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6 years ago
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1 Journal of the Korean Institute of Industrial Engineers Published Online, pp. 0-00, December ISSN EISSN 사사표기는국문과영문내용이같으면국문만넣어도될것같습니다. 확인하신후에회신꼭부탁드리겠습니다!! 2016 KIIE <Original Research Paper> 시선고정유도방법이시야검사에미치는영향 이지형 1 최영근 1 Xiaopeng Yang 1 이나현 1 오건희 1 김영균 2 강자헌 2 유희천 1 1 포항공과대학교산업경영공학과 / 2 경희대학교의과대학 The Effect of Gaze Fixation Induction Method on Visual Field Testing Jihyung Lee 1 Younggeun Choi 1 Xiaopeng Yang 1 Nahyun Lee 1 Gunhee Oh 1 Young Gyun Kim 2 Jaheon Kang 2 Heecheon You 1 1 Department of Industrial and Management Engineering, Pohang University of Science and Technology 2 Kyung Hee University Hospital at Gangdong, College of Medicine, Kyung Hee University A visual field tester using a fixation target with a lack of distinctiveness decreases accuracy and usability in visual field testing. The present study is intended to develop various induction methods of gaze fixation for effective visual field testing. Proposed were four new gaze fixation induction methods (color changing dot; alphanumeric characters; flashing black dot; and bulls eye and cross hair, BECH) by considering visual attention factors such as color, meaning, flashing, and shape and the proposed methods were compared with the existing black dot (BD) method in terms of gaze fixation performance and subjective satisfaction by 32 participants in their 20s to 30s. BECH was found most preferred by increasing gaze fixation performance by 4.8% and subjective satisfaction by 0.4 to 2.0 in a 7-point scale compared to BD. BECH can be applied to tests such as visual field testing and macular pigment optical density testing in which gaze fixation is crucial for accuracy and usability. Keywords: Gaze Fixation Induction Method, Visual Field Testing, Glaucoma, Eye Tracking, Bulls Eye and Cross Hair 1. Introduction 안과질환진단을위한시야검사시시선고정은시야검사결과의신뢰성에중요한영향을준다. 시야검사는피검사자가중심시표 (fixation target) 에시선을고정시킨상태에서주변에제시되는다양한밝기의시표에대한인지여부를기록하여시야범위와빛에대한민감도를평가하는검사이다 (Dersu and Wiggins, 2006). 피검사자의시선이중심시표가아닌다른위치에고정된상태에서시야검사가수행되면측정하고자한시신경부위가아닌다른부위가측정되어검사결과의신뢰 성이저하되므로시야검사시시선고정은신중하게통제되어야한다. 기존시야검사장비 ( 시야계 ) 에는피검사자의시선을고정시키기위해발광다이오드나 dot 형상의중심시표가사용되고있다. 표준자동시야계 (standard automated perimetry, SAP) 로사용되고있는 Humphrey Field Analyzer i-ii series(carl Zeiss Meditec, Inc. USA) 와 M700(Medmont International Pty, Ltd. AUS) 은중심시표로노란색발광다이오드를, AP-5000(Kowa Company, Ltd., JPN) 은붉은색발광다이오드를, Humphrey MatrixTM (Carl Zeiss Meditec, Inc. USA) 은검은색정사각형심볼을사용 This research was supported by a grant of the Korea Health Technology R&D Project through the Korea Health Industry Development Institute(KHIDI), funded by the Ministry of Health & Welfare, Republic of Korea(grant number : HI14C1234). 본연구는보건복지부의재원으로한국보건산업진흥원의보건의료기술연구개발사업지원에의하여이루어진것임 ( 과제고유번호 : HI14C0818). 연락저자 : 유희천교수, 경상북도포항시남구청암로 77 포항공과대학교산업경영공학과, Tel : , Fax : , hcyou@postech.ac.kr 2016 년 8 월 1 일접수 ; 2016 년 11 월 29 일 ; 2016 년 12 월 3 일게재확정.

2 이지형 최영근 Xiaopeng Yang 이나현 오건희 김영균 강자헌 유희천 하고있다. 그외에도다양한색상의발광다이오드나원형의심볼이중심시표로활용되고있다. 기존시야계들에중심시표로활용되고있는단순한방법들은중심시표로시선을유도하는특별한요인이없어피검자가시선고정을제대로못하는경우가종종발생된다.

따라서, 시야검사시피검사자의시선을중심시표로자연스럽게유도하여시선고정상태를지속적으로유지시킬수있는효과적인방법개발이필요하다. 본연구는시야검사의정확성향상을위한시선고정유도방법들을개발하고시선고정성능과주관적만족도측면에서개발된방법들을비교하고유효성을분석하였다.

