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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.20 No.4 pp.497-504
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2018.20.4.497

Thermographic Assessment on Temperature Change of Eye Surface in Cataract Surgery Observation

Chang Won Park1),Young-Ju An2),Hyojin Kim3,4),*
Dept of Optometry, Baekseok Culture University, Cheonan 31065, Korea1)
Dept of Optometry, Dongnam Health University, Suwon 06591, Korea2)
Dept. of Visual Optics, Division of Health Science, Baekseok University, Cheonan 31065, Korea3)
Dept. of Visual Optics, Graduate School of Health and Welfare, Baekseok University, Seoul 06695, Korea4)
E-mail: hjink@bu.ac.kr
Address reprint requests to Hyojin Kim Department of Visual Optics, Baekseok University, Cheonan TEL: +82-10-8959-9580
November 26, 2018 December 21, 2018 December 21, 2018

Abstract

Purpose :

The purpose of this study was to investigate the temperature changes of the ocular surface before and after cataract surgery using thermography of a thermal imaging camera.


Methods :

The study included 75 patients (75 eyes) aged from 50 to 79 years who underwent cataract surgery. In the past, those who underwent corneal-related surgery, wearing contact lens, disorder of tear secretion and taking medication for systemic disease were excluded from this study. The temperature changes of the eyeball surface were measured using a thermal imager (Cox CX series, Answer, Korea) following Tear Break Up Time (TBUT) test, Mcmonnies questionnaire and Schirmer’s Test in real time,


Results :

While the temperature of preoperative ocular surface was 35.20 ± 0.54 °C and that of postoperative temperature was 35.30 ± 0.53 °C, the difference was not significant. The temperature changes in the ocular surface were statistically significant at -0.12 ± 0.08 △ (°C / sec) before the surgery and -0.18 ± 0.07 △ (°C / sec) after the surgery. In comparison of the age groups, it was shown that the changes in the surface temperature before the surgery were from -0.19 ± 0.05 △ (°C / sec) to -0.14 ± 0.09 △ (°C / sec) in the 50s group, and from -0.12 ± 0.08 △ (°C / sec) to -0.15 ± 0.07 △ (°C / sec) in 60s group , and -0.18 ± 0.07 △ (°C) to -0.12 ± 0.08 △ / sec) in the 70s group, showing significant changes in the ocular surface temperature at all ages.


Conclusion :

Following the cataract surgery, all the indicators of dry eye syndrome were decreased, and eye surface temperature changes were significant. The thermography technique of the ocular surface would be expected to be useful for the evaluation of various dry eye syndromes because it is easy to evaluate dry eye syndrome noninvasively and can be quantified.



백내장수술 안에서 열화상카메라를 이용한 안구표면 온도의 변화

박창원1),안영주2),김효진3,4),*
백석문화대학교 안경광학과, 천안1)
동남보건대학교 안경광학과, 경기2)
백석대학교 보건학부 안경광학과, 천안3)
백석대학교 보건복지대학원 안경광학과, 서울4)
    Baekseok University

    Ⅰ. 서 론

    백내장은 노화에 따른 수정체의 단백질 변성으로 기인하는 것으로 시력장애를 유발하고 시생활의 질을 크게 떨어뜨리기 때문에 수술적 처치가 반드시 필요 한 질환으로 알려져 있다.1-3) 전세계적으로도 노인성 질환 중 가장 흔한 안과질환으로 특히 60세 이상 연령 에서 높은 유병률을 보이고 있는데 최근 우리나라에 서도 노인인구의 증가와 더불어 백내장 수술이 급증 하고 있다. 국민건강보험공단의 ‘2016년 주요수술통 계연보’에 따르면 백내장 수술 건수는 인구 10만명 당 992건으로 2012년부터 6년 연속 1위를 기록하였다.4)

    백내장 수술은 혼탁된 수정체 적출과 인공수정체 삽입으로 시력교정에 효과적으로 알려져 있고 수술을 받은 환자의 만족스러운 결과는 많은 연구에서 보고 되고 있다.5,6) 하지만 백내장 수술을 받은 환자들은 다양한 눈의 불편감을 호소하게 되는데, 그 원인 중 대표적인 것으로 안구건조증 악화가 중요한 요인으로 판단되고 있다.7) 안구건조증이 발생하게 되면 이물 감, 뻑뻑하고 건조감 등의 증상이 생길 수 있으며 또 한 중등도 이상의 경우에는 눈이 따갑고 쉽게 충혈되 며 통증을 느끼게 되어 이로 인해 일상생활에서 불편 및 삶의 질의 저하가 초래된다.8)

