Ⅰ. 서 론
눈물층은 각막 표면을 균일하게 만들어 외부의 빛이 규칙적으로 굴절하도록 하는 역할을 한다.1,2) 따라서 안 정적인 눈물층은 안구 광학적으로 매우 중요하지만, 눈물층의 두께와 관련해서 연구자에 따라 결과값의 범위가 크게 발생하였으며, 4 μm에서 40 μm까지로 보고하고 있다.3,4) 그러나 콘택트렌즈를 착용하게 되면, 콘택트렌즈로 인하여 눈물층이 구조적으로 나누어지게 되고, 일부는 렌즈의 전면에 그리고 일부는 렌즈의 후면에 위치 하게 되며, 이로 인한 생화학적 특성 및 생물리학적 특성이 변하게 된다.5,6) 안광학적 측면에서 눈물층을 포함 한 안구 광학과 렌즈 광학의 합으로 안구의 굴절이상이 교정되며, 특히 가스투과성렌즈(Rigid Gas Permeable, RGP)렌즈 혹은 하드렌즈라 불리는 렌즈 착용과 관련하여 눈물층의 역할이 매우 중요하게 작용한다. RGP렌즈는 산소투과성 재질로 산소가 각막에 원활하게 전달되는 장점이 있지만, 재질 자체가 단단하여 착용감이 떨어지는 것이 단점으로 알려져 있다. 이런 불편한 착용감에도 불구하고, 2020년 세계 콘택트렌즈 처방 추세 보고서에 의하면, RGP 렌즈 처방률이 전체 콘택트렌즈에서 차지하는 비율이 13%에 이르고 있으며, 이는 각막표면의 불규칙성 난시, 높은 정도의 각막난시가 있는 경우, 소프트렌즈 콘택트렌즈보다 교정 효과가 광학적으로 우수하기 때문이다.7) RGP 렌즈는 단단한 재질로 인하여, 착용 시 렌즈가 각막의 형태에 따라 휘는 성질이 없이 렌즈 후면의 형태가 그대로 유지되며, 렌즈의 후면과 각막전면 사이에 일정 공간이 발생하는데, 이 공간을 눈물이 채우게 된다. 따라서 렌즈와 각막 사이의 공간 형태에 상관없이 눈물이 이 공간을 채우게 되며, 이때 채워진 눈물의 형태에 따라 빛을 굴절시킬 수 있는 굴절력을 가질 수도 있는데, 이를 눈물 렌즈(tear lens)라고 한다.8) 임상적으로 RGP 렌즈 착용 시 렌즈의 후면 곡률반경 (base curve, BC)은 렌즈 착용 시 각막 위에 안정적으로 위치하는가를 평가하는 것을 피팅(fitting)이라고 하며, BC는 렌즈의 피팅 상태에 영향을 미치는 가장 중요한 요소이다. 또한, 렌즈의 BC와 각막의 곡률에 따라서 누액 렌즈의 형태가 변하게 되는데, 렌즈의 BC가 곡률 반경보다 큰 경우에는 각막 정점과 렌즈의 중심부가 거의 밀착되게 되고 각막 주변부는 떠있는 형태로 되는 데, 이는 눈물층의 모습이 오목렌즈의 형상으로 마이너스(-)굴절력을 가지게 된다. 이는 안구 광학계에 빛을 맺히는 위치가 뒤쪽으로 반대로 렌즈의 BC가 곡률반경 보다 작은 경우, 각막 정점부분과 렌즈의 중심부분에 간극이 발생하고 주변부는 밀착한 형태로 되며 눈물층의 볼록렌즈의 모습으로 만들어지게 되며, 이는 플러스(+) 굴절력을 가지는 눈물층이 되는 것이다(Fig. 1). 따라서 실제 RGP 렌즈를 처방할 때 렌즈와 각막 간에 형성된 눈물층의 형태, 즉 눈물 렌즈의 굴절력을 고려하여야 하며, 최종 처방 시 이를 고려하여 처방 값을 결정하는 것이 임상에서 가장 중요한 부분이다. 광 간섭 단층촬영 (OCT)은 비침습적 광학측정 방법으로 생의학 응용 분야에서 많이 활용되고 있다.9,10) 안구에서도 수정체, 유리체, 망막 등의 영상 촬영에 적용되고 있으며, 최근에는 안구 전방 부분에 대한 촬영도 이루어지고 있다.11) 특히 나 OCT를 이용한 눈물막 두께에 대한 논문도 발표된 바 있는데, 소프트렌즈 착용과 관련된 눈물막 측정으로 한정되고 있다. 따라서 본 연구에서는 광 간섭 단층촬영 (OCT)을 이용하여 실제로 RGP 렌즈 착용 시 렌즈의 BC가 변하게 될 때, 렌즈 후면과 각막전면 간에 발생하는 눈물층의 두께를 광 간섭 단층촬영 장치(OCT)로 측 정하고, 이때 발생한 눈물 렌즈의 굴절력을 측정하여 상관관계를 분석하고자 한다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대 상
