Ⅰ. 서 론

눈의 단색광수차는 자이델(Seidel) 및 테일러(Taylor) 계수를 포함하여 다양한 방법으로 설명하는 것이 가능하 지만,^1,2)최근에는 파면수차(wavefront aberration)와 제르니크(Zernike) 다항식으로 표현 하는 것이 일반적 이다. 파면수차는 동공의 좌표에서 수학적으로 독립적인 제르니크 다항식의 합으로 나타낼 수 있고,³⁾각 다항식 의 계수는 전체 파면수차의 RMS(root-mean-square) 값에 대한 특정한 수차 유형의 기여도를 나타낸다.^4,5)

제르니크 다항식에서, 상수 및 1차 항(piston 및 tilt 또는 prism)은 상의 모양에 거의 영향을 주지 않는다. 2 차 항은 구면-원주 굴절이상을 나타내며, 안경 렌즈나 콘택트렌즈로 굴절이상을 교정할 수 있다. 3차 항은 코 마와 같은 수차를 포함하고 있으며, 상을 번지게 하거나 혜성과 같은 꼬리가 있는 것처럼 보이고, 4차 항은 구면 수차를 포함하고 있으며 구면수차는 점 광원 주변에 달 무리 현상을 발생시키고 대비감도를 감소시키는 원인이 된다. 안광학 시스템에서 상수, 1차, 2차 항을 저위수차 라고 하고, 3차 항 이상을 통칭하여 고위수차라고 한다. 대부분의 정상적인 눈에서, 상수 및 1차 그리고 5차 이 상의 수차는 시각적으로 망막 상의 질에 미치는 영향은 덜 중요한 것으로 간주되고 있다.⁶⁾

현재 눈의 수차를 측정하는 가장 일반적인 방법은 Hartmann-Shack wavefront 센서 장치를 기반으로 하 는 파면 수차계의 사용이다. 또한, 제르니크 계수의 값은 동공직경에 따라 변화하는데 동공직경이 증가할 수록 제 르니크 계수의 값도 증가한다.^7,8) 따라서 동공크기는 고위 수차를 평가할 때 전통적으로 중요한 고려사항이 되었다.

근시의 발병률이 높은 우리나라에서 지난 20년 동안 눈의 굴절이상을 교정하는 레이저 각막굴절수술은 최상의 교정시력을 얻기 위한 꾸준한 노력을 해왔다. 그러나, 레 이저와 수술장비 및 안과 검사기기의 기술 발전과 수술 숙련도의 향상에도 불구하고, 굴절교정수술은 여전히 예 상하지 못한 바람직하지 않은 광학적 결과를 수반한다.

각막굴절교정수술은 저위수차인 구면-원주굴절이상 을 완전하게 제거하여 정시안이 되는 것을 목표로 하고 있지만, 수술 후 구면굴절이상의 과교정 또는 저교정인 상태가 될 수 있고, 각막절삭으로 인한 새로운 난시가 유발될 수 있다.^9,10) 또한, 저위수차를 교정한 후 증가된 고위수차의 양은 시력의 질에 상당한 영향을 미치는 것 으로 알려져 있다.¹¹⁾ Chalita 등¹²⁾은 전체 고위수차 및 수평 코마는 단안복시의 발생과 관련이 있고, 구면수차 및 전체 고위수차는 눈부심과 별 모양 번짐 등의 증상과 관련이 있음을 보고했다. 레이저 각막굴절수술은 눈의 굴절이상을 교정하기 위해 각막의 형태를 변화시킴으로 써 달성된다. 굴절수술 후 변화된 각막의 형태는 각막의 비구면도에 영향을 미치면서 고위수차를 증가시키는 주 요 원인이 되고 있으며, 특히, 코마 및 구면수차와 관련 이 많은 것으로 알려져 있다.^13,14)

각막굴절수술 후 고위수차가 증가되었다는 연구결과 는 많지만 교정된 정시안으로써 교정안과 실제 정시안 사이에서 저위수차인 굴절이상이 고위수차에 미치는 영 향을 비교한 연구는 거의 없는 실정이고 정시안을 목표 로 수술한 교정안의 파면수차 RMS값을 정시안과 비교 하는 것은 수술 후의 안광학 시스템을 이해하는데 도움 이 될 것으로 생각한다.

