Ⅰ. 서 론
동공(pupil)은 가까운 곳을 바라보거나 밝은 곳에서는 축동되고 멀리 있는 곳을 보거나 어두운 곳에서는 산동 된 다.1,2) 또한 주시거리와 조명에 따라 빛의 양과 크기가 조 절되어 시야와 시력을 유지하는데 중요한 역할을 한다.3-5)
어두운 조명에서 눈의 굴절상태가 근시 상태로 변하는 것을 야간근시(night myopia)라 하고, 야간근시는 야간 운전자가 불편함을 호소하는 원인이 된다. Richards6)는 야간 도로 조명 상태에서 실험을 한 결과 0.500~0.750 D의 근시화가 나타남을 보였고, Epstein7)은 암소시 상 태에서 1.010 D, 명소시 상태에서 0.350 D의 근시화가 발생한다고 하였다. 이러한 굴절력이 변화는 원인으로 조도가 어두워지면서 나타나는 산동, 수차, 눈부심 증가 가 있다.8)
수차(aberration)란 렌즈 등의 광학계에서 상을 맺을 때 한 점에서 나온 빛이 한 점에 맺히지 않고 흐려지는 현상으로, 동공의 크기가 커짐에 따라 수차가 증가하여 시력의 질에 영향을 미친다.3-4)
수차는 저위수차와 고위수차 2가지로 구분된다. 저위수 차는 0차, 1차, 2차 항의 수차이고, 굴절이상 교정으로 교 정이 가능하다. 고위수차는 3차 항 이상의 수차로, 구면수 차(spherical aberration), 코마수차(coma aberration), 트레포일수차(trefoil aberration)등이 있다. 고위수차 는 저위수차와는 다르게 굴절이상을 교정하여도 제거되 지 않고 시력저하의 원인이 된다.8)
이러한 시력의 질에 영향을 미치는 수차를 측정할 수 있는 검사 장비들이 개발되어 시력의 질에 대한 평가가 가능해졌다. 그 중 i-Profilerplus는 자동 굴절력 검사를 통해 최대 7 mm의 동공 크기까지 주간과 야간의 타각적 굴절검사 결과를 제공하여 3 mm 범위만을 측정하는 자 동안굴절검사기기들의 한계점을 극복할 수 있다. 또한 하 트만-쉑(Hartman-Shack) 수차 측정 원리를 이용하여 안구 전체와 각막의 저위 및 고위수차 값을 제공하고, 저 위수차와 고위수차의 상호작용을 고려한 i.scription 기 술을 통해 0.010 D단위로 측정할 수 있는 장점이 있다.9)
고위수차로 인하여 망막의 초점 흐림(defocus)을 유발 한다는 특정 연령대를 대상으로 한 연구도 보고되고 있 다.10) 20~40대에서 구면수차, 조절(accommodation), 색수차(chromatic aberration)등으로 인하여 1.000 D 정도 근시화가 있을 수 있다고 하였다.11,12) 또한 연령증 가에 따른 고위수차를 비교한 연구에서 총 고위수차는 낮은 상관관계가 보고된 바 있고,13) Amano 등14)은 인 종차이가 없다고 볼 수 있는 일본인 75명을 대상으로 한 연구 결과 연령이 증가함에 따라 각막 및 안구전체 코마 수차는 증가하였으나 각막의 구면수차량은 변화가 없다 고 보고하였다.
위와 같이 연령증가와 수차변화 간의 많은 연구가 보 고되고 있지만 다양한 결과를 보이고 있고, 고위수차에 대한 선행 연구들은 특정 연령대에 대한 연구가 많다. 따 라서 본 연구에서는 시력저하의 원인이 되는 고위수차를 노안 전후의 연령군으로 분류하여 동공크기 변화에 따른 굴절이상과 고위수차를 비교 분석하여 노안 처방 등의 임상에 도움이 될 수 있는 정보를 제공하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상
연구대상자는 본 연구의 취지에 동의한 안질환 및 굴절 교정 수술을 받은 경험이 없는 20~80세의 성인 남녀 100 명(남자: 47명, 여자: 53명), 200안을 대상으로 하였다. 대상자의 평균 연령은 47.30±24.75세(남자: 43.47± 23.68세, 여자: 50.70±25.40세)이다. 동공크기 변화에 의한 굴절이상과 고위수차의 변화량을 노안 전후로 나누 어 알아보기 위하여 20~40세(남자: 24.30±3.01세, 여 자: 22.65±4.06세) 그룹과 45~80세(남자: 69.35± 10.72세, 여자: 72.20±6.44세) 두 그룹으로 나누어 비 교 분석하였다.
