    2. South J, Gao T et al.: Aniseikonia and anisometropia: Implications for suppression and amblyopia. Clin Exp Optom. 102(6), 556-565, 2019.
    3. Krarup TG, Nisted I et al.: The tolerance of anisometropia. Acta Ophthalmol. 98(4), 418-426, 2020.
    4. Lubkin V, Shippman S et al.: Aniseikonia quantification: Error rate of rule of thumb estimation. Binocul Vis Strabismus Q. 14(3), 191-196, 1999.
    5. Jiménez JR, Ponce A et al.: Impact of induced aniseikonia on stereopsis with random dot stereogram. Optom Vis Sci. 79(2), 121-125, 2002.
    6. Lew YJ, Lee MV et al.: Effect of spherical lens induced aniseikonia on binocular function. J Korean Ophthalmol Soc. 45(1), 14, 2004.
    7. Kim SJ, Kang JG et al.: The effect of spectacle correction on stereoacuity in anisometropia. Korean J Vis Sci. 16(3), 319-327, 2014.
    8. Simons HD, Grisham JD: Binocular anomalies and reading problems. J Am Optom Assoc. 58(7), 578-587, 1987.
    9. Kim YJ, Lee MA et al.: Relationships between reading ability and binocular vision. J Korean Oph Opt Soc. 16(2), 171-177, 2011.
    10. Lee JH: The legibility of Hangul and the typography of ko. TEX, Asian J TEX. 2(2), 73-76, 2008.
    11. Won YH, Seo SY: Typography, 1st ed., Gyeonggi, Ahngraphics, pp. 79-82, 2004.
    12. Waller R: John Ryder, The case for legibility. Information Design J. 1(2), 140-141, 1979.
    13. Park YM: A study on the reading process characteristics of the students with reading difficulty based on eye movement. Korean Language Education 139, 335-362, 2012.
    14. Kim YJ, Lee EC et al.: A survey of objective measurement of fatigue caused by visual stimuli. JESK. 30(1), 195-202, 2011.
    15. Park HJ, Shin DH: Analysis of processes in reading about 'Science Stories' in 6th grade science textbook using eye-tracking. J Korean Assoc Sci Educ. 35(3), 383-393, 2015.
    16. Park YM: The characteristics of eye-movements during middle school, high school, and university students read a Korean expository text. JLCCI. 12(2), 165-189, 2012.
    17. Bannon RE, Triller W: Aniseikonia-a clinical report covering a ten year period. Am J Optometry 27(7), 296-309, 1944.
    18. Dearborn WF, Anderson IH: Aniseikonia as related to disability in reading. J Exp Psychol. 23(6), 559-577, 1938.
    19. Choi IS: A comparative study on modelling readability formulas: Focus on primary and secondary textbooks. J Korean Soc Inform Manage. 22(4), 173-195, 2005.
    20. An SH, An GS: Influence of Korean characters’ font and their size on legibility in PDA user interface. Rev Industry Manage. 18(1), 49-70, 2005.
    21. Noh KT, Kim HJ et al.: An evaluation of clinical performance on the aniseikonia corrective spectacles. Korean J Vis Sci. 20(3), 327-340, 2018.
    22. Lee MV, Yang HS et al.: Effect of correction lens for anisometropia on aniseikonia and binocular function. J Korean Ophthalmol Soc. 46(7), 1183-1188, 2005.
    23. Antona B, Barra F et al.: The validity and repeatability of the New Aniseikonia Test. Optom Vis Sci. 83(12), 903-909, 2006.
    24. Shin HS: Relationship between vergence facility and fusional vergence. J Korean Oph Opt Soc. 14(3), 37-42, 2009.
    25. Marsh WR, Rawlings SC et al.: Evaluation of clinical stereoacuity tests. Ophthalmology 87(12), 1265-1272, 1980.
    26. Park JY, Jeon IC: Effect of aniseikonia induced by a size lens on contrast visual acuity and stereo acuity and eye-hand coordination. Korean J Vis Sci. 22(4), 477-484, 2020.
    27. Hwang HK, Lee DY et al.: Changes of contrast sensitivity in induced aniseikonia. Korean J Vis Sci. 9(1), 31-42, 2007.
    28. Jung SA, Kim HJ: Comparison of induced aniseikonia with influential factors. J Korean Oph Opt Soc. 18(1), 45-51, 2013.
    29. Choi SG: Exploring gender difference in reading comprehension process using eye tracking technology. J Korean Assoc Learner-Centered Curriculum Instruction 14(11), 573-597, 2014.
    30. Kang SN, Yim DS et al.: Reading comprehension and reading processing of school-aged children with specific language impairment using eye tracker. Commun Sci Disord. 23(4), 914-928, 2018.
    31. Song JS, Shin SK: A Systematic review of educational research using eye-tracking data: Based on the cognitive process framework. J Educ Technol. 38(1), 109-148, 2022.
    32. Fogarty C, Stern JA: Eye movements and blinks: Their relationship to higher cognitive processes. Int J Psychophysiol. 8(1), 35-42, 1989.
    33. Hess EH: Pupillometrics: A method of studying mental, emotional and sensory processes, New York, Rinehart & Winston, pp. 491-531, 1972.
    34. Crone RA, Leuridan OMA: Tolerance for aniseikonia: I. Diplopia thresholds in the vertical and horizontal meridians of the visual field. Albrecht Von Graefes Arch Klin Exp Ophthalmol. 188(1), 1-16, 1973.
    35. Seddon A, Chaki HM et al.: Effects of induced aniseikonia on binocular visual acuity. Clin Exp Optom. 1-7, 2023.