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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.23 No.1 pp.33-39
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2021.23.1.33

Dynamic Measurement of Refraction and Pupil Center Shift according to Illumination

Hyun-Jong Cho1), Hyojin Kim1),2)*
1)Graduate School of Health and Welfare, Baekseok University, Student, Seoul
2)Dept. of Optometry, Baekseok University, Professor, Cheonan
* Address reprint requests to Hyojin Kim Dept. of Optometry, Graduate School of Baekseok University, Seoul TEL: +82-41-550-2841, E-mail: khj@bu.ac.kr
February 9, 2021 March 24, 2021 March 24, 2021

Abstract


Purpose : The aim of this study was to evaluate the change of refraction and pupil center shift including direction and amounts according to the illumination.



Methods : From July 2020 to September 2020, 58 eyes of 29 adults (14 males and 15 females) who had no experience with ophthalmic disease and corneal refractive surgery. The average age is 35.62±14.48 years. Using an aberration analyzer, the result of measuring the refraction according to the illumination, the change of the pupil center shift were used and the average value was measured three times each. The statistical program SPSS was used to analyze whether there was a difference between the change in myopia and the pupil center according to the illumination.



Results : The spherical diopter according to the illumination changed from –2.80 D to –2.94 D increasing by –0.14 D (p<0.001). The cylindrical diopter increased from –0.93 D to –0.98 D, increasing by –0.05 D (p<0.001). The change of the pupil center shifted by an average of 0.14 mm (p<0.001) in the horizontal direction and 0.13 mm in the vertical direction (p<0.001). The shift of the pupil center by direction was 35 eyes (60.3%) on the superior, 20 eyes (34.5%) on the inferior, 25 eyes (43.1%) on the nasal, and 33 eyes (56.9%) on the temporal. The horizontal shift in both eyes had a high correlation (r=0.700) and there was a low correlation in the vertical direction (r=0.244).



Conclusion : In the scotopic vision, the greater the spherical power in the (-) direction, and the pupil center shifted in both horizontal and vertical directions. Therefore, when preparing spectacle lenses for night activities, it is considered that the quality of visual acuity due to the shift of the pupil center should be considered.



조도변화에 따른 굴절력 및 동공중심 이동의 동적 측정

조 현종1), 김 효진1),2)*
1)백석대학교 보건복지대학원 안경광학과, 학생, 서울
2)백석대학교 안경광학과, 교수, 천안

    Ⅰ. 서 론

    시력 교정에 있어서 정확한 눈의 굴절력과 동공 중심 점의 측정은 중요한 요소이다. 정확하게 교정되지 않은 눈의 굴절력은 상의 선명도, 동적 시력이 감소한다고 알 려져 있다.1) 동공중심점의 이동은 눈부심을 유발하며, 고위수차가 증가한다.2)

    동공크기의 변화는 눈의 굴절력뿐만 아니라 동공 중 심점을 이동시키며, 다양한 수차가 유발하여 망막 이미 지의 품질에도 영향을 미친다.3) 동공크기는 조도에 많은 영향을 받으며, 조도와 동공 크기는 반비례한다. 안과 수술실은 높은 조도의 빛이 필요하기 때문에4) 수술실의 조도는 검사실의 조도보다 높다. 따라서 수술실에서의 높은 조도로 인하여 동공의 크기가 감소해 눈의 굴절력 과 동공중심점이 이동할 수 있다. Imene Salah Mabed 등3)의 연구에서 동공 중심은 조도 변화에 따라 이동하였 고, Tarbernero 등5)은 7 mm 동공 기준으로 0.07 mm 이상, 3 mm의 동공 기준으로 0.20 mm 이상의 동공중 심이동은 좋은 시력의 질을 얻을 수 없다는 결과를 보였 다. Lu 등6)은 코마수차 및 Zernike 수차의 증가는 시력 의 질의 영향을 준다고 하였다. 그러나 현재까지 조도에 따른 동공 크기 변화와 관련된 연구는 많지만, 조도에 따른 동공 중심 변화에 대한 연구는 부족한 실정이다. 굴절교정 수술 시 동공 중심점이 일치하지 않으면 굴절 교정 수술 후 눈부심을 유발하고 최상의 교정시력을 저 하시키며 대비감도를 감소시킬 수 있다.9) 또한, 안경렌 즈의 광학 중심점과 동공 중심이 불일치하면 프리즘 효 과 및 유발 사위가 나타날 수 있다.10)

    따라서 동공 중심의 이동은 안과적인 수술 예후9) 또 는 안경 조제 시 상의 질에 많은 영향을 미치기 때문에 10) 조도 변화에 따른 동공 중심 이동과 관련된 많은 자 료가 필요하다. 이에 본 연구에서는 조도 변화에 따른 눈의 굴절력, 동공 중심의 이동량과 이동 방향을 알아보 고자 하였다.