시야검사시시선고정성능은기존시야검사에서사용되고있는신뢰성척도 ( 맹점시표반응률, 가양성시표반응률 ) 와 eye tracking system 을활용하여측정된시선위치정보를사용하여평가되었고, 주관적만족도는시선고정용이성, 눈피로도, 그리고전반적만족도를사용하여평가되었다.

1 시선고정유도방법개발 기존시야계에서중심시표로사용되는 black dot(bd) 과대비하여시각적 coding 에활용되는방법들 (Sanders and McCormick, 1993) 중 color, alphanumeric characters, flash, shape 을적용하여 changing color dot(ccd), alphanumeric

2 2 이지형 최영근 Xiaopeng Yang 이나현 오건희 김영균 강자헌 유희천 하고있다. 그외에도다양한색상의발광다이오드나원형의심볼이중심시표로활용되고있다. 기존시야계들에중심시표로활용되고있는단순한방법들은중심시표로시선을유도하는특별한요인이없어피검자가시선고정을제대로못하는경우가종종발생된다. 정확한시야검사결과를얻기위해서는시야검사시시선이중심시표에고정된상태를유지해야하는데, 기존시야계들은단순한형상을중심시표로사용하고있어단안별평균 5 분간수행되는시야검사동안피검사자들은중심시표에시선을고정시키기위해지속적으로노력해야한다. 또한, 눈은작은자극에도쉽게반응하기때문에피검사자들이검사시간동안자발적으로중심시표에시선을고정된상태로유지하는것은쉽지않다. 따라서, 시야검사시피검사자의시선을중심시표로자연스럽게유도하여시선고정상태를지속적으로유지시킬수있는효과적인방법개발이필요하다. 본연구는시야검사의정확성향상을위한시선고정유도방법들을개발하고시선고정성능과주관적만족도측면에서개발된방법들을비교하고유효성을분석하였다. 신규시선고정유도방법들은시각적주의를집중시키는 color, alphanumeric, flashing, 그리고 shape 요소를고려하여개발되었다. 시야검사시시선고정성능은기존시야검사에서사용되고있는신뢰성척도 ( 맹점시표반응률, 가양성시표반응률 ) 와 eye tracking system 을활용하여측정된시선위치정보를사용하여평가되었고, 주관적만족도는시선고정용이성, 눈피로도, 그리고전반적만족도를사용하여평가되었다. 마지막으로, 시선고정성능과주관적만족도가높은시선고정유도방법의특성을분석하여시야검사시시선고정에효과적인시각적요소를파악하였다. 2. Method 2.1 시선고정유도방법개발 기존시야계에서중심시표로사용되는 black dot(bd) 과대비하여시각적 coding 에활용되는방법들 (Sanders and McCormick, 1993) 중 color, alphanumeric characters, flash, shape 을적용하여 changing color dot(ccd), alphanumeric characters(ac), flashing black dot(fbd) 그리고 bulls eye and cross hair(bech) 의 <Table 1> 과같은네가지신규중심시표들이개발되었다. Color 는탐색과업에서다른요소들보다효과적이기때문에 (Christ, 1975) 단색으로유지되는중심시표대신시표가제시될때마다중심시표의색상이빨강, 주황, 노랑, 청록, 그리고보라 (Munsell 의주요 5 색 ; Munsell, 1905) 의다섯가지색상중무작위순서로변경되는 CCD 방법이제안되었다. Alphanumeric 은내용의확인을유도하는자극이기때문에, 영어대문자 A, B, C 와숫자 1, 2, 3 이주변시표가제시될때마다무작위순서로제시되는 AC 방법이제안되었다. Flash 는비자발적으로시선을끌수있기때문에 (Connors, 1975), BD 가 1 초에 4 번깜박이는 FBD 방법이제안되었다. 마지막으로, shape 은단순한것보다는복잡하면서대칭되는특성을가진것이시선을끄는효과가있기때문에 ( 박진희, 2010; Thaler et al., 2013) 검은색원배경에십자형상과크기가작은점이겹쳐져있는 BECH 방법이제안되었다. 2.2 실험참여자 시야에문제가없고신체건강한 20~30 대정상인 32 명 ( 남 : 16, 여 : 16; 연령 = 29.0 ± 4.4) 이본시선고정유도방법의영향평가에모집되었다. 정상인선별기준은교정시력 0.7 이며, 시야장애가없고, 색맹, 백내장등의안과질환이없는사람을대상으로하였다. 2.3 실험장비 (1) Hardware 시선고정유도방법평가실험을위해모니터, 안대, handheld push button, head positioner, 그리고 eye tracking system 이사용되었다 (<Figure 1> 참조 ). 시야검사시표는 27 LED 모니터 (resolution : ; pixel pitch : 0.233mm) 에제시되었으며, 시선고정평가실험시검사하지않는눈은안대로가리었고, 시표인지시실험참여자가 handheld push button(delcom Products Inc., USA) 을누르도록지시하였다. 실험중실험참여자의머리움직임은 head positioner(arrington Research, Inc., USA) 를사용하여제한하였고, 이마와턱지지대부분에는접 Table 1. Gaze Fixation Induction Methods Reference Visual Attention Factor Color Alphanumeric Flashing Shape

시선고정유도방법이시야검사에미치는영향 3 (a) Side View (b) Real Environment Figure 1. The Experimental Setup of Gaze Fixation Induction Method Assessment Figure 2.

