Ⅰ. 서 론

현재 임상에서는 급격한 고령화에 따른 노안 인구 의 증가와 과도한 근업에 의한 조절력감퇴로 인하여 누진가입도렌즈(Progressive Additional Lens, PALs)의 수요와 처방이 꾸준하게 증가하고 있으며,¹⁾ 근거리작업 환경이 다양해지고 이에 따른 착용자들의 다양한 요구를 충족시키기 위해 매우 다양한 특성을 가진 누진가입도렌즈가 지속적으로 개발되어 출시되 고 있다.

누진가입도렌즈는 원거리, 중간거리 및 근거리 시 력을 동시에 교정할 수 있도록 착용자가 요구하는 작 업거리에 따른 굴절력의 변화가 누진적으로 자연스럽 게 이루어지고, 경계선이 보이지 않으며 특성이 서로 다른 4개의 부위로 구성되어 있다. 굴절력이 비교적 안정된 분포를 갖는 원용부와 근용부, 원용부와 근용 부 사이에서 굴절력이 점차적으로 증가하면서 명시영 역을 이루는 중간거리부와, 이 부위의 양쪽 옆에 수 차가 큰 주변부로 나눌 수 있다.²⁾

누진가입도렌즈를 설계할 때 중요하게 고려하는 사항은 주변부에서 발생하는 원하지 않는 수차를 감 소시키고, 상대적으로 좁은 근용부에서 명시범위가 넓어지도록 하는 것이다. 그러나 원용부에서 근용부 및 주변부로 갈수록 구면굴절력이 양의 방향으로 증 가하여 물체가 흐려 보이거나, 주변부에서 비점수차 가 발생하여 중간거리부와 근용부에서 명시범위가 좁 아지며, 특히 가입도가 증가할수록 비점수차가 증가 하여 상대적으로 모든 영역에서 명시영역이 좁아진 다.^3,4) 또한 누진가입도렌즈의 디자인은 원용부에서 근용부까지 굴절력의 변화상태에 따라 달라지며, 중 간거리부의 길이와 넓이뿐 아니라 주변부에서 비점수 차의 양도 다르기 때문에, 렌즈의 광학적인 특성을 정확하게 평가하는 것이 매우 중요하며, 여러 가지 방법으로 분석되고 있다.^5-8)

Sheedy 등⁵⁾과 진⁶⁾은 Free Form Verifier(FFV, Rotlex, Israel)을 사용하여 누진가입도렌즈의 전면 굴절력을 측정하고 구면굴절력과 원주굴절력으로 구 분하여 부위별 명시범위의 넓이와 수평방향의 폭을 산출하여 디자인의 특성을 비교하였다. 이와 같은 분 석방법이 누진가입도렌즈의 특성을 평가하기 위해 빈 번하게 사용되었지만, 구면굴절력과 원주굴절력을 대 수적으로 합하여 명시범위를 구하였기 때문에, 착용 자가 느끼는 명시범위와 약간 다를 것으로 생각된다.

Andre 등⁷⁾은 FFV를 사용하여 누진가입도렌즈의 전면굴절력을 측정하여 구면굴절력과 원주굴절력을 별도로 얻은 다음, 원용부, 중간거리부 및 근용부에 서 요구되는 굴절력을 뺀 평균제곱근굴절력오차 (RMSPE, root mean square power error) 값을 산 출하여, 각 부위의 명시범위를 분석하였다. 또한 Excel 프로그램(Microsoft, USA)을 이용하여 원용 부, 중간거리부 및 근용부의 명시범위를 별도의 그래 프에 나타내었다.

