Ⅰ. 서 론
비정시는 정시와 달리 눈을 구성하는 전체 성분들 의 부조화로 인해 발생한다.1) 즉, 상대적으로 안축길 이가 눈의 전체 굴절력으로 형성되는 결상점보다 길 면 근시가 되고 더 짧으면 원시가 된다. 안축길이는 근시와 원시를 결정하는 가장 주된 요소이기 때문에 비정시 연구에 있어서 매우 큰 주제가 되어 왔다.2-5)
안축길이의 측정에는 다양한 눈 구성성분으로부터 반사되는 초음파의 신호를 사용하는 각막 접촉식 측 정 장비인 A-scan6)과 레이저의 간섭현상 (interference phenomenon)을 사용하는 비접촉식 측정 장비인 IOL-Master(IOL master 500, Carl Zeiss Meditec Inc., Germany)가 주로 사용하고 있 다. 두 가지 측정 장비 중 A-scan은 각막에 접촉된 상태로 측정하기 때문에 각막 압박으로 인해 비접촉 식 광학 측정 장비인 IOL-Master보다 정확도가 더 낮은 것으로 알려져 있다.7) 하지만 안축길이 측정 장 비의 정확성이 높아졌음에도 불구하고 임상현장에서 안경사가 개인 맞춤형 안경렌즈를 처방하기 위해서 이러한 장비를 사용하는 경우는 거의 없다. 본 연구 자들은 이전 연구8)에서 정시안의 각막곡률반경과 등 가구면 굴절이상도를 활용하여 안축길이를 산출할 수 있도록 계산식을 유도하고 그 정확성을 평가하였다. 하지만 비정시안의 경우 정시안과는 다른 각막곡률반 경과 등가구면 굴절이상도를 가지고 있어 정시안에서 적용한 공식을 비정시안에 적용하면 오차가 발생할 것으로 예상하였다.
만약 표준 정시안의 안축길이인 24.00 mm에 맞추 어 설계된 안경렌즈의 경우 이와 다른 안축길이를 가 진 사람이 그 안경을 착용하게 되면 안축길이의 오차 로 인해 더 많은 비점수차를 유발하게 된다.9) 더불어 누진굴절력렌즈에서 안축길이가 10% 증가한다면 원 용부 주시시야의 폭을 5% 만큼 증가시켜야 하며 근용 부변위(inset) 양도 더 크게 해주어야 하고 만약 이러 한 주시시야의 불일치가 발생한다면 단안 시야가 좁 아지는 것뿐만 아니라 양안에서 더 큰 주시시야의 감 소를 초래하게 된다.10)
따라서 본 연구에서는 개인맞춤형 안경렌즈의 설 계와 처방을 개선하기 위해 모형안을 이용하여 비정 시안의 각막곡률반경과 등가구면 굴절이상도를 적용 한 안축길이 계산식을 유도하고, IOL-Master로 측 정된 실측값과 비교하여 가장 유용한 계산식을 제시 코자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 연구대상
본 연구의 취지에 동의한 평균 나이는 47.17±13.01세인 비정시안 524명(1048안)을 대상으 로 하였고, 안과적 질환 및 수술 과거력이 있거나 최 대 교정시력이 0.9 미만인 대상자는 제외시켰다. 비 정시안의 기준으로 등가구면굴절력이 ±0.50 D 이상 인 경우를 적용하였다.11)
2. 연구 방법
각 모형안에 따라 비정시안의 각막곡률반경과 등 가구면 굴절이상도를 적용해 안축길이를 계산할 수 있는 식을 유도하였고, 임상적으로 쉽게 얻을 수 있 는 각막곡률반경과 등가구면 굴절이상도 수치를 각 식에 대입하여 안축길이를 계산한 다음 측정된 안축 길이와 비교하여 정확도를 판단하였다.
