Ⅰ. 서 론

근시는 전 세계적으로 빠르게 증가하는 굴절이상이며, 고도근시로 진행될 경우 망막박리, 근시성 황반변성, 녹내장 등 시각 손상 위험을 증가시킬 수 있다. Holden 등은 2050년까지 전 세계 인구의 약 절반이 근시가 될 수 있다고 예측하였으며, 이에 따라 단순한 굴절 교정을 넘어 근시 진행을 억제하기 위한 광학적 중재의 중요성이 커지고 있다.¹⁾ International Myopia Institute 역시 근시 진행 억제 전략을 광학적, 약물학적, 행동학적 중재로 구분하여 검토하고 있으며, 그중 안경렌즈 기반 중재는 착용 편의성과 낮은 침습성 때문에 임상 적용성이 높은 방법으로 평가된다.²⁾

Defocus Incorporated Multiple Segments(DIMS) 렌즈는 중심부에는 원거리 굴절 교정을 위한 정초점 영역을 두고, 주변부에는 상대적으로 양의 부가 굴절력을 갖는 다수의 미세 세그먼트를 배치하여 망막 전방 방향의 근시성 디포커스(myopic defocus)를 제공하도록 설계된다.^3,4) Lam 등은 2년 무작위 임상시험에서 DIMS 안경렌즈가 단초점 렌즈에 비해 근시 진행과 안축장 증가를 유의하게 늦출 수 있음을 보고하였고,⁵⁾ 3년 추적 연구와 6년 장기 추적 연구에서도 그 효과와 안전성이 지속됨을 제시하였다.^6,7) 이러한 임상적 근거와 주변부 광학 치료 개념은 DIMS 렌즈의 효과가 망막 주변부에 형성되는 광학 자극과 관련됨을 뒷받침한다.⁸⁾

기존 DIMS 렌즈의 광학적 설명은 주로 망막 전방에 형성되는 근시성 디포커스의 위치와 주변부 영상의 선명도 또는 해상도 변화에 초점을 두어 왔다. 그러나 다수의 디포커스 세그먼트가 공존하는 구조에서는 비축 물체의 영상이 단순히 흐려지거나 초점 위치만 이동하는 것이 아니라, 영상 자체가 분리되거나 원래 물체 형상과 다른 형태로 변형될 가능성도 함께 검토할 필요가 있다. 기존 연구에서는 DIMS 렌즈 착용 후 주요 시기능이 단초점 렌즈와 비교하여 크게 저하되지 않는다는 결과가 보고되었지만,⁹⁾ 검출면에 실제로 형성되는 중심부 및 주변부 망막상의 형태적 변화를 3차원적으로 비교하면 초점 위치나 단일 해상도 지표만으로는 드러나지 않는 정보를 확인할 수 있다.

본 연구의 목적은 이미 확립된 DIMS 렌즈의 임상적 효능을 다시 확인하거나 새로운 DIMS 렌즈를 직접 설계·개발하는 데 있지 않다. 본 연구에서는 동일한 기본 단초점 렌즈를 모체로 하여 디포커스 세그먼트의 유무만을 달리한 모델을 구성하고, 굴스트란드(Gullstrand) 모형안과 결합한 3차원 광학계에서 중심부와 주변부에 형성되는 망막상 및 망막 전방 상의 형태를 SPEOS 2012를 이용하여 비교 분석하였다. 특히 주변부 상의 변화가 단순한 해상도 저하 또는 망막 전방의 선명상 형성만으로 설명되는지, 아니면 영상의 분리와 형태적 왜곡을 동반하는지를 확인하고, 이러한 결과를 향후 DIMS 세그먼트 구조의 평가 및 개선에 활용할 수 있는 광학적 판단 근거로 제시하고자 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. DIMS 형태 및 기준 단초점 렌즈 모델2

Fig. 1은 본 연구에서 사용한 DIMS 형태 렌즈의 세그먼트 분포를 나타낸다. 본 모델은 –6.00 D의 기본 단초점 렌즈에 +3.00 D의 디포커스 세그먼트를 부가한 단순화 모델이다. 비교 대상인 기준 단초점 렌즈(single-vision lens)는 DIMS 형태 렌즈의 모체가 되는 동일한 –6.00 D 단초점 렌즈로 정의하였으며, 굴절률, 중심 두께, 정점간거리 및 기본 렌즈의 면 형상은 동일하게 유지하고 디포커스 세그먼트만 제거하였다. 따라서 두 조건의 비교는 서로 다른 상용 렌즈의 성능 비교가 아니라 세그먼트 구조의 유무에 따른 광학적 차이를 분리하기 위한 비교 모델이다.