마지막으로, 시선고정유도방법평가실험이진행되는동안실험참여자가주시하고있는모니터상의시선의위치를추적하기위해 eye tracking system(viewpoint EyeTracker, Arrington Research, Inc., USA) 이사용되었다.

, 2007) 으로하였고, 주변시표는표준자동시야계 (SAP) 의 central 24-2 test pattern (superior, inferior, nasal 24, 그리고 temporal 30 영역내에 6 간격의 54 개 grid 의각중심에시표가위치함 ) 을기반으로제 시되었다.

3 시선고정유도방법이시야검사에미치는영향 3 (a) Side View (b) Real Environment Figure 1. The Experimental Setup of Gaze Fixation Induction Method Assessment Figure 2. The Interface of the Visual Field Testing Program Developed in the Study 촉감향상을위해부드러운천을부착하였으며, 편안한자세를위해모니터각도를 15 로기울였다. 마지막으로, 시선고정유도방법평가실험이진행되는동안실험참여자가주시하고있는모니터상의시선의위치를추적하기위해 eye tracking system(viewpoint EyeTracker, Arrington Research, Inc., USA) 이사용되었다. (2) Software 시선고정유도방법의성능과주관적만족도를시야검사환경에서평가하기위해시야검사영역과프로그램제어영역으로구성된시선고정성능평가프로그램이사용되었다 (<Figure 2> 참조 ). 시야검사범위는임상에서주로사용되고있는시야각 24 이내영역 (Michael et al., 2007) 으로하였고, 주변시표는표준자동시야계 (SAP) 의 central 24-2 test pattern (superior, inferior, nasal 24, 그리고 temporal 30 영역내에 6 간격의 54 개 grid 의각중심에시표가위치함 ) 을기반으로제 시되었다. 시표로는시야영역을파악하기위해중심시표주변에제시되는주변시표 (stimulus), 시선고정여부를파악하기위해맹점위치에제시되는맹점시표 (blind spot), 피검사자가반복적인입력을수행하다시표가제시되지않았음에도반응하는경우를확인하기위한가양성시표 (false positive error target) 가사용되었다. 세가지유형의시표는임상에서사용되는전문시야검사장비의시표구성 ( 주변시표는 54 개위치에 4~6 회, 맹점시표와가양성시표는각각 10~13 회반복제시 ) 을참고하여주변시표는 54 개의지정된위치에 4 회씩, 맹점시표는맹점위치에 10 회, 가양성시표는투명한시표가 10 회, 총 236 회가제시되도록조합하였고, 시표는매실험별무작위순서로제시되도록하였다. 한편, 프로그램제어영역은실험참여자정보입력, 시선고정유도방법선택, 진행상황모니터링, 그리고시야검사를진행할수있도록설계된인터페이스로구성되었다. 시선고정유도방법평가프로그램은 Microsoft Visual Studio 2010 의 C# 언어를기반으로개발되었다.