1) 각막곡률반경, 굴절이상도, 그리고 안축길이의 측정
타각적 굴절검사 장비인 자동굴절력계(HRK-7000, Huvitz, Korea)를 사용해 각막곡률반경과 굴절이상도 를 측정하였으며, 자동포롭터(DHR-7000, Huvitz, Korea)를 사용한 자각적굴절검사를 통해서 나안시력 및 최대 교정시력을 평가하였다. 또한 안축길이의 측 정을 위해 안구생체계측장비인 IOL Master(IOL master 500, Carl Zeiss Meditec Inc., Germany)를 사용하였다.
2) 안축길이 계산을 위한 계산식의 유도
안축길이 계산을 위해 Gullstrand의 정식 모형안, Gullstrand의 약식 모형안, Gullstrand-Emsley의 약식 모형안, Le Grand의 이론적 모형안, Bennett- Rabbetts의 약식 모형안을 이용하였으며 여러 가지 눈 수치 중 각막곡률반경과 안축길이를 사용해 계산 식을 유도하였다. 예를 들어 정시안의 각막곡률반경 은 7.80 mm이고 안축길이는 24.00 mm인 Gullstrand의 약식 모형안의 경우, 비례식으로 전개 하여 ‘24.00 : 7.80 = calAL : CR’을 이용하여 ‘calAL = (24.39 × CR / 7.70)’의 관계식을 얻었다.
이 관계식에 등가구면 굴절이상도에 의해 변화되 는 안축길이 차이를 보정하기 위해 회귀분석(Fig. 1) 을 통해 등가구면 굴절이상도에 의해 변화되는 안축 길이의 변화를 구하여 대입하였다. 그 결과 근시안의 경우 ‘calAL = (24.00 × CR / 7.80) - (SE × 0.36)’의 식이 얻어진다. 즉, 1.00 D의 등가구면 굴절 이상도의 변화에 따라서 안축길이는 0.36 mm 씩 변 하게 되는 것이다. 원시안의 경우 ‘calAL = (24.00 × CR / 7.80) - (SE × 0.39)’로써 1.00 D의 등가구 면 굴절이상도의 변화에 따른 안축길이 변화는 0.39 mm가 되는 것이다.
위와 같은 방법으로 각각의 모형안12,13)에 따라 유 도된 식은 다음과 같다.
Gullstrand의 정식 모형안을 사용한 경우 근시안:
원시안:
Gullstrand의 약식 모형안을 사용한 경우 근시안:
원시안:
Gullstrand-Emsley의 약식 모형안을 사용한 경우 근시안:
원시안:
Le Grand의 이론적 모형안을 사용한 경우 근시안:
원시안:
Bennett와 Rabbetts의 약식 모형안을 사용한 경우 근시안:
원시안:
여기서 calAL은 계산된 안축길이(calculated AL), CR은 각막곡률반경(corneal radius of curvature) 그리고 SE는 등가구면 굴절이상도(spherical equivalent refractive error)이다.
3) 연구 자료 처리 방법
SPSS 22.0 통계프로그램을 이용하여 자료 분석을 하였으며, 각 모형안을 사용해 계산된 안축길이와 측 정된 안축길이에 대해 paired t-test를 사용하여 유 의성을 검증하였다. 안광학 상수 중 안축길이 사이와 등가구면 굴절이상도 사이의 상관성을 알아보기 위해 Pearson 상관분석을 하였다. 모든 분석에서 유의수 준 α=0.05로 두고 유의확률 p<0.05일 때 통계적으 로 유의한 차이가 있다고 판단하였다.
Ⅲ. 결 과
본 연구의 전체 대상자 524명(1048안) 중 남자는 204명(408안), 여자는 320명(640안)이었고, 평균 나 이는 47.17±13.01세(범위: 8 ~ 78세)로 나타났다. 전체 대상자에 대한 원거리 나안시력은 0.28±0.27, 원거리 최대 교정시력은 1.07±0.06이었으며, 등가 구면 굴절이상도는 -2.71±4.05D였다. 또한 각막곡 률반경은 7.67±0.26 mm이었으며, 안축길이는 24.48±1.73 mm로 나타났다(Table 1).