최근 착용자의 작업조건과 요구도가 다양해지고 이에 부응하여 일반용, 중근용, 실내전용, 근거리전 용, 컴퓨터작업용 또는 근시진행 억제를 위한 어린이 용과 같이 다양한 디자인의 누진가입도렌즈가 이용되 고 있기 때문에, 개별 렌즈의 광학적 특성을 정확하 게 구분할 수 있는 평가방법이 요구되고, 아울러 임 상에서 착용자 개인의 요구에 적합한 누진가입도 렌 즈를 선별하고 처방하기 위해 디자인의 특성을 쉽게 구분할 수 있는 방법이 유용할 것이다.⁹⁾

또한, RMSPE 값으로 나타낸 굴절력오차는 누진가 입도렌즈의 각 부위에 존재하는 구면굴절력과 원주굴 절력의 양과 방향을 합한 벡터 값이기 때문에, 실제 로 착용자의 시력에 영향을 주는 굴절력오차이며, 누 진가입도렌즈의 전체 부위에서 이들 값의 분포상태를 그래프에 도시하여 명시범위와 상의 흐린 정도를 쉽 게 식별할 수 있을 것이다.⁷⁾

따라서 본 연구에서는 누진가입도렌즈 디자인의 특성과 차이를 쉽게 구분할 수 있도록 렌즈 전체 부 위에 대한 RMSPE 값의 분포를 색 지형도로 표현하 여, 임상에서 착용자의 요구에 적합한 누진가입도렌 즈를 선택하고 처방할 수 있는 기초자료를 제공하고 자 하였다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 전면굴절력 측정

임상에서 처방되고 있는 17가지 디자인의 우안용 누진가입도렌즈(원용부 굴절력 0.00D, 근용가입도 1.50D, 2.00D 및 2.50D)를 무작위로 선정하였다. 렌 즈의 표면 흠집, 파손 유무 및 코팅막 벗겨짐을 확인 하기 위해 외관검사를 실시하였다.

파면수차분석기(Wave Front Aberration Analysis Device)의 일종인 FFV(Rotlex사, Israel)(Table 1)를 이용하여 전면굴절력을 측정하였다. 전면굴절력을 측 정하기 전에 측정 렌즈의 중심두께, 기본만곡도 및 직 경을 입력하였다. FFV는 평행광선(Collimated Beam)이 렌즈표면에 입사하며, 렌즈에 의해 굴절된 광선이 Hartman Matrix를 통과하여 CCD에 수집된 다. 이렇게 수집된 정보가 내장된 분석프로그램에 의 해 구면굴절력, 원주굴절력과 축방향 및 프리즘굴절 력으로 변환되고 2차원 지형도가 제공된다.¹⁰⁾

2. RMSPE 값에 의한 굴절력 오차

구면굴절력과 원주굴절력을 벡터 합으로 나타낸 RMSPE(root mean square power error)는 아래 식 으로부터 구하였다;

여기서 M(등가구면굴절력)= S + C 2 , J 0 ( 90 − 180 o크 로스실린더렌즈의 주경선 굴절력성분)= C 2 c o s 2 α 및 J₄₅(45-135°크로스실린더렌즈의 주경선 굴절력성 분)= C 2 s i n 2 α는, S(구면굴절력), C(원주굴절력) 및 α (원주축방향)로 표기되는 굴절이상도나 이를 교정하 기 위한 처방도수를 J 벡터로 변환한 것이다.

누진가입도렌즈의 원용부, 중간거리부 및 근용부 를 통해 선명한 시력을 얻기 위해서는 모든 부위에서 요구되는 처방된 굴절력과 실제 렌즈의 굴절력이 같 아야 하고, 굴절력오차가 클수록 시력이 저하되며 물 체가 더욱 흐려 보일 것이다. 따라서 각 부위에서 측 정된 굴절력(P1 및 P2)에서 요구되는 처방굴절력을 제거시키고 굴절력오차를 구하였다.

