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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)

The Korean Journal of Vision Science Vol.24 No.2 pp.103-114
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2022.24.2.103

Effect of Age and Refractive Error on Ocular Higher-order Aberration

Dong-Kyu Lim¹⁾

, Koon-Ja Lee²⁾

, Dae-Yeong Kim³⁾

¹⁾Dept. of Optometry, Graduate School, Eulji University, Student, Uijeongbu
²⁾Dept. of Optometry, Eulji University, Professor, Seongnam
³⁾ZEISS Vision center, Incheon

본 논문은 임동규의 박사학위 논문의 일부 발췌 논문임.
^* Address reprint requests to Koon-Ja Lee (https://orcid.org/0000-0001-5867-5615) Dept. of Optometry, Eulji University, Sungnam
TEL: +82-31-740-7182, E-mail: kjl@eulji.ac.kr

Received March 7, 2022 Review June 9, 2022 Accepted June 13, 2022

Abstract

Purpose : To investigate the effect of age and refractive error on higher-order aberrations in adults in their 20∼70s.

Methods : Young (20∼39 years old, 400 eyes), middle-aged (40∼59 years old, 400 eyes) and elderly (60∼79 years old, 400 eyes) people without any ocular disease and refractive surgery were participated in this study. I-Profiler^plus was used to measure refractive error and higher-order aberrations in the eyes to analyze the effect of age and refractive error on higher-order aberrations.

Results : As the age increased, the ocular total higher-order aberrations, horizontal and vertical coma aberrations were increased in the positive (+) direction (p<0.050), and the SA (spherical aberration) increased in the negative (-) direction (p<0.050). Coma aberration was larger in the hyperopic eye than myopic eye, and the higher the hyperopic power, the greater the coma, and the lower the myopic power, the greater the coma (p<0.050). Myopic eye had positive (+) SA, and the positive (+) value increases as the myopic power increases (p<0.050). Hyperopic eye had negative (-) SA, and negative (-) value increased as the hyperopic power increased (p<0.050). The average values of coma and SA were found to have positive (+) values in all age groups, but the people ratio with negative (-) values was high, about 20 to 45%.

Conclusion : The higher-order aberrations can vary according to age, refractive error, and individuals, that it is necessary to design spectacle lenses and contact lenses that can control higher-order aberration to improve visual acuity.

Key Words : Age , Coma aberration , Higher-order aberrations , Refractive errors , Spherical aberration

연령과 굴절이상도가 안구의 고위수차에 미치는 영향

임 동규¹⁾, 이 군자²⁾, 김 대영³⁾

¹⁾을지대학교 대학원 안경광학과, 학생, 의정부
²⁾을지대학교 안경광학과, 교수, 성남
³⁾자이스 비전센터, 인천

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Funding:

Ⅰ. 서 론

원거리에서 광학계로 평행광선으로 입사한 광원은 한 점으로 맺히게 되는데, 안광학계는 완벽하지 않아 수차 를 발생시키기 때문에 빛이 한 점으로 맺히지 못하고 흐 린 상 또는 일그러진 상으로 맺히게 된다.^1,2) 파면수차를 표현하는 제르니케(zernike) 함수는 동공에 대한 임의의 함수를 서로 직교하는 함수의 조합으로 나타내는 특수함 수로 각각의 n, m에 대해 cos과 sin의 두 함수가 쌍으 로 있다(수식 1 및 2). 반경방향 함수 R은 제르니케 함 수의 핵심이 되는 부분으로 제르니케 다항식(zernike polynomials)이라 하며, 각 항에 따라 수차를 나타낸다 (수식 3). 제르니케 다항식의 0차, 1차, 2차 항은 저위 수차(lower-order aberrations)이고, 3차 항부터는 고 위수차(higher-order aberrations)로,³⁾ $Z_{n}^{m}$ 의 각 항 으로 표시한 고위수차는 Table 1과 같다.

