Ⅰ. 서 론
사람의 눈을 통해 인식되는 시각적인 정보는 다른 신 체 기관들에 비해 월등히 많은 정보들을 받아들이고 있 다.1) 현대인들의 경우 스마트폰 등 근거리 시각매체의 증가로 이전에 비해 시각적으로 들어오는 정보가 원거리 보다는 근거리 주시를 통해 많은 정보들을 인식하고 있 다.2) 시각적인 정보 처리 과정에서 동공의 가장 큰 기능 은 외부에서 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절하여 망막 에 선명한 상이 맺힐 수 있도록 하는데 있고 근거리 주 시 시 폭주, 조절, 그리고 동공의 크기가 작아지는 축동 이 동시에 일어나게 되는 협동안 운동을 하게 된다.3-5) 동공의 크기 변화는 감정적인 변화 등 다양한 원인들에 의해 나타나지만 시기능 측면에서 중요한 요인으로는 주 시거리의 변화와 환경적인 요인에 따른 조명등 외부 밝 기에 대한 변화를 요인으로 볼 수 있다. 현대인들의 일 상은 원거리와 근거리 주시를 오가는 환경에 있고, 또 외부의 밝기가 수시로 변화하는 환경에 노출되어 있어 동공의 크기가 일정하게 유지될 수는 없다.
동공의 크기는 근거리 주시 시, 조명이 밝은 환경에서 는 작아지고, 근거리 주시 시보다는 원거리 주시 시 커 지며, 또 조명이 어두운 환경에서는 동공의 크기는 커지 게 된다. 동공의 크기 변화는 시력적인 부분에도 영향을 미치는데 동공이 정상 크기보다 커지게 되면 주변부로 들어오는 빛의 굴절이 중심으로 들어오는 빛보다 커지게 되어 망막의 착란원(blur circle) 크기가 커져 시력적인 부분에서 상의 질이 떨어지게 된다.6) 반대로 동공의 크 기가 2 mm 미만으로 작아지게 되면 눈으로 들어오는 빛이 회절(diffraction)현상을 일으켜 빛의 양이 감소하 게 되고 그로 인해 망막에 맺히는 상의 선명도가 저하된 다.7) 이를 통해 동공의 크기 변화가 시력 교정에 있어서 도 상당한 영향을 미칠 것으로 예상되지만 현재 시력검 사 과정에서는 한국산업규격 조도 기준이 정한 안경원 조도인 300~600 lx 기준8) 즉, 명소시와 암소시의 중간 밝기인 박명시 상태에서 시력 검사가 이루어지고 있다. 또한 시력검사에서 가장 기본적인 검사인 자동굴절검사 기기의 위치와 같은 경우도 공간의 효율성으로 안경원마 다 밝기가 제각각인 상태에서 측정이 되는 경우가 많 다.9) 조명의 밝기가 고정된 박명시 환경에서 시력 검사 가 이루어지면 시력 검사가 진행되는 동안 동공의 크기 는 일정한 크기로 유지가 된다. 이러한 과정으로 시력 교정이 된 안경이나 콘택트렌즈를 착용할 경우 시력 검사 때와 동일한 박명시 상태의 환경에서는 큰 문제가 나타나 지 않지만 위에서 언급한 바와 같이 현대인들의 일상적인 생활 패턴을 고려하면 주시거리 및 외부 환경밝기는 고정 되어 있지 않다. 그로 인해 착용 시 환경적인 요인으로 동 공의 크기 동적으로 변화되는 상태에서 일시적으로 물체 가 흐려지는 현상을 호소하는 경우가 나타나고 있다.10) 이와 같은 현상은 여러 종류의 콘택트렌즈 착용 시 더 많 은 빈도를 보이고 있다. 동공의 크기 변화는 초점 심도 변 화에도 영향을 미치기 때문에 동공의 크기 변화가 시력교 정에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 선행 연구에 서는 조절반응량을 동적으로 측정 후 특정시간대에서 조 절반응량을 확인한 결과 정상적인 조절반응을 지속적으로 하고 있는 경우도 있었지만 특정시간대에서 정상적인 조 절반응을 보이다가 측정된 시간 이후에서 조절반응량이 급격히 떨어지는 조절지속부족과 불규칙한 조절작용, 그 리고 조절반응이 일어나지 않은 경우 등 다양한 사례들의 변화정도를 보여주며 조절작용의 동적측정의 필요성을 얘 기하고 있다.11) 조절과 시력과의 관계에 대한 선행 연구에 서는 근거리 주시 시 나타나는 조절자극에 대한 조절반응 량에 따라서 시력에 미치는 영향이 커질 수 있음을 언급 하였지만12) 현재까지의 연구들은 단순히 동공크기의 변화 에 따라 시력 변화가 있다는 정도이며 이 또한 동적인 상 태에서의 측정이 아니라 정적인 상태에서 측정으로 현재 동적인 상태에서의 동공크기와 조절반응, 그에 따른 시기 능의 변화에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구 에서는 조명변화에 따른 동공크기와 조절자극에 대한 조 절반응량을 동적으로 측정하고 그에 따른 시기능의 변화 를 분석하여 환경적인 요인들의 변화로 인한 동적인 상태 에서 동공의 크기와 조절반응이 시기능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상