따라서 본 연구는 레이저 각막굴절수술을 받은 교정 안에서 저위수차와 고위수차의 영향을 정시안과 비교하 여 분석하고자 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 대상자 선정

본 연구는 레이저 각막굴절교정안과 대조군인 정시안 을 대상자로 하였으며, 정시안의 기준은 구면굴절이상 +0.50~-0.25 D 또는 원주굴절이상 0.00~-0.75 D 범위로 정하였다. 또한, 시력에 영향을 줄 수 있는 전신 질환 및 안과질환이 없고 두 그룹 모두 단안 기준으로 나안시력 1.0 이상을 만족시키는 대상자를 포함하였다. 대상자는 연구의 목적과 검사 내용을 충분히 숙지하고 연구 참여에 동의하였다.

2. 연구 방법

1) 검사방법

나안시력은 ETDRS 시력표(대비도 100%)를 사용하 여 검사하였고 결과는 LogMAR로 나타냈다. 눈의 저위 수차와 고위수차의 측정은 Hartmann-shack 방식의 파면수차 분석계(KR-1W, Topcon, Japan)를 사용하여 어두운 조명상태(mesopic condition, 1 Lx)에서 시행 하였다. 저위수차는 2차 수차에 해당하는 구면굴절이상 (defocus)과 난시(astigmatism)를 포함하였고, 고위수차는 전체 고위수차(total HOAs), 3차 고위수차(third-order), 4차 고위수차(fourth-order), 3차 수차에 포함되는 코 마수차(coma), 4차 수차에 포함되는 구면수차(spherical aberration; SA) 등 5개항을 데이터 분석에 이용하였 다. 측정된 저위수차와 고위수차는 양적으로 표현하기 위해 제르니크 계수의 RMS값을 사용하여 나타냈다.

저위수차의 경우, 구면굴절이상과 난시는 파면수차 분석계에서 측정한 굴절력을 다음 공식을 이용하여 RMS error 로 변환하였다.¹¹⁾

파면수차는 6 mm 동공크기에서 분석하고, 수차 측정 은 약물 사용 없이 자연스러운 상태에서 동공의 크기를 최 대로 하기 위해 어두운 조명상태를 유지하며 나안의 상태 에서 단안으로 각각 3회 실행하여 평균값을 이용하였다.

본 연구에서 근시성 각막굴절수술을 받은 교정안을 수 술 전 굴절이상의 등가구면굴절력(SE)에 따라 수차의 영 향을 비교 분석하기 위하여 -6.00 D를 기준으로 하여 두 그룹(post-op group 1: SE＜-6.00 D, post-op group 2: SE≥-6.00 D)으로 나누었다.

2) 통계 분석

SPSS Version 21(SPSS, Chicago, IL, USA)과 Origin 8.0 program(OriginLab Co., Northampton, USA)를 사용하여 데이터를 분석하였다. 수술 교정안과 정시안의 두 그룹 비교를 위해 독립표본 T 검정(Independent T-test) 을 시행하였고, 세 그룹 비교를 위한 유의성 검정에는 일 원배치분산분석과 다중비교분석으로는 세퍼(Scheffe) 보 정법을 사용하였다. 또한 두 변수의 상관관계를 검정하기 위해 Pearson 상관계수를 이용하였고, 단순선형회기분석 을 통하여 유의성 검정을 하였다. 분석한 결과는 평균 (M)±표준편차(SD)로 나타냈고, 검정 결과는 p＜0.050 인 경우에 유의한 차이가 있는 것으로 판단하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 대상자의 데이터