Z_{n}^{m} (ρ, φ) = R_{n}^{m} (ρ) cos (m, φ)

(1)

Z_{n}^{- m} (ρ, φ) = R_{n}^{m} (ρ) sin (m, φ)

(2)

R_{n}^{m} (ρ) = \sum_{k = 0}^{\frac{n - m}{2}} \frac{{(- 1)}^{k} (n - k)!}{k! (\frac{n + m}{2} - k)! (\frac{n - m}{2} - k)!} ρ^{n - 2 k}

(3)

저위수차는 전체 수차의 90% 정도를 차지하고 임상 적으로 근시, 원시 및 난시를 의미하며 안경 또는 콘택 트렌즈로 교정이 가능하다. 고위수차는 전체 수차의 10% 정도를 차지하고 이 중 시력의 질(quality)에 영향 을 미치는 수차는 코마수차(coma aberration)와 구면 수차(spherical aberration)로 알려져 있다.^1-5) 코마수 차는 평행광선이 안구의 매질에 경사지게 입사하여 망막 에 한 점으로 결상하지 못하고 혜성(comet)의 꼬리 모 양처럼 상이 퍼지게 맺히는 수차로 평행광선으로 입사하 는 빛의 기울기가 클수록 수차의 양이 증가한다(Fig. 1). 구면수차는 평행광선으로 입사한 빛이 굴절 매체의 중심부와 주변부의 굴절력의 차이로 인해 상이 맺히는 부위를 다르게 만드는 수차를 의미하며, 중심부와 주변 부의 굴절력의 차이가 크면 수차의 양이 증가하고 양의 구면수차와 음의 구면수차로 구분한다(Fig. 2).^1-5)

고위수차는 Tscherning 또는 Ray tracing 방법, Automated retinoscopy 방법, Pyramid 방법, Hartmann-shack 방법으로 측정하는데 최근에는 Shack-Hartmann Sensord 방법이 많이 사용되고 있 다. 본 연구에서는 Shack-Hartmann Sensord 방식을 사용하는 I-Profiler^plus(Zeiss, Berlin, Germany)를 사용하여 측정하였는데, 이 기기는 1,500개의 배열 렌 즈에 웨이브프런트(wavefront)가 조사되는 방식으로 좀 더 정확한 고위수차 측정이 가능하다고 알려져 있다. 평 행광선이 측정기기 내의 렌즈에 입사할 때, 상이 왜곡되 지 않은 평면파가 입사하면 렌즈의 초점 부위에 상이 정 확히 맺히고, 수차를 가진 파면이 입사하면 본래의 초점 에서 벗어나는 위치에 상이 맺히는데, Shack- Hartmann Sensord 방식은^4-11) 근적외선 파장(λ=785 nm)을 사용하여, 안구를 통과한 빛이 맺혀야 하는 정확 한 위치와 수차에 의해 초점에서 벗어난 상의 위치 사 이의 거리 편차(spot deviation)를 이용하는 방법이다 (Fig. 3).

연령이 증가하면서 안굴절 매체에 속하는 각막과 수 정체 및 유리체의 모양이 변하게 되어, 각막 굴절력은 수평방향으로 증가하여 각막난시도가 변하고 수정체 굴 절력은 수직방향으로 증가하는데, 각막굴절력 변화가 수 정체 굴절력 변화보다 커서 노년이 되면 안구의 전체 굴 절력은 수평방향 쪽으로 증가한다.^12,13) 따라서 각막굴절 력과 내부굴절력에 의해 결정되는 굴절이상도는 연령에 따라 달라지며 고위수차 또한 영향을 받게 된다. Karimian 등¹⁴⁾은 연령이 증가하면서 구면수차가 음(-) 의 방향으로 증가한다고 하였으며, Radhakrishnan 등 ¹⁵⁾은 이와 반대로 양(+)의 방향으로 증가한다고 하였다. Hartwig 등¹⁶⁾은 등가구면굴절이상도(SE; spherical equivalent refractive error)가 마이너스(-)의 방향으 로 증가하면 구면수차가 음(-)의 방향으로 증가한다고 하였으나 Karimian 등¹⁴⁾은 양(+)의 방향으로 증가한다 고 하였고 Kirwan 등¹⁷⁾은 4세에서 14세까지의 연령층 을 대상으로 고위수차를 비교한 결과 근시안이 원시안보 다 전체 고위수차가 더 크다고 하였다.

이상의 선행연구 결과를 종합하면 연령과 굴절이상도 에 따라 변하는 고위수차는 연구자마다 다른 결과를 보 였기 때문에 연령대에 따라 많은 사람을 대상으로 한 연 구가 필요할 것으로 사료되어, 본 연구에서는 전 연령층 의 성인을 대상으로 연령과 굴절이상도에 따라 안구의 전체 고위수차, 코마수차, 구면수차의 변화를 확인하고 자 하였다.

