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ISSN : 1229-6457(Print)
ISSN : 2466-040X(Online)
The Korean Journal of Vision Science Vol.25 No.4 pp.331-337
DOI : https://doi.org/10.17337/JMBI.2023.25.4.331

The Impact of Higher-order Aberrations on Contrast Visual Acuity in Young Adults

Hyo-Seung Jang1), Yun-Young Song2), Mi-A Jung2)
1)Dr.glass Inc., Optometrist, Seoul
2)Dept. of Optometry, Yeoju University, Professor, Yeoju
* Address reprint requests to Mi-A Jung (https://orcid.org/0000-0002-9413-0038) Dept. of Optometry, Yeoju Institute of Technology, Yeoju TEL: +82-31-880-5432, E-mail: miajung@yit.ac.kr
October 19, 2023 December 11, 2023 December 12, 2023

Abstract


Purpose : The objective of this study was to investigate the influence of higher-order aberrations on contrast visual acuity among young adults.



Methods : A total of 29 young adults in their 20s were recruited for this study. Contrast visual acuity and higher-order aberrations were measured. Based on the results of contrast visual acuity, a comparison was made between the higher-order aberrations at 100% and 10% contrast levels.



Results : The average refractive error correction among the participants was –3.21±1.57 D. The measured values for higher-order aberrations, including defocus, oblique trefoil, vertical coma, horizontal coma, horizontal trefoil, oblique quadrafoil, spherical aberration, and horizontal quadrafoil were –0.326±0.730, -0.026±0.038, 0.042±0047, 0.023±0.048, 0.003±0.038, 0.000±0.022, 0.073±0.027, and 0008±0020 μm. The average high-contrast visual acuity and low-contrast visual acuity among the participants were 1.114±0.304 and 0.686±0.239 logMAR respectively. The analysis of the relationship between higher-order aberrations and contrast visual acuity revealed no significant correlation at high contrast (100%). However, at low contrast (10%), significant correlations were found between oblique trefoil and spherical aberration (p=0.009, p=0.039).



Conclusion : Higher-order aberrations have an impact on contrast visual acuity in young adults. Correcting these higher-order aberrations may improve visual quality.



젊은 성인을 대상으로 한 대비시력에 따른 고위수차 분석

장효승1), 송윤영2), 정미아2)
1)닥터글라스, 안경사, 서울
2)여주대학교 안경광학과, 교수, 여주

    Ⅰ. 서 론

    눈은 여러 광학계와 같이 빛이 결상하는 위치에 따라 발생하는 광학적 수차가 다르며 안광학계에서 발생하는 광학적 수차는 일반 광학계와 다르게 개인에 따라 광학적 수차의 양과 방향이 다르다. 안광학계에서는 이러한 광학 적 수차의 발생과 편차에 따라 시력의 질이 달라진다.1-3)

    안광학계에서 발생하는 수차는 고위수차(higher order aberrations)와 저위수차(lower order abrrations)로 나누어진다. 저위수차는 전체 수차 중 약 90% 정도를 차지하며, 빛이 안광학계에 의해 상이 맺힐 때 망막에 하나의 점으로 선명하게 맺히지 못하고 앞이나 뒤에 흐 린 상을 맺게 하는 2차 수차이다. 이는 구면굴절력과 원 주굴절력 이상(spherocylindrical focus errors)을 의 미하며, 일반적으로 시력보정기구인 안경이나 콘택트렌 즈로 교정 가능한 원시, 근시 및 난시를 의미한다.4,5) 이 에 저위수차는 안경이나 콘택트렌즈로 교정한다. 하지 만, 저위수차만을 교정한 시력보다 조금 더 개선된 시력 을 원하는 대상자들이 많아짐에 따라 시력의 질을 개선 하는 방법에 관심이 증가하고 있어 고위수차 교정에 관 한 관심이 자연스럽게 높아지고 있다.

    저위수차 대비 고위수차는 전체 수차의 10% 정도로 저위수차와 비교하여 상대적으로 적은 비율을 차지하지 만 시력의 질에 영향을 미치는 중요한 요소이며 나이가 증가함에 따라 증가하는 것으로 알려져 있다.6-9) 또한, 고위수차가 1 ㎛ 증가하면 고대비시력이 최대 2.5 logMAR 시력만큼 감소하고, 저대비 시력이 최대 12 logMAR 시 력만큼 감소한다고 알려져 있다.10) 이처럼 고위수차와 시력의 상관관계에 따라 시력의 질을 높이려는 방안으로 고위수차를 제어한 안경렌즈와 콘택트렌즈에 관한 연구 와 개발이 진행되고 있다.