본 연구의 대상자는 안질환이 없고 안과적 수술 병력이 없으며, RGP lens 착용 경험이 있는 20대 20명 (남 10명, 여 10명, 평균연령 23.02±1.89세)이 참여하였으며, 굴절이상 정도는 각막난시가 –1.00 D 이하, 교정시력 1.0의 근시안을 대상으로 하였다. 본 연구는 연구기관인 생명윤리위원회의 승인을 받은 후 진행되었으며, 모든 대상자의 참여 동의서의 동의를 얻었으며, 대상자들은 본 연구의 목적과 검사 내용을 숙지한 후 연구에 참여하였다.
2. 연구 방법
1) RGP 렌즈와 피팅
본 연구에 사용된 RGP 렌즈는 Boston XO 재질의 비구면 렌즈로 –3.00 D의 굴절력, 전체 직경 9.6 mm, 중심 두 께 0.15 mm, BC는 7.4~8.4 mm까지 0.05 mm 단위로 구성되어 있다. 참여자들의 각막 곡률은 개방형자동굴절기기를(Nvision-k 5001, Topcon, Japan) 사용하여 3회 측정하였고, 각 참여자의 평균 각막 곡률값(K)을 기준으 로 RGP 렌즈의 곡률반경 (base curve, BC)를 결정하였는데, 각막 곡률과 정렬된 상태의 BC(정렬 피팅, alignment fit), 각막곡률보다 큰 BC(플랫피팅, flat fit), 각막 곡률보 다 작은 BC(스팁 피팅, steep fit)의 RGP 렌즈를 착용하도록 하였다. 실제 임상에서 RGP 렌즈 피팅 시, 각막 위에서 의 정적 상태에서의 렌즈의 위치, 동적 상태에서의 렌즈의 움직임이 이상적이지 않은 경우, BC 변경을 통해서 이상적인 피팅 상태로 조정하게 되는데, 이때 변경하는 정도를 0.05 mm 단위로 조정하게 된다. 따라서 본 연구에서도 실제 임상 현장에서 행하는 바와 같이 플랫 피팅, 정렬 피팅 그리고 스팁 피팅간의 BC 간격을 0.05 mm로 정하여 렌즈를 선택 착용하도록 하였다.
2) 광 간섭 단층촬영(OCT)을 이용한 눈물층 두께 측정
본 연구에서는 광 간섭 단층촬영 장비(3D OCT-1, Topocon, Japan)를 사용하였다. 3D OCT-1 Maestro 는 고해상도 컬러 무산동 망막 카메라와 최신 Spectral Domain OCT 기술을 결합한 것으로 알려져 있다. PinPoint™ 등록은 안저 이미지 내에서 OCT 이미지의 위치를 적절하게 표시하는 데 도움이 되며, 자동 세분화 와 함께 12×9 mm2 스캔은 한 번의 스캔으로 참조 데 이터베이스와 함께 시신경 및 황반의 측정 및 지형도를 제공한다. 3D OCT-1는 780~1,550 nm의 근적외선의 광 간섭 원리를 이용한 것으로 비침습적인 방법으로 측정 조직 부위를 1~15 nm단위의 고해상도 3D 단면 영 상으로 촬영하여 측정하였다. 참여자들은 RGP 렌즈를 착용한 상태에서 이미지 촬영하였다. 참여자들의 각막 곡률에 맞는 BC의 렌즈, 그리고 0.05 mm 큰 BC, 0.5 mm 작은 BC를 착용하도록 한 후, 렌즈의 움직임이 안정화 된 것을 확인 후 측정 하였다(Fig. 2).