이때 각 지점에서 요구되는 굴절력은 원용부와 근 용부에서 처방굴절력 즉, 원용 교정도수와 근용 가입 도를 적용하였고, 중간거리부는 렌즈에 표시된 원용 부굴절력 측정지점에서 근용가입도가 시작하고 근용 부굴절력 측정지점에서 최대 가입도에 이르기까지 0.5 mm 단계마다 선형으로 증가한다고 가정하여 산 출된 값을 적용하였다. 예를 들어 원용교정도수가 0.00D이고 근용가입도가 2.00D이며 원용부굴절력 측정지점에서 근용부굴절력 측정지점까지 중간거리 부의 수직길이가 10 mm인 경우 0.00D부터 시작하여 아래로 0.5 mm 내려갈 때마다 플러스 굴절력이 0.10D씩 증가하여 근용부굴절력 측정지점에서 2.00D 에 도달한다고 가정했다.

누진가입도렌즈의 굴절력오차는 측정된 렌즈의 기 하중심점을 중심으로 하고 반지름이 23.5 mm인 원에 해당하는 부위에서 수평과 수직으로 각각 0.5 mm 간 격의 6953개 지점의 데이터를 구하고 Excel 프로그램 에서 XY좌표의 지정된 위치에 각각 할당하였다. 할당 된 데이터는 크기에 따라 파란색(0.25D 미만), 하늘색 (0.25D~0.50D 미만), 녹색(0.50D~0.75D 미만), 노 랑색(0.75D~1.00D 미만) 및 빨강색(1.00D 이상)을 각각 지정하여 색 지형도로 표현했다(Figure 1).

3. 부위별 명시영역의 측정

원용부에서는 굴절력오차가 0.25D 이상인 경우 시 력이 저하되지만, 중간거리부나 근용부에서는 조절력 에 의해 굴절력오차가 보정될 수 있다고 가정하여, 원용부 명시범위의 기준은 굴절력오차가 0.25D 미 만, 중간거리부와 근용부의 명시범위 기준은 굴절력 오차가 0.50D 미만을 각각 적용하였다.

원용부와 근용부에서 명시범위의 수평방향 폭은 원용부와 근용부의 굴절력 측정지점을 기준으로 측정 하였고, 중간거리부에서 명시범위의 폭은 원용부 측 정기준점과 근용부 측정기준점의 중간지점에서 측정 하였다(Figure 2).

Ⅲ. 결 과

1. 원용부, 중간거리부 및 근용부 명시범위

17가지 누진가입도렌즈의 3가지 가입도에 대하여 원용부, 중간거리부 및 근용부 명시범위의 수평방향 폭을 측정한 결과는 <Table 2>와 같다. 원용부 명시 범위는 굴절력오차가 0.25D 미만, 중간거리부와 근 용부의 명시범위는 굴절력오차가 0.50D 미만인 부위 를 적용하였다.

원용부에서 명시범위의 평균은 가입도 1.50D에서 9.53±5.25 mm(3.50-19.50 mm), 가입도 2.00D에 서 9.56±3.86 mm(4.50-19.00 mm)및 2.50D에서 9.65±4.73 mm(0.00-20.50 mm)로, 가입도 2.50D 에서 가장 넓었으나 유의한 차이는 없었다(F=0.003, p=0.997). 중간거리부에서 명시범위의 평균은 가입도 1.50D에서 14.74±10.72 mm(0.00-39.50 mm)였고, 가입도 2.00D에서 9.09±5.28 mm(0.00-22.50 mm) 및 가입도 2.50D에서 6.79±3.89 mm(0.00-15.00 mm)로 가입도 1.50D 에서 가장 넓었고 가입도가 증 가할수록 감소하였다(F=5.394, p=0.008). 근용부에 서 명시범위의 평균은 가입도 1.50D에서 20.85± 4.80 mm(10.00-29.00 mm), 가입도 2.00D에서 14.82±4.42 mm(0.00-20.00 mm) 및 가입도 2.50D 에서 11.65±5.98 mm(0.00-18.50 mm)로 가입도 1.50D에서 가장 넓었고 가입도가 증가할수록 큰 차이 로 감소하였다(F=14.260, p=0.000).