    일상적인 환경에서 시력의 질은 시력검사에 사용되는 시표에 따라 차이가 있다. 고대비시표보다 저대비시표에 서 대비시력이 낮아지며 대비시표에 따른 시력 차이가 유의한 수준으로 나타나고 있어 대비시력에 따른 고위수 차의 차이를 개선한다면 시력의 질 또한 개선된다고 알 려져 있다.11)

    따라서 본 연구에서는 고위수차와 고대비시력(100%), 저대비시력(10%)의 상관관계를 분석하여, 20대 성인을 대상으로 고위수차가 시력의 질에 미치는 영향을 확인하 고자 하였다.

    Ⅱ. 대상 및 방법

    1. 대상

    1) 연구대상

    본 연구는 20~29세의 성인 총 29명, 58안을 대상으 로 검사하였으며 시력에 영향을 미칠 수 있는 전신질환 및 안질환이 있는 경우와 각막 굴절 교정수술 경험이 있 는 경우는 대상자에서 제외하였다. 연구에 참여한 전체 대상자에게 본 연구의 실험 목적과 검사방법에 대하여 충분히 설명한 후 동의를 얻었으며 참여에 동의하지 않 는 대상자는 제외하였다.

    2. 검사방법

    1) 자,타각식 굴절검사를 통한 굴절이상도 및 고위수차 측정

    굴절이상도와 고위수차 및 각막직경은 I-Profilerplus (Zeiss, Berlin, Germany)를 이용하여 측정하였다. 자 각적 굴절검사로 최고 시력의 구면굴절력과 원주굴절력 은 HRT-7000(Huvitz, USA)를 사용하여 정밀 측정하 였다. 고위수차는 I-Profilerplus를 사용했으며 Shack- Hartmann 방식으로 측정하였다. 측정 기계 안의 물점을 주시하게 한 후, 동공 5.0 mm 영역에서 측정하여 RMS (root mean square)로 계산된 고위수차 값을 분석하였다.

    2) 대비시력 평가

    대비 시력은 ETDRS(Early Treatment Diabetic Retinopathy Study, Precision Vision, USA) Chart 를 사용하여 진행하였고, 단위는 logMAR로 측정하였 다. 근거리 시력은 고대비(100%)시력과 저대비(10%)시 력을 각각 측정하였다.

    3. 통계처리

    측정값에 대한 분석은 통계프로그램 SPSS version 21.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 사용하여 분석하 였다. 연령과 굴절이상도, 수평 코마수차(horizontalcoma aberrations), 수직 코마수차(vertical-coma aberrations), 구면수차(spherical aberrations), 오블 리크 트레포일수차(oblique trefoil aberrations), 수직 트레포일수차(vertical trefoil aberrations)의 상관관계 분석은 일원배치분산분석(ANOVA test)을 사용하였다. 본 연구는 신뢰구간 95%로 분석하였으며 유의수준 p<0.050에서 통계적 유의성이 있는 것으로 검증하였다.

    Ⅲ. 결 과

    1. 대상자 정보

    1) 평균 굴절이상도 및 조절력

    대상자 총 29명(남성: 12명, 여성: 17명)의 평균연령은 24.37±2.49세, 평균 등가구면굴절력은 –3.21±1.57 D 이었다(Table 1).

    2. 대상자의 고위수차

    대상자 안구의 고위수차를 측정한 결과 디포커스, 오 블리크 트레포일, 수직 코마, 수평 코마, 수평 트레포일, 오블리크 쿼드라포일, 구면, 수평 쿼드라포일은 각각 –0.326±0.730, -0.026±0.038, 0.042±0.047, 0.023± 0.048, 0.003±0.038, 0.000±0.022, 0.073±0.027 및 0.008±0.020 μm이었다(Table 2).

    3. 대비시력

    1) 대비시력

    대비시력은 대비도가 고대비도 100%와 저대비도 10% 의 ETDRS Chart를 이용하여 검사를 하였고 검사 결과 는 logMAR 표기법을 사용하였다. 대상자의 평균 고대 비시력과 저대비시력은 각각 1.114±0.304, 0.686± 0.239 logMAR 로 나타났다(Table 3).

    2) 대비시력과 고위수차의 관계

    고위수차에 따른 대비시력은 디포커스, 오블리크 트 레포일, 수직 코마, 수평 코마, 수평 트레포일, 오블리크 쿼드라포일, 구면, 수평 쿼드라포일은 각각 고대비시력 (100%)에서는 유의하지 않는 것으로 나타났다(p=0.887, p=0.766, p=0.765, p=0.911, p=0.559, p=0.428, p=0.306, p=0.126).

    고위수차와 저대비시력 (10%)의 상관관계를 분석한 결과 고대비시력(100%)과는 다르게 오블리크 트레포일, 구면수차의 경우 각각 유의한 상관성이 있었으며(p=0.009, p=0.039), 디포커스, 수직 코마, 수평 코마, 수평 트레 포일, 오블리크 쿼드라포일, 수평 쿼드라포일은 각각 유의 하지 않는 것으로 나타났다.(p=0.383, p=0.491, p=0.775, p=0.981, p=0.406, p=0.226)(Fig. 2, Fig. 3).

