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각막지형도 검사기(Corneal topographer CT-1000, Shin-nippon Commerce, Japan)를 이용하여 안질환 및 안과적 수술경험이 없는 20~30대 211명을 대상으로 각막 이심률을 측정하였고 RGP렌즈 피팅을 위한 각막 곡률반경은 각막곡률반경측정기(Keratometer SO-21, Shin-nippon, Japan)를 이용하여 측정하였다.

이심률의 경우 211명을 대상으로 측정한 각막 이심률의 평균 이심률인 0.53을 기준으로 0.1범위로 나누어 이심률을 5범위로 분류하였다(Table 1). 이들 중 직난시안을 대상으로 RGP렌즈 착용에 이상이 없고 실험에 동의한 남자 44명(78안, 25.6±2.9세), 여자 33명(58안, 24.7±2.6세)을 대상으로 하였다.

각막지형도 검사기를 이용하여 각막 지형을 3회씩 반복 측정하였고, 이심률은 3회 평균값을 사용하였다. 실험에 사용된 렌즈는 구면(Air, 시선, Korea) 및 사중커브 디자인 비구면(CORNEA 2, 시선, Korea) 렌즈이고(Table 2), RGP렌즈의 베이스커브를 선택하기 위한 각막의 베이스커브와 각막 난시도는 각막곡률계(SO-21, Shin-nippon, Japan)를 이용하여 3회씩 측정하여 측정한 값들의 평균 수치를 사용하였다. 구면 및 비구면 RGP렌즈 피팅은 각막 난시도와 각막 곡률을 이용하여 제시된 제조사의 가이드라인을 기준으로 하였다(Table 3). 정적 및 동적 피팅 상태를 평가하기 위해 플루레신 종이(Fluorescein paper strips, HAAG-STREIT AG, Switzerland)를 이용하여 각막과 렌즈사이의 눈물을 염색시킨 후 세극등 현미경(SL-7F, Topcon, Japan)의 코발트 블루 조명하에 평가하였다. 베이스커브를 ±0.05 mm 단위로 조정하여 정적 및 동적 피팅상태를 평가하여 가장 양호한 상태의 피팅이 되도록 하였다. 이후 세극등 현미경에 장착된 카메라(Nikon D200, Nikon Corporation, Japan)로 가장 양호한 피팅상태의 사진을 촬영하여 각막과 렌즈 사이의 눈물양을 분석하였다.

1) RGP렌즈와 각막 사이 눈물양 분석

직경이 다른 구면 및 비구면 RGP렌즈의 같은 부분의 눈물양을 분석하기 위해 착용한 RGP렌즈와 각막 사이의 플루레신 염색 부위를 크게 세 부분(① 중심부: 반경 0~1.5 mm, ② 중간주변부: 반경 1.5~3.5 mm, ③ 가장자리부터 중심부 방향으로 1.2 mm 너비)으로 나누어 눈물양을 비교 분석하였다(Fig. 1).^[17]

Fig. 1. 
Analysis of tear volume by Quantity One Software.

A. center, B. mid-center, C. peripheral

플루레신으로 염색된 눈물 부분의 분석을 위하여 세극 등 현미경으로 촬영된 사진을 Photoshop software(Adobe photoshop 7.0.1, Adobe Systems Incorporated, United States)를 이용하여 렌즈 사이즈에 맞춰 렌즈 부분을 자른 후 회색 음영으로 변환시켰다. 변환시킨 사진의 플루레신으로 염색된 중심부, 중간주변부, 주변부의 눈물농도는 농도 분석이 가능한 Quantity One software(Quantity One 4.6.3, Bio-Rad)를 이용하여 구면 및 비구면 RGP렌즈와 각막 사이의 눈물양을 분석하였다(Fig. 1).^[17]

또한 정확한 눈물 부분을 분석하기 위하여 양호한 피팅 상태의 사진 5장을 렌즈에 맺힌 반사상과 속눈썹 부분의 영역을 제외하고 플루레신이 염색된 부분의 평균 농도를 분석하였다(Fig. 2). 각 사진별 밝기 차이를 보정하기 위해 홍채의 가장 어두운 부분의 농도를 기준으로 중심부, 중간 주변부, 주변부 영역의 상대비를 구하고 다시 주변부를 기준으로 하여 중심부와 중간주변부의 상대비를 구하였다. 따라서 모든 사진의 주변부 농도를 100%로 하여 주변부에 대한 중심부와 중간주변부의 농도를 구하였고 농도가 높을수록 눈물양이 많은 것으로 분석하였다.^[17]

Fig. 2. 
The removal area for accurate analysis.