Ⅱ. 연구대상 및 방법

1. 연구 대상

본 연구 취지에 동의한 20대에서 70대 중 시력에 영 향을 미칠 수 있는 안과질환 및 전신질환 및 각막굴절교 정술 경험이 없고 원용 양안 교정시력이 18/20인 경우 만 모집하였다. 모든 검사과정과 규약은 기관생명윤리위 원회(승인번호: EU21-011)의 승인을 받아 실시하였으 며, 연구에 참여한 대상자에게 실험 목적과 검사 방법에 대하여 구두와 서면으로 충분히 설명한 후 참여 동의를 얻었다.

2. 연구 방법

20세에서 79세 사이의 대상자는 연령에 따라 청년층 (20∼30대, 400안), 중년층(40∼50대, 400안), 노년층 (60∼70대, 400안)으로 세분하였고, 굴절이상에 따라 근시군과 원시군으로 세분하였고, 안구의 전체고위수차, 수평코마(horizontal coma), 수직코마(vertical coma), 구면 수차를 측정하였다.

1) 검사방법

(1) 교정굴절력 측정

검사실 조도는 암소시 상태(scotopic, 0 lx)에서 I-Profiler^plus(Zeiss, Berlin, Germany)를 사용해 타 각적으로 교정굴절력을 측정한 후 6 m 거리의 투영식 시력표(휘도; 100∼150 cd/m²)를 주시하게 하여 포롭 터(VT-SE, Topcon, Tokyo, Japan)를 사용해 최고시 력의 구면굴절력과 원주굴절력을 측정하였으며, 등가구 면굴절력(SE; spherical equivalent refractive error) 을 구하였다.

(2) 고위수차 측정

I-Profiler^plus(Zeiss, Berlin, Germany)를 이용하여 암소시 상태에서 기기 내의 물체를 주시하게 한 후, 동 공크기 5 mm 영역에서 RMS(root mean square)로 계 산된 전체 고위수차, 수평 코마, 수직 코마, 구면수차 값 을 사용하였다. 모든 측정값은 3번 측정한 후 평균값을 구한 후 분석에 사용하였다.

2) 자료분석

측정값에 대한 분석은 통계프로그램 SPSS version 21.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였으며, 연령층 그룹과 굴절이상 그룹에 따라 전체고위수차, 수 평 코마, 수직 코마, 구면수차를 일원배치분산분석 (ANOVA test)하였다. 그룹별로 연령 및 교정굴절력과 고위수차의 상관관계는 Pearson correlation을 사용하 여 분석하였으며, 본 연구의 실증분석은 모두 유의수준 p<0.050에서 검증하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 대상자 정보

대상안은 남자 634안, 여자 566안, 총 1,200안으로 고위수차는 성별에 따라 유의한 차이가 없어서 성별을 구별하지 않고 분석하였다. 전체 대상안의 평균 연령은 48.85±15.21세, 평균 교정굴절력은 -1.68±1.78 D였 으며, 근시군(831안)과 원시군(369안)의 평균 연령은 각 각 34.55±13.17세, 51.26±10.25세였다.

연령층 그룹 간의 평균 교정굴절력은 청년층, 중년 층, 노년층에서 각각 -3.67±1.40, -1.56±1.03, 0.154±1.25 D로 청년층이 교정굴절력이 마이너스(-) 방향으로 가장 높았으며(p<0.001), 노년층에서는 교정 굴절력이 플러스(+) 방향으로 원시성을 보였다 (p<0.001)(Table 2).

연령층 그룹에 따라 연령과 굴절이상도의 관계를 살 펴본 결과 청년층 그룹에서 연령과 교정굴절력은 유의한 상관성이 없었으나(r=-0.074 p=0.299), 중년층과 노 년층 그룹에서는 연령이 높을수록 교정굴절력이 플러스 (+) 방향으로 유의하게 증가하였으며(r=0.416 p<0.001 r=0.200 p=0.005), 전체 연령층에서만 연령이 높을수 록 교정굴절력이 플러스(+) 방향으로 유의하게 증가하 였다(r=0.745 p<0.001)(Fig. 4).