전통적인 라식(LASIK)과 라섹(LASEK)의 각막굴절 수술을 받은 교정안 59명(118안)과 정시안 18명(36안)으 로 총 77명(154안)이 본 연구에 참여하였다. 수술 교정 안의 평균 나이는 23.65±2.43세, 정시안의 평균 나이 는 22.81±1.94세로 나타났다. 수술 후 남겨진 구면굴 절이상의 범위는 +1.00~-0.75 D, 원주굴절이상 범위 는 0.00~-1.50 D 였고, 정시안의 구면굴절이상의 범 위는 +0.50~-0.25 D, 원주굴절이상 범위는 0.00~ -0.75 D 였다. 각막의 비구면도를 나타내는 Q 값의 평 균은 교정안 0.80±0.40 (범위: 0.02~1.99), 정시안 -0.25±0.12(범위: -0.02~-0.44)였다. 비구면계수를 표현하는 Q 값은 각막 곡률반경을 이용하여 각막의 중 심에서 주변부로 곡률이 변화하는 정도를 나타낸다. 정 상적인 각막은 주변부 곡률반경이 중심부보다 길어지는 형상으로 각막의 비구면도는 음의 Q 값을 가지고, 근시 성 각막교정수술 후의 각막의 형태는 주변부 곡률반경이 중심부보다 짧아지는 형상으로 변화되어 각막의 비구면 도는 양의 Q 값을 나타낸다.^15,16) 교정안의 경우, 라식 40안과 라섹 78안으로 수술 전 구면굴절이상은 –4.49± 1.45 D(범위: -0.25~-8.00 D), 원주굴절이상은 –1.22 ±0.82 D(범위: 0.00~-3.50 D)였고, SE는 –5.10 ±1.58 D(범위: -1.25~-9.00 D)로 나타났다. 각막 절 삭량은 83.97±21.88(범위: 38~139)였고, 수술 경과 기 간은 23.2±15.5개월(범위: 6~58개월)이었다. 연구에 참여한 대상자의 데이터는 Table 1에 요약하였다.

굴절수술교정안에서 라식과 라섹의 수술방법에 따른 수차의 분석결과는 유의한 차이가 발견되지 않아 교정안 으로 함께 분석하여 본 연구에 사용하였다. 또한, 교정 안을 수술 전 굴절이상의 SE -6.00 D 기준으로 분류한 교정안 그룹 1 (SE＜-6.00 D; -4.35±1.10 D)은 84안, 교정안 그룹 2 (SE≥-6.00 D; -6.96±0.90 D)는 34 안으로 나타났다.

본 연구는 구면굴절력 또는 원주굴절력을 제거하고 교정된 정시안, 즉 교정안과 실제 정시안 사이에서 저위 수차와 고위수차를 비교하는 것이다. 이러한 이유로 대 상자에서 정시안의 굴절이상 기준(구면굴절력: +0.50~ -0.25 D, 원주굴절력: 0.00~-0.75 D)을 좀 더 제한 하였다. 마찬가지로, 안광학계의 결함인 저위수차와 고 위수차의 상당한 양은 시력에 양적 및 질적으로 영향을 주기 때문에 교정안의 나안시력도 1.0 이상으로 정하여 이 기준에서 저위수차와 고위수차의 RMS값을 정시안과 비교하는 것이 수술 후의 안광학 시스템을 이해하는데 더 의미가 있다고 생각하였다.

2. 눈의 저위수차와 고위수차 분석

파면수차는 저위수차에 속하는 구면굴절이상과 난시, 그리고 고위수차에 속하는 전체 고위수차, 3차 수차, 4 차 수차, 코마수차, 구면수차 등의 양적인 RMS값을 6 mm 동공크기에서 분석하였다.

6 mm 동공크기에서, 정시안의 구면굴절이상과 난시 의 RMS값은 0.48±0.22와 0.57±0.25였고, 교정안의 구면굴절이상과 난시의 RMS값은 0.55±0.26과 0.59 ±0.23로 나타났다(Fig. 1). 교정안의 구면굴절이상이 정시안보다 증가하고 있지만, 정시안과 교정안의 두 그룹 사이에서 구면굴절이상과 난시는 통계적으로 유의한 차이 가 없었다 (구면굴절이상; p=0.188, 난시; p=0.780). 정 시안의 고위수차인 전체 고위수차의 RMS값은 0.40± 0.13, 3차 고위수차는 0.31±0.13, 4차 고위수차는 0.21 ±0.10, 코마수차는 0.24±0.11, 구면수차는 0.15±0.14 였고, 교정안의 전체 고위수차의 RMS값은 0.64±0.25, 3차 고위수차는 0.41±0.21, 4차 고위수차는 0.43±0.19, 코마수차는 0.34±0.20, 구면수차는 0.38±0.19로 나 타났다(Fig. 1).

