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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.18 No.1 pp.1-7
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2016.18.1.1

Changes in corneal curvature according to accommodation

Chang-Won Park1), Hyo-jin Kim2),3)
1)Catholic Institute for Visual Science, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul
2Dept. of Visual Optics, Baekseok University, Cheonan, Korea
3)Dept. of Visual Optics, Graduate School of Health and Welfare, Baekseok University, Seoul
E-mail: hjink@bu.ac.kr
Address reprint requests to Hyo-Jin Kim Department of Visual Optics, Baekseok University, Cheonan TEL: +82-41-550-2841, FAX: +82-41-550-2829
October 21, 2015 November 21, 2015 March 11, 2016

Abstract

Purpose:

The purpose of this study was to determine the changes in corneal curvature according to accommodation in normal human eyes.


Methods:

One hundred thirty two eyes of 66 healthy volunteers who had normal accommodative with a mean age of 14.45±8.23 were enrolled in this study.



Measurements of refractive error were performed using a internal fixation target type auto-refractor. The distances from subjects to targets in using the open view target type auto-refractor were 40 cm and 4 m. Used open view target type auto-refractor to measure refractive error and central cornea K when fixing eyes on a far point and a near point, and distinguished the measurement of Cornea curvature by the power of maximum K, minimum K and the direction of maximum K.



Subjects were analyzed that changes in corneal curvature according to age(group 1 and 2).


Results:

At baseline, the mean of refractive errors of the eyes was by group 1(-1.03±1.12 D) and group 2(–1.35±0.98 D). In the group 1, maximum K values significantly increased between far and near distance(p<0.05). However, group 1 of minimum K values and maximum K direction were not significant difference according to fixation distance(p>0.05). When fixing eyes on a near point, the power of maximum K, minimum K and the direction of maximum K were not significant difference in the group 2(p>0.05).


Conclusions:

No statistically significant relationship was found between cornea curvature and accommodation in the group 2. For the group 1, the power of the maximum K was tend to steeper changes.



조절에 따른 각막곡률 변화

박창원1),김효진2,3)
가톨릭대학교 의과대학 시과학연구소, 서울1)
백석대학교 보건학부 안경광학과, 천안2)
백석대학교 보건복지대학원 안경광학과, 서울3)

    Ⅰ. 서 론

    조절은 근거리의 사물을 바라볼 때 섬모체근육의 수축작용이 발생하는 것으로 안구의 굴절력을 자동적 으로 변화시키는 역할을 말한다. 안구의 조절기전은 일반적으로 Helmholtz’ theory 학설로 설명되는데 1855 년에 발표된 Helmholtz’ theory는 섬모체근육 의 수축이 섬모체 소대에 긴장을 이완시켜 수정체의 곡률을 증가시킨다고 하였다.1)

    현대사회는 TV, 스마트폰, 테블릿 PC 등의 미디어 매체의 발달로 근거리 작업의 요구가 증대되고 있으며 학업과 직장생활에서의 근거리 작업시간을 더하면 우 리의 눈은 매 순간 조절자극의 상황에 처해있다고 할 수 있다. 이러한 조절 자극 상황에서 안구는 안 굴절력 이 증대될 뿐만 아니라 폭주 및 축동 반응도 함께 일어 나게 되어 안구 내 해부학적 구조물의 변화가 발생된 다. 특히 수정체의 곡률의 증대와 전방깊이가 얇아지 며 전방각이 좁아진다.2) 주석희3)와 Li et al4)은 근거 리 주시시에 각막난시, 축의 변화를 언급하였고 또한 안구 고위수차의 변화도 보고 되었다.5) Mendell6)은 조절과 안검의 장력에 의해서 각막의 형상이 변한다고 보고 하였다. Akihiro Yasuda7)는 각막지형도를 활용 하여 각막의 곡률이 변화한다고 하였으나 Hüseyin Bayramlar8)는 조절에 따른 각막곡률의 변화는 유의 한 변화를 보이지 않았다고 발표 하였다.

