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안과적 수술이나 안질환의 기왕력이 없고 소프트렌즈 착용 경험이 있는 전체 난시도 –0.75 D 이상의 근시성 직난시를 가진 20대(평균 22.81±1.40세) 성인을 연구대상으로 하였다. 토릭렌즈를 착용하고 20분의 안정화 시간을 가졌을 때, 5^o 이상의 축 회전을 보였거나 단안 교정시력이 0.8 미만인 경우를 제외하고 총 21명(남자 8명, 여자 13명)의 39안을 최종 연구대상으로 하였다. 연구대상안의 구면 굴절이상도는 –4.99±1.86 D이었고, 전체 난시도는 –1.63±0.68 D이었다(Table 1).

본 연구에는 이중쐐기형 축 안정화 디자인을 가진 nelfilcon A 재질의 후면 토릭렌즈를 사용하였다(Table 2).

굴절이상 및 전체 난시는 자동안굴절력계(Autorefractometer, REKTO ORK Ⅱ, Dongyang, Korea)로 각 대상안 별로 3회씩 측정하여 평균내어 사용하였으며, 측정된 굴절이상 값으로 제조사에서 제시하는 도수 환산표에 따라 정간거리를 보정하여 토릭렌즈를 처방하였다.

각막수차는 각막지형도 검사기(Corneal Topographer, Antares, CSO, Italy)를 사용하여 측정하였다. 연구대상안에게 토릭렌즈를 착용시키고 20분의 안정화 시간을 가진 후 각막수차를 측정하였다. 이 때 전체 연구대상자의 전체 수차, 저위수차 및 고위수차는 4 mm 동공에서 각각 0.40±1.68 μm, 0.37±0.17 μm 및 0.14±0.06 μm이었고, 6 mm 동공에서는 순서대로 각각 0.97±0.39 μm, 0.82±0.40 μm 및 0.46±0.23 μm이었다. 이후 토릭렌즈의 축을 귀 쪽으로 30±5^o 가량 인위적으로 회전시키고 눈 깜박임 이후 원래대로 돌아오는 축의 회복 정도를 총 150초 동안 관찰하면서 10초 간격으로 각막수차를 측정하였다. 동일한 과정을 3회 반복하여 평균값을 각막수차 값으로 하였으며, 축 틀어짐 정도와 각막수차와의 상관관계는 축 회복 과정에서 매 10초마다 측정된 축의 위치를 1도 단위로 나누어 다음의 식에 따라 각막수차의 상대적인 회복률을 구하였다.

또한 연구대상안의 전체 난시도와 동공크기에 따른 각막수차의 크기도 분석하였다. 이를 위하여 대상안의 전체 난시도에 따라 저도 난시군(−0.75~−1.50 D), 중도 난시군(−1.50~−2.25 D), 고도 난시군(−2.25 D 이상)으로 나누었고(Table 3), 명소시 및 암소시 조건과 유사한 동공크기인 4 mm 및 6 mm일 때의 각막의 전체수차, 저위수차 및 고위수차를 측정 비교하였다.

SPSS version 23 for windows(SPSS Inc, Chicago, IL, USA)를 이용하여 모든 결과를 분석하였고, 유의확률이 0.05미만일 경우 통계적으로 유의하다고 판단하였다. 토릭렌즈 축 회전 후 회복될 때 난시도 별 속도의 차이는 One-way ANOVA를 사용하여 분석하였고, 토릭렌즈 축 틀어짐 정도에 따른 각막수차량의 유의성은 단순회귀분석을 이용하여 분석하였다. 한편, 대상안의 난시도 별 각막수차는 단순회귀분석으로 그 차이를 분석하였다.

토릭렌즈를 착용하고 축을 30±5^o 가량 회전시킨 후 150초 동안의 토릭렌즈의 축 회복 양상을 분석하였다. 전체 연구대상안 모두 150초 내에 ±5^o 이내로 토릭렌즈의 축 안정화가 나타났으며, 축 평균 회복시간은 90.77±40.29초이었다. 그러나 축 회복시간이 가장 빠른 대상안은 30초이었으며, 가장 느린 경우는 최대 150초로 나타나 동일한 정도의 축 회전이 있었다 하더라도 눈 깜박임 후 원 위치로 복귀되는 정도는 착용자마다 상이함을 알 수 있었다(Fig. 1).

Fig. 1. 
Range of recovery duration after intentional axis rotation of toric soft contact lens.