2. 연구방법
모든 굴절검사와 수차검사는 i-Profilerplus (Carl Zeiss Meditec, Jena, Germany)를 사용하여 반암실에서 동공 크기 3 mm와 5 mm 상태에서 3번 반복 측정하였다. 굴 절이상도는 등가구면굴절력을, 안구 전체의 고위수차는 제르니케 다항식(Zernike Polynomials)의 4차 항까지의 코마수차, 트레포일수차, 구면수차, 비점(Astigmatism)수 차, 콰트레포일(Quatrefoil)수차의 Zernike 계수를 비 교 분석하였다.
3. 통계분석
모든 자료의 통계처리는 Origin 8.5 program(OriginLab Co., Northampton, USA)을 사용하였으며, Paired T-test를 이용하여 동공크기 변화에 따른 측정값의 차 이를 비교분석하고, 연령과 변수의 상관분석은 Pearson correlation의 결과 값으로 나타냈다. 통계적 유의수준 은 p<0.050일 때 유의하다고 판단하였다.
Ⅲ. 결 과
1. 연구대상자의 등가구면굴절력
표 1은 연구대상자의 동공크기 3 mm와 5 mm 상태 에서 측정한 등가구면굴절력을 나타내고 있다. 20~80세 대상자 전체의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 – 1.589±2.564 D, 5 mm에서 –1.720±2.645 D로 유의 한 차이가 있었다(t=2.591, p=0.010). 남자 전체 대상 자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 –1.879± 2.665 D, 5 mm에서 –2.061±2.764 D로 유의한 차이 가 있었으며(t=2.139, p=0.035), 여자 전체 대상자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 –1.332±2.454 D, 5 mm에서 –1.417±2.510 D로 나타났으나 유의한 차이가 없었고(t=1.469, p=0.145), 남자의 근시도가 여자보다 높게 나타났다.
20~40세 대상자 전체의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 –3.193±2.494 D, 5 mm에서 –3.386±2.451 D로 유의한 차이가 있었다(t=5.493, p<0.001). 남자 전체 대상자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 – 3.229±2.579 D, 5 mm에서 –3.434±2.512 D로 유의 한 차이가 있었고(t=7.360, p<0.001), 여자 전체 대상 자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 –3.150± 2.417 D, 5 mm에서 –3.328±2.404 D로 나타나 유의 한 차이가 있었으며(t=2.575, p=0.013), 남자의 근시 도가 여자보다 높게 나타났다.
45~80세 대상자 전체의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 0.015±1.340 D, 5 mm에서 –0.054±1.566 D로 나타났다(t=0.733, p=0.465). 남자 전체 대상자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm에서 –0.055±1.402 D, 5 mm에서 –0.208±1.871 D로(t=0.768, p=0.447), 여자 전체 대상자의 등가구면굴절력은 동공크기 3 mm 에서 0.062±1.307 D, 5 mm에서 0.048±1.332 D로 나타났으나(t=0.163, p=0.871), 남,녀 모두 유의한 차 이는 없었다.
2. 20~40세 그룹의 고위수차
표 2는 20~40세 사이 그룹의 동공크기 3 mm와 5 mm 상태에서 측정한 제르니케 다항식의 3차 항에서 4차 항까지의 고위수차 측정값을 나타내고 있다. 20~40세 대상자 전체의 코마수차는 동공크기 3 mm에서 0.044± 0.029 μm, 5 mm에서 0.178±0.147 μm로 유의한 차 이가 있었으나(t=-9.913, p<0.001), 동공크기 3 mm 에서 20~40세 연령에 따른 코마수차는 상관성이 없는 것으로 나타났다(Fig. 1). 남자 전체 대상자의 코마수차 는 동공크기 3 mm에서 0.043±0.025 μm, 5 mm에서 0.183±0.146 μm로 유의한 차이가 있었으며(t=-7.382, p<0.001), 여자 전체 대상자의 코마수차는 동공크기 3 mm에서 0.045±0.034 μm, 5 mm에서 0.172±0.148 μm로 나타나 유의한 차이가 있었다(t=-6.560, p<0.001).
20~40세 대상자 전체의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.040±0.028 μm, 5 mm에서 0.125±0.085 μm로 유의한 차이가 있었으나(t=-10.753, p<0.001), 동공크기 3 mm에서 20~40세 연령에 따른 트레포일수 차는 상관성이 없는 것으로 나타났다(Fig. 2). 남자 전체 대상자의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.040± 0.026 μm, 5 mm에서 0.131±0.099 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-7.174, p<0.001), 여자 전체 대상자 의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.039±0.029 μm, 5 mm에서 0.118±0.066 μm로 나타나 유의한 차 이가 있었다(t=-8.975, p<0.001).