    백내장 수술 후 안구 건조증의 발생과 관련되어 구 결막 상피의 변화, 술잔세포의 감소 등의 안구표면 변화가 보고된 바 있으며9) 그 원인으로 수술 후 사용 하는 점안제들의 부작용과 수술 시에 각공막을 절개 하는 수술 과정에서 각막의 감각신경이 손상되는데 John10)은 백내장 수술 시 절개 창 부위에서 광범위한 각막지각 신경의 손상이 발생하였다고 보고 하였고 Kohlhaas11) 또한 각막의 지각저하를 초래한다고 하 였다. 수술로 인해 저하된 각막지각은 눈물분비량의 감소를 불러일으켜 건성안 증상의 가장 중요한 원인 으로 알려졌다.12)

    최근에는 안구건조증을 진단하고 분석하는 방법으 로 과학화된 검안장비의 적용이 많이 시도되고 있는데 double-pass retinal imaging technique을 이용한 방법13), 수차계를 이용한 방법14), OCT를 이용한 눈물 막의 두께 및 부피 정량화 등 건성안을 객관적으로 평 가할 수 있는 방법이 소개되고 있다.15) 이에 따라 저자 들은 백내장 수술을 시행 받은 환자들의 안구건조증 임상증상의 발생을 조사하기 위하여 2개월 간 안구건 조증 양상을 추적 관찰 하여 수술 전 후의 안구표면의 임상양상을 열화상카메라를 이용하여 객관적으로 관찰 하고 안구건조증 증상을 평가하고자 하였다.

    Ⅱ. 연구대상 및 방법

    1. 연구대상

    본 연구는 백내장 수술을 받은 환자들을 대상으로 하여 50-79세까지의 75명 75안의 환자 군을 대상으 로 하였고 과거에 라식(LASIK), 라섹(LASEK), 익상 편 제거술 등의 각막관련 수술을 받은 자는 제외하였 고 정기적으로 콘택트렌즈를 사용하는 자, 눈물관 이 상자, 전신질환 치료 약물을 복용하는 자 등 눈물분 비와 눈물막 형성에 영향을 끼칠 수 있는 자는 연구 대상자에서 제외하였다(Table 1).

    2. 연구 방법

    1) 검사도구 및 진단기준

    백내장 환자에게 수술 전과 수술 후 2개월 동안 눈 물막파괴시간 검사(Break Up Time, BUT), 쉬르머 검 사(Schirmer’s Test), 안구건조증에 관한 증상을 맥모 니테스트로 검사하였고 열화상카메라(Cox CX series, Answer., Korea)를 이용하여 안구표면의 온도, 변화 를 실시간으로 측정하였다.

    눈물막 파괴시간은 눈물막 3층에서 지방질과 뮤신 의 부족으로 발생하는 눈물의 질(quality)를 측정하는 검사로써 세극등현미경(VS/SL-7F, TOPCON Japan) 를 사용하여 코발트블루 조명에서 눈물막이 최초로 마 른점(dry spot)이 발생하는 시간을 측정하였다. 쉬르 머검사는 환자의 하결막낭에 스트립지(Color BarTM, Eagle Vision, USA)를 삽입하여 5분간 측정 시에 적 셔진 눈물의 양을 측정하는 방법을 사용하였다. 검사 시작 전에 안신경에 자극을 줄 수 있는 행동에 대해 교 육시켜 반사눈물 분비를 제어하는데 집중하였다. 마지 막으로 맥모니(McMonnies Questionnaire)테스트를 시행하여 환자 스스로가 느끼는 안구건조증에 대한 자 각증상을 확인하였다.

    2) 열화상카메라를 이용한 안구표면의 온도변화 측정과 건성안 분석방법

    열화상카메라는 Cox CX series Cx320 모델을 사 용하였으며 본 장비의 화면해상도는 384×288 이었 고 측정범위는 -20~120℃이었으며 측정한계는 0.0 8℃ 이었다. 촬영되는 부위의 온도변화는 초당 60 회 를 자동측정 할 수 있어서 시간의 변화에 따른 눈물 의 증발로 인한 온도의 감소변화를 분석할 수 있으며 이를 이용한 서모그래피 기술은 안구건조증을 정도를 객관적으로 분석하는 기술로 알려져 있다(Fig. 1).16)