2. 안구 고위수차

전체 대상자의 평균 안구의 전체 고위수차, 수평 코마, 수직 코마, 구면수차는 각각 0.809±0.509, 0.035±0.032, 0.0403±0.034, 0.024±0.064 μm이 었고(Table 3), 대상자 중 수직 코마, 수평 코마, 구면 수차가 음(-)의 방향을 갖는 비율은 각각 364안 (30.3%), 378안(31.5%), 456안(38.0%)으로 나타났다.

1) 연령 그룹에 따른 고위수차 비교

청년층에서 안구의 전체 고위수차, 수평 코마, 수 직 코마, 구면수차는 0.279±0.367, 0.023±0.031, 0.046±0.034, 0.046±0.076 μm, 중년층에서는 0.617±0.319, 0.034±0.029, 0.041±0.026, 0.027±0.057 μm, 노년층에서는 1.116±0.539, 0.051±0.035, 0.054±0.039, -0.003±0.053 μm로 노년층에서 안구의 전체 고위수차와 수직 코마수차가 양 (+)의 방향으로 가장 컸고(p=0.015 p=0.021), 구면수 차는 음(-)의 방향으로 가장 컸다(p=0.010)(Table 4). 수직 코마, 수평 코마수차는 평균값은 양(+)의 값으로 나타났지만, 음(-)의 값을 갖는 비율이 각 연령층에서 20∼35% 정도로 나타났고, 구면수차도 노년층을 제외 하고 평균값이 양(+)의 값으로 나타났지만, 음(-)의 값 을 갖는 비율이 33.0∼36.5%로 나타났고, 노년층에서 는 44.5%로 나타났다.

2) 청년층, 중년층, 노년층 별 연령에 따른 고위수차의 변화

모든 연령층에서 안구의 전체 고위수차(r=0.838, p<0.001), 수평 코마(r=0.352, p<0.001), 수직 코마수 차(r=0.154, p<0.001)는 연령이 높을수록 양(+)의 방 향으로 증가하였지만, 구면수차는 음(-)의 방향으로 증 가하였다(r=-0.296, p<0.001)(Fig. 5).

청년층에서 안구의 전체 고위수차는 연령이 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였지만(r=0.732, p<0.001), 수직 코마(r=-0.374, p<0.001), 구면수차는 음(-)의 방향으로 증가하였다(r=-0.115, p=0.044), (Table 5). 중년층에서 안구의 전체 고위수차((r=0.879, p<0.001), 수평 코마(r=0.228, p<0.001), 수직 코마수차는 연령 이 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였지만(r=0.414, p<0.001), 구면수차는 음(-)의 방향으로 증가하였다 (r=-0.209, p<0.001)(Table 5). 노년층에서 안구의 전 체 고위수차(r=0.207, p=0.003), 수평 코마(r=0.349, p<0.001), 수직 코마수차는 연령이 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였지만(r=0.490, p<0.001), 구면수차 는 음(-)의 방향으로 증가하였다(r=-0.219, p<0.001) (Table 5).

3. 교정굴절력과 고위수차

1) 굴절이상 그룹에 따른 고위수차의 비교

근시안 그룹과 원시안 그룹의 고위수차를 비교한 결 과 안구의 전체 고위수차, 수평 코마, 수직 코마수차는 원시안 그룹에서 양(+)의 방향으로 각각 0.288±0.091, 0.014±0.010, 0.016±0.021 μm 만큼 유의하게 컸 으며(all, p<0.001), 구면수차는 근시안 그룹에서 양(+)의 방향으로 0.050±0.023 μm만큼 컸다 (p<0.001)(Table 6).

2) 근시안, 원시안 별 교정굴절력에 따른 고위수차의 변화

모든 굴절이상 그룹에서 구면수차는 교정굴절력이 마 이너스(-) 방향으로 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하 였으나(r=-0.239, p<0.001), 안구의 전체 고위수차 (r=0.556, p<0.001), 수평 코마(r=0.233, p<0.001), 수직 코마수차는 교정굴절력이 마이너스(-) 방향으로 높을수록 음(-)의 방향으로 증가하였다(r=0.110, p=0.002).

근시안 그룹에서 구면수차는 교정굴절력이 마이너스 (-) 방향으로 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였으나 (r=-0.196, p<0.001), 안구의 전체 고위수차(r=0.645, p<0.001), 수평 코마(r=0.105, p=0.036), 수직 코마수 차는 음(-)의 방향으로 증가하였다(r=0.121, p=0.020) (Table 7).