교정안에서 각 항의 고위수차의 RMS값은 정시안과 비교해서 상당히 증가하고 있음을 보여주고 있으며, 두 그룹 사이에서 분석한 모든 항의 고위수차는 통계적으로 유의한 차이가 있었다(전체 고위수차; p=0.000, 3차 고 위수차; p=0.005, 4차 고위수차; p=0.000, 코마수차; p=0.002, 구면수차; p=0.000).

교정해야 할 굴절이상에 해당하는 수술 전 SE와 저위 수차 및 고위수차의 상관성을 분석한 결과,수술 전 SE 와 저위수차 사이의 상관성은 없는 것으로 나타났다(구 면굴절이상: r=-0.172, p=0.063, 난시: r=-0.029, p=0.755). 반면에, 수술 전 SE와 고위수차 사이의 상관 성 및 선형회귀분석 결과, 수술 전 SE와 전체 고위수차 사이의 상관계수는 r=-0.214(p=0.020), 회귀방정식은 y=-0.033x +0.468으로 음의 상관관계를 나타냈고, 구 면수차와의 상관계수는 r=-0.257(p=0.005), 회귀방정 식은 y=-0.031x+0.225으로 음의 상관관계를 보여주고 있다(Fig. 2). 3차 수차, 4차 수차, 코마수차에서도 각각 수술 전 SE와 상관성이 있는 것으로 나타났다(3차 수차: r=-0.190, p=0.040, 4차 수차: r=-0.194, p=0.035, 코마 수차: r=-0.237, p=0.010).

수술 전 굴절이상의 SE –6.00 D 기준으로 분류한 교 정안 두 그룹과 정시안을 포함한 세 그룹 사이에서 저위 수차와 고위수차의 영향을 일원분산분석과 다중비교분 석을 통하여 비교하였다(Table 2).

6 mm 동공크기에서, 저위수차인 구면굴절이상은 정시 안을 포함한 세 그룹 사이에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p=0.013). 정시안과 교정안 그룹 1은 유의한 차이 가 없었으나, 교정안 그룹 2는 그룹 1보다 구면굴절이상의 RMS값이 증가하고 있어 교정안의 두 그룹 사이에서는 유 의한 차이가 나타났다. 그러나, 난시는 세 그룹사이에서 유의한 차이가 나타나지 않았다(p=0.932). 또한, 고위수 차를 분석한 모든 항의 RMS값이 교정안 그룹 2에서 그 룹 1보다 증가하고 있는 것을 볼 수 있다. 세 그룹 사이의 모든 고위수차 항목에서 통계적으로 유의한 차이가 있었 다(전체 고위수차; p=0.000, 3차 고위수차; p=0.001, 4 차 고위수차; p=0.000, 코마수차; P=0.000 및 구면수 차; p=0.000). 교정안 그룹 1과 그룹 2도 모든 고위수차 항목에서 유의한 차이가 있었고, 정시안과 교정안 그룹 1 사이는 3차 고위수차와 코마수차를 제외한 나머지 고위수 차에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다.

교정안에서 구면굴절이상의 RMS값은 교정해야 할 구면굴절력이 증가할수록 저위수차가 증가하는 경향이 있었으며 이와 관련된 원인 중 하나로는 교정 후 눈의 구면굴절이상이 플러스 또는 마이너스 굴절력으로 나타 났는데 아마도 저교정 또는 과교정과 관련이 있는 것으 로 추측된다. 일반적으로 0.25 D의 구면굴절이상은 약 0.3 μm의 RMS값과 동일한 것으로 알려져 있는데¹⁷⁾ 이 RMS값은 동공의 크기에 영향을 받을 것으로 생각된다. 과교정 상태는 수술실의 환경과 밀접한 관련이 있어 레 이저 굴절수술 과정에서 실질 탈수 및 압착으로 레이저 펄스 당 더 많은 각막 조직이 제거되어 과교정이 될 수 있다.¹⁸⁾ 따라서, 레이저가 있는 수술실의 온도와 습도를 레이저 제조업체의 지침에 따라 제어하고 일관되게 유지 하는 것이 중요하다. 저교정 상태는 일반적으로 수술 후 예상치 못한 굴절력 퇴행의 정도에서 발생 할 수 있다. 라식 수술 후 처음 3~6 개월 동안 고도근시에서 어느 정도의 퇴행이 종종 발생한다.¹⁹⁾ PRK의 초기 임상 연구 에서 McDonald 등²⁰⁾은 -5.00 D 이상의 교정 시도는 -5.00 D 미만의 교정보다 현저히 더 많이 퇴행하는 것 에 주목하였다.