근시안 380명(760안)의 등가구면 굴절이상도는 -4.31±3.56 D(범위: -0.50 ~ -13.00 D), 각막곡률 반경은 7.68±0.26 mm(범위: 6.81 ~ 8.62 mm), 그 리고 안축길이는 25.08±1.59 mm(범위: 21.77 ~ 30.27 mm)이었다. 또한 원시안 144명(288안)의 등가 구면 굴절이상도는 +1.57±1.35 D(범위: +0.50 ~ +6.50 D), 각막곡률반경은 7.66±0.27 mm(범위: 6.98 ~ 8.55 mm), 그리고 안축길이는 22.91±0.90 mm(범위: 20.19 ~ 25.74 mm)이었다(Table 1).
모형안을 사용한 유도식을 통해 계산된 안축길이 는 근시안에서 Gullstrand-Emsley의 약식 모형안을 제외한 모든 모형안에서 측정된 안축길이보다 길게 계산되었다(Table 2). 측정된 안축길이와 계산된 안 축길이와의 차이는 근시안과 원시안 모두 Gullstrand -Emsley의 약식 모형안, Gullstrand의 약식 모형안, Bennett-Rabbetts의 약식 모형안, Le Grand의 이 론적 모형안, Gullstrand의 정식 모형안 순으로 작았 으며, Gullstrand-Emsley의 약식 모형안으로 계산 된 안축길이만이 측정된 안축길이와 통계적으로 유의 한 차이를 보이지 않았다(근시안 p=0.620, 원시안 p=0.703). 즉, Gullstrand-Emsley의 약식 모형안만 측정된 안축길이와 계산된 안축길이 사이의 유의성을 보였다.
등가구면 굴절이상도와 안축길이 사이의 상관관계 (r)는 -0.845(p=0.000)이었으며, 등가구면 굴절이상 도와 AL/CR비(axial length/corneal radius ratio) 사이의 상관관계는 -0.935(p=0.000)로 나타나 등가 구면 굴절이상도와의 상관관계는 AL/CR비가 더 높 은 것으로 평가되었다(Fig. 2, Table 3).
Ⅳ. 고찰 및 결론
안경렌즈는 눈과 결합된 하나의 광학작용을 하기 때문에 약간 특별한 이미지 시스템을 가진다. 하지만 과거의 렌즈 디자인은 단순화된 모형안을 기준으로 그 설계되었지만 근래의 렌즈들은 개인이 가지고 있 는 눈의 복잡성과 안경테의 변수를 모두 고려하여 설 계되고 있다.10,19,20) 특히 안구회선점의 위치는 이러 한 설계에 매우 중요한 요소로서 작용한다.
안구회선점은 눈 회전운동의 기준이 되는데, 표준 정시안의 경우 제 1 안위에서 안구회선점은 주시선 위에서 각막 정점의 뒤쪽으로 13.5 mm(근시안은 14.5 mm) 지점에 위치한다.21) 하지만 이러한 안구회 선점의 위치는 정시든 비정시든 일률적으로 그 위치 를 정할 수 있는 것이 아니라 눈의 안축길이에 따라 서 달라진다. 안경렌즈를 눈앞에 착용했을 때 렌즈면 은 눈의 회전곡률반경과 일치하여야만 시선(시축)이 렌즈면을 수직으로 지나게 되어 안경렌즈로부터 유발 될 수 있는 수차(특히 비점수차)의 영향을 최소화할 수 있다.9) 이렇게 되면 렌즈를 통과해 눈으로 입사한 광선은 망막에 정확하게 결상을 이루게 된다. 따라서 안경렌즈의 수차를 최소화 하려면 이 안구회선점을 기준으로 한 원점구면(far point sphere)의 위치와 그 곡률반경을 알아야 한다.22) 그리고 그 값을 구하 기 위해서는 개개인의 안축길이를 실제로 측정하여 안구회선점의 위치를 구하고 그것의 위치에 따른 안 경렌즈의 곡률반경을 계산해야 한다. 본 연구자들의 이전 연구에서도 언급했듯이 같은 정시라고 해도 그 사람이 가지고 있는 각막의 곡률반경에 따라서 안축 길이는 다양하며8) 본 연구의 결과에서도 나타났듯이 근시의 경우, 안축길이는 21.77 ~ 30.27 mm이고 원 시의 경우에도, 20.19 ~ 25.74 mm로 아주 다양하였 다. 따라서 표준 정시안의 안축길이인 24.00 mm와 안구회선점의 위치 13.5 mm 값으로 안경렌즈를 설계 하게 되면 일부의 사람들을 제외하고는 최적의 망막 이미지를 얻을 수 없게 된다.