    Ⅱ. 대상 및 방법

    1. 대상

    본 연구는 백석대학교 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인을 받고(승인번호 BUIRB- 202007-HR-008), 대상자에게 연구의 목적과 내용을 설 명하고 동의를 구하여 측정한 값을 사용하였다. 2020년 7 월부터 2020년 9월까지 경기도 지역에 있는 안경원으로부 터 자료제공에 대한 동의를 얻은 후에 진행하였다.

    연구 대상자는 원용 안경 처방을 위해 내원했던 고객 중에서 안과적인 질환 및 각막 굴절 교정 수술 경험 없 는 성인 29명(남자 14명과 여자 15명)의 58안이며, 대 상자의 평균 나이는 35.62±14.48세(11∼60세)였다. 대상자의 평균 굴절력은 –2.81±2.23 D로 모두 근시안 이었다(Table 1).

    2. 연구 방법

    전자동 수차 분석기(Wave Analyzer Medica 700, Essilor, Paris, France)를 이용하여 기기에 조정되어 있는 명소시, 암소시를 대표할 수 있는 가상 환경을 조 성하여 눈의 굴절력과 동공 크기, 동공 중심 이동량을 측정하였다. 선행연구7) 의 연구에 따르면 전자동 수차 분석기는 측정검사에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 굴 절력은 수차 분석기의 수동모드를 이용하여 단안으로 3 회 측정한 평균값을 이용하였다. 동공 크기와 동공 중심 이동은 검사실의 조도를 150 lx로 조정하고 측정기기를 이용하여 기기에 조정 되어있는 명소시, 암소시 상태에 서 각각 측정하였다.

    우안의 수평 방향 이동은 코 쪽을 (+), 귀 쪽을 (–)방 향으로 표시하였고, 좌안은 코 쪽을 (-), 귀 쪽을 (+)방 향의 수평 이동으로 나타내었다. 수직 방향은 양안 모두 위쪽 방향으로 이동했을 경우를 (+), 아래쪽 방향으로 이동했을 경우를 (-)로 표시하였다(Fig. 1).

    모든 자료 분석은 통계 프로그램 SPSS version 20.0(SPSS Inc, chicago, IL, USA)을 이용하였다. 조 도 변화에 따라 명소시와 암소시에서의 굴절력, 그리고 동공 중심의 이동량을 비교하기 위해서 대응 표본 t-검 정(Paired t-test)을 실시하였다. 모든 결과에서 p<0.050인 경우를 유의하다고 간주하였다.

    Ⅲ. 결 과

    1. 조도 변화에 따른 굴절력

    구면 굴절력은 조도가 높았을 때 –2.81±2.23 D에서 낮았을 때 –2.94±2.20 D로 평균 –0.13±0.15 D 변화 되었다(p<0.001). 원주 굴절력은 조도가 감소함에 따라 –0.93±0.68 D에서 –0.99±0.74 D로 평균 –0.06±0.23 D 만큼 변화하였다(p<0.001, Table 2).

    2. 조도 변화에 따른 동공 중심점의 이동

    동공 중심점의 이동량은 수평 방향으로 0.14±0.10 mm, 수직 방향으로 0.13±0.13 mm 만큼 이동하였다. 벡터 값으로는 평균 0.21+0.14 mm 만큼 이동하였다 (Table 3).

    우안에서 동공 중심의 이동은 수평 방향으로 0.12±0.09 mm 수직 방향으로 0.15±0.16 mm 이동 하였고, 좌안에서는 수평 방향으로 0.16±0.10 mm, 수 직 방향으로 0.12±0.09 mm 이동하였다. 양안 간에 동 공 중심의 이동은 수평, 수직 방향 모두 유의한 차이가 없었다(수평 방향: p=0.469, 수직 방향: p=0.502, Table 4).