원시안 그룹에서 구면수차는 교정굴절력이 마이너스 (-) 방향으로 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였으나 (r=-0.180, p<0.001), 안구의 전체 고위수차(r=0.528, p<0.001), 수평 코마(r=0.091, p=0.039), 수직 코마수 차는 음(-)의 방향으로 증가하였다(r=0.090, p=0.038) (Table 7).

Ⅳ. 고 찰

안 굴절 매체인 각막과 수정체는 연령이 증가하면서 모양이 변하며 안구의 전체적인 굴절이상도에 영향을 미 치게 된다. 연령이 증가하면 각막은 수평방향의 굴절력 이 증가하고 수정체는 수직방향의 굴절력이 증가하는데 안구의 전체 굴절력은 각막굴절력에 더 많은 영향을 받 아 수평 방향의 굴절력이 증가한다.^12,13) 안구 전체 굴절 이상도는 출생 후 원시 상태지만, 10세부터 40세까지는 근시도가 증가하고, 40세부터는 교정굴절력이 플러스 (+)의 방향으로 증가하는데, 이는 안 굴절 매체인 각막 과 수정체의 모양이 계속 변하기 때문이다.^12,13,17) 20∼ 40세의 경우에는 나이가 많을수록 교정굴절력이 음(-) 의 방향으로 증가하여 다른 연령층에 비해 근시도가 가 장 높다고 보고되었는데,¹²⁾ 본 연구에서도 평균 교정굴 절력이 청년층에서 마이너스(-) 방향으로 가장 높은 근 시도를 보였고(p<0.001), 노년층에서는 플러스(+) 방향 의 원시도를 보였다(p<0.001). 특히 중년층과 노년층 그룹에서는 나이가 많을수록 교정굴절력이 플러스(+) 방향으로 유의하게 증가하여(p<0.001, p=0.005), 선행 연구 결과와 일치하였다.¹²⁾

코마수차와 구면수차는 시력의 질에 영향을 미치는 고위수차로 라식(LASIK)과 라섹(LASEK)의 각막굴절교 정수술 후 나타나는 할로(halo), 눈부심, 단안 복시 등 이 수술 후 각막형상의 변화로 고위수차가 증가한 것이 원인으로 밝혀져 임상적 관심이 높아졌다.¹⁸⁾ 고위수차는 안구의 각막, 수정체, 유리체, 안내 매질의 수차가 모두 관여하여 나타난다. 본 연구에서는 Shack-Hartmann Sensor 방법으로 고위수차를 측정하였고, 20∼79세의 전체 연령층, 청년층(20∼39세), 중년층(40∼59세), 노 년층(60∼79세)에서 안구의 전체 고위수차를 확인한 결 과 모든 연령층에서 나이가 많을수록 전체 고위수차는 양(+)의 방향으로 증가함을 확인하였다. Kim 등¹⁹⁾도 20대∼60대 연령층을 대상으로 안구의 전체 고위수차를 확인한 결과 20세부터 노안이 시작되기 전인 40세까지 양(+)의 방향으로 증가한다고 보고하여 본 연구 결과와 일치하였다.

고위수차 중 코마수차는 광선이 망막에 한 점으로 결 상하지 못하고 혜성의 꼬리 모양처럼 퍼진 상태로 맺히 게 하는 수차로 코마수차가 큰 경우 물체를 선명하게 보 기 어렵게 된다. 코마수차는 평행광선으로 입사하는 빛 이 안매질을 지나면서 기울기가 커지면 증가하는데, 안 구의 형태는 연령에 따라 달라지기 때문에 코마수차가 연령에 따라 달라질 수 있다고 사료된다.^18-20) 본 연구 결과 수평 코마수차, 수직 코마수차는 각각 청년층에서 0.023±0031, 0.033±0.034 μm, 중년층에서 0.034±0029, 0.041±0.026 μm, 노년층에서 0.051±0035, 0.054±0.039 μm로 연령층에 따라 유 의하게 다르며 노년층에서 가장 큰 양(+)의 값을 갖는 것으로 나타났다. Athaide 등²⁰⁾은 연령이 높아질수록 수직 코마수차, 수평 코마수차가 음(-)의 방향으로 증가 한다고 하여 본 연구 결과와 상이한 결과를 보고하였으 나, Radhakrishnan 등¹⁵⁾과 Zhang 등²¹⁾은 연령이 높 을수록 수평 코마수차, 수직 코마수차가 양(+)의 방향으 로 증가한다고 하였고, Amano 등¹²⁾도 수평 및 수직 코 마수차는 양(+)의 방향으로 증가한다고 하여 본 연구 결 과와 일치하였다. 또한 코마수차는 안구 형태에 따라 결 정되는 굴절이상도와 관련이 있을 것으로 생각되는데 수 평 및 수직 코마수차는 근시안이 원시안보다 유의하게 작았고, 근시안에서는 근시도가 낮을수록, 원시안에서는 원시도가 높을수록 코마수차가 커지는 것으로 나타났다. Hartwig 등¹⁶⁾은 수직 코마수차와 수평 코마수차가 교정 굴절력과 상관성이 없다고 보고하였지만, Karimian 등 ¹⁴⁾은 교정굴절력이 마이너스(-) 방향으로 높아지면 코 마수차가 감소한다고 하여 본 연구결과와 일치하였다.