    최근, 개방형 자동굴절력계가 개발되어 이와 관련 된 연구가 발표되었다.9,10) 이 기기는 양안을 모두 개 방한 상태에서 굴절력의 측정이 가능하기 때문에 일 상적인 시생활 환경에 가까운 상태를 구현가능하며 주시거리를 자유롭게 지정할 수 있다. 이에 본 연구 에서는 정상안을 대상으로 원거리와 근거리 주시상태 에서의 각막곡률 값을 측정하여 조절과 각막곡률간의 관계를 조사하고자 하였다.

    Ⅱ. 연구대상 및 방법

    1. 연구대상

    2010년 4월부터 2010년 6월까지 서울지역에서 안 과적 질환이나 굴절교정 수술을 받은 경험이 없어 각 막이 정상이며,8) 본 연구의 취지에 동의한 11-26세 까지의 지원자 66명(132안)을 대상으로 하였다. 진용 한 시력표를 이용하여 최대교정시력이 0.8 미만, 부 등시(양안의 등가구면 굴절력 차이 2.00 D 이상), 콘 택트렌즈를 매일 착용하는 사람, 등가구면 굴절력이 -3 D 이상인 중등도 근시안, 그리고 조절 이상인 경 우는 연구대상에서 제외하였다. 조절력이 가장 강한 10대 군과 20세 이상 군을 비교하고자하여 대상자의 연령에 따라 두 그룹으로 구분하였으며 그룹 1(10-19 세)과 그룹 2(20-29세)로 나타내었다.

    2. 연구방법

    진용한 시력표를 이용하여 원거리 나안시력을 측 정하고, 가상주시형 자동굴절력계(REKTO ORK-Ⅱ, Dongyang, Korea)를 사용하여 굴절이상도를 측정하 였다.

    조절에 따른 각막곡률의 변화를 평가하고자 조절 마비제를 점안하지 않은 상태에서 양안 개방형 자동 굴절력계(Nvision-K5001, Shinnippon, Japan)를 이용하여 원거리(4 m) 및 근거리(40 cm)에서 각막중 심부 3 mm의 각막곡률을 측정하였고 안 굴절력과 각 막곡률을 함께 측정할 수 있는 R-K option을 사용하 였다. 양안 개방형 자동굴절력계를 이용한 각막곡률 의 측정은 한 사람의 검사자가 측정하였고, 측정단위 는 0.12 D로 하였다. 검사실 조명은 200룩스(Lx) 정 도의 범위로 조정하였다. 턱받침과 이마를 댄 후 5 m 떨어진 원거리시표를 바라 본 상태에서 피검자의 각 막곡률 값을 측정하였고 눈앞 40 cm 위치에 근거리 시표를 부착 후 각막곡률을 다시 측정하였다. 모든 측정값은 3회씩 반복하여 평균값을 선택하였다.

    또한 본 연구는 대상자의 조절력이 정상범위인지 를 선별하기 위하여 조절력 검사를 실시하였다. 조절 력 검사(Push-up Method)는11) 전방 40 cm 거리에 있는 근거리 시표를 보게 한 후 피검자의 눈높이로 타깃을 천천히 접근시켜 흐린점을 보게 되는 지점을 확인하는 방법으로 실시되었다. 이때 흐린점이 발생 한 시표와 각막정점의 직선거리를 측정하여 조절력으 로 환산하였다. 조절력의 정상범위 기준은 이전 문헌 에 보고된 바에 의하면 10대 군은 10.00~13.00 D12), 20대는 6.13~10.13 D13) 범위에 분포한다고 보고되어 이 범위에 해당하는 피검자만을 선정하였다.