본 연구를 위해 실험의 취지에 동의하고 눈의 질환이 나 시력 교정 등의 안과적 수술 경험이 없는 20~30대 (23.06±0.51세) 17명(남자 11명, 여자 6명)을 대상으로 하였다. 본 연구의 실험 대상자 기준에 적합성 여부는 본 실험 전 기본검사를 통해 양안으로 나안시력이 소수 시력 0.8 이상, 최대조절력, 좌우 동공의 크기, 대비감 도등 양안의 시기능 차이가 나지 않는 인원을 선발하였 다. 검사과정과 규약은 기관생명윤리위원회(IRB 승인번 호: CUIRB-2019-0013)의 승인을 받아 실시하였으며, 연구에 참여한 대상자에게 실험 목적과 검사 방법에 대 하여 구두와 서면으로 충분히 설명한 후 동의를 얻고 검 사를 진행하였다.
기본검사에서 각각의 검사는 모두 3회 측정하여 평균 값을 기록하였으며 굴절이상은 개방형 자동굴절검사기 (WAM-5500, Grand Seiko, Japan)를 통해 측정하였 고, 최대조절력 측정은 Push-up test를 통해 측정하였 다. 나안시력의 측정은 LogMAR(ETDRS Chart: Early Treatment Diabetic Retinopathy study)를 이용하였 고, 대비감도는 Mars Numberal Contrast Sensitivity Chart를 통해 나안시력 측정과 동일하게 단안씩 측정하 였다. 동공크기의 측정은 명소시, 암소시 상태에서 굴절 이상 측정 시와 동일한 기기로 단안씩 측정하였다. 본 연구의 실험 대상자로 최종 선정된 17명의 굴절검사 값 의 평균은 우안구면굴절력이 +0.03±0.07 D, 좌안의 구면굴절력이 +0.01±0.10 D이였으며 우안과 좌안의 원주굴절력은 각각 –0.40±0.07 D, -0.35±0.07 D이 었다. 나안시력은 LogMAR로 우안과 좌안이 각각 0.02± 0.02, 0.01±0.03이였고 최대조절력은 우안이 10.32± 0.51 D, 좌안이 10.08±0.52 D로 나타났다. 대비감도 측 정 결과는 우안이 1.11±0.05, 좌안이 1.10±0.05이였다.
동공의 크기는 명소시와 암소시 2가지 환경에서 각각 단안씩 측정하였고 측정 결과 명소시 상태에서 우안의 동 공 크기는 5.16±0.19 mm, 좌안의 동공 크기는 5.02± 0.17 mm이였고, 암소시 상태에서 우안과 좌안의 동공 크기는 각각 6.98±0.15 mm, 7.08±0.13 mm로 측정 되었다.
2. 연구 방법
1) 개방형 자동굴절검사기
본 연구에서 조절반응량과 동공의 크기를 동적으로 측정하기 위해서 사용한 장비는 개방형 자동굴절검사기 이다. WAM-5500의 경우 HI-SPPED MODE를 이용 초당 5회 측정이 가능하고 연속적으로 눈의 조절반응량 과 동공의 크기를 측정할 수 있다. 측정된 결과값은 등 가구면값으로 나타나고 본체와 연결된 노트북을 통해 실 시간으로 데이터값을 확인할 수 있다.
2) 검사방법
(1) 검사실내 조도의 변화에 따른 측정
조명 변화에 따른 동적 조절반응과 동공의 크기 변화를 측정하기 위하여 실내 조도를 조절할 수 있는 검사실을 선택하여 명소시, 박명시, 암소시 3가지 상태에서 각각 실험을 진행하였다. 검사실내 조도의 측정은 DIGITAL LUX METER(TES-1330A, TES, Taiwan)기를 사용 하여 측정하였으며 검사실 내부의 조명을 최대로 했을 경우를 명소시로 하였으며 명소시 상태에서 검사실내 조 도는 550 lx 를 나타내었고, 검사실 내부 조명을 최대한 어둡게 설정한 상태를 암소시로 하였고 암소시 상태에서 검사실 실내 조도는 10 lx를 유지하였다. 박명시 상태는 명소시와 암소시의 중간 정도의 밝기를 박명시로 정하여 검사실 내부 조도를 250 lx로 유지한 상태에서 검사를 진행하였다.