A. before B. after

2) RGP렌즈의 sag 깊이(sagittal depth) 실측

수평한 상태의 구면 및 비구면 RGP렌즈를 실측이 가능한 자 위에 올려 놓고 세극등 현미경 카메라를 이용하여 촬영한 후 Photoshop software로 실제 sag 깊이를 구하였다. 렌즈 정점 반경 0.5 mm 단위로 측정하여 가장자리 부분까지의 sag 깊이를 구하였다(Fig. 3). 구면 및 비구면 RGP렌즈의 베이스커브가 7.30~8.40 mm로 제공되어 베이스커브 7.30 mm와 8.40 mm의 sag 깊이를 측정하여 두 렌즈 사이의 베이스커브 sag 깊이를 구하였다.

Fig. 3. 
Measurement of the sagittal depth of RGP lens.

구면 RGP렌즈 피팅 시 가장 낮은 이심률 범위인 e < 0.38의 중심부 상대눈물양은 91.7%이었고 중간주변부의 상대 눈물양은 89.9%로 나타났다. 주변부 눈물양 100%와 비교했을 때, 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 이심률 0.38 미만 범위의 각막에서는 구면 RGP렌즈 피팅 시 각막 부분별 눈물분포 정도의 차이가 크지 않았다(Fig. 4A, Table 4). 이심률 범위 0.38 ≤ e < 0.48 각막에서는 주변부 눈물양을 기준으로 중심부 81.8%, 중간주변부 82.9%로 나타났고, 0.48 ≤ e < 0.58 범위 각막에서는 중심부 82.8%, 중간주변부 84.6%로 나타났다. 마찬가지로 이심률 0.58 ≤ e < 0.68 범위의 각막에서도 주변부 눈물양을 기준으로 중심부 눈물양이 85.4%, 중간주변부 눈물양이 89.7%로 나타나 이심률 범위 0.38 ≤ e < 0.68 범위의 각막에서는 중심부에서 주변부로 갈수록 눈물양이 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 4B, 4C, Fig. 4D). 각 부분별 눈물분포의 차이도 유의확률 0.00으로 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Table 4). 사후 검정 결과 중심부와 중간주변부의 눈물양은 차이가 없는 것으로 나타났지만 중심부와 주변부는 통계적으로 유의한 차이를 보여 동공 중심부에서 중간주변부까지의 눈물분포 정도는 고르지만 주변부로 갈수록 눈물양의 차이가 커지는 것을 알 수 있었다(Table 4). 가장 높은 이심률 범위인 0.68 ≤ e 범위에서는 중심부 90.7%, 중간주변부 95.6%, 주변부 100%로 중심부에서 주변부로 갈수록 눈물양 차이가 증가하는 것으로 나타났지만 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 RGP렌즈의 각 부분별로 눈물분포 정도에 차이가 없어 중심부에서 주변부까지 눈물이 고르게 분포하는 것을 알 수 있었다(Fig. 4E, Table 4).

Fig. 4. 
Relative tear volume by corneal eccentricity when wearing spherical and aspherical RGP lenses.