    정확한 측정값을 얻기 위해 숙련된 한 명의 검사자 (CWP)가 검사를 진행하였고 피검자에게는 평상시와 같은 편안한 상태에서 전방을 주시하게 한 후 측정을 시작하였다. 검사자는 피검자에게 자연스러운 순목을 유도하면서 피검자가 눈을 감았다가 뜰 때 눈꺼풀의 반전이 일어나는 즉시 측정을 시작하여 5초간의 각막 중심부 표면의 온도를 측정하였다(Fig. 23). 5초 간 얻어진 안구표면의 온도 결과 값은 총 3회를 반복 측정하여 평균값을 사용하였고 1회 측정 때 마다 5분 간의 간격을 두어 피검자의 스트레스를 최소화하였 다. 온도변화량은 측정된 부위의 첫 시작시점의 온도 에서 5초 때의 온도 값을 뺀 것으로 계산하여 표현하 였다. 이외 열화상카메라를 이용한 검사 및 분석법은 ‘안구건조증 진단장치 및 이를 이용한 안구건조증 진 단방법’16)을 준용하였다.

    3) 자료분석

    측정 결과의 분석은 SPSS 18.0 version 18.0 (SPSS Inc.,Chicago, IL)을 사용하였다. 백내장 술 전후 비 교분석에 paired t-test를 이용하였고, 건성안 평가 의 각 파라미터들간의 결과를 p<0.05인 경우를 유의 하다고 간주하였다.

    Ⅲ. 결 과

    1. 대상자의 일반적인 특성

    연구대상자들의 연령 및 성별 분포는 50세에서 79 세로(평균 61.72± 7.14세), 남성이 34명, 여성이 41 명이었다. 수술 전 눈물막 파괴시간과 쉬르머검사의 평균은 각각 7.51 ± 3.39 sec와 12.33 ± 2.59 ㎜ 이 었고 맥모니테스트 결과는 11.81 ± 2.58 (score)이었 다(Table 1).

    2. 백내장 술 전 후 안구건조증 검사결과의 비교

    백내장 수술 전후 눈물막 파괴시간은 7.51±3.39 초, 4.52±2.08초로 쉬르머검사는 12.33±2.59 mm, 8.55±3.34 로 수술 전과 유의한 차이가 나타났다 (p<0.01)(Table 2).

    맥모니테스트를 이용하여 조사한 자각적 증상에 Baseline 1 sec. 2 sec. 3 sec. 4 sec. 5 sec. Fig. 3. A series of thermal images from the right eye 대한 점수는 백내장 수술 전에 11.81±2.58점에서 수 술 후에 14.88±3.02점으로 안구건조증에 대한 자각 증상이 심해진 것으로 알 수 있다(p<0.01)(Table 2).

    3. 백내장 수술 전 후 안구표면의 서모그래피 비교

    백내장 수술 전 대상자의 안구표면 온도는 35.20±0.54 ℃이었고 수술 후에는 35.30±0.53 ℃로 표면온도가 소폭 상승하였으나 유의한 차이를 보이지 않았다. 그 러나 안구표면 온도변화는 술전에서 -0.12±0.08 △ (℃/sec)에서 수술 후 -0.18±0.07 △(℃/sec)로 통계 학적으로 유의한 결과를 나타냈다(p=0.001)(Table 3).

    또한 본 연구에서는 서모그래피 결과를 50 대군, 60 대군, 70 대군으로 연령별로 나누었다. 50 대군에서 백 내장 수술 전 대상자의 안구표면 온도는 35.18±0.51 ℃이었고 수술 후에는 35.35±0.47 ℃로 온도가 상승 하였다. 안구표면 온도변화는 -0.14±0.09 △(℃/sec) 에서 -0.19±0.05 △(℃/sec)으로 유의한 결과를 나 타냈다(p=0.001)(Table 3). 60 대군에서는 수술 전 안구표면 온도는 35.21±0.60 ℃이었고 수술 후에는 35.28±0.52 ℃로 나타났다. 안구표면 온도변화는 -0.12±0.08 △(℃/sec)에서 -0.15±0.07 △(℃/sec) 으로 유의한 차이를 나타냈다(p=0.010)(Table 3). 70 대군에서 백내장 수술 전 대상자의 안구표면 온도는 35.20±0.54 ℃이었고 수술 후에는 35.30±0.53 ℃로 온도가 상승하였다. 안구표면 온도변화는 -0.12±0.08 △(℃/sec)에서 -0.18±0.07 △(℃/sec)으로 유의함 을 나타냈다(p=0.001)(Table 3).