20~40세 대상자 전체의 구면수차는 동공크기 3 mm 에서 0.016±0.012 μm, 5 mm에서 0.106±0.101 μm 로 유의한 차이가 있었으며(t=-9.225, p<0.001), 동 공크기 3 mm에서 20~40세 연령에 따른 구면수차는 음의 상관성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 3). 남자 전 체 대상자의 구면수차는 동공크기 3 mm에서 0.017± 0.014 μm, 5 mm에서 0.090±0.074 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-7.606, p<0.001), 여자 전체 대상 자의 구면수차는 동공크기 3 mm에서 0.016±0.011 μ m, 5 mm에서 0.124±0.124 μm로 나타나 유의한 차 이가 있었다(t=-6.198, p<0.001).
20~40세 대상자 전체의 비점수차는 동공크기 3 mm 에서 0.016±0.016 μm, 5 mm에서 0.066±0.056 μm 로 유의한 차이가 있었다(t=-9.839, p<0.001). 남자 전체 대상자의 비점수차는 동공크기 3 mm에서 0.015± 0.016 μm, 5 mm에서 0.059±0.051 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-6.394, p<0.001), 여자 전체 대상 자의 비점수차는 동공크기 3 mm에서 0.016±0.016 μ m, 5 mm에서 0.075±0.061 μm로 나타나 유의한 차 이가 있었다(t=-7.633, p<0.001).
20~40세 대상자 전체의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.013±0.008 μm, 5 mm에서 0.055±0.041 μm로 유의한 차이가 있었다(t=-11.085, p<0.001). 남자 전체 대상자의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm 에서 0.013±0.009 μm, 5 mm에서 0.052±0.042 μm 로 유의한 차이가 있었으며(t=-7.563, p<0.001), 여 자 전체 대상자의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에 서 0.012±0.007 μm, 5 mm에서 0.058±0.040 μm로 나타나 유의한 차이가 있었다(t=-8.129, p<0.001).
3. 45~80세 그룹의 고위수차
표 3은 45~80세 사이 그룹의 동공크기 3 mm와 5 mm 상태에서 측정한 제르니케 다항식의 3차 항에서 4차 항까지의 고위수차 측정값을 나타내고 있다. 45~80세 대상자 전체의 코마수차는 동공크기 3 mm에서 0.070± 0.051 μm, 5 mm에서 0.122±0.096 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-6.766, p<0.001), 동공크기 3 mm 에서 45~80세 연령에 따른 코마수차는 양의 상관성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 4). 남자 전체 대상자의 코 마수차는 동공크기 3 mm에서 –0.070±0.053 μm, 5 mm에서 0.147±0.121 μm로 유의한 차이가 있었으며 (t=-4.848, p<0.001), 여자 전체 대상자의 코마수차 는 동공크기 3 mm에서 0.071±0.050 μm, 5 mm에서 0.106±0.071 μm로 나타나 유의한 차이가 있었다(t= -5.556, p<0.001).
45~80세 대상자 전체의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.077±0.056 μm, 5 mm에서 0.137±0.155 μm로 유의한 차이가 있었으며(t=-5.115, p<0.001), 동공크기 3 mm에서 45~80세 연령에 따른 트레포일수 차는 양의 상관성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 5). 남 자 전체 대상자의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.080±0.069 μm, 5 mm에서 0.170±0.218 μm로 유 의한 차이가 있었으며(t=-3.459, p=0.001), 여자 전체 대상자의 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.075± 0.047 μm, 5 mm에서 0.115±0.087 μm로 나타나 유 의한 차이가 있었다(t=-4.746, p<0.001).
45~80세 대상자 전체의 구면수차는 동공크기 3 mm 에서 0.032±0.024 μm, 5 mm에서 0.063±0.048 μ m로 유의한 차이가 있었으며(t=-7.286, p<0.001), 동공크기 3 mm에서 45~80세 연령에 따른 구면수차는 양의 상관성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 6). 남자 전 체 대상자의 구면수차는 동공크기 3 mm에서 0.025± 0.021 μm, 5 mm에서 0.059±0.053 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-4.528, p<0.001), 여자 전체 대상 자의 구면수차는 동공크기 3 mm에서 0.036±0.025 μ m, 5 mm에서 0.065±0.045 μm로 나타나 유의한 차 이가 있었다(t=-5.707, p<0.001).