    3. 통계분석

    측정 결과의 분석은 SPSS 18.0 version 18.0 (SPSS Inc.,Chicago, IL)을 사용하였다. 초기 분석에 서 paired t-test를 이용하여 좌우안의 값은 통계적으 로 유의한 차이가 없음을 확인하였다. 주시거리에 따 른 각막곡률 값은 paired t-test로 분석하였고, 연령 별 그룹 간의 비교는 unpaired t-test로 검정하였다. 통계학적인 유의수준은 p<0.05을 기준으로 하였다.

    Ⅲ. 결 과

    1. 대상자의 일반적인 특성

    본 연구에 참여된 총 대상자 132안(66명)의 평균 연령은 14.45±8.23세, 그룹 1은 78안, 그룹 2는 54 안 이었다. 두 그룹에서 남성과 여성의 비율은 유사 한 분포를 보였다. 가상주시형 자동굴절력계로 측정 한 평균 등가구면 굴절력은 두 그룹에서 각각 -1.03 ±1.12 D와 –1.35±0.98 D로 대상자의 굴절이상도에 따른 그룹 간의 차이는 없었다(Table 1).

    2. 조절에 따른 각막곡률의 변화

    그룹 1에서 원거리를 주시할 때 각막 강주경선의 곡률(Steep K)과 약주경선의 곡률(Flat K)은 각각 43.18±1.67 D와 43.03±1.92 D 이었다. 근거리 주시 때는 각각 43.34±2.02 D와 43.11±1.85 D로 각막곡 률이 양주경선에서 모두 더 가파르게 변했음을 알 수 있었다. 그러나 각막 강주경선의 각막곡률 변화만 조 절에 따라 통계학적으로 유의한 차이를 보였다 (p=0.025)(Table 2).

    그룹 2에서 조절에 따른 각막곡률의 측정결과는, 원거리 주시 때 강주경선이 44.17±1.89 D, 약주경선이 43.44± 1.66 D 이었다. 근거리 주시 때는 44.28±1.96 D와 43.52 ±2.13 D 로 나타났고, 통계적으로 원, 근거리 주시거리에 따른 유의한 차이는 없었다(p>0.05)(Table 3).

    Table 4에는 원거리에서 근거리로 주시거리를 변화 시켰을 때 발생된 각막 강주경선 굴절력의 차이값을 급 간 분포도를 나타내었다. 그룹 1에서 근거리 주시 때의 각막의 굴절력이 원거리 주시 때 보다 더 높게 변화한 경우는 +0.01 D에서 +0.50 D가 38안(48.7%), 0.51 D 이상의 차이를 보인 경우는 2안(2.6%)이었다. 반면, 그룹 2에서는 주시거리에 따라 각막의 굴절력이 더 높 게 변한 경우는 +0.01 D에서 +0.50 D가 12안(22.2%), +0.51 D에서 +1.00 D인 경우가 4안(7.4%), +1.51 D 이상 변화한 경우가 2안(3.8%) 이었다. 그룹 1과 2에서 강주경선 굴절력의 변한 정도에 따른 비율은 교차분석 에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05).

    3. 조절에 따른 각막 강주경선의 방향 변화

    Table 5의 각막에서 강주경선의 방향을 보면, 그룹 1에서 원거리 주시 때 84.63±14.26°였고, 근거리 주 시 때는 83.94±12.65°를 나타냈다. 그룹 2에서는 원 거리 주시 때 각막 강주경선의 방향은 85.29±15.12° 이었으나 근거리 주시 때는 88.45±14.51°로 이동하는 경향을 보였으나 두 그룹에서 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p>0.05).

    Ⅳ. 고 찰

    인간의 눈은 주시거리에 따라 섬모체근육의 운동 에 의해 조절이 발생하므로 수정체, 홍채, 전방깊이, 전안방의 상수 값들의 변화가 발생하게 된다. 이러한 해부학적 변화는 여러 보고를 통해 알려져 있는데 조 절에 따른 각막의 형태 변화에 대한 연구는 거의 없 는 실정이다.