    Fig. 2는 동공 중심점의 이동량에 따른 빈도수를 나 타내었다. 동공 중심 이동량이 0.10 mm 이하인 그룹 은 우안에서 8안(27.6%), 좌안에서 3안(10.3%)이었 고, 0.11 mm 이상 0.20 mm 이하인 그룹은 우안에서 9안(31.0%) 좌안에서 14안(48.3%) 있었다. 0.21 mm 이상 0.30 mm 이하인 그룹은 우안에서 7안(24.1%), 좌안에서 6안(20.7%), 0.31 mm 이상 0.40 mm 이하 인 그룹은 우안에서 3안(10.3%), 좌안에서 4안 (13.8%), 0.41 mm 이상 0.50 mm 이하인 그룹은 우 안에서 0안(0.0%), 좌안에서 2안(6.9%), 0.51 mm 이 상 0.60 mm 이하인 그룹은 우안에서 0안(0.0%), 좌안 에서 0안(0.0%), 0.61 mm 이상 0.70 mm 이하인 그 룹은 우안에서 2안(6.9%), 좌안에서 0안(0.0%)이었다 (Fig. 2).

    3. 조도 변화에 따른 방향 별 동공 중심점의 이동

    동공 중심점의 이동 방향은 수평에서 코측과 귀측 방 향으로, 수직에서 상측과 하측 방향으로 이동하였다. 총 58안 중 수평 방향으로는 코 쪽으로 25안(43.1%), 귀 쪽으로는 33안(56.9%) 이동하였으며, 수직 방향에서는 위쪽으로 35안(60.3%), 아래쪽으로 20안(34.5%), 움직 임이 없는 경우는 3안(5.2%)이었다(Table 5).

    Table 6는 좌·우안을 구분하여 수평과 수직 방향에 서 코 쪽과 귀 쪽, 그리고 위쪽과 아래쪽으로 이동한 빈 도수를 나타내었다. 우안의 동공 중심은 수평 방향에서 코 쪽으로 15안(51.7%), 귀 쪽으로 14안(48.3%) 이동 하였고, 수직 방향으로는 아래쪽으로 9안(31.0%), 위쪽 으로 19안(65.5%), 움직임이 없었던 눈은 1안(3.4%) 있 었다. 좌안에서는 수평 방향에서 코 쪽으로 10안 (34.5%), 귀 쪽으로는 19안(64.5%) 이동하였고, 수직 방향으로는 아래쪽으로 11안(37.9%), 위쪽으로 16안 (55.2%), 움직임이 없었던 경우는 2안(6.9%)이 있었다 (Table 6). 위와 같은 방향 별 이동한 빈도수와 이동량 을 Fig. 3에 좌·우안을 구분하여 나타내었다(Fig. 3). 양안에서 수평으로 이동방향 상관계수(r)는 0.700으로 높은 상관관계를 보였으며, 수직방향에서 r=0.244로 낮 은 상관관계를 보였다.

    Ⅳ. 고 찰

    동공의 중심점은 각막 굴절 교정 수술과 안경 조제 가 공의 광학적 중심으로 시력 향상을 위한 교정 방법에서 매우 중요하게 다루어야 하는 요소이다. 본 연구에서는 이러한 동공의 중심점이 조도 변화에 따라서 이동하는지 알아보고자 명소시와 암소시에 눈의 굴절력, 동공 중심 점의 위치를 측정하였다. 이를 바탕으로 조도 변화에 따 른 굴절력, 동공 크기 그리고 동공 중심점의 이동 방향 및 이동량을 분석하여 정상안에서 명소시와 암소시에 동 공의 크기 변화와 함께 동공 중심점이 좌·우안에서 이 동 방향과 이동량에 대하여 알아보았다. 동공이 크기가 커지면 구면수차량이 증가하여 근시도가 증가한다는 선 행연구11)가 있다. 본 연구에서는 조도가 낮아짐에 따라 구면 도수는 –2.81±2.23 D에서 -2.94±2.20 D로 평 균 –0.13±0.15 D 변화하였고, 원주 도수는 –0.9– ±0.68 D에서 -0.99±0.74 D로 평균 –0.06±0.23 D 변화하여 조도가 감소함에 따라 굴절력은 근시 방향으로 증가하여 선행연구와 유사한 결과가 나왔다.

    조도에 따른 동공 중심 이동에 관한 선행 연구8)에서는 20∼30대를 대상으로 밝을 때와 어두울 때의 동공 중심 을 측정하였다. 그 결과 높은 조도에서 어두운 조도로 바 뀌었을 때 동공 중심은 수평 방향으로 0.26±0.16 mm, 수직으로 0.20±0.16 mm 만큼 이동하였다. 본 연구에서 는 수평 방향으로 0.14±0.10 mm, 수직 방향으로 0.13±0.13 mm, 그리고 벡터 방향으로 0.21±0.14 mm 만큼 이동하였고, 이것은 선행연구의 20대 대상자에 비해 20대 이상의 다양한 연령층을 포함하여 동공 크기의 변화 가 더 작게 발생했기 때문이라고 생각된다. 또한, 측정 조 도에 따라 동공 중심 이동량이 달라질 수 있기 때문이라 고 생각된다.

