클리닉에서 시뮬레이션 운전 : 비주얼 필드 결함으로 환자의 일상 생활 활동에서 Visual 탐색 행동 테스트

본 실험의 전반적인 목표는 후대뇌동맥 경색 후 시야 결손이 있는 환자들의 시각적 탐색 보상 전략을 구분하는 것입니다. 이를 위해 운전 시뮬레이터에 환자를 배치하고 안내하여 실제적인 테스트 상황에서의 행동을 조사합니다. 헤드 마운트형 안구 추적 카메라를 사용하며, 개별 환자에 맞게 조정 및 보정을 수행하여 정확도를 확보합니다.

다음으로, 시선 행동과 운전 성능을 기록하며 운전 시뮬레이션을 시작합니다. 대체 모드로 오버레이 영상을 켜서 보상적 시선 행동을 시각화하고 빠르게 평가할 수 있습니다. 새케이드(saccade) 횟수, 새케이드 진폭, 고정, 분포 및 지속 시간과 같은 새케이드 및 머리 움직임 파라미터와 주변 객체에 대한 반응 시간을 평가함으로써 다양한 전략이 드러납니다. 이 시뮬레이션 운전 설정의 주요 장점은 임상 환경 내에서 시각적 탐색 행동을 빠르고 쉽게 평가할 수 있다는 점입니다.

이제 안구 및 머리 움직임, 반응 시간과 같이 명확하게 정의된 파라미터들을 기록할 수 있습니다. 이 기술의 활용 범위는 재활 및 치료 분야까지 확장되는데, 오버레이 컨트롤을 통해 시선 행동을 즉각적으로 시각화함으로써 환자의 주의력을 높이고 보상 전략 학습을 돕는 피드백 메커니즘을 제공할 수 있기 때문입니다. 또한, 환자의 현재 보상 행동 수준에 맞춘 보다 개별화된 재활 계획을 제공함으로써 재활의 효율성을 높일 수 있습니다.

저희 연구실의 박사 과정 수료자인 동료가 이 프로토콜을 시작하기 위한 절차를 시연하겠습니다. 먼저, 환자가 시뮬레이션 화면 앞 2m 거리에 있는 모조 자동차 좌석에 앉도록 하고, 등받이와 페달까지의 좌석 거리를 조절하도록 도와줍니다. 환자가 편안하게 자리를 잡으면 브레이크, 방향 지시등, 스티어링 휠을 포함한 시뮬레이션 자동차 사용법에 대해 안내합니다.

그 다음 과제 지침을 제공합니다. 실제 운전 상황과 마찬가지로 브레이크 및 방향 지시등을 각 운전 상황에 맞게 적절히 사용해야 함을 환자에게 안내하십시오. 또한, 시뮬레이션 멀미에 대해 환자에게 반드시 알리고, 불쾌감, 메스꺼움 또는 식은땀이 발생하는 경우 테스트 세션을 중단할 수 있음을 인지시키십시오.

다음으로, 환자가 시뮬레이션 차량과 자극에 익숙해질 수 있도록 낮은 과업 밀도로 시험 주행을 실시합니다. 이는 두 번째 테스트 세션에서 시뮬레이터에 적응할 시간을 제공함으로써 시뮬레이션 멀미를 예방하는 효과가 있습니다. 환자가 적절하게 착석하고 충분한 연습 시간을 가진 후, 안구 추적기를 환자의 머리에 착용하고 유연한 스트랩을 당겨 맞춤 조정한 다음 소프트웨어와 환자의 캘리브레이션을 준비합니다.

헤드 카메라 레이저는 시뮬레이션 화면의 중앙을 향해야 하며, 카메라는 동공에 초점이 맞춰지도록 조정해야 합니다. 그런 다음 환자에게 마우스 화살표의 안내를 따라 화면상의 다섯 개의 점을 순차적으로 바라보게 하여 안구 추적 장비의 보정을 시작하십시오. 이어서 수평 보정을 완료하십시오.

환자에게 왼쪽 화면에 나타나는 눈 모양의 오버레이 이미지를 응시하도록 안내하십시오. 그다지 화면을 가로질러 이동하는 오버레이를 따라가게 한 뒤, 다시 오른쪽에서 해당 이미지를 응시하도록 합니다. 환자에게 화면상의 특정 객체들을 응시하게 한 후, 소프트웨어에 의해 계산된 시선 위치를 나타내는 오버레이 눈 이미지와 이 응시 지점이 일치하는지 확인하여 캘리브레이션을 테스트하십시오.

환자의 시선과 오버레이 이미지가 화면의 동일한 지점에서 일치하면 보정이 성공한 것입니다. 필요한 경우 보정을 반복하십시오. 보정이 완료되면 오버레이 이미지를 끕니다.

환자가 시뮬레이터에서 편안함을 느끼고 안구 추적기의 보정이 성공적으로 완료되면 시뮬레이션을 진행합니다. 본 사례에서 환자는 장애물이 있는 일방통행 단일 차선 도로에서 운전하고 있습니다. 환자는 멧돼지나 공과 같이 도로로 다가오는 움직이는 물체뿐만 아니라, 도로 양측에 나타나는 도로 표지판이나 고장 난 차량에 대해서도 가능한 한 빠르게 반응해야 합니다.

