이 프로젝트는 증강현실(AR) 기술을 활용하여 눈의 움직임 이상을 쉽고 정확하게 검진할 수 있는 의료기기를 개발하는 연구임.
연구 목표는 IR 영상 모듈과 빔스플리터(BS) 기반 AR 광학계 설계 기술을 통해 정면 안구 영상을 획득하고, 정면 안구운동 추적 기술로 착용자의 시선 방향 정보를 실시간으로 취득하여 시선 방향 표시(indicator)로 증강 표현하는 안운동 이상 검진의료기기를 개발하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 1단계 1차 연도에 AR 기반 안운동 이상 검진의료기기 시제품을 개발하고, 한국광기술원과의 협력을 통해 AR 정면안구운동추적 BS광학계 1차 Mock-up을 개발하는 것임. 2차 연도에는 시제품의 KC인증, 탐색임상 수행 및 확증임상 IRB 신청을 목표로 함. 기대 효과는 종합적인 안운동 검사를 통해 안질환의 조기 발견을 가능하게 하여 의료 접근 불평등 해소 및 사회적 비용 절감에 기여하는 것임. 또한, 소아 사시 및 ADHD 예측, 고령층 치매 진단 등 추가적인 예측/진단 분야로 확장이 가능함. 이는 AR 기술 기반 신규 의료서비스 시장을 창출하고, 국내 핵심 기술 보유로 고가의 수입 제품 대비 가격경쟁력을 확보하여 경제적, 사회적 파급 효과를 가져올 것으로 전망됨.
- 고도화된 Inference 성능을 가진 딥러닝 기반 시각 가시도 정량 측정 기술 개발
- 이전 연구의 Subjective MOS와 호환되는 알고리즘 기반의 정량 평가 기술 개발
- Binocular Vergence Conflict 유발 가능성 평가
- VR영상의 좌우안 이미지를 이용하여 Disparity를 추출하기 위한 인식 및 분류 기술 개발
- Segmentation 속도 향상을 위한 CNN 기반 단안 영상에 대한 Disparity 추정 알고리즘 개발시각 가시도 + Discomfort 평가 기술에 대한 검증 준비를 위한 시료용 콘텐츠 개발
- 콘텐츠 감성 품질 평가를 위한 시료 추출용 S3D 콘텐츠 플레이어 개발
[최종목표] 결과적으로 본 시스템의 임상 적용성 검증을 통한 실증 연구를 통하여
기존 사시각에 의존한 기존의 간헐외사시 평가 패러다임을 바꾸어, 사시 발현 빈도를 중심으로 한 다
양한 연계 연구가 가능하게 하고자 하며, 사시각과 발현 빈도 모두에 근거한 간헐외사시 병태생리 이
해의 기초를 마련할 수 있으며, 이를 통하여 국민보건 증진에 기여하고자 함.
● 1차년도(2020)
❍ 일상생활 속 간헐외사시 발현 데이터 획득
- 만 8-29세 소아청소년, 성인 20명 모집
- 간헐외사시 환자에서 안경형 eye tracker를 이용하여 안구위치 정보를 획득
- 안경형 eyetracker에 탈착형 렌즈를 사용하여 사용자의 굴절이상을 최소화
- eye tracking 과 함께 환자의 주시 행동 및 주시 환경을 촬영하여 영상데이터 획득
- 3개월 이내 간격으로 2회 시행
● 2차년도(2021)
❍ 간헐외사시 발현 데이터 분석 방법 개발
- eye tracker 로부터 50-100 Hz의 안구 위치 raw data 추출
- 눈 깜빡임, 머리 흔들림 및 기타 요인에 의한 artifact와 noise 제거
- 연구자가 선행연구에서 시행한 방법을 이용하여, 두 눈의 위치 값의 차이를 이용하여 눈벌림각(vergence angle)을 구하고 이를 그래프로 단순화하여 사시 발현을 시간 경과에 따라 분석.
- 사시 발현 시점, 지속시간, 발현 빈도 분석
- 연구자는 선행연구에서 외사시의 사시발현 빈도 모니터링 및 데이터분석이 가능함을 확인함.
❍ 일상생활의 카테고리 지표 개발
- 사시 발현이 나타나는 주시 행동 및 주시 환경에 대한 카테고리별 분석 체계 개발
- 원거리/근거리주시, 실외/실내, 이동/정지, 주변인과의 교류 여부, 일중 시간을 포함한 카테고리를 개발하고, 영상 분석에 따라 필요 카테고리 추가
- 주시 활동/환경 카테고리에 따른 사시 발현 빈도 및 지속 시간 분석
❍ 일상생활 속 간헐외사시 모니터링에 대한 최적화 프로토콜 개발
- 최소시간의 모니터링으로 간헐외사시 발현 빈도를 정확히 평가할 수 있는 프로토콜 개발
- 반드시 포함되어야 하는 필수 주시활동/환경 카테고리 선정
- 필수 카테고리 별 최소 모니터링 시간 파악
- 두 눈 교대가림을 통한 사시각 측정을 위한 프로토콜 마련
● 3차년도(2022)
❍ 최적화 프로토콜이 적용된 간헐외사시 모니터링 데이터 획득
- 일상생활 속 간헐외사시 모니터링 시 개발된 프로토콜에 따른 데이터 획득(20명, 1회)
❍ 인구위치 모니터링 데이터와 기존 사시 발현 평가 방법의 비교
- 기존 Newcastle Score, Mayo Clinic Office Control Scale을 통한 사시 control 평가
- 간헐외사시 모니터링 결과와 비교 분석
❍ 개발된 간헐외사시 발현 모니터링 체계의 임상 적용성 확인
- 간헐외사시 형태에 따른 사시 발현 양상 분석
- 간헐외사시의 원/근거리 사시각 차이에 따라 분류되는 기본형, 거짓눈벌림과다형, 눈벌림과다형, 눈모음부족형의 간헐외사시 형태 별 사시 발현 양상의 차이 확인
- 사시 발현 모니터링 결과와 삶의 질 평가와의 상관관계 분석
- 기존 사시 환자 삶의 질 평가 설문을 사용하여 상관 분석
- 사시발현과 연관되는 일상생활 및 환경 카테고리 분석
본 과제는 병원과 기업이 함께 아이디어를 개발 제품으로 상용화하도록, 병원-기업 상시연계형 R&D 플랫폼을 구축하고 연구 진행을 체계적으로 관리하는 연구임.
연구목표는 운영위원회·자문위원회 운영, 워크샵, 진도점검, 성과발표회, 외부 전문가를 활용한 개발성과 검증을 통해 컨소시엄 전체 원활한 연구개발 수행과 각 세부과제 개발 목표 달성 지원에 있음. 의료기기 상생포럼 연구회 중심 전문 위원회로 임상 환경에서 안전성·유효성 확보 및 병원 보급 활성화가 기대효과로 제시됨.