45~80세 대상자 전체의 비점수차는 동공크기 3 mm 에서 0.028±0.020 μm, 5 mm에서 0.050±0.040 μm 로 유의한 차이가 있었다(t=-6.712, p<0.001). 남자 전체 대상자의 비점수차는 동공크기 3 mm에서 0.026± 0.018 μm, 5 mm에서 0.054±0.042 μm로 유의한 차 이가 있었으며(t=-4.620, p<0.001), 여자 전체 대상 자의 비점수차는 동공크기 3 mm에서 0.029±0.021μ m, 5 mm에서 0.047±0.039 μm로 나타나 유의한 차 이가 있었다(t=-5.025, p<0.001).
45~80세 대상자 전체의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.035±0.028 μm, 5 mm에서 0.066±0.083 μm로 유의한 차이가 있었다(t=-4.656, p<0.001). 남 자 전체 대상자의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에 서 0.032±0.028 μm, 5 mm에서 0.080±0.119 μm로 유의한 차이가 있었으며(t=-3.013, p=0.005), 여자 전 체 대상자의 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 0.037± 0.029 μm, 5 mm에서 0.057±0.044 μm로 나타나 유의한 차이가 있었다(t=-5.743, p<0.001).
Ⅳ. 고찰 및 결론
본 연구에서는 i-Profilerplus를 이용하여 20~40세 그룹과 45~80세 두 그룹으로 분류하여 노안 전과 후의 동공크기 변화에 의한 굴절이상과 고위수차 변화량을 비 교 분석하였다. 노안 전과 후의 동공크기 변화에 의한 20~40세 대상자의 등가구면 굴절력은 동공크기 3 mm 에서 –3.193±2.494 D, 5 mm에서 –3.386±2.451 D 로 0.193 D 근시도가 증가하였다. 남자 전체 대상자의 등가구면 굴절력은 동공크기 3 mm에서 –3.229±2.579 D, 5 mm에서 –3.434±2.512 D로 0.205 D 근시도가 증가하였고, 여자 전체 대상자의 등가구면굴절력은 동공 크기 3 mm에서 –3.150±2.417 D, 5 mm에서 –3.328± 2.404 D로 나타나 0.178 D 근시도가 증가하였으며, 남 자의 근시도가 여자보다 높게 나타났다. 45~80세 대상 자의 등가구면 굴절력은 동공크기 3 mm에서 0.015± 1.340 D, 5 mm에서 –0.054±1.566 D로 0.069 D 근 시도가 증가하였다. 이와 같은 결과는 동공크기의 증가 는 근시도의 증가를 가져온다는 기존 연구15-18)와도 일 치됨을 알 수 있다. Salmon 등19)의 연구결과에 의하면 동공크기 8 mm일 때 동공 가장자리에서 동공 중심부와 비교하여 –3.000 D 만큼 근시도가 증가하는 경향을 보 일 수 있다고 하였다. 또한, López-Gil 등20)은 일반적 으로 밝은 배경의 검은 글자를 보고 있을 때와 비교하여 어두운 배경에서 눈이 조절을 하게 되면서 눈의 굴절상 태가 근시화 되는 경향을 보인다고 하였다. 이러한 동공 크기 증가에 따른 근시도 증가 현상은 동공크기 변화가 각막 굴절면의 크기와 수차의 변화를 야기 시키기 때문 인 것으로 보고되어 있다.21)
안구의 고위수차를 증가시킬 수 있는 원인은 다양하 게 보고되고 있다. 그 중 연령은 안구의 고위수차에 중 요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.19) Amano 등14) 은 일본인 75안을 대상으로 한 연구에서 연령이 증가함 에 따라 각막 및 안구전체의 코마수차가 증가되었다고 하였다. 본 연구결과 코마수차는 노안 전인 20~40세 대상자 전체의 동공크기 3 mm에서 0.044±0.029 μm, 5 mm에서 0.178±0.147 μm로 동공크기에 따라 유의 한 차이가 있었고, 노안 후인 45~80세 대상자 전체의 동공크기 3 mm에서 코마수차 0.070±0.051 μm, 5 mm에서 0.122±0.096 μm로 유의한 차이가 있었다. 또한, 코마수차는 동공크기 3 mm에서 20~40세 대상 자보다 45~80세 대상자에서 0.026 μm 수차량이 증가 하여 Amano 등14)의 선행 연구결과와 일치하였다.
하지만, Athaide 등22)의 5~64세 남미인(브라질인)을 대상으로 연구한 수직 코마수차와 수평 코마수차는 연령 이 증가하면서 감소한다는 연구결과와는 차이가 있었다. 고위수차는 같은 대상을 같은 수차계로 측정하여도 측정 시의 눈물막의 상태나 시축의 정렬 상태,23,24) 측정방법 (측정장비, 측정 동공크기 등), 측정대상에 따라 결과 값 이 다르게 나타날 수 있기 때문이다.