눈 깜박임 후 토릭렌즈의 축 회복시간을 난시도 별로 나누어 분석한 결과, 고도 난시군의 축 회복시간은 77.14±47.86초로 저도(93.57±38.75초) 및 중도(93.89±39.73초) 난시군에 비하여 짧은 경향을 나타내었으나 유의한 차이는 아니었다(Fig. 2).

Fig. 2. 
Recovery time of the axis after intentional rotation of the toric soft contact lens when analyzed according to astigmatic degree.

토릭렌즈의 축을 30±5^o 회전시킨 후 150초 동안 회복되는 과정에서 축 위치와 각막수차와의 상관관계를 분석하였다.

4 mm 동공크기에서 전체 연구대상안의 각막 전체수차, 저위수차 및 고위수차는 모두 시간이 경과할수록 축 틀어짐이 작아짐에 따라 감소하는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 즉, 토릭렌즈의 축을 30±5^o 인위적으로 회전시켰을 때의 각막 전체수차는 0.69±0.23 μm이었으나 축이 회복됨에 따라 틀어진 정도가 작아질수록 각막의 전체수차가 감소하였는데, 축 틀어짐이 1^o씩 감소될 때마다 전체 수차는 0.0096 μm(회복률(이하 생략), 3.31%/°)씩 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<0.001). 각막의 저위 및 고위수차는 인위적 축 회전 시 각각 0.66±0.22 μm 및 0.17±0.09 μm이었으나, 축 회복으로 틀어짐이 1^o씩 감소할 때마다 각각 0.0099 μm(3.41%/^o) 및 0.0009 μm(3.00%/^o)씩 통계적으로 유의하게 감소하였다(저위, p<0.0001; 고위, p=0.003),(Fig. 3A~C). 따라서 4 mm 동공크기에서 토릭렌즈의 축 회복에 따른 각막수차의 상대적인 회복속도는 저위수차 > 전체수차 > 고위수차의 순임을 알 수 있었다.

Fig. 3. 
Correlation between corneal aberrations and the degree of axis rotation of toric soft contact lenses in 4 and 6 mmsized pupils.

A and D, Total aberration; B and E, Lower-order aberration; C and F, Higher-order aberration

6 mm 동공크기에서도 4 mm 동공크기에서와 마찬가지로 토릭렌즈 축의 회복에 따라 틀어짐이 감소함에 따라 각막수차 또한 감소하는 것으로 나타났으나 4 mm 동공에서와는 달리 각막의 고위수차를 제외하고 전체수차 및 저위수차가 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타내었다(Fig. 3D~F). 즉, 토릭렌즈의 축을 인위적으로 회전시켰을 때 전체수차는 1.61±0.56 μm이었다가 축 틀어짐이 1^o씩 회복됨에 따라 0.0203 μm(3.17%/°)씩 감소하였고(p<0.001), 저위수차는 축 회전 시 1.50±0.57 μm이었다가 축 회복이 1^o씩 나타날 때 0.0221 μm(3.25 %/^o)씩 감소하였다(p<0.001). 반면 인위적 축 회전 시 고위수차는 0.52±0.23 μm이었다가 축 틀어짐이 1°씩 감소할 때마다 0.0021 μm(3.50%/^o)씩 감소하였다(p=0.113). 따라서 6 mm 동공크기에서 토릭렌즈의 축 회복에 따른 각막수차의 상대적인 회복속도는 4 mm 동공크기에서와 동일함을 알 수 있었으나 고위수차를 제외한 각막수차의 회복 정도는 4 mm 동공크기의 경우보다 느려진 경향을 보임을 알 수 있었다.

전체 연구대상안을 난시량에 따라 저도 난시군(−0.75~−1.25 D), 중도 난시군(−1.50~−2.00 D), 고도 난시군(−2.25 D 이상)으로 나누고 토릭렌즈 축 회전 후 회복되는 과정에서 축 위치와 각막수차와의 상관관계를 분석하였다(Fig. 4~6).

Fig. 4. 
Correlation between total corneal aberration and the degree of axis rotation of toric soft contact lenses in 4 and 6 mm-sized pupil when analyzed among those in the astigmatic group.

A and D, Low astigmatic group; B and E, Moderate astigmatic group; C and F, High astigmatic group

Fig. 5. 
Correlation between corneal lower-order aberration and the degree of axis rotation of toric soft contact lenses in 4 and 6 mm-sized pupils when analyzed among those in the astigmatic group.

A and D, Low astigmatic group; B and E, Moderate astigmatic group; C and I, High astigmatic group

Fig. 6. 
Correlation between corneal higher-order aberration and the degree of axis rotation of toric soft contact lenses in 4 and 6 mm-sized pupils when analyzed among those in the astigmatic group.