렌즈는 각막 전면으로부터 12 m 앞에 위치하도록 설정하였고, 중심 두께는 1.5 mm, 굴절률은 n = 1.60으로 설정하였다. 렌즈의 전면 굴절력은 +1.00 D로 두었으며 이에 대응하는 전면 곡률반경은 약 600 mm이다. 본 연구에서 사용한 –6.00 D 기준 렌즈의 후면 정점굴절력은 정점간거리 d = 0.012 m를 고려하여 다음과 같이 설정하였다.

여기서 D′는 교정굴절력으로 -6.00 D이고 d는 정점간거리 12.00 ㎜이다. DIMS 세그먼트가 배치된 반경 구간은 r 1과 r 2사이로 r 1~9.0 ㎜, r 2~23 ㎜이다. DIMS 세그먼트의 굴절률은 기본 렌즈와 같은 1.60이며 세그먼트 크기는 대략 1 ㎜이다.

DIMS 세그먼트는 원래 교정 렌즈와 동일한 굴절률을 갖는 영역으로 정의하였으며, 중심부 정초점 영역과 주변부 디포커스 영역의 광학적 차이가 망막상 형성에 미치는 영향을 비교하였다.

2. 모형안 및 시뮬레이션 구성

본 연구의 3차원 광학 시뮬레이션은 SPEOS 2012 (OPTIS, La Farlède, France)에서 교정렌즈, 굴스트란드 모형안, 물체면 및 검출면을 하나의 3차원 광학계로 구성하여 수행하였다. 굴스트란드 모형안은 정시안의 기준 광학계를 제공하기 위한 공통 모형으로 사용하였으며,¹⁰⁾ -6.00 D 근시안의 개인별 생체계측값이나 근시도에 따른 수차 변화를 재현하는 환자 특이적 모형으로 사용하지 않았다. 또한 z = 21.00–24.38 mm의 검출면은 서로 다른 안축장을 갖는 눈을 의미하는 것이 아니라 동일한 모형안 내부에서 망막 전방부터 중심 망막면까지 형성되는 영상의 변화를 관찰하기 위한 축상 검출면이다. 본 시뮬레이션은 안경렌즈 광축과 모형안 광축을 일치시킨 기준 조건으로 수행하였으며, 중심와 편위, 시축과 광축의 차이 및 카파각(angle kappa)에 따른 렌즈 경사·편심은 포함하지 않았다.

문자 “E” 물체의 가로 및 세로 길이는 각각 1.5 mm와 2.5 mm로 설정하였고, 물체는 각막 전면으로부터 500 mm 앞에 위치하였다. 광원은 580 nm 단일 파장으로 가정하였다. 중심 망막상 비교를 위해 망막 위치에 0.05 mm×0.05 mm 크기의 검출면을 설치하였다.

3. 망막상 평가

본 연구에서는 광축상(on-axis)과 비축(off-axis) 영상을 구분하여 비교하였다. 중심부 상은 문자 “E” 시표와 그리드 시표를 이용하였고, 원형 물체는 광축상 0°와 비축 10°, 20°, 30° 방향에 배치하였다. 원형 물체의 영상은 z = 21.00, 21.50, 22.00, 23.00, 24.00 및 24.38 mm의 동일한 검출면에서 비교하였다. 영상의 형태적 비교 기준은 원래 물체 윤곽의 유지 및 변형 여부, 하나의 연속된 주 영상이 둘 이상의 부분상으로 분리되는 현상, 주 영상 주변의 추가적인 영상 성분 형성, 횡방향 확산과 형상 변화, 그리고 z 위치에 따른 이러한 형태적 변화로 정의하였다. 본 연구에서 ‘영상 왜곡’은 기준 단초점 렌즈에서 관찰되는 비교적 단일하고 연속적인 영상 형태에서 벗어나, DIMS 조건에서 영상이 공간적으로 분리되거나 추가 성분을 갖고 원래 물체의 형태가 변형되는 현상을 의미한다. 두 렌즈 조건에는 동일한 광원, 모형안, 파장, 검출면 및 시뮬레이션 조건을 적용하였다.