17가지 디자인의 가입도 2.00D인 누진가입도렌즈 에 대하여 원용부, 중간거리부 및 근용부 명시범위를 비교한 결과는 <Table 3>과 같다. 원용부의 명시범위 는 C 렌즈에서 19.0 mm로 가장 넓었고 G 렌즈는 4.5 mm로 가장 좁았으며, 렌즈 디자인에 따라 큰 편차 를 보였다. 중간거리부에서 명시범위는 J 렌즈에서 22.5 mm로 가장 넓었고, E 렌즈는 0.0 mm로 가장 좁았다. 또한 C 렌즈, D 렌즈 및 J 렌즈에서는 명시 범위의 내부에 굴절력오차가 0.50D 이상인 부위가 존재하여, 디자인에 따른 편차가 큰 것으로 나타났 다. 근용부의 명시범위는 P 렌즈에서 20.0 mm로 가 장 넓었고 I 렌즈는 0.0 mm로 가장 좁았으며, 중간거 리부와 마찬가지로 디자인에 따라 큰 편차를 보였다 (Table 3).

17가지 디자인의 가입도 1.50D와 2.50D의 누진가 입도렌즈에 대한 원용부, 중간거리 및 근용부 명시범 위를 비교한 결과는 각각 <Table 4> 및 <Table 5>와 같다.

가입도 1.50D에서 원용부의 명시범위는 J 렌즈에 서 19.5 mm로 가장 넓었고 P 렌즈는 3.5 mm로 가장 좁았으며, 중간거리부 명시범위는 J 렌즈에서 39.5 mm로 가장 넓었고 K 렌즈는 0.0 mm로 가장 좁았다. 근용부 명시범위는 G 렌즈에서 27.5 mm로 가장 넓 었고 F 렌즈는 10 mm로 가장 좁았으며, I 렌즈는 명 시범위 내부에 굴절력오차가 0.50D 이상인 부위가 존재하였다(Table 4).

가입도 2.50D에서 원용부의 명시범위는 O 렌즈에 서 29.5 mm로 가장 넓었고 B 렌즈는 0.0 mm로 가장 좁았으며, 중간거리부 명시범위는 J 렌즈에서 15.0 mm로 가장 넓었고 K 렌즈는 0.0 mm로 가장 좁았다. O 렌즈는 명시범위가 10.5 mm였으나 굴절력오차가 0.50D 이상인 부위가 존재하였다. 근용부 명시범위 는 M 렌즈에서 18.5 mm로 가장 넓었고 G, I 및 P 렌 즈는 0.0 mm로 가장 좁았다. D, H, L 및 M 렌즈는 명시범위 내부에 굴절력오차가 0.50D 이상인 부위가 존재하였다(Table 5).

2. 동일 디자인에서 가입도 변화에 따른 명시 범위의 비교

특정 디자인의 렌즈에서 가입도 변화에 따른 원용 부, 중간거리부 및 근용부의 명시범위와 굴절력오차 의 분포를 비교하였다. 17가지 디자인의 렌즈 중에서 A 렌즈를 선정하였다. 원용부 명시범위는 가입도 1.50D 에서 7 mm, 가입도 2.00D는 8.5 mm 그리고 가입도 2.50D는 5.5 mm로 가입도가 증가할수록 원 용부 명시범위가 감소하였다. 중간거리부의 명시범위 는 가입도 1.50D 에서 10.5 mm, 가입도 2.00D는 6.5 mm 그리고 가입도 2.50D는 4.0 mm로 가입도가 증가할수록 명시범위가 감소하였다. 근용부의 명시범 위는 가입도 1.50D 에서 18.0 mm, 가입도 2.00D는 15.5 mm 그리고 가입도 2.50D는 13.5 mm로 가입도 가 증가할수록 명시범위가 감소하였다(Figure 3, Table 6).