수술 환자가 수술 후 시력에 불만족을 호소하는 경우, 방문 할 때마다 각막지형도뿐만 아니라 저위수차 및 고 위수차에 대한 정확한 측정을 수행하여 시각적으로 문제 인 증상의 근본 원인을 찾는 것이 중요하다.

레이저 각막굴절수술 후 고위수차가 증가한다는 사실 은 이미 많은 연구들에 의해 밝혀졌다.^21-23) 수술 후 고 위수차가 증가하는 가장 직접적인 원인 중 하나는 교정 해야 할 수술 전 굴절이상 정도와 관련이 있는 것으로 알려졌는데,^24,25) 본 연구의 결과에서도 수술 전 SE가 -6.00 D 이상인 교정안 그룹 2에서 고위수차의 RMS값 이 상당히 증가하고 있음을 알 수 있다. 교정안 그룹 2 가 교정안 그룹 1보다 고위수차가 상당히 증가한 것은 각막 절삭량이 더 많아지면서 각막의 비구면도를 크게 변화시켜 고위수차 증가의 원인^22,23,26,27)이 된 것으로 생 각된다. 또한, 교정안의 구면수차 증가는 정시안과 비교 하여 다른 고위수차의 각 항보다 전체 고위수차의 RMS 값에 더 큰 영향을 미친 것으로 보인다. 이러한 연구결 과는 수술 후 유발된 구면수차가 파면수차 에러의 변화 에 중요한 역할을 한다는 선행연구의 결과와도 일치한 다.²⁸⁾ 더 나아가, 각막굴절수술 후, 눈부심 및 달무리 현 상과 관련 있는 코마 또는 구면수차는 시력의 질을 저하 시키는 중요한 광학적 요인으로 보고되었다.^12,29)

그러나, 굴절수술 후의 구면수차 양의 변화에 대한 통 계적으로 유의미한 결과에도 불구하고, 전체 고위수차에 서 시력의 질에 영향을 미치는 구면수차 변화량의 크기 에 대해서는 여전히 불확실하다. 본 연구에서 정시안과 교정안의 나안시력을 비교하면 고위수차의 영향에 대한 시력의 양적 변화의 차이는 나타나지 않는다. 또한 위에 서 언급한 광학적 부작용의 증상들도 낮 동안에는 영향 이 적을 수 있다. 결론적으로, 구면수차를 포함하는 증가 된 고위수차는 굴절수술 후 시력의 양적 변화에는 영향 이 적을 수 있지만, 동공의 크기가 커짐에 따라 증가하는 수차는 동공이 커지는 밤에 주변부 시야 및 야간 시력의 질적인 부분에 영향을 줄 수 있으므로 광학적으로 중요 한 의미를 가진다. 따라서, 교정안은 야간의 낮은 조명 상태 또는 대비도가 감소하는 상태에서는 정시안보다 시 력의 질에 더 영향을 받는다고 생각한다.^13,30-32) 이러한 결론을 이끌어내는 것과는 대조적으로, 일반적인 눈에서 근시와 고위수차 사이의 상관성을 알아보기 위해 정시안 과 비교한 선행연구들이 있으나 고위수차와 근시안 사이 의 관련성에 결론을 내지 못하고 있다.^3,33-35) 정상적인 눈에서는 굴절이상의 양이 증가할수록 변화된 고위수차 의 RMS값은 크게 차이가 나지 않아 근시에서 고위수차 가 시력의 질에 어느 정도 영향을 미치는지 그 역할이 분명하지 않다.