원형상 분석을 위해 안구 내부에는 z = 21.00, 21.50, 22.00, 23.00, 24.00, 24.38 mm 위치에 검출면을 설치하였다. 이 중 z = 24.38 mm는 중심 망막면에 해당하며, 나머지 검출면은 망막보다 앞쪽에서 형성되는 영상의 공간분포를 나타낸다. 중심부 그리드 상의 조도 선분포는 두 렌즈 조건에서 중심부 광 분포가 어느 정도 유사한지를 확인하기 위한 보조자료로 사용하였다.^11,12) 반면 비축부에서는 단일 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이나 광점 크기(spot size)만으로 다중 부분상과 형태 변화를 충분히 표현하기 어렵기 때문에, 본 연구의 주 분석은 검출면에 형성된 영상 자체의 분리, 추가상, 횡방향 확산 및 형태적 왜곡에 두었다.

비축 영상의 형태적 차이에 정량적 근거를 추가하기 위해 Fig. 9의 30° 비축, z = 21.50 mm 영상을 동일한 렌더링 스케일과 관심영역에서 영상영역(image-domain) 분석하였다. 국소 최대 영상 신호의 10%를 임계값으로 적용하고 8-연결 성분을 기준으로 분리 영상 성분 수와 임계값 이상 픽셀 수(suprathreshold pixel count), 영상 신호 가중 중심을 기준으로 한 제곱평균제곱근(root mean square, RMS) 확산도(image-signal-weighted RMS spread)를 계산하였다. 20개 픽셀 미만의 작은 연결 영역은 노이즈로 제외하였고, 임계값을 10–20%로 변화시켜 결과의 안정성을 확인하였다. 픽셀(pixel)은 동일한 해상도로 렌더링된 영상면을 구성하는 균일한 샘플링 단위이며, 임계값 이상 픽셀 수는 설정된 영상 신호 임계값 이상 영역에 포함된 픽셀의 수를 의미한다. 본 연구에서는 이를 두 렌즈의 상대적 영상 영역과 공간적 퍼짐을 비교하기 위한 지표로 사용하였으며 실제 망막상의 물리적 면적을 의미하지 않는다. 또한 동일한 z = 21.50 mm 검출면에서 30°, 20°, 10°, 0° 원형상이 놓인 수직선상의 영상 세기 분포(intensity profile)를 비교하였다. 이 세기 분포는 임의단위(a.u.)로 나타내고, 픽셀 기반 형태 지표와 구분하여 영상 신호의 상대적 세기 분포를 평가하는 데 사용하였다.

Ⅲ. 결과

1. 광축상 “E” 시표의 망막상

Fig. 3은 DIMS-type 렌즈와 기준 단초점 렌즈를 통과한 문자 “E” 물체의 망막 중심부 상을 비교한 결과이다. 두 영상 모두 중심 시표의 전체적인 형상과 주요 광 분포가 유사하게 나타났으며, DIMS 형태 렌즈에서도 중심부 문자 인식에 필요한 기본 윤곽은 유지되었다.

두 렌즈 조건에서 중심 시표의 주변부 광 확산도 유사한 수준으로 관찰되었다. 따라서 Fig. 3은 중심축 “E” 영상의 기본 형상과 광 분포가 두 렌즈 조건에서 대체로 유사함을 보여주는 정성적 비교 결과로 해석하였다.

2. 그리드 시표 및 선분포 분석

DIMS 세그먼트에 의해 유도되는 방향별 영상 품질 변화를 평가하기 위해 Fig. 4와 같은 한 방향 그리드 물체를 기준 표적으로 사용하였다. 그리드 물체는 0.1 mm × 9.0 mm 크기와 0.2 mm 주기를 갖도록 설정하였으며, 각막 전면으로부터 500 mm 앞에 배치하였다. 단일 방향의 주기 구조를 사용하면 세그먼트 경계에서 발생하는 국부적 흐림과 대비 변화를 특정 방향의 공간주파수 성분으로 분리하여 관찰할 수 있다.

Fig. 6은 중심 망막면인 z = 24.38 mm에서 기준 단초점 렌즈와 DIMS 형태 렌즈에 의해 형성된 그리드 상의 조도 선분포를 비교한 결과이다. 두 곡선은 그래프상에서 대부분 중첩되어 나타났으며, 중심부의 전체적인 분포 형태에서 뚜렷한 차이는 확인되지 않았다.