A. e < 0.38, B. 0.38 ≤ e<0.48, C. 0.48 ≤ e < 0.58, D. 0.58 ≤ e < 0.68, E. 0.68 ≤ e

구면 RGP렌즈 피팅 시 이심률 e < 0.38 범위의 각막과 이심률 0.68 ≤ e 범위의 각막은 중심부부터 주변부까지 눈물양의 차이가 없이 고르게 분포하는 것으로 나타난 반면, 이심률 0.38 ≤ e < 0.68의 범위에서는 주변부의 상대적으로 많은 눈물양으로 인해 눈물이 고르게 분포하지 않았다. 이심률 e < 0.38 범위의 각막의 경우 구형에 가까운 각막이기 때문에 구면 RGP렌즈 피팅 시 중심부부터 주변부까지 눈물이 고르게 분포한 것으로 생각된다. 반면 구면 RGP렌즈 피팅 시 이심률 범위 0.38 ≤ e < 0.68에서 주변부의 눈물양이 상대적으로 많은 이유는 RGP렌즈를 피팅했을 때 RGP렌즈 가장자리 디자인의 플랫한 커브변화로 인해 각막 중심부에 비해 주변부와의 간격이 넓어져 주변부의 눈물양이 많았기 때문인 것으로 추측된다.^[20] 구면 RGP렌즈 피팅 시 이심률 0.68 ≤ e 범위에서 눈물양의 차이가 존재하지 않은 이유는 중간 이심률과 마찬가지로 가장자리와의 간격이 넓어져 주변부의 눈물양도 많았을 뿐만 아니라 RGP렌즈의 이심률과 각막 이심률의 차이가 커 중심부와 중간주변부의 간격도 같이 넓어지면서 중심부와 중간주변부의 눈물양도 많아져 주변부와 비교했을 때 상대적으로 차이가 적어 고르게 분포한 것으로 생각된다.

비구면 RGP렌즈를 착용하였을 때 가장 낮은 이심률 범위인 e < 0.38의 각막에서는 중심부 95.0%, 중간주변부 93.7%, 주변부 100%로 주변부에 비해 중심부와 중간주변부는 95.0%, 93.7%의 상대눈물양을 나타냈다. 영역별로 눈물분포 정도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 중심부, 중간주변부, 주변부의 눈물이 고르게 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 4A, Table 4). 이심률 범위 0.38 ≤ e < 0.48 각막에서는 중심부 85.7%, 중간주변부 84.9%, 주변부 100%로 눈물이 분포하는 것으로 나타났고 이심률 0.48 ≤ e < 0.58 범위에서는 중심부 89.6%, 중간주변부 90.7%, 주변부 100%로 나타났다. 두 이심률 범위 모두 중간주변부의 상대눈물분포율이 다른 이심률에 비해 작게 나타났고 각 영역별 눈물분포도 통계적으로 유의한 차이가 있었다(Fig. 4B, 4C, Table 4). 이심률 0.38 ≤ e < 0.58 범위의 각막은 사후검정 결과 중심부와 중간주변부의 눈물양은 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났고 주변부와 중심부, 주변부와 중간주변부의 눈물분포 차이는 통계적으로 유의한 차이를 보여 중심부에서 중간주변부까지의 눈물분포는 고르지만 주변부와의 눈물양 차이가 커지는 것을 알 수 있었다(Table 4). 이심률 범위 0.58 ≤ e < 0.68 각막의 경우 중심부 93.5%, 중간주변부 96.7%, 주변부 100%로 나타났고 유의확률 0.08로 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 중심부에서 주변부까지 눈물 분포 정도가 고른 것으로 나타났다(Fig. 4D, Table 4). 이심률 0.68 ≤ e 범위에서는 중심부 99.0%, 중간주변부 105.1%, 주변부 100%로 중간주변부의 눈물양이 주변부보다 높은 것으로 나타나 이심률 e < 0.68 범위에서 주변부의 눈물양이 가장 많았던 것과는 다르게 분포하는 것으로 나타났으나 이는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 0.68 ≤ e 범위의 각막에서는 중심부에서 주변부까지 눈물이 고르게 분포하는 것을 알 수 있었다(Fig. 4E, Table 4).