가속 페달을 밟는 동안 브레이크를 사용하지 않으면 자동차가 70 kilometers per hour의 일정 속도까지 가속될 수 있음에 유의하십시오. 환자가 주변 환경에 의한 주의 산만 정도에 따라 과제 난이도가 서로 다른 여러 경로를 주행하게 하되, 각 경로는 6, 500 meters의 거리와 약 10 분의 소요 시간이 되도록 합니다. 대안적인 테스트 모드로, 하나는 시선 위치를 나타내고 다른 하나는 환자의 머리 위치를 나타내는 오버레이 안구 영상을 켭니다.

이를 통해 소프트웨어로 시선 위치를 시각화함으로써, 테스트와 동시에 시선 이동의 보상 행동을 빠르게 평가할 수 있습니다. 여기서는 보상적 시선 행동을 보이는 우측 반맹 환자의 전형적인 운전 수행 능력을 확인할 수 있습니다. 시선 행동은 중첩된 안구 이미지로 시각화되어 머리와 안구의 이동 위치를 빠르게 평가할 수 있게 하며, 시야 결손이 있는 방향으로 보상적인 정신 운동 반응이 나타나 맹점에 나타나는 물체를 감지하게 됩니다.

우측 반맹(Hemianopia) 환자의 전형적인 수행 능력을 확인하십시오. 여기서는 보상 행동 없이 우측 반맹 환자의 시선 행동을 시각화한 전형적인 운전 수행 능력을 볼 수 있으며, 이로 인해 맹점에 나타나는 물체와 충돌이 발생합니다. 보상 기전이 없는 우측 반맹 환자의 전형적인 수행 능력에 주목하십시오. 시뮬레이션에서 기록된 실험 데이터를 분석하는 데 MATLAB 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.

시선 속도가 초당 30도를 초과하고 시선 진폭이 1도보다 큰 시선 궤적 구간을 새크레이드(secs)로 정의합니다. 새크레이드 사이의 구간은 고정(fixation)으로 정의하며, 머리 움직임은 초당 6도를 초과하고 진폭이 3도 이상인 움직임으로 정의합니다. 실험 중 Slab 소프트웨어를 사용하여 방향 지시등 및 브레이크 사용 시의 반응 속도를 기록할 수 있으며, 차선 위치 객체 고정은 시선 위치가 x축으로 객체와 최대 1.24도, y축으로 1.66도 이내로 떨어져 객체를 응시하는 고정으로 정의해야 합니다.

우측 불완전 반맹이 있는 두 환자를 대상으로 보상 행동의 유무에 따른 운전 결과를 나타낸 자료입니다. 환자 A는 시야 결손이 있는 방향으로 보상적 안구 운동을 보였으며, 그 결과 건강한 대조군과 비교하여 운전 시뮬레이션에서 정상적인 수행 능력을 나타냈습니다. 반면, 환자 B는 보상적 안구 운동을 보이지 않았으며, 맹점에 위치한 주변부 정보를 놓쳐 반응 시간이 지연되거나 충돌이 발생하는 등 운전 시뮬레이션에서 저조한 수행 능력을 보였습니다. 여기에서 환자 A, 환자 B 및 건강한 피험자의 첫 번째 주행 중 화면상의 고정점 분포를 확인할 수 있습니다. 환자 A는 시야 결손이 있는 방향으로 보상적 안구 운동을 보인 반면, 환자 B는 탐색 범위가 더 좁았습니다.

환자 B는 환자 A에 비해 정신병적 움직임을 3.4배 적게 보였으며, 움직임의 진폭 또한 환자 A의 절반 수준이었습니다. 또한 환자 B는 건강한 대조군과 환자 A 모두에 비해 더 긴 고정 시간을 나타냈습니다. 이 그림은 시야의 좌측과 우측으로 나누어 측정한, GA 위치에 따른 대상물 위치의 편심성이 반응 시간에 미치는 영향을 보여줍니다. 환자 A와 건강한 대조군의 경우, 수동 감지에 의한 접근 대상물에 대한 반응 시간과 시야의 좌측 또는 우측에 있는 대상물에 대한 고정 반응 시간 사이에 유의미한 차이가 없었습니다. 그러나 환자 B의 경우, 맹점 영역과 시야 영역 간의 반응 시간이 뚜렷하게 차이 났습니다.

이 절차를 시도하는 동안, 안전한 시뮬레이션 상황에서 실제 운전 상황으로 전환될 때 보상 행동이 무너지는지 확인하기 위해, 이 실험만으로는 운전 적합성을 결론지을 수 없음을 환자에게 알려야 합니다. 실제 운전 연구가 수행되어야 합니다. 적절히 수행될 경우, 이 자극은 10분 이내에 완료할 수 있습니다.

이는 시각적 탐색 행동에 대한 첫인상을 제공하며, 이 영상을 시청하고 나면 이 기술이 자연스러운 상황에서 어떻게 빠르고 편리하게 시각적 탐색 행동을 밝혀내는지 잘 이해하게 될 것입니다.