조도 선분포는 여러 개의 좁은 피크가 반복되는 형태를 보였으며, 두 렌즈의 곡선은 중심 망막면에서 대부분 중첩되었다. 이와 같은 반복 피크 형태에서는 그래프 영상으로부터 단일 FWHM, Michelson visibility 또는 10~90% 경계 폭을 정의할 경우 포락선 선택에 따라 결과가 달라질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 값을 독립적인 정량 지표로 제시하지 않고, Fig. 6을 중심 망막면에서 두 렌즈 조건의 조도 분포가 대체로 유사함을 보여주는 보조적 영상 자료로 해석하였다.

3. 축상 검출면에 따른 광축상 및 비축 영상의 형태

DIMS 렌즈의 주변부 광학 효과를 영상 수준에서 확인하기 위해 광축상 0°와 비축 10°, 20°, 30° 방향에 원형 물체를 설정하고, 동일한 모형안 내부의 여러 축상 검출면에서 형성되는 영상을 비교하였다. Fig. 7은 DIMS 형태 렌즈와 기준 단초점 렌즈를 포함한 3차원 광학계에서 광축상 및 비축 원형 물체의 광 전파와 결상 위치를 나타낸다.

Fig. 8은 시뮬레이션에서 사용한 검출면 위치를 나타낸다. 검출면은 z = 21.00, 21.50, 22.00, 23.00, 24.00 및 24.38mm에 배치하였다. 이 중 z = 24.38mm는 중심 망막면에 해당하며, z = 21.00–24.00 mm의 검출면은 망막 전방에서 형성되는 축상 영상 분포를 평가하기 위해 사용하였다.

Fig. 9는 DIMS 형태 렌즈와 기준 단초점 렌즈 조건에서 광축상 및 비축 원형 물체가 안구 내 서로 다른 z 위치에 형성한 영상을 비교한 결과이다. 각 열은 z = 21.00, 21.50, 22.00, 23.00, 24.00, 24.38 mm 검출면에 대응하며, 하단의 0° 광축상 영상에서 상단으로 갈수록 비축 각도가 증가한 물체의 영상에 해당한다.

광축상 이미지는 두 렌즈에서 전반적으로 유사한 경향을 보였으며, 특히 z = 24.38 mm의 중심 망막면에서는 두 조건 모두 중심 영상의 기본 윤곽이 비교적 뚜렷하게 유지되었다. 반면 비축 이미지에서는 차이가 분명해졌다. DIMS 형태 렌즈는 z = 21.00–23.00 mm의 망막 전방 검출면에서 기준 단초점 렌즈보다 영상이 넓어질뿐 아니라, 하나의 연속된 상이 복수의 부분상으로 분리되거나 추가적인 영상 성분이 나타나는 형태를 보였다.

이 결과는 DIMS 디포커스 세그먼트가 비축 상에서 단순한 해상도 저하나 축상 초점 위치의 변화만을 유발하는 것이 아니라, 영상 자체의 공간적 분리와 형태적 왜곡을 동반할 수 있음을 보여준다. 따라서 DIMS의 주변부 광학 효과를 평가할 때에는 “망막보다 앞에 얼마나 선명한 상이 형성되는가” 또는 “영상이 얼마나 흐려지는가”만으로 판단하기보다, 검출면에 형성되는 전체 영상의 형태와 공간구조를 함께 고려할 필요가 있다. 다만 이러한 형태 변화와 실제 근시 억제 효과 사이의 직접적인 생리학적 인과관계는 본 시뮬레이션만으로 확정할 수 없다.

4. z=21.50 mm에서 비축 및 광축상 영상의 정량 비교

Fig. 10은 Fig. 9의 z = 21.50 mm 위치에서 노란색 박스로 표시된 비축 상을 확대한 결과이다. z = 21.50mm는 중심 망막면 z = 24.38mm보다 앞쪽에 해당하므로, 이 결과는 망막 전방에서 형성되는 비축 광 분포를 보여준다.

기준 단초점 렌즈의 비축 상은 비교적 단순한 하나의 타원형 영상으로 나타나 주된 광 분포가 하나의 연속된 영역에 집중되었다. 반면 DIMS 형태 렌즈에서는 주 영상 외에 여러 개의 약한 부분상이 공간적으로 분리되어 나타났고, 전체 영상의 형태 역시 기준 단초점 렌즈와 달라졌다. 이는 단순한 광점 크기의 증가라기보다 영상의 분리와 형태 변형을 포함하는 왜곡으로 해석할 수 있다.