    Ⅳ. 고찰 및 결론

    본 연구에서는 열화상카메라를 이용하여 백내장 환자의 수술 전후에서 안구표면의 온도변화를 관찰하 고 검사결과 값을 기반으로 환자의 안구건조증 양상 을 파악한 결과로 연구 대상자들은 술 후에 전통적인 건성안 검사법인 눈물막파괴시간 검사와 쉬르머 테스 트에서 검사수치가 감소하였고 안구표면의 온도변화 도 술 전보다 빠르게 낮아지는 경향을 띠었다. 노영 래7)는 백내장 수술 후 눈물막파괴시간과 쉬르머테스 트 등의 전통적인 검사결과 값이 악화되었다고 보고 하였고 Roberts17) 도 백내장 수술 후에는 안구표면의 눈물띠가 감소하는 결과를 나타내었는데 선행연구와 마찬가지로 우리 연구에서도 백내장 수술 후 눈물막 파괴시간이 약 3초가 빨라졌고, 쉬르머테스트 결과도 약 3.8mm가 감소하였으며 자각적 증상 점수와 안구 표면의 온도 변화도 통계학적으로 유의한 변화를 보 여 안구건조증 증상이 악화되었음을 알 수 있었다.

    백내장 수술을 마친 많은 수의 환자들은 안구 건 조감으로 인해 눈이 뻑뻑하고 충혈되는 증상을 호소 하는데 수술 전 보다 안구표면의 눈물 증발이 빠르게 발생하여 이러한 증상이 발생되었다고 생각된다. 본 연구에 적용된 서모그래피 기술16)은 안구건조증의 정 도에 따라 안구 표면의 눈물막 증발 속도가 상이하다 는 점을 기초로 발명되었으며 눈에서 방사되는 적외 선 에너지를 검지기로 검출하고 눈의 방사 온도를 전 기신호로 바꾸어 피검자의 상태를 가시상으로 파악하 기에 용이하다. 또한 눈으로부터 방출되는 적외선을 감지하여 미세한 눈 표면의 온도변화를 실시간으로 측정하고 데이터화 할 수 있기 때문에 안구건조증의 정도를 객관적인 수치로 뒷받침하였다고 판단된다. 백내장 수술 후 손상된 각막지각 신경의 밀도를 조사 한) 김영민18)의 보고에 의하면 백내장 술 후 3개월째 에 각막지각신경의 밀도가 유의하게 감소하였다고 하 였고, 노영래7)의 연구에서도 각막지각신경의 감소가 6개월까지 지속되었다고 보고 하였다. 본 연구에서도 선행 연구와 같은 맥락으로 백내장 수술 후에는 안구 건조증 검사 파라미터들이 수술 전 보다 악화되었다 고 생각 할 수 있다.

    백내장 수술은 비록 라식(LASIK), 라섹(LASEK) 수술과 같이 넓은 부분에서 안신경이 손상을 받지는 않고 수술 시 절개창이 3mm 이하로 짧기 때문에 안 구건조증 증상의 발생에 대해 비교적 안전한 것으로 생각되었지만 본 연구결과를 해석하였을 때 백내장 수술 시 발생하는 안구표면의 손상이 안구건조증에 영향을 끼치는 것으로 생각된다. 다만 이 연구의 한 계점은 백내장 수술 후 사용하는 다른 점안약제들의 영향을 통제할 수 없었고 수술 후 2개월까지를 조사 하였기에 비교적 연구기간이 짧은 점을 들 수 있다. 또한 각막의 안신경 다발이 각막윤부를 통해서 진입 할 때 3시,9시 방향으로 통과하기 때문에 수술 시에 는 절개방향에 따라 안구건조증 양상이 다르게 나타 날 수 있음 유추할 수 있는데 본 연구에서는 절개창 방향에 따른 차이를 조사하지 못한 점이 한계점으로 생각된다.

    하지만 이러한 한계에도 불구하고 이번 연구는 안 구표면에서 증발하는 눈물막에 대해서 서모그래피 기 술을 통해 안구건조증 연구에 적용하였다는 점에서 의미를 갖는다. 또한 저자들은 이 기술을 기반으로 백내장 수술 전 후에 안구건조증의 증상을 객관적으 로 파악하였고 시도한 점 또한 의의를 갖는다. 결론 적으로 백내장 수술 전후 각막지각 신경의 손상 및 감소에 따라 눈물막에 영향을 미쳐 안구건조증이 악 화되었다는 선행 연구와 동일한 결론을 얻을 수 있었 고 앞으로 후속 연구에서는 서모그래피 기술이 객관 성 있는 안구건조증 진단법으로 다양하게 활용될 것 으로 기대된다.

    Acknowledgement

    This study was supported by the Research Program funded by the Baekseok University(2018).