4 4 Jihyung Lee Younggeun Choi Xiaopeng Yang Nahyun Lee Gunhee Oh Young Gyun Kim Jaheon Kang Heecheon You 2.4 실험절차 시선고정유도방법평가실험은 (1) 실험안내및준비, (2) 연습, (3) 보정 (calibration), (4) 시야검사, (5) 주관적평가, 그리고 (6) 휴식단계로구성되었다. 실험안내및준비단계에서는실험참여자에게실험내용을설명한후실험참여자의시선이모니터화면을벗어나지않도록하기위해실험참여자의머리를 head positioner 에고정시켰다. 연습단계에서는실험참여자에게각시선고정유도방법에대해 20 초동안익숙해지도록하였다. 보정단계에서는 27 모니터화면을 2 2 격자로분할하여 9 개의교차점에무작위순서로시선을유도하는시표를제시하며모니터상의시선위치와 eye tracking system 으로측정되는동공의위치를일치화하였다. 시야검사단계에서는선정된시선고정유도방법을기반으로중심시표와주변시표를제시하며시야검사를수행하였다. 시선고정유도방법제시는기존방법인 BD 를적용한후, 신규제안된 4 가지방법들을 balanced Latin square 기법을적용한순서에따라제시하였다. 주관적만족도평가는 11-point Likert bipolar scale(±5 점 ) 를사용하여 BD 방법을기준으로상대적으로평가하도록진행되었다. 실험에따른참여자의눈피로에대한영향을최소화하기위하여실험조건사이에 5 분의휴식시간 ( 요청시추가휴식시간허용 ) 이제공되었다. 본실험은각실험조건별 2 회반복실험을수행하여실험참여자별약 120 분이소요되었다. 계에서는시선고정여부판별에사용하기위해주변시표가제시되기전 0.2 초부터제시후 0.2 초까지의시선추적데이터를추출하였다. 시선궤적분석단계에서는 <Figure 3>(a) 와같이추출된시선위치정보를주변시표가제시되기전 0.2 초시점의시선위치를 before(b), 제시되는시점의시선위치를 start(s), 그리고제시후 0.2 초시점의시선위치를 after (A) 로정하고, S 를기점으로 B 에서 S 까지의구간을 gaze trajectory(gt)b-s, S 에서 A 까지의구간을 GTS-A 으로구분하여궤적을분석하였다. 시선궤적분석시실험참여자의머리움직임에의해측정 offset 이발생하게되는데이의영향을상쇄하기위해기점이되는 S 를중심시표위치로이동시켜궤적을분석하였다 (Crabb et al., 2014). 분석된궤적은 Johnston and Leek(2009) 의시선고정기준 ( 시야각반경 1 이내 ) 에따라 <Figure 3>(b) 와같이 4 가지유형 (B-S & S-A fixation, B-S fixation, S-A fixation, B-S & S-A deviation) 으로분류하였다. (Equation 1) 2.5 시선고정성능분석 시선고정유도방법의성능은 1- 맹점시표반응률 (blind spot response rate, BS_RR), 1- 가양성시표반응률 (false positive target response rate, FPT_RR), 시선고정정확도 (correct fixation rate, CFR) 에의해평가되었다. BS_RR 은맹점위치에시표가무작위순서로제시될때 ( 본연구의경우실험조건별총 10 회제공 ) 실험참여자가반응한비율로서시야검사중중심시표에시선고정이잘되지못하였음을나타낸다. FPT_RR 는시표를제시하지않고소리만들려주었을때 ( 본연구의경우실험조건별총 10 회제시 ) 실험참여자가반응한비율로서실험참여자의시표인식반응의허위여부를나타낸다. 마지막으로, CFR 은 Equation 1 과같이시표가제시되는동안시선이중심시표에고정된비율을나타내며, 중심시표에시선고정여부판단기준은 <Figure 3>(a) 와같이시야검사시주변시표제시전 0.2 초동안과제시되는 0.2 초동안 (Carl Zeiss Meditec Inc., 2005) 실험참여자의시선위치가중심시표를중심으로시야각반경 1 이내에위치한경우로정의되었다. CFR 산출을위해사용된시선추적데이터는 (1) 시선추적데이터수집, (2) 노이즈데이터제거, (3) 시선추적데이터추출, (4) 시선궤적분석, (5) 시선고정여부판별의순차적단계를따라분석되었다. 시선추적단계에서는 eye tracking system 을사용하여 sampling rate 220Hz 의속도로시선위치데이터를수집하였다. 노이즈제거단계에서는수집된시선위치데이터에서눈깜박임으로손상된데이터와장비측정오류가발생한데이터는제거하였다. 시선추적데이터추출단 (a) Gaze location point (b) Gaze Fixation Determination Procedure Figure 3. Analysis of Gaze Fixation

The Effect of Gaze Fixation Induction Method on Visual Field Testing 5 2.

눈피로도는실험참여자가개발된시선고정유도방법을사용하여시야검사실험을수행한후느끼는눈의피로도를평가하는항목이다. 전반적만족도는각시선고정유도방법을사용하였을때시야검사의만족스러운정도를평가하는항목이다. 2.