Fig. 10의 확대 비교는 DIMS 구조에 의한 비축부 변화가 단순한 흐림 또는 초점면 이동만으로 설명되기 어렵다는 점을 보다 명확히 보여준다. 동일한 원형 물체에 대해 기준 단초점 렌즈에서는 비교적 연속된 단일 영상이 형성된 반면, DIMS 조건에서는 주 영상과 추가 부분상이 서로 분리되어 나타났다. 따라서 본 연구에서 관찰된 주변부 효과를 평가하려면 단일 광점 크기와 함께 영상의 분리 정도, 추가상 형성 및 원래 물체 형상으로부터의 형태적 변화를 함께 확인할 필요가 있다.

Fig. 10에 해당하는 30° 비축, z = 21.50 mm 영상에 대해 10% 국소 최대 영상 신호 임계값을 적용한 결과를 Table 2에 제시하였다. 기준 단초점 렌즈에서는 하나의 연속된 영상 성분이 검출된 반면 DIMS 형태 렌즈에서는 4개의 분리된 성분이 검출되었다. 임계값 이상 픽셀 수는 기준 렌즈 628개, DIMS 렌즈 1,545개로 2.46배 증가하여, 동일 렌더링 조건에서 밝은 영상 영역이 상대적으로 더 넓게 분포함을 보였다. 영상 신호 가중 RMS 확산도는 9.56 pixels에서 21.25 pixels로 2.22배 증가하였고, DIMS 영상에서 분리된 성분 중심 간 최대 거리는 43.93 pixels였다. 또한 임계값을 10~20%로 변화시켜도 성분 수는 기준 렌즈 1개, DIMS 렌즈 4개로 유지되었으며 RMS 확산도 비도 2.21~2.22 범위로 거의 일정하였다. 이는 Fig. 10에서 관찰되는 차이가 단순한 시각적 인상에 그치지 않고, DIMS 조건에서 영상의 분리와 공간적 확산이 증가했음을 수치적으로 뒷받침한다.

Table 2의 값은 동일한 렌더링 조건에서 계산한 상대적 영상영역 지표이다. 픽셀(pixel)은 동일한 해상도의 영상면을 구성하는 균일한 샘플링 단위이며, 임계값 이상 픽셀 수는 설정한 임계값 이상의 영상 신호를 갖는 픽셀의 수를 의미한다. 따라서 이 값은 두 렌즈에서 밝은 영상 영역의 상대적 범위를 비교하는 지표이며 실제 망막상의 물리적 면적을 의미하지 않는다.

Fig. 11은 Fig. 9의 z = 21.50 mm 검출면에서 30°, 20°, 10°, 0° 원형상이 놓인 수직선상의 영상 세기 분포를 비교한 결과이다. 가장 왼쪽 피크군은 Fig. 10에 확대된 30° 비축상에 대응하고, 가장 오른쪽 피크군은 Fig. 9 하단의 0° 광축상에 대응한다. 30° 위치에서 기준 단초점 렌즈는 약 0.51 a.u.의 단일 주 피크를 보인 반면, DIMS 렌즈는 약 0.35 a.u.와 0.16 a.u.의 두 국소 최대값으로 분리되어 나타났다. DIMS의 주 피크는 기준 단초점 렌즈보다 약 31% 낮았으며 별도의 두 번째 피크가 형성되어, Fig. 10에서 관찰된 비축 영상의 분리가 세기 분포에서도 확인되었다. 반면 0° 광축상 위치에서는 DIMS와 기준 단초점 렌즈의 최대 세기가 각각 약 0.035 a.u.와 0.034 a.u.로 유사하고 두 곡선도 거의 중첩되었다. Table 2의 4개 분리 성분은 2차원 영상 전체에서 검출된 연결 성분 수인 반면, Fig. 11의 두 피크는 해당 2차원 분포를 지나는 단일 수직선에서 나타난 국소 최대값이므로 두 지표는 서로 다른 공간 정보를 나타낸다. 따라서 Table 2의 픽셀 기반 지표는 비축 영상의 공간적 분리와 퍼짐을, Fig. 11의 세기 분포는 동일 검출면에서의 영상 신호 분포 변화를 서로 보완적으로 보여준다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구에서 기준 단초점 렌즈를 DIMS 형태 렌즈의 동일한 모체 렌즈로 정의한 것은 세그먼트 구조 이외의 기본 굴절력, 굴절률, 두께 및 배치 조건을 가능한 한 동일하게 유지하여 디포커스 세그먼트 자체가 영상 형성에 미치는 영향을 분리하기 위함이다. 따라서 본 연구의 목적은 서로 다른 상용 제품의 우열을 비교하거나 이미 알려진 DIMS의 근시 억제 기능을 다시 확인하는 것이 아니다. 핵심은 중심부와 주변부에 실제로 형성되는 영상의 형태를 비교하여, DIMS의 주변부 효과가 단순한 해상도 변화와 초점 위치만으로 설명될 수 있는지 검토하는 데 있다.