    Figure

    KJVS-20-497_F1.gif

    Photograph of the thermal camera(Cox CX series)

    KJVS-20-497_F2.gif

    The ocular surface temperature of thermal images (The area within the red circle represent the measurement location)

    KJVS-20-497_F3.gif

    A series of thermal images from the right eye

    Table

    General characteristics of total subjects

    Comparison of TBUT, Schirmer, McMonnies score between pre-op. and post op

    The average amount of temperature change which can be observed from the OST between 0 to 5 seconds in each group classified according to the age

    Reference

    1. Kim CS: The Correlation of Elderly Diseases, Presbyopia Diseases and Refractive Power of Reading Glasses in Rural Areas. Korean J Vis Sci. 16(2), 131-139, 2014. http://www.riss.kr/link?id=A101841096
    2. Cho SA: The Effect of Elderly Adult Diseases on Ocular Condition Change after Cataract Surgery. Korean J Vis Sci. 19(4), 475-485, 2017. http://www.riss.kr/link?id=A104715128
    3. Park SS, Lee HJ et al.: The Prevalence of Cataract and Glaucoma in Korean. Korean J Vis Sci. 14(1), 77-84, 2012. http://www.riss.kr/link?id=A101840775
    4. Lee JS: 2017. 1 Out of 4 Patients with Surgery 'Cataract' ... The highest amount of heart surgery is 27 million won. Available at http://news1.kr/articles/?3167277.Accessed November 30, 2017.
    5. Zhao G, Zhang J et al.: Visual Function after Monocular Implantation of Apodized Diffractive Multifocal or Single-Piece Monofocal Intraocular Lens Randomized Prospective Comparison. J Cataract Refract Surg. 36(2), 282-285, 2010. http://www.riss.kr/link?id=O53081664
    6. Vingolo EM, Grenga P et al.: Visual Acuity and Contrast Sensitivity: AcrySof ReSTOR Apodized Diffractive versus AcrySof SA60AT Monofocal Intraocular Lenses. J CataractRefract Surg. 33(7), 1244-1247, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2007.03.052
    7. Roh YR, Lee SM et al.: Changes in Clinical Manifestations of Dry Eye Syndrome after Cataract Surgery and the Affecting Factors. J Korean Ophthalmol Soc. 52(9), 1030-1038, 2011. http://www.riss.kr/link?id=A100524105
    8. The definition and classification of dry eye disease: Report of the Definition and Classification Subcommittee of the International Dry Eye Workshop. Ocul Surf. 5(2), 75-92, 2007 https://doi.org/10.1016/s1542-0124(12)70081-2
    9. Li XM, Hu L et al.: Investigation of Dry Eye Disease and Analysis of the Pathogenic Factors in Patients after Cataract Surgery. Cornea 26(9 Suppl 1), S16-S20, 2007. http://www.riss.kr/link?id=O47880861
    10. John T, Rao GN et al..: Corneal Sensitivity in Aphakic and Pseudophakic Eyes. CLAO J. 14(2), 101-104, 1988. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3396185
    11. Kohlhaas M, Stahlhut O et al.: Development of Corneal Sensitivity after Phacoemulsification with Scleral Tunnel Incision. Klin Monbl Augenheilkd. 211(1), 32-36, 1997. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9340403
    12. Jordan A, Baum J: Basic tear flow. Does it exist?. Ophthalmology 87(9), 920-930, 1980. https://doi.org/10.1016/s0161-6420(80)35143-9
    13. Park CW, Kim HJ: Comparison Among the Four Examination Methods for Dry Eye (OQAS test, TBUT, Schirmer Test, McMonnies test). J Korean Oph Opt Soc. 20(4), 519-526, 2015. http://www.riss.kr/link?id=A104881443
    14. Montés-Micó R, Alió JL et al.: Temporal Changes in Optical Quality of Air-Tear Film Interface at Anterior Cornea after Blink. Invest Ophthalmol Vis Sci. 45(6), 1752-1757, 2004. https://doi.org/10.1167/iovs.03-0839
    15. 12. Jung NY, Baek JW et al.: Tear Meniscus Evaluation Using Optical Coherence Tomography. J Korean Ophthalmol Soc. 56(3), 323-330, 2015. http://www.riss.kr/link?id=A100837916
    16. Park CW, Park BC: Apparatus for diagnosing dry eye syndrome and method for diagnosing dry eye syndrome using the same, KR Patent, 10-1662775, 2016. http://kpat.kipris.or.kr/kpat/biblioa.do?method=biblioFrame
    17. Roberts CW, Elie ER: Dry eye symptoms following cataract surgery. Insight 32(1), 14-21, 2007. http://www.riss.kr/link?id=O46668866
    18. Kim YM, Kim SW et al.: The Change of Corneal Sensitivity and Recovery of Corneal Nerve after Cataract Surgery. J Korean Ophthalmol Soc. 48(1), 13-18, 2007. http://www.riss.kr/link?id=A100522960