    Tabernero J 등5) 은 안구 수차와 동공 중심의 이동 에 관해 조사하였고, 동공 크기가 7 mm 상태일 때 동공 중심의 이동량이 0.7 mm 이상이면 시력의 질에 많은 영향을 미친다고 하였다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 동공 중심의 이동량을 분석하였다. 전체 대상자 29명 58안에서 동공 중심은 평균 0.21±0.14 mm 이동하였 기 때문에 조도가 변하면 대부분 시력의 질적 차이를 느 꼈을 것으로 생각된다. 또한, 전체 58안 중 98%인 57안 은 0.07 mm 이상 이동했다. 대부분의 대상자는 조도 변화에 따라 동공 중심이 이동하여 시력의 질적 차이가 발생했을 것이라 생각된다. 따라서 측정된 도수를 바탕 으로 안경렌즈를 조제 가공할 때 동공 중심점의 위치를 주의해서 아이포인트를 표시해야 할 것으로 생각된다. 조도가 변화함에 따라 발생한 굴절력과 동공 중심 이동 량의 변화는 좌·우안 간에 차이가 없었다. 그러나 우안 과 좌안에서 조도 변화에 따라 동공 중심점이 이동한 방 향은 우안과 좌안에서 코쪽 방향 이동한 경우가 각각 51.7%와 34.5%로 측정되어 선행연구8)의 우안 68.1%, 좌안 68.5%와 다른 결과를 보여 다양한 연령대에서 충 분한 정상안을 대상으로 추가적인 연구가 필요하다고 생 각된다. 본 연구의 결과에서 조도 변화에 따른 구면 굴 절력의 변화량과 동공 중심의 이동량 그리고 동공 크기 의 변화량과 동공 중심의 이동량은 모두 약한 음의 상관 관계를 보였지만 통계적인 상관성은 없는 것으로 나타났 다. 따라서 동공 중심점의 이동과 관련된 요인을 분석할 필요가 있다고 생각된다.

    연구의 제한점으로는 많은 대상자를 모집하지 못하여 동공 중심 이동과 다른 요인과의 상관관계를 포함하지 못 했다. 조도 변화에 따라 발생하는 동공의 크기 변화와 중 심점 이동은 더 나아가 안구의 고위 수차를 증가시켜 대 비감도를 감소시킬 수 있다. 따라서 향후 조도 변화에 따 른 동공 중심점의 이동량에 영향을 주는 관련 요인분석과 함께 중심점 이동으로 인해 발생한 안구의 고위 수차량과 대비감도 변화에 대한 추가적인 연구가 필요하겠다.

    Ⅴ. 결 론

    본 연구에서는 조도가 낮아짐에 따라 눈의 굴절력이 변화하였으며, 동공의 중심점이 이동하였다. 눈의 굴절 력은 근시도가 증가하였고, 동공중심점은 수평과 수직 방향에서 각각 평균 0.14±0.10 mm와 0.13±0.13 mm만큼 이동함을 알 수 있었다. 그러나 동공 중심점의 이동은 굴절력이나 동공 크기의 변화량과는 관련성이 없 었다. 또한, 동공중심점의 이동은 양안에서 유의한 차이 가 없었다. 따라서 후속연구에서는 다양한 연령층을 대 상으로 동공 중심점의 이동량과 그에 관련된 원인을 분 석하여 이것이 시력의 질적 저하에 영향을 미치는지 분 석할 필요가 있다고 생각된다. 또한 조도 변화에 따른 동공중심점 이동량을 다양한 조도를 설정하여 진행해야 할 것으로 생각된다.

    Figure

    KJVS-23-1-33_F1.gif

    Direction of pupil center shift in the right and left eyes.

    KJVS-23-1-33_F2.gif

    Distribution of the vector shift in right and left eyes according to illumination.

    KJVS-23-1-33_F3.gif

    Amount and direction of pupil center shift according to illumination in OU.

    Table

    Demographic characteristics of total subjects in this study

    Absolute value of refractive power according to illumination

    Amount of pupil center shift according to illumination

    Comparison of pupil center shift between right and left eyes

    Percentage of direction in pupil center shift according to illumination

    Percentage of direction in pupil center shift according to illumination

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