3) RGP 렌즈 후면과 각막전면 간 눈물 렌즈의 굴절력 측정
RGP 렌즈 후면과 각막전면 간에 형성된 눈물 렌즈로 인 하여 발생하는 굴절력은 개방형 자동굴절기기(Nvision-k 5001, Topcon, Japan)를 사용하였다. 굴절력의 계산은 참여자가 RGP 렌즈를 착용 전의 굴절이상 상태와 RGP 렌즈(-3.00 D)를 착용시킨 상태에서의 굴절이상 상태를 비교하여 산출하였다. 예를 들면 본 연구에 사용된 RGP 시험 렌즈는 모두 –3.00 D의 굴절력을 가지고 있는데, -3.00 D 교정 효과가 그대로 적용되었다고 하면, 각막 곡률과 렌즈의 BC가 일치한 정렬된 상태를 의미하게 되며, -3.00 D 보다 덜 교정된 값이 측정되었다 하면 렌즈 후면과 각막전면에 형성된 눈물 렌즈가 (+)렌즈 형태로 형성된 것을 의미한다. 또한 –3.00 D 이상 교정된 것으로 측정되면, 눈물 렌즈가 (-)렌즈 형태로 형성된 것을 의미하며, RPG 렌즈 자체의 굴절력인 –3.00 D와 추가로 (-)굴절력을 가진 눈물 렌즈가 합쳐져서 – 3.00 D 이상의 굴절력이 안광학계에 영향을 준 것이다.
3. 통계분석
연구를 통하여 측정된 데이터는 통계분석 프로그램인 IBM SPSS를 사용하였으며, ANOVA 및 상관관계 분석 을 이용하여 비교하였으며, 통계분석 결과 p<0.050일 때 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판단하였다.
Ⅲ. 결 과
1. Fitting에 따른 RPG 렌즈 후면과 각막전면의 눈물층 두께(μm)
3가지 피팅에 따라서 RPG 렌즈 후면과 각막전면의 있는 눈물층의 두께는 통계적 유의성을 보였다(Table 1). 각막의 곡률반경보다 RPG 렌즈의 BC가 0.5 mm 작은 경우(steep fit)에 생성된 눈물층의 두께는 12.5±1.50 μm, RGP BC가 각막 곡률보다 0.5 mm 큰 경우 (flat fit) 생성된 눈물층의 두께는 9.1±0.50 μm였다(Fig. 3). 통계적 유의성에서 flat fit 때 생성된 눈물층의 두께는 정렬, 스팁 피팅에 비해서 눈물층이 얇았으며, 정렬 피팅 때 생긴 눈물층도 스팁한 피팅 상태보다 눈물층이 얇았다(Fig. 4-6).
2. Fitting에 따른 눈물 렌즈의 굴절력
3가지 피팅에 따라서 RPG 렌즈 후면과 각막전면의 있는 눈물 렌즈의 굴절력 간 통계적 유의성을 보였다 (Table 2). 각막 곡률반경과 RGP BC이 정렬되었을 때 생성된 눈물 렌즈의 굴절력은 –0.48±0.85 D이었으며, 플랫 피팅인 경우 –0.85±0.75 D, 스팁 피팅인 경우 +1.56±0.77 D였다(Fig. 7). 통계적 유의성에서 스팁 피팅인 경우가 정렬, 플랫 피팅에 비해 플러스 쪽의 굴절력을 보이는 것으로 나타났으며, 정렬 피팅과 플랫 피팅 간의 차이는 없었다.