대부분의 개인맞춤형 누진렌즈 및 단초점렌즈의 경 우 렌즈 설계를 위해 굴절이상도, 동공중심간거리, 광 학중심점높이, 경사각, 앞수평면휨각과 같이 안경사라 면 누구나 쉽게 측정할 수 있는 변수들을 적용해 왔다. 근래에 들어 파면수차(wavefront aberrations)의 제 어23-25)와 안축길이를 적용14,15)한 누진렌즈의 설계에 도 관심을 가지고 있다. 다른 변수와는 달리 안축길이 의 측정은 안경사가 직접 할 수 없는 영역으로, 현재의 누진렌즈 설계에 안축길이를 적용한 제품은 모두 주문 되는 렌즈의 굴절력을 토대로 평균화된 안축길이를 적 용하고 있다. 하지만 안축길이와 등가구면 굴절이상도 만의 상관성을 평가한 연구들보다 등가구면 굴절이상 도와 더불어 각막곡률반경을 함께 적용한 경우에 그 상관성이 더 높게 평가된다는 것을 알 수 있다(Table 3).14-18) 따라서 등가구면 굴절이상도만을 가지고 안축 길이를 예측하는 것보다 안축길이와 각막곡률반경을 모두 적용하면 안축길이 계산하는 것이 더 정확해질 것이다. 비록 안축길이를 측정하는 IOL-Master와 같 은 장비를 안경사가 사용할 수 있다고 하더라도 개인 변수를 적용하는 개인맞춤형 안경렌즈를 주문하기 위 해 사용하기에는 너무나도 큰 비용이 소요된다. 따라 서 본 연구에서 제시한 안축길이 계산법이 이러한 어 려움을 간단히 해결할 수 있을 것으로 본다. 그러나 본 연구는 눈의 각막굴절교정수술과 백내장 수술로 인해 눈 굴절력계가 바뀐 경우는 제외하였기 때문에 추가적 인 연구가 더 수행되어야 할 것이다.
또한 이번 연구에서 제시된 안축길이 계산공식에 서 굴절이상도의 변화에 따른 안축길이 변화량을 계 산하기 위해 대상자들의 데이터를 통한 회귀분석을 사용해 근시안의 경우에는 1 D의 굴절이상도 변화 당 0.36 mm의 안축길이 변화, 원시안의 경우에는 1 D 변화 당 0.39 mm의 변화를 적용하였다. 이렇게 근시 와 원시에 대해 다른 상수를 적용한 이유는 근시와 원시를 구분하여 굴절이상도 변화에 따른 안축길이 변화량을 제시한 연구가 없으며 연구마다 전체 대상 자들의 데이터를 통틀어 1 D의 굴절이상도 변화 당 안축길이의 변화량을 0.33 mm ~ 0.40 mm로 다양 하게 제시26-28)하였기 때문에 더 정확하게 안축길이 를 계산하기 위함이다.
저자들은 이전 연구8)에서 정시안의 경우 Gullstrand 약식 모형안이 가장 적합하였던 것에 반해 근시안과 원 시안 모두 Gullstrand-Emsley 약식 모형안이 가장 적 합하다는 것을 알 수 있었다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 정시와 비정시의 안축길이 계산법은 안축길이 가 적용된 안경렌즈를 설계할 때 간단하고 저비용으로 안축길이를 측정할 수 있을 것이다.