비구면 RGP렌즈 피팅 시에도 구면 RGP렌즈 피팅 시와 비슷하게 이심률 e < 0.38 범위와 0.68 ≤ e 범위의 각막에서는 중심부부터 주변부까지 눈물분포가 고르게 나타난 반면 그 외 이심률 범위에서와는 눈물분포에 차이를 보였다. 비구면 RGP렌즈 피팅 시 0.38 ≤ e < 0.68의 이심률 범위에서 중심부나 중간주변부에 비해 주변부의 눈물양이 상대적으로 많았던 이유는 비구면 렌즈의 후면부는 중심부에서 주변부로 갈수록 점점 편평해지는 구조로 렌즈와 각막 사이가 밀접할 수 있게 디자인되었고,^[21] 가장자리가 플랫한 디자인으로 가장자리에서 급격한 커브 변화로 인해 주변부 각막과 렌즈 사이의 간격이 넓어져 주변부에 상대적으로 눈물이 많이 고였기 때문인 것으로 생각된다.^{[12, 20]} 낮은 이심률 범위와 높은 이심률 범위에서 눈물이 고르게 분포한 이유는 중간 이심률 범위에 비해 렌즈와 중심부, 중간주변부 각막 사이의 간격이 넓어 중간 이심률 범위의 각막에 비해 눈물양이 많았기 때문에 주변부의 눈물양과 상대적으로 차이가 없었던 것으로 사료된다. 비구면 RGP렌즈 피팅 시 눈물분포가 구면 RGP렌즈 피팅 시 눈물분포와 비슷한 결과가 나온 이유는 주변부의 눈물양을 기준으로 한 상대적인 비교였기 때문에 각막을 누르지 않게 디자인 된 가장자리의 디자인의 급격한 커브 변화로 인해 각막과 렌즈사이에 눈물양이 많았기 때문에 각 디자인마다 눈물분포의 정도에는 차이가 없었던 것으로 생각된다.

낮은 이심률 e < 0.38 과 0.38 ≤ e < 0.48 범위의 각막에 구면 및 비구면 RGP렌즈를 착용한 경우 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아 렌즈 디자인에 따른 눈물분포의 차이는 없는 것으로 나타났다(Fig. 4A, Fig. 4B, Table 5). 따라서 낮은 이심률 e < 0.48 범위의 각막은 구면과 비구면 RGP렌즈 사이에 눈물분포 정도의 차이가 없는 것을 확인할 수 있었고 중심부와 중간주변부의 눈물양도 렌즈 디자인에 의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 이심률 0.48 ≤ e < 0.58 범위의 경우는 구면 RGP렌즈에 비해 비구면 RGP렌즈를 착용했을 때 주변부까지의 눈물양이 비슷해 중심부에서 중간주변부까지의 눈물양이 주변부에 비해 적었던 구면 RGP렌즈와 눈물분포의 차이를 보였지만, 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았다(Fig. 4C). 하지만 중심부와 중간주변부 부분의 눈물양을 각각 비교했을 때 0.48 ≤ e < 0.58 범위 각막에서 중심부의 눈물분포와 중간주변부의 눈물분포가 착용한 렌즈 디자인에 따라 유의확률 0.01, 0.01로 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(Table 5). 이 결과로 0.48 ≤ e < 0.58범위의 전체 눈물분포는 구면과 비구면 RGP렌즈에서 차이를 보이지 않았지만 중심부와 중간주변부의 눈물양은 착용한 렌즈 디자인에 따라서 차이가 있는 것을 알 수 있었다. 이심률 범위 0.58 ≤ e < 0.68 에서도 구면과 비구면 RGP렌즈 착용시 전체 눈물분포가 통계적으로는 유의한 차이를 나타내지 않았지만 렌즈 부분별로 눈물양을 비교한 결과 중심부와 중간주변부의 눈물양이 렌즈 디자인에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보이는 것으로 나타났다(Fig. 4D, Table 5). 따라서 0.48 ≤ e < 0.58 범위의 이심률의 경우와 마찬가지로 0.58 ≤ e < 0.68 범위의 각막은 구면 RGP렌즈에 비해 비구면 RGP렌즈를 착용했을 때 중심부에서 중간주변부까지의 눈물분포가 더 고르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 높은 이심률 범위인 0.68 ≤ e 각막의 RGP렌즈 피팅 시 눈물 분포는 구면과 비구면 RGP렌즈 사이에 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 비구면 RGP렌즈 착용시 중간주변부의 눈물양이 주변부보다 상대적으로 높아져 중심부에서 주변부까지 눈물이 고르게 분포하지 않는 것으로 나타났다(Fig. 4E, Table 5). 구면과 비구면 RGP렌즈 피팅 시 중심부 눈물양 차이와 중간주변부 눈물양의 차이도 통계적으로 유의한 차이를 보여 중간주변부의 눈물양이 주변부 눈물양보다 높았던 비구면 RGP렌즈에 비해 중심부에서 주변부까지의 눈물양이 점진적으로 증가한 구면 RGP렌즈가 더 고른 눈물분포를 나타냈다.