3차원 시뮬레이션 결과, 중심 망막면에서는 DIMS 형태 렌즈와 기준 단초점 렌즈의 영상이 전반적으로 유사했지만 비축부에서는 DIMS 조건에서 다중 부분상, 추가 영상 성분 및 형태 변형이 나타났다. 이는 기존에 주로 “망막 전방의 근시성 디포커스”와 “주변부 영상의 흐림 또는 선명도 변화”로 설명되어 온 DIMS의 광학적 효과가 실제 영상 수준에서는 더 복합적인 형태를 가질 수 있음을 시사한다. 즉, 같은 축상 위치에서의 선명도나 단일 해상도 지표가 유사하더라도 영상의 공간구조가 달라질 수 있으므로, 망막상 형태는 DIMS 구조를 평가할 때 독립적으로 고려해야 할 추가 요소가 될 수 있다.

이러한 정량적 다중 부분상 및 피크 분리 결과는 선행연구에서 보고된 DIMS 렌즈의 임상적 근시 억제 효과를 광학적 결상 기전 측면에서 뒷받침한다.^4,5,6,7) 선행 임상연구들은 DIMS 렌즈가 망막 주변부에 지속적인 근시성 디포커스를 유도하여 안축장 성장을 억제한다고 보고하였으나,^5,6,8) 주로 1차원적 주변부 굴절이상(RPR) 곡선 변화에 기초하여 기전을 설명하였다. 반면 본 연구의 3차원 영상 결과는 +3.50 D 세그먼트를 통과한 광선속이 망막 전방(z = 21.00~22.00 mm에서 기저 렌즈의 주 영상과 물리적으로 명확히 분리된 추가적인 부분상 성분을 형성함을 보여준다. 특히 30° 비축 광각 조건에서도 전방 디포커스 성분이 독립된 피크로 망막상에 투영되어, 주변 시야 자극 상황에서 안축장 제어와 관련된 근시성 디포커스 신호가 광학적으로 형성될 수 있는 가능성을 확인하였다.

광점도(spot diagram)와 포위에너지(encircled energy)는 점광원의 수차와 에너지 집중 특성을 평가하는 데 유용한 지표이다. 그러나 본 연구에서 사용한 “E”, 그리드 및 원형 물체는 공간적 크기를 갖는 영상 물체이며, 특히 DIMS 조건의 비축 결과는 하나의 광점이 단순히 확대된 형태가 아니라 여러 부분상으로 분리되고 원래 물체 형상이 변형되는 양상을 보였다. 이에 Table 2에서는 분리 성분 수, 임계값 이상 픽셀 수 및 영상 신호 가중 RMS 확산도를 이용하여 비축 영상의 공간적 분리와 퍼짐을 정량화하였다. 또한 Fig. 11의 동일한 z = 21.50 mm 검출면 세기 분포에서는 30° 비축 위치에서 기준 단초점 렌즈의 단일 주 피크가 DIMS 조건에서 두 피크로 분리된 반면, 0° 광축상 위치에서는 두 렌즈의 곡선이 거의 중첩되었다. 즉 픽셀 기반 형태 지표와 세기 분포 분석은 서로 다른 측면에서 DIMS의 비축 영상 변화를 보완적으로 보여주며, 광축상 영상에서는 두 렌즈의 기본 분포가 유사함을 함께 확인한다. Fig. 11은 유한 크기 원형 물체가 형성한 영상의 세기 분포로, 점광원에 대한 기하광학적 광점도와는 구별된다.