(2) 각각의 조명 변화에 따른 조절반응량과 동공크기의 동적 측정
조절반응량과 동공크기의 동적 측정은 주시거리별로 연속적으로 관찰하였으며 주시거리는 3 m, 40 cm, 40 ∼30 cm, 30 cm, 30∼20 cm, 20 cm 순서대로 연속 적으로 측정하였고, 3 m, 40 cm, 30 cm, 20 cm 에서 는 고정된 시표를 주시한 상태에서 측정하였고 40∼30 cm, 30∼20 cm 구간에서는 시표가 이동하는 동안 지 속적으로 시표를 주시하게 한 후 조절반응량 및 동공의 크기 변화를 측정하였다. 모든 구간에서 5초간 주시하였 으며 주시가 끝난 후 5초간 휴식을 취하고 다시 5초 동 안 다음 주시시표를 보는 방법으로 1세트 실험을 진행하 였다. 실험이 끝난 후 데이터 분석 과정에서 눈깜박임으 로 인해 손실된 데이터에 대해서는 missing data를 복 구하는 통계적 기법인 사이채움(보간법)을 적용하여 복 구하였다.
(3) 원거리 시력과 대비감도 측정
시표는 원거리 시력측정에는 LogMAR를 사용하였다. ETDRS Chart는 LogMAR 표기법에 따라 표기하며 동 일한 시력에 해당하는 줄에 5개의 문자가 나열되어 있으 며 한줄 당 0.1, 문자 하나당 0.02로 표기한다. 대비감도 시표는 Mars Numberal Contrast Sensitivity Chart 를 사용하였으며. 대비감도 테스트 후 검사값은 Mars Numberal Contrast Sensitivity Chart Score Sheet 사용하였다. 점수는 대비감도 시표 매뉴얼에 따라 가장 마지막으로 읽을 수 있는 문자의 점수에 중간에 틀린 문 자 개수에 0.04를 곱하여 가장 마지막으로 읽은 문자의 점수에서 뺀 후 최종 결과값을 기록하였다.
(4) 통계 분석
통계 분석은 SPSS Ver. 20.0(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)프로그램을 사용하여 명소 시, 박명시, 암소 시 각기 다른 조명 조건에서 조절반응과 동공크기의 변화, 시력 및 대비감도의 차이를 검증하기 위하여 먼저 측정 된 데이터들이 정규분포를 하는지 검증하였다. 정규 분 포가 검증된 자료들은 이원분산분석(two way ANOVA) 을 통해 조명 변화에 따라 조절반응과 동공의 크기 변화 및 시력과 대비감도에서 차이를 보이는지 분석하였고, 시간에 따른 명소시, 박명시, 암소시 상태에서 조절반응 및 동공크기, 시력과 대비감도를 분석하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 조명 변화에 따른 조절반응의 동적 변화 비교
조명 변화에 따른 조절반응의 변화는 40 cm, 40∼30 cm, 30 cm, 30∼20 cm, 20 cm에서 연속적으로 측정 하였다. 40 cm, 30 cm, 20 cm 에서는 고정된 근거리 시표를 5초간 주시한 상태에서 측정하였으며, 40∼30 cm, 30∼20 cm 에서는 5초간 근거리 시표를 10 cm 이 동시키면서 조절반응량을 동적으로 측정하였다. 조명 변 화에 따른 조절반응량의 측정 결과 40 cm 위치에 근거 리 시표 주시 시 조절반응량은 명소시에서 1.80±0.08 D로 가장 높았으며, 암소시 상태에서 1.70±0.10 D 로 가장 낮은 수치를 보였다(Fig. 1). 조절자극량의 변화 즉, 시표의 거리이동에 따른 조절반응량을 시간대별로 분석한 결과 모든 거리에서 조절반응량이 거리별 조절자 극량의 기준에 미치지 못 하였지만 40 cm에서 30 cm 로 근거리 시표를 5초간 이동하면서 연속적으로 측정된 동적 조절반응량의 평균값은 명소시 상태에서 2.20± 0.08 D로 가장 높은 조절반응량을 보였으며, 암소시 상 태에서 1.90±0.01 D로 가장 낮은 조절반응량을 보였 다. 나머지 30 cm, 30∼20 cm, 20 cm 측정 결과에서 도 정도의 차이는 있었지만 명소시에서 가장 높은 조절 반응량을 보였으며, 암소시 상태에서 조절자극에 대한 조절반응량이 가장 낮은 수치를 보였다(Fig. 2). 명소시 와 박명시 상태에서의 조절반응량은 통계적으로 유의한 차이가 없었지만 명소시와 암소시, 박명시와 암소시간에 서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p＜0.050).