또한, H 렌즈에서는 가입도가 증가할수록 렌즈의 전체 부위에서 굴절력오차가 증가하였고, 특히 Figure 4에서 원으로 표시된 중간거리부와 근용부가 접하는 부위에서 굴절력오차의 분포가 큰 변화를 보 였다. 가입도가 1.50D와 2.00D인 렌즈의 중앙 부분 에서는 중간거리부에서 근용부에 이르기까지 굴절력 오차 0.50D 이내인 명시범위가 연속되지만, 가입도 2.50D의 렌즈는 굴절력오차가 최대 1.00D 정도인 부 위가 존재하여 명시범위가 단절되는 상태를 보였다.

Ⅳ. 고찰 및 결론

의학의 발달로 평균 수명이 길어지면서 노령자의 인구가 증가하는 고령화 시대에 접어들었고, 더불어 기술이 발달하면서 컴퓨터와 휴대용 디바이스를 이용 한 근거리 작업 또한 늘어나면서 이로 인한 조절력 감쇠의 문제점을 해결하기 위한 효율적인 방안이 연 구되고 있다.⁴⁾

누진가입도렌즈의 디자인과 관련해서도 그러한 방 안이 연구되고 있으며, 아울러 임상에서 누진가입도 렌즈의 판매가 증가하면서 다양한 근거리작업 환경과 착용자들의 성향에 맞는 처방을 위해 여러 가지 특성 을 가진 누진가입도렌즈가 개발되고 있다.

누진가입도렌즈의 광학적 특성을 비교한 선행 연 구들을 살펴보면, Gresset¹¹⁾는 누진가입도렌즈의 주 변부에서 발생하는 비점수차의 영향으로 불편을 겪을 수 있지만 근용가입도가 연속적으로 증가하고 원용부 와 근용부의 경계가 눈에 띄지 않는 미용적인 장점을 갖기 때문에 이중초점렌즈를 대신하여 선호도가 증가 할 것이라고 하였다. Sheedy 등⁵⁾은 노년층 인구의 증가와 누진가입도렌즈의 제조기술이 발달하여 누진 가입도렌즈의 사용 비율이 증가할 것이라고 예상하였 으며, 국내에서도 현재 누진가입도렌즈를 처방하는 비율은 계속 증가하고 있다.

누진가입도렌즈의 주된 단점은 주변부에서 원하지 않는 비점수차가 발생한다는 점이다. 이러한 주변부 비점수차는 누진가입도렌즈의 부위별 명시범위를 제 한시키는 주된 변수가 된다. 또한 주변부의 비점수차 를 줄이기 위한 노력은 누진가입도렌즈 제작자와 임 상 전문가들에게 큰 도전이며, 이러한 주변부 비점수 차를 원용부, 중간거리부 및 근용부의 주요 작업 거 리와 목적에 따라 적절하게 배치될 수 있도록 다양하 고 새로운 디자인이 지속적으로 개발되고 있다.

특히, 최근에 개발된 누진가입도렌즈는 사용 목적 에 따라 일반용, 원거리작업 전용, 중간거리작업 전 용 또는 근거리작업 전용 등과 같이 각 부위별 목적 에 부합하도록 다양한 디자인이 출시되고 있다. 따라 서 임상에서 너무 많은 종류의 누진가입도렌즈가 유 통됨으로 인해 오히려 사용자에게 적합한 디자인을 선택할 때 어려움이 초래하기도 한다. 이러한 이유로 누진가입도렌즈에 대한 광학적인 평가는 매우 중요하 며, 특히 명시영역과 관련된 부분을 보다 정확하고 실용적으로 평가하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다.