A and D, Low astigmatism group; B and E, Moderate astigmatism group; C and F, High astigmatism group

4 mm 동공크기에서 각막수차와 토릭렌즈 축 틀어짐과의 상관관계를 분석해 본 결과, 중도 난시군의 각막 고위수차를 제외한 모든 각막수차에서 축 틀어짐과 유의한 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었다. 즉, 저도, 중도 및 고도 난시군에서 인위적인 축 회전 후 각막 전체수차는 순서대로 각각 0.53±0.12 μm, 0.69±0.17 μm 및 1.02±0.22 μm이었으나 토릭렌즈의 축이 1^o씩 회복될 때마다 순서대로 각각 0.0069 μm(3.28%/^o), 0.0089 μm(3.56%/^o) 및 0.0159 μm(3.00%/^o)씩 통계적으로 유의하게 감소하였다. 한편 각막 저위수차는 토릭렌즈의 축 회전 후 난시도 군의 순서대로 0.51±0.13 μm, 0.67±0.17 μm 및 0.98±0.19 μm이었으나 축이 1^o 회복될 때마다 각각 0.0072 μm(3.27%/^o), 0.0093 μm(3.57%/^o), 0.0161 μm(3.03%/^o) 씩 통계적으로 유의하게 감소하였다. 이처럼 대상안의 난시도를 고려하였을 때에는 중도, 저도 및 고도 난시군 순으로 회복속도가 느려짐을 확인할 수 있었다. 한편 각막 고위수차의 경우 회복속도가 전체수차 및 저위수차와 다른 경향을 보였는데, 저도, 중도 및 고도 난시도 군의 순서대로 각각 0.14±0.04 μm, 0.15±0.04 μm 및 0.27±0.16 μm이었으나 축이 1^o 회복될 때마다 각각 0.0008 μm(4.00%/^o), 0.0006 μm(12.0%/^o), 및 0.0021 μm(2.63%/^o)의 회복을 나타내었다. 중도 난시군(p=0.134)을 제외한 저도 및 고도 난시도군에서의 축과 고위수차는 통계적으로 유의한 양의 상관관계이었다(Fig. 4-6).

6 mm 동공크기에서는 모든 난시도군의 각막 고위수차를 제외하고 각막수차가 축 틀어짐과 유의한 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었다. 저도, 중도 및 고도 난시도군에서 토릭렌즈의 축 회전 후 각막 전체수차는 순서대로 각각 1.23±0.32 μm, 1.58±0.34 μm 및 2.43±0.54 μm이었으나, 토릭렌즈의 축이 1^o 회복될 때마다 순서대로 0.0139 μm(3.16%/^o), 0.0177 μm(3.05%/^o) 및 0.0378 μm(3.31%/^o)씩 통계적으로 유의하게 감소하였다. 저도, 중도 및 고도 난시군의 각막 저위수차의 경우에는 인위적인 축 회전 시 난시도군의 순서대로 1.12±0.33 μm, 1.47±0.37 μm 및 2.33±0.54 μm이었으나, 축이 1^o 회복될 때마다 각각 0.0151 μm(3.36%/^o), 0.0201 μm(3.14%/^o) 및 0.0396 μm(3.11%/^o)로 통계적으로 유의한 감소를 보였다. 한편, 저도, 중도 및 고도 난시군의 각막 고위수차는 토릭렌즈의 축 회전 시에 각각 0.44±0.21 μm, 0.54±0.22 μm 및 0.64±0.29 μm이었으며, 축이 1^o 회복될 때마다 0.0015 μm(2.14%/^o), 0.0017 μm(1.88%/^o) 및 0.004 μm(−20.0%/^o) 씩 감소하였지만 통계적으로 유의한 값은 아니었다. 6 mm 동공에서 각막 전체수차의 상대적인 회복속도는 고도 난시군에서 가장 빨랐고, 저위수차의 경우에는 저도 난시군에서 가장 빠름을 확인하였다. 한편 각막 고위수차의 상대적 회복속도는 저도 난시군에서 가장 빨랐다. 전체적인 경향은 토릭렌즈 축 회복과 함께 각막수차가 감소하였지만, 고위수차의 경우에는 렌즈 착용과 함께 증가하였을 뿐만 아니라 개인 별 차이가 크고 작고 예민한 값이었기 때문에 토릭렌즈 착용과 함께 가장 큰 증가를 보였던 고도 난시군에서 평균 회복속도가 음의 값을 보였다(Fig. 4~6). 각막 전체수차의 상대적인 회복속도는 저도 및 중도 난시군의 경우 4 mm 동공에서 빨랐고, 고도 난시군의 경우 6 mm 동공에서 더욱 빠름을 확인하였다. 각막 저위수차의 회복속도의 경우 중도 난시군의 경우 4 mm 동공에서 빨랐고, 저도 및 고도 난시군에서는 6 mm 동공에서 빠른 것으로 나타났다. 한편 각막 고위수차의 경우 난시도에 상관없이 4 mm 동공에서 조금 더 빠른 회복속도를 보임을 확인하였다.