2. 조명 변화에 따른 동공크기 변화 비교
조명 변화에 따른 동공크기 변화의 측정 결과 명소시 상태에서 동공의 크기가 가장 작게 측정되었고, 암소시 상태에서 가장 크게 측정되었다. 명소시, 박명시, 암소 시 각각의 상태에서 주시시표의 거리가 짧아질수록 동공 의 크기는 축동으로 인한 동공의 크기가 작아지는 경향 을 보였다.
3가지의 조명 조건하에서 각각의 거리에서 동공의 크 기 변화를 비교한 결과 40 cm 근거리 시표 주시 시 동 공크기는 명소시에서 5.40±0.17 mm 로 가장 작았으 며, 암소시 상태에서 7.19±0.16 mm 로 동공의 크기는 가장 컸다(Fig. 3). 시표의 주시거리를 연속적으로 이동 하면서 시간대별 동공 크기를 동적으로 측정한 결과 동 공의 크기는 고정되어 있지 않고 연속적으로 변화되는 상태를 나타내었다. 40 cm 에서 30 cm 로 근거리 시표 를 이동하면서 측정된 동적 동공크기에서도 명소시 상태 에서 5.32±0.17 mm 로 동공의 크기가 가장 작았으며, 암소시 상태에서 7.17±0.16 mm 로 가장 큰 수치를 보 였다. 나머지 30 cm, 30∼20 cm, 20 cm 동공크기의 측정 결과에서도 정도의 차이는 있었지만 명소시에서 동 공의 크기는 가장 작은 수치를 나타내었고 암소시 상태 에서 동공의 크기가 가장 크게 나타났으며 통계적으로도 유의한 차이를 나타내었다(p＜0.050) (Fig. 4).
3. 조명 변화에 따른 시력 및 대비감도 비교
명소시, 박명시, 암소시 각각의 상태에서 원거리 시력 을 측정한 결과 명소시 조건에서 LogMAR 시력은 -0.05±0.02, 박명시 상태에서 0.04±0.03, 암소시 상 태에서 0.32±0.03 로 명소시 상태에서 가장 높은 시력 을 나타내었고, 암소시 상태에서 가장 낮은 시력을 나타 내었다. 조절반응량의 결과와 동일하게 시력 측정 결과 에서도 명소시와 박명시 사이에서는 통계적으로 유의한 차이가 없었지만(p=0.082) 명소시와 암소시, 박명시와 암소시 각각의 관계에서는 통계적으로 유의한 차이를 보 였다(p＜0.050) (Fig. 5).
명소시, 박명시, 암소시 각각의 상태에서 대비감도를 측정한 결과 명소시 조건에서 대비감도가 1.34±0.06, 박명시 상태에서 1.06±0.07, 암소시 상태에서 0.53± 0.04로 명소시 상태에서 가장 높은 대비감도를 보였고, 암소시 상태에서 가장 낮은 대비감도를 나타내었다. 명 소시와 박명시 사이에서 대비감도 차이는 통계적으로 유 의하지 않았지만(p=0.060) 명소시와 암소시, 박명시와 암소시 관계에서는 각각 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p＜0.050) (Fig. 6).
Ⅳ. 고 찰
본 연구에서는 조명 변화에 따른 조절반응량과 동공 의 크기 변화를 동적으로 측정하고 그에 따른 시력과 대 비감도를 비교 분석하였다. 조절반응량의 경우 명소시에 서 조절자극량이 달라지는 각각의근거리 시표의 위치(거 리) 모두에서 가장 높은 나타났으며, 암소시 상태에서 모 두 가장 낮은 조절반응량을 보여 조절자극에 대한 반응 이 명소시 상태에서 가장 높은 수치가 나타나는 결과를 보였고 암소시 상태에서 조절자극에 대한 반응량이 가장 낮게 나타난다는 것을 알 수 있었다. 동공크기 변화의 경 우에서는 명소시 상태에서 동공의 크기가 가장 작게 측 정되었고, 암소시 상태에서 가장 크게 측정되었다.