Sheedy¹²⁾는 미국에서 사용되는 28종의 누진가입 도렌즈를 수집하여 각각의 명시영역 및 주요 광학적 변수들 사이의 상관성을 조사하였고, 중간거리부 및 근용부굴절력의 변화와 명시영역의 수평방향 폭 사이 에 유의한 상관성을 발견하였으며, 주변부의 최대 비 점수차는 명시영역의 폭과 상관성이 있었으나 근용부 폭과는 상관성이 없다고 제시하였다.

본 연구에서는 임상에서 사용되고 있는 17종의 누 진가입도렌즈를 선정하고, 선정된 렌즈의 가입도 1.50D, 2.00D 그리고 2.50D를 원용부, 중간거리부 및 근용부 명시범위의 수평방향 폭을 측정하였다. 누 진가입도렌즈의 굴절력오차는 RMSPE를 적용하였으 며 원용부 명시범위를 제한하는 굴절력오차는 0.25D 이고, 중간거리부와 근용부의 명시영역은 굴절력오차 가 0.50D 미만인 부위를 적용하였다.

Minkwitz¹³⁾는 누진가입도렌즈 표면을 분석한 결 과, 누진대 주변의 비점수차는 근거리 가입도의 증가 율보다 2배로 증가한다고 했으며, Simonet¹⁴⁾은 두 개 의 서로 다른 누진가입도렌즈 디자인을 비교 분석하 여, 동일한 디자인에서는 가입도가 증가하여도 비점 수차의 분포 비율은 일정하지만, 디자인이 다른 경우 비점수차의 비율이 크게 달라진다고 제시하였다.

본 연구에서도 17가지 디자인의 렌즈를 선정하여 굴절력오차를 비교 분석한 결과, 동일한 디자인이지 만 가입도가 증가할수록 주변부에서 비점수차의 변화 양상이 디자인에 따라 큰 차이를 보였고, 이러한 점 을 고려하여 디자인의 특성을 구별할 필요가 있다고 생각된다. 하지만 디자인설계에 따라 그 변화도와 굴 절력오차 값의 분포도가 다르게 나타났다.

Andre 등⁷⁾은 RMSPE를 이용하여 누진가입도렌즈 의 전면굴절력을 측정하여 구면굴절력과 원주굴절력 을 별도로 얻은 다음, 누진가입도렌즈의 원용부, 중 간거리부 및 근용부에서 요구되는 구면굴절력을 뺀 RMSPE 값을 산출하여, 원용부와 중간거리부 및 근 용부 명시영역을 색지형도로 표현할 때, 3가지 영역 에 대하여 별도로 제시하였다.

그러나 본 연구에서는 누진가입도렌즈를 착용하고 원용부, 중간거리부 및 근용부를 무작위로 사용할 때 렌즈의 각 부위에서 실제로 존재하는 굴절력오차를 표현하기 위해 RMSPE 값을 적용하였고⁷⁾, 이를 기반 으로 원용부굴절력 측정지점에서부터 근용부굴절력 측정지점까지 가입도가 선형으로 증가한다고 간주하 여 원용부와 중간거리부 및 근용부의 명시범위를 하 나의 색지형도로 표현하여, 임상실무에서 누진가입도 렌즈의 디자인 특성을 쉽고 정확하게 확인할 수 있도 록 하였다.

본 연구에서 누진가입도렌즈의 각 부위에서 사용 자의 처방도수와 다르게 존재하는 구면굴절력과 원주 굴절력을 벡터 합으로 표현한 굴절력오차를 구하고 원용부와 중간거리부 및 근용부의 실제 위치에서 명 시영역을 색 지형도로 표현하였다. 또한 다양한 디자 인의 광학적 특성과 동일한 디자인에서 가입도의 변 화에 따른 광학적 특성의 변화를 분석할 수 있는 방 법을 제시하였고, 임상에서 다양한 용도와 디자인을 비교적 간단하고 쉽게 분석하여 사용자의 작업조건이 나 특정요구에 적합한 디자인을 처방할 수 있는 기초 적인 자료를 제시한 것으로 생각된다.