5 The Effect of Gaze Fixation Induction Method on Visual Field Testing 시선고정주관적만족도분석 시선고정유도방법의주관적만족도는시선고정용이성 (ease of gaze fixation, EGF), 눈피로도 (eye fatigue, EF), 그리고전반적만족도 (overall satisfaction, OS) 측면에서평가되었다. 시선고정용이성은시야검사실험중시선고정용시표에시선을고정하기쉬운정도를평가하는항목이다. 눈피로도는실험참여자가개발된시선고정유도방법을사용하여시야검사실험을수행한후느끼는눈의피로도를평가하는항목이다. 전반적만족도는각시선고정유도방법을사용하였을때시야검사의만족스러운정도를평가하는항목이다. 2.7 통계분석 시선고정유도방법에따른시선고정성능과주관적만족도의통계적유의성을파악하기위해 Bartlett s test 에의한분산의동질성검정, 시선고정유도방법유의성검정, 그리고사후분석으로다중평균비교검정이수행되었다. 통계분석의변별력을높이기위해반복측정및평가결과는평균을산출하여사용하지않고개별데이터를분석에사용하였다. Bartlett s test 에의해분산이통계적으로동질적으로파악된경우일원분산분석 (one-way ANOVA) 과 Tukey-Kramer test 를수행하였고, 분산이동질적이아닌것으로파악된경우 Brown and Forsythe s test 와 Dunnett s T3 test 를수행하였다. 3. Results 맹점시표반응률 (Blind Spot Response Rate, BS_RR) 1- 맹점시표반응률 은기존방법인 BD 를사용하였을때 86.6% 로가장높게나타났다 (<Figure 4>(a); F [4, 124] = 4.29, p =.003). CCD(80.2%), FBD(84.4%), 그리고 BECH(85.0%) 방법은 BD 방법과통계적으로유의한차이를보이지않았으나 AC (78.4%) 방법은통계적으로유의하게낮은값을나타내었으며, 시야검사중맹점위치에시표가제시되었을때실험참여자들이가장많이반응하는방법으로파악되었다 가양성시표반응률 (False Positive Target Response Rate, FPT_RR) 1- 가양성시표반응률 은기존 BD 방법을사용하였을때 89.1% 로가장높게나타났다 (<Figure 4>(b); F [4, 44] = 3.81, p =.008). FBD(87.7%) 와 BECH(84.9%) 방법은 BD 방법과통계적으로유의한차이를보이지않았으나, CCD(78.8%) 와 AC (81.9%) 방법은통계적으로유의하게낮게나타났다. CCD 방법은주변시표가제시되지않고소리만들리는가양성시표가제시되었을때실험참여자들이가장많이반응하는방법으로파악되었다. (a) 1-Blind spot response rate(bs_rr) (b) 1-false positive target response rate(fpt_rr) (c) Average of correct fixation rate(cfr) Figure 4. Performance of Gaze Fixation Induction Methods (d) SD of correct fixation rate(cfr)

6 6 이지형 최영근 Xiaopeng Yang 이나현 오건희 김영균 강자헌 유희천 3.3 시선고정정확도 (Correct Fixation Rate, CFR) 시선고정정확도는평균측면에서는기존방법인 BD(87.6%) 대비신규방법들 (CCD = 87.9%, AC = 88.8%, FBD = 91.5%, BECH = 88.0%; <Figure 4>(c)) 의평균값이높게나타났으며, FBD 방법이 91.5% 로가장우수한것으로나타났다. 또한, 시선고정정확도의분산측면에서는 FDB 가 8.3% 로가장낮게나타나시선고정안정성도높은것으로분석되었다 (BD = 13.3%, CCD = 11.6%, AC = 10.9%, BECH = 9.7%; <Figure 4>(d)). (a) Ease of gaze fixation(egf) 3.4 주관적만족도 주관적만족도는 BECH 방법이기존방법인 BD 방법에비해시선고정용이성, 눈피로도, 그리고전반적만족도측면에서가장높은것으로평가되었다. 