본 연구에서는 SPEOS 2012 결과에 대해 Code V 등 독립적인 광학설계 프로그램과의 교차검증을 수행하지 않았다. 따라서 본 결과는 절대적인 제품 성능 검증이 아니라 동일한 광원, 모형안 및 검출조건을 적용한 두 렌즈의 상대 비교로 제한하여 해석하였다. 향후 원본 검출기 데이터와 독립 프로그램을 이용한 교차검증은 절대 정량값의 신뢰성을 높이는 데 필요하다. 또한 굴스트란드 모형안은 정시안의 대표적인 기준 모델이므로 실제 –6.00 D 근시안의 안축장, 각막·수정체 형상 및 개인별 주변부 수차를 모두 반영하지 않는다. 본 연구는 카파각, 중심와 편위 및 안경렌즈의 경사·편심을 포함하지 않은 동축 기준 조건이므로 실제 피험자의 주변 망막상이나 임상적 근시 억제 효과를 직접 재현한 것으로 확대 해석해서는 안된다. 그럼에도 본 연구는 DIMS의 주변부 광학 효과를 초점 위치와 선명도만으로 평가하지 않고, 영상이 어떤 형태로 형성되고 왜곡되는가까지 함께 평가할 필요가 있음을 보여준다. 이러한 관점은 향후 세그먼트 부가도, 크기, 간격 및 배치를 검토할 때 근시성 디포커스의 위치와 함께 주변부 영상 왜곡을 평가하기 위한 추가 기준으로 활용될 수 있다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 SPEOS 2012를 이용한 3차원 광학 시뮬레이션에서 동일한 기본 단초점 렌즈를 기준으로 디포커스 세그먼트의 유무만을 달리하여 광축상 및 비축부에 형성되는 영상을 비교하였다. 중심 망막면에서는 두 렌즈 조건의 영상과 그리드 조도 분포가 전반적으로 유사하여 중심부의 기본 결상 특성이 대체로 유지되었다.

반면 비축 조건에서는 DIMS 형태 렌즈가 특히 z = 21.50 mm를 포함한 망막 전방 검출면에서 기준 단초점 렌즈보다 넓은 영상뿐 아니라 공간적으로 분리된 다중 부분상과 형태 변형을 나타냈다. 30° 비축, z = 21.50mm의 영상영역 정량 분석에서도 기준 렌즈 1개에 비해 DIMS 렌즈에서 4개의 분리 성분이 확인되었으며, 임계값 이상 픽셀 수와 영상 신호 가중 RMS 확산도는 각각 2.46배와 2.22배 증가하였다. 같은 z = 21.50 mm 검출면의 수직선 세기 분포에서는 30° 비축 위치에서 기준 렌즈의 약 0.51 a.u. 단일 피크가 DIMS 조건에서 약 0.35와 0.16 a.u.의 두 피크로 분리된 반면, 0° 광축상 위치에서는 두 렌즈의 세기 분포가 거의 중첩되었다. 따라서 본 연구에서 확인된 DIMS의 변화는 광축상 영상의 기본 분포와 구별되는 비축부 영상의 공간적 분리, 퍼짐 및 세기 분포 변화가 함께 나타나는 복합적인 현상으로 해석할 수 있다.

이 결과는 DIMS 렌즈의 주변부 광학 자극을 평가할 때 초점 위치와 선명도뿐 아니라 망막상 형태, 즉 영상의 분리, 추가상 형성 및 공간적 왜곡을 함께 고려할 필요가 있음을 보여준다. 본 연구는 새로운 DIMS 렌즈를 직접 개발한 것은 아니지만, 향후 세그먼트의 부가도, 크기, 간격 및 분포를 개선할 때 의도한 근시성 디포커스를 형성하면서 불필요한 영상 왜곡을 어떻게 조절할 것인가를 추가적인 설계 및 평가 관점으로 제시한다.

다만 본 연구는 굴스트란드 기준모형과 동축 조건을 이용한 시뮬레이션 분석이므로 실제 근시안의 개인별 생체계측, 주변부 수차, 중심와 편위, 카파각 및 렌즈 경사·편심을 직접 반영하지 못한다. 또한 정량 분석은 렌더링된 시뮬레이션 영상에서 얻은 상대적 영상영역 결과로서 절대적인 검출기 길이나 광에너지 값을 대체하지 않으며, 독립 광학설계 프로그램과의 교차검증도 수행하지 않았다. 향후에는 원본 검출기 데이터와 실제 공간좌표를 이용해 영상 분리, 공간 확산 및 에너지 분포를 정량화하고, 독립 프로그램을 이용한 교차검증과 함께 그 결과를 DIMS 세그먼트 설계변수와 연계할 필요가 있다.