    Hüseyin Bayramlar8)는 각막곡률의 변화가 주시에 거리에 따라 차이가 발생하지만 그 차이가 오차범위 내이기 때문에 유의미한 결과가 아니라고 보고 하였지 만 Akihiro Yasuda7)는 조절에 따른 각막곡률의 변화 가 통계학적인 의미가 있다고 하였고, Yao Ni14)도 조 절의 발생에 따라 각막의 형태가 바뀌어서 각막 고위 수차와 각막의 곡률반경이 변화 한다고 보고 하였다.

    이에 따라 저자들은 조절과 각막의 곡률간의 상관성 을 알아보기 위하여 최근 알려진 개방형 자동굴절력계 를 이용하여 거리에 따라 각막곡률의 측정값을 분석하 였다. 주석희3)의 논문을 참고하면 본 검안기기는 양안 이 자연스럽게 개방되어 있는 상태에서 안구의 굴절력 과 각막곡률의 반경을 측정하는 것이 가능하여 기계근 시의 영향을 최소화 시킬 수 있고, 정밀도가 높다고 보고 하였다. 특히, 조절력이 높은 원시, 소아의 측정에서 자동운무 기능을 적용할 수 있으며, 근거리시표 장착으 로 거리에 따른 굴절력과 난시의 변화를 측정할 수 있는 장점이 있다고 하였다. 본 연구는 정상 10대 그룹과 20 대의 그룹에서 각막곡률을 측정하였고, 10대 그룹에서 는 강주경선 방향에서 약 0.12 D, 약주경선 방향에서는 0.09 D가 변화하였다. 20대 그룹에서는 각각 0.14 D와 0.01 D의 변화를 보여 10대 그룹의 강주경선만 원근거 리 때 통계적으로 유의한 차이가 있었다. Akihiro Yasuda7)의 보고에 따르면 각막중심에서 3.0 mm, 5.0 mm, 7.0 mm의 지점을 분석하였는데 각 0.62±0.83 D(P=0.005, paired t test), 0.60±0.90 D(P=0.015), and 0.72±0.65 D(P=0.001)의 변화를 보고하여, 우리 의 연구결과와 일치하는 경향을 띠었다. 이러한 변화의 요인은 조절이 발생할 때 섬모체근육의 원형섬유가 수 축하게 되는데 이때 주변부 각막과 공막극, 섬유주망이 잡아당겨지는 현상으로 야기된다고 보고되고 있다.15) 연령대 별로 각막곡률의 변화가 다르게 나타난 것은 대 상자의 연령이 작을수록 조절력이 크며 각막의 탄성과 관련이 있을 것이라 생각된다.16) 본 연구 결과를 고려하 였을 때 조절력이 강한 소아의 경우에는 각막곡률 측정 시에는 조절력 개입을 주의하여 충분한 운무법을 시행 한 후 각막곡률을 측정 할 필요가 있을 것으로 사료된다.

    그러나 본 연구는 연령별로 대상자를 충분히 포함 하지 못 했고, 일개 지역의 학생들을 대상으로 실시 했기 때문에 연구결과의 일반화에 제한이 있다. 또한 각막곡률의 변화를 측정한 도구가 다양하지 못 했기 때문에 이러한 제한점을 고려해서 해석할 필요가 있 겠다. 향후 여러 지역에서 넓은 범위의 연령을 대상 으로 조절과 각막곡률의 관계에 대한 연구가 필요하 리라 생각되며, 후속 연구에서 조절의 영향에 따라 안구 내부의 해부생리학적인 변화를 스캔할 수 있는 데이터가 보완된다면 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

    감사의 글

    이 논문은 2016년도 백석대학교 대학연구비에 의 해 수행되었음.

    Figure

    Table

    The comparison of clear zone width at distance, intermediate and near portion by addition

    Changes of the K-values during accommodation in group 1(aged 10 to 19 years old)

    Changes of the K-values during accommodation in group 2(aged 20 to 29 years old).

    Amount of change in the maximum K-values in the two groups.

    Amount of change in the maximum K-values in the two groups.

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