3. Fitting에 따른 RPG 렌즈 후면과 각막전면의 눈물층 두께와 눈물 렌즈의 굴절력 상관관계
3가지 피팅에 따라서 RGP 렌즈 후면과 각막전면의 있는 눈물 렌즈의 두께와 눈물 렌즈로 생성된 굴절력과 의 상관관계 분석에서 r=0.58로 다소 높은 상관관계를 보였다(Fig. 8).
Ⅳ. 고 찰
본 연구에서는 안구 광학적 측면에서 RGP 렌즈를 착용 시, 각막 곡률과의 물리적 관계에 따라 생성되는 눈 물층의 두께를 OCT로 측정하고, 그 눈물층으로 인하여 굴절력이 발생하면 이를 눈물 렌즈라 하는데, 이에 대한 굴절력을 계산하고자 하였다. 이 눈물 렌즈 측정은 RGP 렌즈 처방 시 눈물 렌즈로 인하여 발생한 굴절력을 렌즈 굴절력으로 상쇄해야 올바른 안구의 굴절이상을 교정할 수 있기 때문이다. 일반적으로 각막 곡률반경과 일치하는 콘택트렌즈의 곡률반경이 일치하는 것을 착용하는 것이 이상적이라 할 수 있으나, 이는 안광학적 굴절이상 교정만을 고려한 부분이라 할 수 있다.
각막의 생체학적 특성을 고려하면, 각막의 곡률반경과 콘택트렌즈의 곡률반경의 차이가 있어야, 렌즈와 각 막전면 간에 있는 이물질을 배출할 수 있으며, 원활한 산소공급도 이루어질 수 있게 된다. 또한, 물리적인 부분에서도 렌즈가 각막 위에 안정적으로 위치하고 눈깜빡임 시 일정 정도의 움직임이 있어야 하는데, 이는 렌즈의 BC를 조정함으로써 가능한 부분이다.
따라서 본 연구에서는 렌즈가 각막 위에 안정적으로 위치하면서 BC를 달리하였을 때, 각막의 곡률과의 차이 로 발생하는 눈물층의 두께를 측정하였는데, 각막의 곡률반경보다 RPG 렌즈의 BC가 0.5 mm 작은 경우 (steep fit)에 생성된 눈물층의 두께는 12.5±1.50 μm, 각막과 일치하는 BC를 착용시켰을 때(9.1±1.55 μm)보다 3.4 μm 두꺼운 눈물층의 두께를 보였다. 그리고 렌즈 중심이 각막 중심과 가장 가깝게 위치하는 피팅(Flat fit)인 경우(6.2±1.06 μm)보다는 6.3 μm의 차이를 보였다. 기존 OCT를 활용한 비침습 눈물층의 두께를 3~4.79 μm 보고한 바 있는데,12) 소프트렌즈를 착용 후, 눈물층의 두께를 4.5~4.7 μm로 두꺼워진다고 보고하고 있는데, 이는 렌즈와 눈물 층간의 물리적 장력이 발생하여 눈물층이 두꺼워진다고 설명하고 있다.13) 또한 해당 연구에서는 소프트렌즈의 착용 시 렌즈 후면에 4 μm 눈물막 두께가 PMMA 재질의 렌즈를 착용한 경우, 렌즈 후면의 눈물층 두께는 82.4 μm로 측정되었다고 보고한 바 있다. PMMA는 RPG 렌즈보다 경성이 더 단단한 재질로 산소 불투과성 재질로 현재는 사용되지 않는 렌즈이나, 물리적 특성이 RPG 렌즈보다 각막과의 밀착성이 떨어 지게 되어, 상대적으로 눈물층의 두께가 더 높게 측정되었다고 판단된다. 또한, 연구마다 약간의 차이가 나는 것은 측정기기 간의 해상도의 차이와 대상자의 각막 곡률의 차이로 기인한다고 사료된다.