분석결과 0.48 미만의 이심률을 가진 각막은 렌즈 디자인에 의한 눈물양의 차이가 없이 눈물분포 정도가 비슷하였지만 0.48 ≤ e < 0.68 범위의 각막은 비구면 RGP렌즈 피팅 시 더 고른 눈물분포를 나타냈고, 0.68 ≤ e 범위의 각막은 구면 RGP렌즈 피팅 시 더 고른 분포를 보였다. 이러한 렌즈 디자인에 따른 눈물양의 차이는 실제 렌즈 디자인에 의해 확인되었다. 실제 구면과 비구면 RGP렌즈의 sag 깊이를 구하여 분석한 결과 비구면 RGP렌즈의 가장자리 커브가 구면 RGP렌즈에 비해 좁은 반경으로 변화하여 실제 각막과의 간격 차이가 구면 RGP렌즈에 비해 적음을 알수 있었다(Fig. 6).

RGP렌즈 피팅 시 발생하는 차이를 개선하기 위해서는 각막의 실제 형태를 모두 고려한 피팅이 현실적으로 이루어져야 하고 각막 전면의 고른 압력을 위하여서는 각막과 같은 이심률을 가진 렌즈를 선택하거나 이심률에 가장 가까운 가장 렌즈를 선택해야 한다.^[22] Young 등의 연구에서는 평균 각막 이심률 0.45에 비구면 및 구면 RGP렌즈를 피팅하였을 때, 비구면 RGP렌즈 피팅 시 양호한 경우가 더 높게 나타났는데 이는 비구면 RGP렌즈가 각막에 더 고른 압력이 분포되기 때문이었다고 보고하였다.^[23] 이는 본 연구결과와 동일한 양상이었고 이러한 이유로 평균이심률을 고려하여 제작된 비구면 RGP렌즈 피팅 시 평균이심률 범위가 포함된 중간 이심률의 각막에서 중심부부터 주변부간의 간극 차이가 적어 눈물양 및 눈물분포가 구면보다 고른 것으로 사료된다. 비구면 RGP렌즈의 이심률에 비해 상대적으로 낮은 이심률이나 높은 이심률을 가진 각막의 경우 주변부 간극에 의한 눈물양의 차이가 비슷해 통계적으로 유의한 차이가 없이 구면과 비구면 RGP렌즈의 차이가 없는 것으로 사료된다. 하지만 높은 이심률의 경우 구면 RGP렌즈 피팅 시 더 고른 눈물분포를 보이는 경향을 나타내었는데 이는 비구면 RGP렌즈 피팅 시 중간주변부의 눈물양이 주변부에 비해 상대적으로 많은 것으로 인해 구면 RGP렌즈에 비해 중심부부터 주변부까지 고른 분포를 보이지 않았던 것이라고 생각된다.

