디지털 방식의 안운동기록과 측정치의 재현성

Abstract

[한글]

눈에는 수직, 수평, 회선의 3가지축의 안운동이 있는데 안운동질환이 있는 환자를 진단하고 치료하기 위해서 안운동을 기록하고 운동각을 측정할 수 있는 방법이 필요하다.

현재 사용되는 안진 및 안운동을 기록하는 진단기구들은 눈의 움직임을 직접 기록하는 방법이 아니고 눈의 움직임시에 발생하는 전기적 신호를 피부 혹은 공막 등에서 기록하는 간접방법이다. 이 방법은 아나로그 신호를 사용하기 때문에 외부 잡신호에 영향을 받을 수 있으며, 여러가지 고정장치를 사용해서 환자에게 불편을 줄 수 있다. 비관혈적이며, 직접 눈의 운동을 정밀하게 측정할 수 있는 진단 방법을 개발하고 새로운 검사법으로서의 신뢰성을 확인하기 위해서 측정치의 재현성을 평가하였다. 정상인, 안진환자, 듀안증후군의 안운동을 3CCD 비디오 카메라를 이용하여 초당 30화면을 녹화하였다. 256개의 연속 화면을 개인용 컴퓨터에 장착된 frame grabber를 이용하여 디지털 좌표로 치환시킨 후 영상분석하였다. 안운동의 진폭을 시간대별로 도해한 후 Fast Fourier Transformation 및 Inverse Fourier Transformation을 이용하여 에너지순위가 낮은 진동주파수대를 제거한 후 재구성하였다. 측정치의 재현성을 평가하기 위하여 임의의 동일환자의 화면 256개를 선택하여 재현성을 측정한 결과 재현성은 수평운동이 0.68%, 수직운동이 1.21%이었다. 본 검사방법은 비디오 화면을 사용해서 검사하기 편리하였으며, 비디오렌즈의 우수한 해상력과 디지털신호를 사용함으로 측정결과는 비교적 정밀하였다.

현재 사용되는 사시각 측정방법은 검사자의 경험 및 주관적 판단에 의존하고 육안으로 측정하기 때문에 검사자간 그리고 검사자내의 오차가 크다. 본 실험에서는 기존 방법에 비해 좀 더 정밀하고 편리한 진단방법을 디지털신호를 사용하여 개발하고 임상에 응용하고자 하였다. 따라서 35명의 일치 수평사시의 비디오 촬영화면을 개인용 컴퓨터에 장착된 frame grabber를 이용하여 디지털 좌표로 치환시킨 후 영상분석하였다. 디지털 방법으로 측정한 값을 임상에서 주로 쓰이는 교대프리즘가림검사법의 측정치와 비교하여 얻은 직선회기 방정식의 값은 Y = 1.1054X+1.3870였다. 측정치의 재현성을 알기 위하여 동일환자의 임의의 화면을 20회 반복측정하여 재현성을 평가한 결과 3.71% 이었다.

머리기울임에 따른 눈의 회선각도의 측정을 위해 안운동 이상이 없는 정상인 16명의 머리를 기울인 후 디지털방법으로 회선각도를 측정한 결과 머리기울임에 따라 역회선이 발생하였으며 회선각도와 머리기울임각도 사이의 직선회기 방정식은 Y = 2.0195X + 22.2280

였다. 측정값의 재현성을 평가한 결과 재현성은 0.88%이었다

이상의 결과로 디지털방법의 안운동기록 및 안운동각 측정방법은 기존의 방법에 대체하여 사용할 수 있음을 알 수 있었으며, 재현성의 평가에 있어서도 대체로 정밀하였다. 향후 안운동기록과 사시각의 측정에 있어서, 그리고 기존의 방법으로는 측정이 힘든 회선운동각의 측정에 임상적으로 사용 될 수 있는 좋은 방법임을 알 수 있었다.

[영문]

Current techniques for recording nystagmus and other ocular movement are semi-invasive, indirect and difficult to use, especially with poorly cooperated patients. We have developed a non-invasive, direct, precise technique for recording such movements and verified its reproducibility. The ocular motions of normal subjects, of patients with nystagmus and Duane retraction syndrome were videotaped using a 3CCD (color) high resolution camera at 30 frames per second. Two hundred and fifty six frame video segments were selected for analysis and the data was processed digitally using a commercially available image analysis program in a standard 32-bit microcomputer. Amplitude and frequency of each type of nystagmus and saccadic movement were calculated, displayed and remodeled after filtering low energy leveled frequency of the oscillation using fast and inverse Fourier transformation. The reproducibility for measurements of total variability in nystagmoid and other eye movement disorder patients were as follows; vertical displacement measurements, 1.21%; horizontal displacement measurements, 0.68%. This new technique is efficient and requires only a camera to obtain video data. It has less noise than conventional methods because of the utilization of video lenses providing very good spatial resolution.

Currently using strabismic angle measurement techniques require examiner's experience and subjective decision. The accuracy between observers and intra-observer is limited by the minimum eye movement that the examiner can detect with the naked eye especially in measuring ocular torsional angle. Horizontal strabismic angles with 35 comitant strabismus patients and residual torsional angles after head tilting to opposite position with 16 normal adults were measured using precise digital signals converted by digital frame grabber and image processing software in a 32 bit microcomputer. Strabismic angle calculated using digital method compared with that of prism cover method. The slope of the repression line is 1.1054; the Y-intercept is 1.3870 PD. The coefficiency of variation to verify its reproducibility for measurements of total variability in 35 strabismic patients was 3.71%. Torsional an91e measured with digital method compared with that of ocular head tilting. This results in a partial compensatory counter torsion. The slope of the regression line is 2.0195; the Y-intercept is 22.2280 PD. The coefficiency of variation to verify its reproducibility for measurements of total variability in 16 normal residual torsion was 0.88%. The strabismic and torsional angle measurement with digital frame grabber seems to be relatively precise and clinical application will be available in measuring horizontal, vertical and torsional strabismic angle.