Amano 등14)은 연령이 증가함에 따라 안구전체의 구 면수차가 증가하는데 이는 수정체의 변화 때문이라고 하 였고, Sicam 등25)도 연령이 증가하면서 전체 각막 구면 수차 값이 증가한다고 하였다. 본 연구에서도 동공크기 3 mm에서 20~40세 대상자의 구면수차보다 45~80세 대상자에서 0.016 μm 수차량이 증가하였다. 하지만, Kim 등13)의 연구결과에서는 20~60대의 안구 전체 구 면수차는 연령이 증가함에 따라 증가하였고, 20~60대 의 내부 구면수차는 통계적으로 유의하게 감소하는 것으 로 나타났다. 하지만, 특정 연령대인 10~20대 그룹과 40대 이상 그룹의 연구 결과는 안구전체와 내부 구면수 차 모두 큰 변화가 없는 것으로 나타나 연령에 따른 고 위수차 변화가 차이가 있는 것으로 보고 하였다.
본 연구에서는 고위수차 중 코마수차, 구면수차 외에 트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 20~40세 대상자는 0.040±0.028 μm, 45~80세 대상자는 0.077±0.056 μm로 0.037 μm 수차량이 증가하였고, 비점수차는 동 공크기 3 mm에서 20~40세 대상자는 0.016±0.016 μ m, 45~80세 대상자는 0.028±0.020 μm로 0.012 μm 수차량이 증가하였으며, 콰트레포일수차는 동공크기 3 mm에서 20~40세 대상자는 0.013±0.008 μm, 45~80 세 대상자는 0.035±0.028 μm로 0.022 μm 수차량이 증가하여 노안 전보다 노안 후 고위수차량이 모두 증가 하는 것으로 나타났다.
이는 연령이 증가함에 따른 고위수차가 증가한다는 선행 연구결과와 일치하였고 고위수차 증가의 원인은 연 령이 증가함에 따라 눈물막 안정성이 감소되어 각막표면 의 불규칙성이 증가되고 누액이 감소되기 때문이다.26,27) 하지만, Kim 등13)은 특정 연령의 그룹에서 각막의 총 고 위수차, 코마수차 및 구면수차 모두 연령과 수차 변화사 이에 통계적으로 유의한 상관관계가 나타나지 않았다고 보고하였다. 이는 대상자 분포가 20대 및 40대에서 50 대 사이가 상대적으로 많이 분포되어 있어 본 연구대상 의 연령대와는 차이가 있고, 측정방법에서도 수차를 측 정하기 전 산동제를 사용하였다는 점과 측정기기가 다 르기 때문에 다른 결과가 나타났을 것이라고 생각된다.
눈의 광학시스템에서 나타나는 다양한 고위수차는 망 막상의 질을 저하시키는 원인으로 잘 알려져 있다.28,29) 또한, 고위수차는 저위수차와는 다르게 안경 렌즈로 쉽 게 교정하기 힘들어, 굴절교정술등을 이용하여 고위수차 를 교정하고 있다. 하지만, 굴절교정술등이 힘든 고 연 령대인 경우 고위수차가 교정되지 않을 경우 시력저하로 인하여 삶의 질이 낮아질 수밖에 없다.
고위수차를 노안 전후의 연령군으로 분류하여 동공크 기 변화에 따른 굴절이상과 고위수차를 비교 분석한 결 과 동공크기 증가에 따른 근시도 증가는 명소시에서 암 소시 상태로 변화할 때 나타나는 산동, 수차 증가 등에 의한 것이며, 연령 증가에 따른 고위수차의 증가는 연령 증가가 시력저하와 망막상의 질을 저하 시키는 주요한 원인임을 보여주는 결과이다. 이러한 결과로 볼 때, 노 안교정을 위한 누진굴절력렌즈 등의 처방 시 시력을 저 하시킬 수 있는 동공크기나 고위수차를 참고하여 처방하 여야 할 것으로 생각된다. 또한, 노안 교정 시 수차는 누 진굴절력렌즈 처방, 노안교정술 및 백내장 수술에서 활 용되는 중요한 값이므로 정확한 분석 결과가 요구된다. 고위수차는 연령, 인종, 측정기계, 측정방법, 눈물막 안 정성 등 다양한 이유로 차이가 있지만, 추가 연구를 통 해 고위수차 차이에 대한 원인, 분석, 보정이 가능해진 다면 고위수차로 인하여 생기는 불편함을 줄일 수 있는 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 생각된다.