구면수차는 평행광선으로 입사한 빛이 굴절 매체의 중심부와 주변부의 굴절력의 차이로 인해 상이 맺히는 부위를 다르게 만드는 수차로,^1-5) 양(+)의 구면수차는 빛을 초점 앞쪽에 맺히도록 하기 때문에¹²⁾ 등가구면굴절 력과 상관성이 있다고 볼 수 있다. 본 연구결과 구면 수차는 청년층에서 0.046±0.076 μm, 중년층에서 0.027±0.057 μm, 노년층에서 –0.003±0.053 μm로 청년층에서 가장 높은 양(+)의 값을 가지며, 중년층은 청년층보다 양(+)의 값이 감소하고, 노년층에서는 음(-) 의 값을 갖는 것으로 나타났다. 연령층별로 평균값은 양 (+)의 값으로 나타나며 대부분의 안구는 양(+)의 구면수 차를 갖지만 음(-)의 값을 갖는 비율이 청년층에서 30.5%, 중년층에서 36.5%, 노년층에서 44.5%로, 청년 층에서 중년층, 노년층으로 갈수록 음(-)의 값을 갖는 비율이 높아지는 것으로 나타났다. Karimian 등¹⁴⁾은 15세부터 45세 연령층을 대상으로 연령이 높아질수록 구면수차가 음(-)의 방향으로 진행된다고 하였고, Song 등²²⁾도 동공크기 3 mm 영역에서 20대부터 30대까지의 연령층에서 연령이 높아지면 구면수차는 음(-)의 방향 으로 증가한다고 보고하여 본 연구에서도 이와 일치하는 결과를 보였다. 이는 젊은 성인에서 중년층, 노년층으로 연령이 증가하면 수정체의 음(-)의 구면수차가 각막의 양(+)의 구면수차보다 더 증가하기 때문으로 안구의 구 면수차는 음(-)의 방향으로 변하는 것이라고 보고되었 다.¹⁾ 그러나 Amano 등¹²⁾은 연령이 증가하면 구면수차 가 양(+)의 방향으로 증가한다고 하여 차이를 보였는데, 이는 동공 크기가 본 연구에서의 5 mm보다 큰 6 mm 영역에서 측정했다는 점과 대상자 수가 75명으로 비교 적 적었다는 점을 고려할 때 본 연구 결과가 더 신뢰성 이 있을 것으로 생각한다. 또한 굴절이상에 따라 본 연 구에서는 근시안은 대부분 양(+)의 구면수차를 갖는 것 으로 나타났고, 근시안은 근시도가 높을수록 양(+)의 방 향으로 증가하였고(p<0.001), 원시안은 원시도가 높을 수록 음(-)의 방향으로 구면수차가 증가하는 것으로 나 타났다(p<0.001). Kim¹⁹⁾은 동공크기 6 mm 영역에서 근시안의 구면수차가 교정굴절력과 관계가 없다고 보고 하였지만, Karimian 등¹⁴⁾은 교정굴절력이 마이너스(-) 의 방향으로 높을수록 구면수차는 양(+)의 방향으로 증가하는 상관성이 있다고 하여 본 연구 결과와 일치하 였다.