시선고정용이성은 BECH 방법 (2.0 점 ) 이다른방법들에비해통계적으로유의하게높은것으로분석되었다 (CCD = 0.5 점. AC = 1.1 점, FBD =0.8; F [4, 124] = 6.60, p <.001; <Figure 5>(a)). 눈피로도는 BECH 방법 (-0.4 점 ) 이 BD 방법에비해눈피로도가통계적으로유의하게낮은것으로나타났고 CCD 방법 (1.0 점 ) 이눈피로도가가장높은것으로평가되었다 (AC = 0.3 점, FBD = 0.9 점 ; F [4, 124] = 3.32, p =.017; <Figure 5>(b)). 전반적만족도는 BD 방법에비해 BECH 방법 (1.6 점 ) 과 AC 방법 (0.5 점 ) 이높은것으로분석되었다 (CCD = -0.1 점, FBD = -0.2 점 ; F [4, 124] = 5.76, p <.001; <Figure 5>(c)). 4. Discussion 본연구는맹점을포함한시야검사영역에서주변시표제시전후의시선추적궤적을분석함으로써피검사자의머리움직임에의한시선위치측정오류를최소화하며주변시표제시시중심시표에시선고정여부를평가하는방안을제시하였다. 표준자동시야계 (SAP) 는시야검사시중심시표에피검사자의시선고정여부를평가하기위해 fixation loss rate(flr) 와 gaze graph(<figure 6>) 를제공하여재검사여부결정에활용되는데 (Carl Zeiss Meditec. Inc., 2005) 시야검사영역포괄성측면과정확성측면에서각각한계가있다. 맹점에시표가제시되었을때반응한비율을나타내는 FLR 의경우 20% 이상이면재검사가추천되는데 (Dersu and Wiggins, 2006), FLR 은주변시표가맹점위치에제시되는순간피검사자의시선고정여부는파악할수있으나그이외의영역에주변시표가제시될때시선고정여부를파악할수없다는한계가있다. 한편, gaze graph 는시야계내부에탑재된시선추적장치를이용하여주변시표가제시될때피검사자의시선이중심시표로부터이탈된정도 ( 시선이탈각 ) 를시간의경과에따라막대그래프로제공하는방법으로서시선이탈각이높은경우재검사가추천되는데 (Carl Zeiss Meditec. Inc., 2005), 피검사자의머리움직임에의해시선추적장치의시선위치측정오차가발생되어 (b) Eye fatigue(ef) (c) Overall satisfaction (OS) Figure 5. Subjective Satisfaction 측정된시선이탈각의정확성이저하되는한계가있다 (Sharafi et al., 2015). 반면, 본연구는맹점을포함한시야검사영역에서주변시표제시전후 0.2 초동안측정된시선궤적에대해주변시표제시시측정된시선위치를중심으로시표제시전후의시선궤적패턴을분석하여시선고정여부를판별함으로써피검사자의머리움직임에의해발생되는시선측정오차의영향을상쇄할수있었다. 본연구의선호시선고정유도방법은기존시야계에서사용되고있는 FLR( 본연구의맹점시표반응률에해당 ) 과 false positive error rate(fper, 본연구의가양성시표반응률에해당 ) 뿐만아니라시선고정정확도 (correct fixation rate, CFR) 와주관적만족도를고려하여파악되었다. 기존시야계는 FLR 과시표를제시하지않았을때피검사자가반응한비율 (FPER, 33% 를초과하는경우재검사 ; Werner, 1999) 을시야검사의시선고정및신뢰성평가척도로사용하였다. 한편, 본연구는시표제시전후짧은시간 ( 시표제시전 0.2 초, 시표제시후 0.2 초 ) 동안의시선위치가시선고정범위에위치하는지여부를평가하는 CFR 을개발하여적용하였는데, FLR 과 FPER 에비해전체시표에대한시선고정정도를평가한다는측면에서포괄적척도이다. 또한, 본연구는주관적평가척도로시선고정용이성, 눈피로도, 그리고전반적만족도를사용하여어떤