RPG 렌즈 후면의 눈물층은 각막에 불규칙한 난시가 있는 경우, 이를 눈물로 채워져 표면을 만들어 불규칙 난시를 교정하는데 유용하게 적용된다.14) 규칙성을 가진 각막에서도 눈물층의 형상이 오목렌즈의 형태 혹은 볼록 렌즈의 형태로 형성될 수가 있다. 이런 형상을 가지게 되면 빛을 굴절시킬 수 있는 굴절력을 가지게 되며, 이 를 눈물 렌즈라고 한다. 본 연구에서도 RGP 렌즈의 BC 가 각막 곡률보다 크거나 일치한 경우, 마이너스 굴절력을 가지는 것으로 나타났으며, 반대로 렌즈의 BC가 각막곡률 보다 작은 경우, 렌즈 중심부와 각막정점부의 간격이 주변부보다 커지게 되어 볼록렌즈의 형상, 즉 플러스 굴절력을 가지는 것으로 나타났다. RGP 렌즈의 BC 와 각막 곡률을 일치하도록 한 경우에도 마이너스 굴절력을 보였는데, 이는 RPG 렌즈의 디자인과 관련이 있을 수 있는데, 본 연구에서 사용된 RPG 렌즈는 비구면 디자인으로 렌즈의 중심부는 각막 곡률과 일치하지만, 주변부로 갈수록 곡률이 완만하게 변하여 눈물층의 두께가 변화가 일어난 것이며, RPG 렌즈의 디자인에 따라서 렌즈 후면의 눈물은 굴절력과 더불어 눈물층의 순환에도 많은 영향을 미친다고 보고된 바 있다.15) 이 눈물 렌즈의 굴절력을 눈물층에서 직접 측정할 수는 없으며, 안광학 임상에서는 각막, 수정체 및 다른 안구 내 부속기의 굴절력을 모두 고려한 후 미교정 혹은 과교정된 정 도에 따라서 눈물 렌즈가 생성하는 굴절력을 산출해내는 방식이 사용되며, 본 연구에서도 같은 방식으로 산출하였다. 본 연구에서 RPG 렌즈 BC를 최대 0.1 mm의 변 화해주었을 때, 이에 따라 생기는 굴절력의 차이는 2.04 D였다. 이는 통계적 유의성뿐 아니라 안 광학 임상적으로도 매우 의미 있는 굴절력이다. 하지만 렌즈의 BC가 7.97 mm에서 7.92 mm로 줄였을 때 굴절력의 변화는 0.37 D지만, 7.92 mm에서 7.87 mm로 변화해주었을 때 굴절력 변화는 0.71 D로 비례적인 굴절력 변화는 관찰되지 않았다. 따라서 BC의 변화로 발생하는 눈물 렌즈의 굴절력을 수식적으로 산출하는 것은 임상에서 오류가 발생할 여지가 많으므로, 실제 렌즈를 착용한 상태에서 눈물 렌즈의 굴절력을 산출하여, 최종 처방 값을 정하는 것이 필요하다. 또한, 연구 참여자가 제한적인 측면이 있어서, 본 연구의 결과를 실무에 바로 적용하기에는 다소 어려운 점이 본 연구의 제한점이라 할 수 있다. 따라서 향후 본 연구보다 더 다양한 변수와 참여자를 대상으로 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Ⅴ. 결 론
본 연구에서는 OCT를 이용하여, RGP 렌즈를 착용하였을 때 렌즈 후면과 각막전면에 형성되는 눈물층을 측 정하였으며, 렌즈의 BC와 각막의 곡률 간의 차이가 발생함에 따라서 눈물층의 두께에 변화가 생기고, 이는 서로 다른 굴절력을 가지는 눈물 렌즈로 작용하는 것을 측 정하였다. 실제 RGP 렌즈를 착용하는 대상자들의 각막 형태가 다양하게 존재하고, 렌즈의 디자인 또한 여러 가 지로 제조되어 있어 각막과 렌즈 간의 물리적 작용이 다르게 일어날 수 있다. 따라서 임상에서는 이런 부분을 염두에 두어, 산출적인 계산이 아닌 실제 착용과 그 결과로 발생하는 눈물 렌즈의 굴절력을 고려하여 최종 처방 값을 조정하여야 할 것이다.