    Ⅳ. 고찰 및 결론

    본 연구에서는 고위수차와 대비시력의 연관성을 확인 하고자 대상자의 고위수차와 고대비시력, 저대비시력의 상관관계를 분석하였다. 대상자의 평균 고위수차를 측정 한 결과 디포커스, 오블리크 트레포일, 수직 코마, 수평 코마, 오블리크 쿼드라포일수차, 수평 트레포일, 구면, 수 평 쿼드라포일은 각각 –0.326±0.730, -0.026±0.038, 0.042±0.047, 0.023±0.048, 0.000±0.022, 0.003± 0.038, 0.073±0.027 및 0.008±0.020 μm로 나타났 다. 대상자의 평균 고대비시력과 저대비시력은 각각 1.114±0.304, 0.686±0.239 logMAR 로 나타났다.

    고위수차에 따른 대비시력은 디포커스, 오블리크 트 레포일, 수직 코마, 수평 코마, 수평 트레포일, 오블리크 쿼드라포일, 구면, 수평 쿼드라포일은 각각 고대비시력 (100%)에서는 유의한 상관성이 없었다. Oshika 등12)은 고위수차는 망막에 맺힌 상의 질에 영향을 미치고 그 중 코마수차는 대비감도에 영향을 끼친다고 하였다. 또한, Salmon 등13)은 눈의 고위수차 내에서 구면수차가 시력 의 질에 영향을 주는 것이라고 하였다. Kim 등14)의 연 구결과에 의하면 구면수차가 망막상의 질에 영향을 많이 주는 고위수차이며, 각막굴절수술 후의 구면수차는 밝은 조명에서는 대비시력에 큰 영향을 끼치지 않지만 저대비 시력 혹은 조명이 낮은 상태에서는 시력의 질에 영향을 끼칠 수 있다고 하였다.

    고위수차와 저대비시력(10%)의 관계를 분석한 결과 고대비시력(100%)과는 다르게 오블리크 트레포일, 구 면수차의 경우 각각 유의한 상관성이 있었으며, 디포커 스, 수직 코마, 수평 코마, 수평 트레포일, 오블리크 쿼 드라포일 및 수평 쿼드라포일은 각각 유의한 상관성이 없었다.

    Lim 등15)은 젊은 대상자의 고위수차에서 시력에 영 향을 끼치는 구면, 코마수차는 평균값으로 양(+)의 값을 갖지만, 굴절이상도, 연령, 동공크기, 동공중심이동 및 각막곡률에 따라 음(-)의 고위수차를 가질 수 있다고 하 였다. Tanabe 등16)은 저대비시력이나 대비감도 검사로 시력의 질을 평가하기도 한다고 하였고 Hiraoka 등17)은 시력의 질 변화를 자세하게 평가하는 데 있어 어두운 조 명상태에서 측정한 대비감도 검사는 중요하게 고려되어 야 한다고 하였다.

    따라서 안경과 콘택트렌즈 처방 시 개인이 가진 구면 수차는 크기와 방향이 다르며 각 대상자의 굴절이상도와 나이 등에 따라 변하기 때문에 저위수차만을 고려한 처 방뿐만 아니라 개인이 가진 고위수차의 방향과 양에 따 라 시력 만족도와 질이 다를 수 있어 좀 더 폭넓은 고위 수차 검사를 통한, 결과를 고려한 처방이 필요하다고 생 각된다.

    본 연구 결과는 젊은 성인을 대상으로 진행하였고 대 상자의 수가 적어 더 많은 대상자와 다양한 연령을 대상 으로 한 연구와 대비감도 등의 검사로 시력의 질을 향상 시킬 수 있는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

    개인이 가진 시력적인 불편을 개선하기 위해서 고위 수차의 양과 방향을 확인한 후 불편감이 예상될 때 해당 하는 교정굴절력을 예측하여 처방한다면 시력의 만족감 을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구는 안 경과 콘택트렌즈 처방 시 고위수차를 고려한다면 시력 만족감을 예측하고 높일 수 있는 기본 정보로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

    Figure

    KJVS-25-4-331_F1.gif

    High contrast (100%) and low contrast (10%) ETDRS charts for distance visual acuity.

    KJVS-25-4-331_F2.gif

    Relationship between the higher order aberrations (spherical aberration, obilique trefoil) and high contrast visual acuity (100%).

    KJVS-25-4-331_F3.gif

    Relationship between the higher order aberrations (spherical aberration, obilique trefoil) and lower contrast visual acuity (10%).

    Table

    Characteristics of subjects

    Average higher order aberrations of the young-aged subjects

    SD<sup>‡</sup>: standard deviation

    Binocular 100%, 10% contrast visual acuity in the eyes

    SD<sup>‡</sup>: standard deviation

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