본 연구에서 연구대상안들의 각막 전체수차, 저위수차 및 고위수차는 눈 깜박임에 의해 토릭렌즈의 축 틀어짐이 회복됨에 따라 모두 감소함을 보였다. 특히 고도 난시군의 경우, 토릭렌즈의 축 틀어짐에 따라 가장 큰 각막수차를 보였음에도 불구하고, 가장 빠른 각막수차의 회복속도를 보여 축 회전에 가장 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 따라서 토릭렌즈 축 회전을 최소화시키는 축 안정화 기술도 중요하나 축 회전이 발생하였을 경우 빠르게 회복되도록 하는 요인들에 대한 연구가 추가된다면 고도 난시군의 토릭렌즈 착용에 대한 광학적인 만족도가 크게 향상될 것으로 생각된다.

본 연구는 각막수차와 토릭렌즈의 상관관계를 축 회전 후 회복 정도에 따라 각막수차의 회복속도가 동공크기에 따라 어떻게 달라지는가를 밝혔다. 즉, 동공크기가 증가함에 따라 각막수차의 양적인 변화가 커졌고, 축 회복에 따른 각막 전체수차, 저위수차 및 고위수차의 상대적인 회복 속도는 동공크기에 상관없이 동일하였으나, 회복 정도는 4 mm 동공에 비해 6 mm 동공에서 느려짐을 확인하였다. 4 mm 동공에서보다 6 mm 동공에서 수차가 증가하여 광학적인 질이 더욱 저하된다는 것은 이미 알려진 사실이다. 하지만 본 연구에서는 토릭렌즈의 축 회전 후 축이 회복될 때의 회복 정도 또한 6 mm 동공에서 더디다는 것을 확인하였다. 즉, 6 mm 동공에서 올바른 피팅 상태의 구면 및 토릭렌즈를 착용했을 때뿐만 아니라 토릭렌즈의 축 회전 시에도 동공의 크기가 증가할수록 수차의 영향 또한 증가함을 확인할 수 있었으며, 특히 축 회전 시에는 축 회복과 함께 회복되는 각막수차의 양도 감소하여 동공 크기가 증가함에 따라 광학적인 질의 회복도 영향을 받을 수 있음을 밝힌데 의의가 있다.

그러나 본 연구의 한계점 중 하나는 본 연구의 목적이 토릭렌즈의 축 회전이 눈 깜박임 후 원래대로 돌아오는 과정 중에 수차의 변화와 어떠한 관계를 가지는가를 밝히고자 함이었기 때문에 축 회전양을 모두 동일하게 인위적으로 30±5^o로 제한하였다는 것이다. 조 등^[17]은 선행연구에서 정면 주시 시 토릭렌즈의 축이 5^o 이상 회전하는 군은 착용시간이 경과함에 따라 축 변화가 100^o까지 발생할 수 있다고 하였다. 여러 요인들로 인하여 토릭렌즈의 축회전이 쉽게 발생하는 사람의 경우에는 더 넓은 범위의 축 회전이 발생할 수 있으므로 축의 회전 범위를 더욱 다양하게 한 추가연구의 필요성을 제안할 수 있겠다. 또 다른 한계점으로는 단일 축 안정화 디자인의 토릭렌즈 만을 대상으로 하였다는 것이다. Berntsen 등^[19]의 연구에서는 이중쐐기형 디자인에 비해 프리즘 밸러스트 디자인을 가진 렌즈들에서만 더 큰 수직 코마수차가 나타났다는 결과를 도출해낸 바 있다. 즉, 각막수차의 회복속도 차이는 난시도에 따른 차이일수도 있으나 각막과 토릭렌즈의 축 안정화 디자인의 영향을 받아 나타난 결과일 가능성을 배제할 수 없으므로 다양한 축 안정화 디자인을 가진 토릭렌즈를 사용한 추가 연구 또한 필요할 것으로 보인다.