한편, 굴절수술 후 고위수차의 상당한 증가는 수술을 받는 동안 환자가 눈을 움직이거나 주시를 잘하지 못한 결과로 인해서 발생할 수 있다. 레이저에 의해서 제거되 어야 할 각막의 절삭 패턴이 시축에 대해 정렬되지 않거 나 중심에서 벗어날 수 있기 때문에 이러한 경우에는 저 위수차 뿐만 아니라 고위수차의 양이 상당히 증가되어 시력의 결과에도 주요 위험 요소로써 작용하게 된다.³⁶⁾

따라서 이러한 위험 요소를 줄이기 위해 안구 추적 (eye tracking) 소프트웨어를 도입하여 그 위험성이 줄 어든 것은 사실이나 여전히 이와 관련된 문제점들이 발 생할 수 있다. 본 연구에서는 대상자 선정 기준을 고려 하면 이러한 원인으로 증가된 고위수차의 RMS값은 최 소화 되었다고 생각한다.

3. 저위수차와 고위수차 상관관계 분석

각막굴절수술 교정안과 정시안 각각에서 저위수차와 고위수차 사이의 상관성을 분석하였다. 교정안에서 저위 수차와 고위수차 사이의 상관성을 분석한 결과, 난시와 각 항의 고위수차 사이에서 상관관계가 나타나지 않았지 만 구면굴절이상과 각 항의 고위수차 사이에서는 상관관 계가 있었다(Fig. 3). 교정안에서 구면굴절이상과 전체 고 위수차 사이의 상관계수는 r=0.378(p=0.000)였고, 회 귀방정식은 y=0.358x+0.445로 구면굴절이상이 증가할 수록 전체 고위수차가 증가하는 뚜렷한 양의 상관관계를 나타냈다. 정시안에서 구면굴절이상과 전체 고위수차사 이의 상관계수는 r=-0.097(p=0.569)로 상관성이 나타 나지 않았다. 구면굴절이상과 코마수차 사이의 상관성은 교정안에서 상관계수는 r=0.279 (p=0.002), 회귀방정 식은 y=0.219x+0.231로 양의 상관관계가 나타난 반면, 정시안에서 상관계수는 r=-0.274(p=0.106)으로 상관성 이 없었다. 구면굴절이상과 구면수차 사이의 상관성은 교정안에서 상관계수는 r=0.418(p=0.000)였고, 회귀방 정식은 y=0.308x+0.218로 뚜렷한 양의 상관관계가 나 타났으나, 정시안에서는 상관성이 없었다(r=-0.223, p=0.191). 3차 수차, 4차 수차에서도 교정안은 구면굴 절이상과 상관성이 나타났고(3차: r=0.306, p=0.001, 4차: r=0.359, p=0.000), 정시안은 이들 사이의 상관 성이 나타나지 않았다(3차: r=-0.305, p=0.050, 4차: r=0.254, p=0.135).

본 연구에 참여한 굴절수술 교정안은 수술 후 건조감 을 경험하고 있지만, 이들 중 대다수는 수술 전 콘택트 렌즈를 착용하면서 이미 눈의 건조감에 노출된 경험이 있기 때문에 건성안 문제는 받아들이면서 굴절교정수술 결과에 높은 만족감을 나타냈다.

우리나라에서 각막굴절수술이 대중화된지도 벌써 20 년이 지나고 있으나 수술 후 시력의 안정성이 지속적으 로 유지되고 있는지 또는 근시 퇴행이 얼마나 진행되고 있는지 장기간의 추적 관찰에 대한 정보는 거의 없는 실 정이다. 따라서 본 저자를 포함한 많은 연구자들이 이 부분에 관심을 가지고 각막굴절수술 후 시력의 안정성에 관한 추적 관찰이 필요한 시점이 되었다고 생각한다.

Ⅳ. 결 론

본 연구는 근시의 구면굴절력 또는 원주굴절력을 제 거한 교정안과 정시안에서 저위수차와 고위수차를 비교 하였다.