7 시선고정유도방법이시야검사에미치는영향 7 (a) Good eye fixation (b) Poor eye fixation Figure 6. Gaze graph(humphrey Field Analyzer II-i series, Carl Zeiss Meditec. Inc., USA) 특성을가진시선고정유도방법이선호되는지분석적으로파악할수있었다. 시선고정정확도 (CFR) 는시표의유형 ( 주변시표, 맹점시표, 가양성시표 ) 에관계없이시야검사시작부터종료까지피검사자의시선고정여부를파악하는방법으로기존 FLR 과 gaze graph 와병행하여활용하면유용할것으로기대된다. FLR 은시야검사중간에맹점시표를제시하여피검사자의시선고정여부를파악하는 measure 이나주변시표가제시되는동안의시선고정여부를파악하는데는한계가있다. 극단적인예로, 피검사자가맹점시표가제시될때에는시선고정을 100% 하였으나주변시표가제시될때에는시선고정을하지않고검사를받았다면 FLR 결과가 0% 로나타나신뢰있는결과로판단될수있다. 또한 <Figure 6> 과같이시야검사동안피검사자의시선고정정도를그래프로나타내주는 gaze graph 는 good/poor 와같이대략적인정도는파악할수있으나정량적인수치가제공되지않아검사결과의신뢰여부를결정하기위한기준을잡기가어렵다. 이에비해시선고정정확도는시야검사가진행되는동안제시되는모든시표에대해시선고정여부를평가하고정략적인수치로결과를제공하기때문에 FLR, gaze graph 와병행하여사용한다면시야검사결과의신뢰여부를보다명확하게판단할수있을것으로사료된다. 본연구는시야검사시사용되는시선고정유도방법으로형태적요소를반영한 BECH 방법이시선고정성능과주관적만족도측면을동시에고려했을때기존 BD 방법에비해가장선호되는것으로파악되었다. 시선고정정확도 (CFR) 측면에서 BECH 방법 (88.0%) 은기존 BD 방법 (86.7%) 에비해 1.3% 로높았으며실험참여자들사이의분산도낮게나타나안정적으로시선을고정시키는방법인것으로파악되었다. BECH 방법은주관적만족도평가에서기존 BD 방법에비해시선고정용이성은 2.3 점으로높게, 눈피로도는 -1.0 점으로덜피로하게, 전반적만족도는 1.9 점으로더만족스럽게평가되어가장선호되는시선고정유도방법으로파악되었다. BECH 방법의형상은단순한점형상의기존 BD 방법과달리복잡하면서상하좌우로대칭되는형상을하고있는데, 대칭적이며복잡한형상이사람들의시각적주의를높인다는박진희 (2010) 의연구결과와일치한다. 반면, 시선고정정확도측면만고려할경우에는평균값은 FBD 방법 (91.5%) 이기존방법인 BD 방법에비해 4.8% 높게분석되었고 (<Figure 4>(c)), 분산은 BECH 방법보다낮게나타나보다안정적인방법으로파악되었다 (<Figure 4>(d)). FBD 방법의시선고정정확도가높은이유는 4 Hz 로깜박이는점을제시하는방법으로깜박임요소가피검사자의시선을무의식적으로이끌기때문인것으로사료된다 (Connors, 1975). BECH 방법이 CCD, AC, 그리고, FBD 방법에비해우수한방법으로평가된이유는 BECH 방법의시선고정유도방식이시선이집중되는형상을추가변화없이지속적으로제공하는방식 (static) 이기때문에 CCD, AC, 그리고 FBD 방법과같이색상, 문자숫자, 깜박임과같이주기적인변화를주는방식 (dynamic) 에비해실험참여자의실수와눈피로도는적게유발시키면서시선을중심시표로유도시킬수있었기때문으로사료된다. CCD 와 AC 방법은점의색상이나문자숫자가주변시표가나타날때마다변경되도록, FBD 방법은검은색점이 4Hz 의속도로나타났다사라지도록중심시표에추가변화를주는 dynamic 한방식이다. 시선고정성능평가실험종료후, 실험참여자에게선호되는중심시표유형과선호이유에대해사후설문을진행한결과 CCD, AC, 그리고 FBD 방법과같이 dynamic 한방식은맹점시표나가양성시표가제시되었을때종종실험참여자의실수를유발할수있고, 눈의피로를가중시킬수있으나 BECH 방법과같이 static 한방식은실수를적게유발하면서상대적으로편안하게시선을유도한다고하였다. 또한주관적만족도의눈피로도평가에서 BECH 방법은 -0.4 점 (- 값이클수록눈피로도가적음 ) 으로 CCD(1.0 점 ), AC(0.3 점 ), 그리고 FBD (0.9 점 ) 방법에비해눈피로도가낮게평가되었으며 (<Figure 5>(b)), 기존 BD 방법에비해유일하게눈피로도가낮게평가되었다. 따라서, 종합적측면에서고려했을때 BECH 방법이다른세가지신규시선고정유도방법보다우수한방법으로추천된다. 본연구에서여성은남성에비해중심시표에대한시선고정정확도가약 5% 높게분석되었으나눈피로도는더많이느끼는것으로평가되었다. BD 방법과 4 가지시선고정유도방법 (CCD, AC, FBD, BECH) 을중심시표로사용했을때시선고정정확도측면에서성별차이를분석한결과여성이남성에비해 AC 방법은 6.8%(t(36) = 2.46, p =.019; <Figure 7>(a)), FBD 방법은 5.3%(t(53) = 2.57, p =.013; <Figure 7>(b)), BECH 방법은 6.8%(t(43) = 2.84, p =.007; <Figure 7>(c)) 높게나타났다. 그외 BD 방법은 5.5%, CCD 방법은 2.4% 로여성이남성에비해높게나타났으나통계적으로유의한차이를보이지않았다. 반면, 눈피로도측면에서는 AC 방법에대해서만여성이남성에비해 1.3 점 (t(61) = 2.74, p =.008) 높게평가되었다 (<Figure