RGP렌즈 피팅 시 이심률에 따라서 주변부의 눈물양을 기준으로 중심부와 중간주변부 눈물양의 차이가 나타났고 중심부 눈물양에 비해 중간주변부 눈물양의 변화가 더 큰 것으로 나타났다(Fig. 5). 구면 RGP렌즈의 경우 이심률이 증가할수록 중심부 3 mm의 눈물양도 증가하였으나 그 정도가 매우 작았고 이심률과 중심부의 눈물양의 관계가 pearson 상관계수 0.055, 유의확률 0.264로 통계적으로 유의한 양의 상관관계는 아니었다. 또한 선형회귀분석을 통해 이심률이 중심부의 눈물양에 미치는 영향을 분석한 결과도 유의확률 0.528로 통계적으로 유의하지 않아 구면 RGP렌즈 피팅 시 중심부 눈물양은 이심률에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 중심부의 눈물양은 이심률에 영향을 받지 않았지만 중간주변부의 눈물양은 이심률과의 상관관계에서 상관계수 0.243, 유의확률 0.002로 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 그리고 회귀분석 결과를 통해 각막 이심률이 구면 RGP렌즈 피팅 시 중간주변부 눈물양에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었으며 이심률이 증가할수록 중간주변부의 눈물양도 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 중심부의 눈물양은 이심률에 관계없이 비슷하지만 중간주변부는 이심률이 증가할수록 눈물양도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Fig. 5. 
Correlation between corneal eccentricity and relative tear volume.

A. spherical RGP lens, B. aspherical RGP lens

비구면 RGP렌즈 피팅 시 이심률에 의한 중심부와 중간주변부 눈물양의 변화는 구면 RGP렌즈 피팅 시 보다 변화하는 정도가 컸다. 이심률에 의한 중심부의 눈물양 변화가 작았던 구면 RGP렌즈에 비해 비구면 RGP렌즈는 이심률에 의한 눈물양 변화가 상관계수 0.127로 구면 RGP렌즈의 상관계수 0.055에 비해 양의 상관성이 높게 나타났지만 통계적으로 유의한 양의 상관성을 나타내지는 않았다. 회귀분석을 통해서도 통계적으로 유의한 관계를 보이지 않아 각막 이심률이 비구면 RGP렌즈 피팅 시 중심부 눈물양에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 중간주변부 눈물양의 경우는 상관계수 0.301, 유의확률 0.000으로 양의 상관성을 나타내었고, 회귀분석을 통한 결과 또한 유의확률 0.000으로 통계적으로 유의해 각막 이심률이 비구면 RGP렌즈 피팅 시 중간주변부 눈물양에 영향을 주고 이심률이 증가할수록 중간주변부의 눈물양이 증가한다는 것을 알 수 있었다.

Fig. 6. 
Sagittal depth of RGP lens by the lens design.

A. spherical RGP lens, B. aspherical RGP lens

이심률 변화에 따른 주변부에 대한 상대 눈물양 변화를 분석한 결과 구면과 비구면 RGP렌즈 모두 모두 중심부의 눈물양은 이심률 변화에 영향을 받지 않는 것으로 나타났지만 중간주변부 눈물양은 이심률 변화에 영향을 받는 것으로 나타났다. 이심률이 증가할수록 중간주변부의 눈물양이 증가하였고 구면 RGP렌즈의 눈물양 증가 추세 기울기 0.2391에 비해 비구면 RGP렌즈의 기울기는 0.391로 비구면 RGP렌즈의 증가 추세가 더 큰 것으로 나타났다. 이 결과 중간주변부 눈물양 변화는 비구면이 구면 RGP렌즈에 비해 이심률의 영향을 더 크게 받는 것을 확인할 수 있었다.

이심률 변화에 따른 부분별 눈물양의 변화를 분석한 결과 이심률이 증가할수록 중심부 및 중간주변부의 눈물양이 증가하는 것으로 나타나 부분별 눈물양이 각막 이심률에 영향을 받는 것으로 나타났다. 구면과 비구면 RGP 렌즈의 양호한 피팅 시 중심부의 눈물양이 중간주변부에 비해 영향을 덜 받는 것으로 나타났고 이는 비구면계수의 차이가 있을 경우 중심부의 곡률변화에 비해 주변부의 곡률변화가 크다고 보고한 Gonzalez-Meijome 등^[24]의 연구결과에서처럼 이심률의 차이에 의해 중심부와 주변부의 곡률 차이가 달라 나타나는 결과로 사료된다. 또한 가장 양호한 상태로 피팅된 구면과 비구면 RGP렌즈 중심부의 곡률보다 주변부 곡률 변화에 따른 디자인 차이에 의해 주변부 각막에서 각막과 렌즈 사이의 눈물양 차이가 나타난 것으로 생각된다.