이상의 결과를 종합하면 안구의 전체 고위수차, 수평 및 수직 코마수차는 청년층, 중년층, 노년층에서 차이가 있는 것으로 나타났으며, 안구의 전체 고위수차와 코마 수차는 연령이 증가하면 양(+)의 방향으로 증가하고, 구 면수차는 음(-)의 방향으로 증가하는 것으로 나타났다. 수평 코마수차, 수직 코마수차는 노년층에서 양(+)의 방 향으로 가장 큰 것으로 나타났고, 원시안이 근시안보다 큰 것으로 나타났으며, 근시안에서는 근시도가 낮을수 록, 원시안에서는 원시도가 높을수록 코마수차가 커지는 것으로 나타났다. 구면수차는 청년층에서 양(+)의 방향 으로 가장 컸으며, 중년층은 청년층보다 양(+)의 값이 감소하고, 노년층에서는 음(-)의 값을 갖는 것으로 나타 났다. 근시안은 대부분 양(+)의 구면수차를 가지며 근시 도가 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였고, 원시안은 대부분 음(-)의 구면수차를 갖으며 원시도가 높을수록 음(-)의 방향으로 증가하였다. 수직 코마, 수평 코마수 차 및 구면수차 평균값은 모두 양(+)의 값으로 나타났지 만, 음(-)의 값을 갖는 비율이 각 연령층에서 20∼45% 정도로 높게 나타났다. 따라서 청년층에서 중년층, 노년 층으로 연령이 높아질수록, 굴절이상도가 플러스(+) 방 향으로 높아질수록 수평 및 수직 코마수차는 음(-)의 값 을 갖도록, 구면수차는 양(+)의 값을 갖도록 하여 시력 의 질을 개선하기 위한 안경렌즈 또는 콘택트렌즈(특 히 멀티포컬 콘택트렌즈)를 설계할 필요성이 있다고 생각한다.

Ⅴ. 결 론

20∼79세까지 성인에서 연령과 굴절이상도가 안구의 전체 고위수차, 코마수차, 구면수차에 영향을 미치는 것 으로 나타났다.

1. 안구의 전체 고위수차는 연령이 높을수록 양(+)의 방 향으로 증가하였다.
2. 수평 및 수직 코마수차는 연령이 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였고, 원시안이 근시안보다 더 큰 것 으로 나타났으며, 원시안에서는 원시도가 높을수록, 근시안에서는 근시도가 낮을수록 코마수차가 큰 것으 로 나타났다.
3. 구면수차는 청년층에서 가장 큰 양(+)의 값으로 나타 났고, 중년층은 청년층보다 양(+)의 값이 감소하였 고, 노년층에서는 음(-)의 값을 갖는 것으로 나타났 다. 근시안은 대부분 양(+)의 구면수차를 가지며 근 시도가 높을수록 양(+)의 방향으로 증가하였고, 원시 안은 대부분 음(-)의 구면수차를 갖으며 원시도가 높 을수록 음(-)의 방향으로 증가하였다.
4. 수직 코마, 수평 코마수차 및 구면수차 평균값은 모두 양(+)의 값으로 나타났지만, 음(-)의 값을 갖는 비율이 각 연령층에서 20∼45%로 높게 나타났다.

따라서 시력의 질을 개선하기 위한 안경렌즈 또는 콘 택트렌즈를 설계할 때 연령과 굴절이상도에 따라 고위수 차를 제어할 수 있는 디자인으로 설계할 필요성이 있다 고 생각한다.

Figure

Fig. 1.

Coma aberration.

Fig. 2.

Spherical aberration. a) positive spherical aberration, b) negative spherical aberration.

Fig. 3.

The measurement principle of higher-order aberrations according to Hartmann Shach's array lens.⁸⁾

Fig. 4.

Relationship between the spherical equivalent refractive error and age. SE : spherical equivalent refractive error.

Fig. 5.

Relationship between age and higher-order aberrations. HOAs^†: higher-order aberrations.

Table

Table 1.

Correspondence between Zernike polynomials and higher-order aberrations

Table 2.

Subjects' demographics and biometric data

Table 3.

Average higher-order aberrations of the subjects

Table 4.

Higher-order aberrations according to age group

Table 5.

The correlation between age and higher-order aberrations analyzed by the age groups

Table 6.

Comparison of higher-order aberrations in the refractive errors groups

Table 7.

The correlation between refractive errors and higher-order aberrations in the refractive error groups

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