8 Jihyung Lee Younggeun Choi Xiaopeng Yang Nahyun Lee Gunhee Oh Young Gyun Kim Jaheon Kang Heecheon You (a) Comparison of correct fixation rate on alphanumeric characters (b) Comparison of correct

Comparisons of Correct Fixation Rate and Eye Fatigue by Gender and Gaze Fixation Induction Methods 7>(d)). 그외 CCD 방법은평가점수에차이가없었고, FBD 방법은 1.2 점, BECH 방법은 0.9 점높게평가되었으나통계적으로유의한차이를보이지않았다.

8 8 Jihyung Lee Younggeun Choi Xiaopeng Yang Nahyun Lee Gunhee Oh Young Gyun Kim Jaheon Kang Heecheon You (a) Comparison of correct fixation rate on alphanumeric characters (b) Comparison of correct fixation rate on flashing black dot (c) Comparison of correct fixation rate on bulls eye and crosshair (d) Comparison of eye fatigue on alphanumeric characters Figure 7. Comparisons of Correct Fixation Rate and Eye Fatigue by Gender and Gaze Fixation Induction Methods 7>(d)). 그외 CCD 방법은평가점수에차이가없었고, FBD 방법은 1.2 점, BECH 방법은 0.9 점높게평가되었으나통계적으로유의한차이를보이지않았다. BD 방법은주관적만족도평가시기준으로삼았기때문에성별에따른차이를파악할수는없었다. AC, FBD, BECH 방법이중심시표로제시되었을때여성의시선고정정확도가남성에비해높게나타난것은시선고정에대한여성들의노력이상대적으로높았기때문으로생각되나눈피로도측면에서는시선을고정시키려는노력으로인해눈의피로가가중되었던것으로사료된다. 여성과남성의시선고정정확도와눈피로도차이에대한명확한원인은추후연구를통해파악될필요가있다. 본연구결과가임상에적용되기위해서는본연구에서평가한 20~30 대의정상참여자뿐만아니라다양한연령대의정상인과녹내장환자를대상으로실험및평가가필요하다. 본연구는 20~30 대남녀 32 명의실험참여자를대상으로시선고정유도방법들에대해평가하였으나, 시야검사대상자의연령대는 20~80 대로다양하며정상인뿐만아니라녹내장의증환자및확진환자도포함된다. 본연구에서제안된시선고정유도방법을임상에적용하기위해서는보다넓은범위의연령대와피검사자유형을대상으로한추후연구가필요하다. 본연구에서개발된시선고정유도방법은시야검사를수행하는시야계나황반변성진단을위한 macular pigment 농도 측정장비 (MPS II, Elektron Technology, Ltd., UK) 와같이시표제시시시선고정이필요한장비에탑재되어시선고정효과를향상시킬수있다. 기존표준자동시야계는중심시표가 Goldman bowl 의중심에노란색 LED 로고정되어있고 (Carl Zeiss Meditec. Inc., 2005; Dersu et al., 2006), MPS II 또한 peripheral fixation target 으로빨간색 LED 를사용하고있어 (Elektron Technology, Ltd., 2013) 색상, 문자숫자, 형상등다양한시선고정유도방법을제시할수없다. 본연구에서제안된 BECH 방법은중심시표를변경할수있는방식의시야계나 MPS 장비에적용시킬수있는데, 다른시선고정유도방법들 (CCD, AC, 그리고 FBD 방법 ) 또한피검사자의개인선호도에따라선택할수있도록옵션으로제공될수있을것으로기대된다. 참고문헌 Carl Zeiss Meditec Inc. (2005), Humphrey Field Analyzer II-i series User Manual, Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin, USA. Connors, M. M. (1975), Conspicuity of target lights; the influence of color, NASA TN D-7960, Crabb, D. P., Smith, N. D., and Zhu, H. (2014), What s on TV? Detecting age-related neurodegenerative eye disease using eye movement scanpaths, Frontiers in Aging Neuroscience, 6(312), 1-10.

9 The Effect of Gaze Fixation Induction Method on Visual Field Testing 9 Dersu, I. and Wiggins, M. N. (2006), Understanding Visual Fields, Part II; Humphrey Visual Fields, Journal of Ophthalmic Medical Technology, 2 (3), 1-7. Elektron Technology, Ltd. (2013), MPS II Manual, Elektron Technology Ltd., UK. Johnston, S. and Leek, E. C. (2009), Fixation Region Overlap; A quantitative method for the analysis of fixational eye movement patterns, Journal of Eye Movement Research, 1(1), Munsell, A. H. (1905), A Color Notation, G. H. Ellis Co., Boston, USA. Park, J. (2010), The influence of shape elements on visual attention in Stereoscopic Images, Journal of Digital Design, 10(2), Sanders, M. and McCormick, E. J. (1993), Human factors in engineering and design, 7 th (Ed.) : McGraw-Hill, Columbus, USA. Sharafi, Z., Soh, Z., and Guéhéneuc, Y. (2015), A systematic literature review on the usage of eye-tracking in software Engineering, Information and Software Technology, 67, Thaler, L., Schütz, A. C., Goodale, M. A., and Gegenfurtner, K. R. (2013), What is the best fixation target? The effect of target shape on stability of fixational eye movements, Vision Research, 76(1), Werner, E. B. (1999), Visual field perimetry testing in glaucoma, In : Yanoff, M., Duker, J. S., eds. Ophthalmology, , Mosby International Ltd., London, United Kingdom.

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슬라이드 1 Eye fixation control 방법이시야검사에미치는효과 The Effect of Eye Fixation Control Method on Visual Field Testing 2011. 10. 22 Jihyoung Lee 1, Baekhee Lee 1, Yeona Kim 1, Jaheon Kang 2, Heechoen You 1 1 Department