명소시, 박명시, 암소시 각각의 상태에서 원거리 시력 을 측정한 결과 명소시 조건에서 시력은 -0.05±0.02, 박명시 상태에서 0.04±0.03, 암소시 상태에서 0.32± 0.03 로 명소시 상태에서 가장 높은 시력을 나타내었고, 암소시 상태에서 가장 낮은 시력을 나타내었다. 대비감 도 역시 명소시 조건에서 대비감도가 1.34±0.06로 가 장 높게 나타났으며 박명시 상태 1.06±0.07, 암소시 상 태 0.53±0.04 순으로 나타났다. 본 실험의 결과들을 종합해보면 명소시 상태 즉, 주위 환경의 밝기가 밝을 때인 경우가 암소시 상태처럼 환경이 어두울 때보다 조 절반응량, 시력과 대비감도 등 시기능적인 부분에서 더 양호한 결과를 나타내었다. Lee 등13) 의 연구에서는 조 도가 높을수록 조절력도 커진다고 하였는데 이는 본 연 구의 결과와 동일하다고 볼 수 있다. 동공의 크기변화에 관한 선행 연구를 보면 동공 크기가 커지는 경우 구면수 차가 발생하고 반대로 동공 크기가 작아지는 경우 코마 수차가 증가하는 것으로 나타났다.14) 동공의 크기가 커 지면 구면수차로 인해 주시 물체가 흐려지고 이로 인해 시력의 저하를 가져온다고 볼 수 있다. 본 연구에서 조 도가 낮은 암소시 상태에서 동공이 7 mm 이상으로 커 짐으로 주변부로 들어오는 빛의 굴절이 중심으로 들어오 는 빛보다 커지게 되어 망막의 착란원 크기가 커져6) 조 절반응량, 시력과 대비감도 모두 떨어진 결과가 이로 인 한 원인으로 생각된다. 비슷한 결과의 선행 연구에 서도 야간 시력 불편함을 호소하는 경향이 높을수록 동공의 크기는 크다고 보고하였고, 굴절이상과 조절래그 분포의 연관성에 대해 연구한 결과는 등가구면 굴절력이 높을수 록 조절래그의 평균값이 높아지는 것으로 보고하였다.15)
본 연구의 결과에서 명소시 상태보다 암소시 상태에 서 시력이 떨어진다는 것은 시력 교정의 필요성이 증가 된다는 것이고 조절래그 값이 높다는 것은 조절반응량이 조절자극값 보다는 낮다는 것을 의미한다. 또한 동공의 크기가 커지는 환경에서 조절반응량, 시력, 대비감도등 시기능적인 능력이 모두 저하됨을 알 수 있었다. 이에 시력검사 시 동공의 크기 및 조절반응이 고정되어 있는 정적인 상태에서의 검사보다는 동적인 상태에서의 조절 반응과 동공크기 측정이 이루어져야 일상생활에서의 환 경적인 변화로 인한 시력저하에 대한 불편함을 감소시킬 수 있으며 환경의 변화를 고려한 조도의 밝기가 다른 상 황에서 교정시력의 차이가 나타나는지에 대한 추가적인 검사 역시 이루어져야 할 것으로 사료된다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 조절반응과 동공의 크기 및 그에 따른 시기 능적인 부분을 동적으로 측정하여 이를 실생활에 적용했 을 때 시력과 대비감도에 미치는 영향을 분석하였다는 점에서 의의가 있다. 본 연구의 결과로 다른 조명 조건 하에서 조절자극이 변화될 때 조절반응량과 동공크기가 연속적으로 변화됨을 알 수 있었고 낮은 조도에서 조절 반응량은 조절자극보다 낮게 나타났고 시력과 대비감도 모두 저하되었다. 이는 정적인 상태에서도 조절의 지속 적인 변화를 나타낸다. 그러므로 조절 또는 시기능 검사 시 동적 측정이 필요할 것으로 사료된다. 더불어 동적인 조절반응의 변화와 동공의 크기변화를 측정하여 환경적 인 요인의 변화로 시력저하가 되는 부분이 단순히 교정 적인 부분에서만 생각할 것이 아닌 다양한 시기능적인 모든 부분을 고려하여야 한다는 것을 도출했기에 의미 있는 연구라 사료된다. 또한 조도의 차이에 따른 시기능 변화 원인에 대한 근본적인 해결책의 필요성을 제시하였 고, 본 연구를 바탕으로 일상생활 속 환경 변화에 대한 시력의 변화 정도를 미리 예상하여 그로 인한 불편함을 미리 예측하여 해소할 수 있을 것으로 생각된다.
