난시량에 따른 수차와 대비 감도가 시력에 미치는 영향

서 론

난시란 외계의 물점에서 나온 광선이 안광학계에 의해서 굴절한 후 안내에서 점 결상을 하지 않고 전초선, 최소 착란원, 후초선으로 결상되는 눈의 이상 상태를 말한다.^[1] 난시가 있으면 눈이 쉽게 피로하고 머리가 아프고 눈에 충혈도 생기며 심하면 메스껍기도 하다. 즉 안정 피로 증상이 흔히 나타난다.^[2]

고위 수차는 시력의 질적인 부분을 방해하는 중요한 요인이 되므로 고위 수차의 측정은 시력의 질적인 부분을 설명하는데 많이 사용되고 있으며 지금까지 고위 수차의 상관관계와 관련된 많은 연구 결과들이 발표되고 있다.^[3,4] 수차의 측정 방식은 Hartmann-Shack 방식, Tscherning or Ray tracing 방식, Automated retinoscopy 방식을 이용한 방법으로 나뉜다. 최근 많이 사용되고 있는 Hartmann-Shack 방식은 불투명한 원판에 많은 구멍을 뚫어서 미소렌즈(microlens)를 집결시킨 렌스릿 배열(lenslit array)을 시켜 이들 구멍을 통해 여러 광선다발로 평행한 광선이 망막을 향해 직진하고, 망막을 반사한 광선이 다시 되돌아왔을 때, 망막을 향한 빛과 망막을 통해 나온 빛의 어긋남을 이용해 왜곡된 파면을 만들 수 있게 된다. 고위 수차는 이 어긋남을 제르니케(zernike) 다항식을 이용해 계산을 해서 수치화한 것을 이용하여 측정된다. 고위 수차는 저위 수차와 다르게 안경이나 콘택트렌즈로 교정이 되지 않는다고 알려져 있으며 각막과 수정체에 의해 대부분 생겨나게 되며 우리 눈의 모든 수차 중 15% 정도를 차지한다.^[5,6]

대비 감도(contrast sensitivity)는 시체계에서 하나의 물체와 그 배경 사이를 구별할 수 있는 능력으로 정의하고 있다. 우리가 보는 물체는 주변의 배경과 다양한 대비를 이루고 있으며 환경이나 눈의 질환 등의 요인에 의해 보이는 선명도가 달라진다. 따라서 낮은 대비나 다양한 공간 주파수에 대한 시력검사가 필요하므로 대비 감도 검사를 시행한다.^[7] 공간 대비는 형태나 물체의 존재를 묘사하는 상의 경계나 모서리의 밝고 어두움의 이행에 대한 물리적 크기이다. 대비 감도는 사람이 시표를 보는데 얼마만큼의 대비가 요구되는지 측정하는 것을 말한다. 대비 감도의 측정은 시력측정과 다르다. 시력은 매우 좋은 상태에서 시체계 분해능의 측정이고 반면에 대비 감도는 시표를 보기위한 대비 역치의 측정이다. 오늘날 대비 감도를 측정하기 위한 가장 일반적인 방법은 벽에 걸 수 있는 시표를 기반으로 한 시스템이다. 이들 시표는 sine-wave 격자나 문자로 이루어진 시표로 구성된다.^[8] 본 연구에서는 저위 수차인 난시도와 고위 수차의 상관관계를 알아보고, 난시도를 등가구면 굴절력으로 교정했을 때와 완전 교정했을 때의 대비 감도를 비교하여 시력의 질을 평가하고자 하였다.

대상 및 방법

결과 및 고찰

2. 난시도에 따른 수차량의 비교

난시의 정도에 따라 그룹을 나누어 비교 분석하였다. I그룹은 난시량이 0.00 ~ 0.74 D, II그룹은 0.75 ~ 1.99 D, III그룹은 2.00 D 이상인 안구로 분류하였다. I그룹은 25안, II그룹은 30안, III그룹은 12안으로 총 67안에 대해 동공영역 4 mm, 6 mm에서의 눈 전체 수차량과 각막 수차량을 비교하였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Aberration of full-eye and cornea according to astigmatism in the pupil region 4 mm, 6 mm.

동공 영역 4 mm에서 난시량이 높아짐에 따라 눈 전체의 수차량과 각막 수차량이 증가함을 보였다. 동공 영역 6 mm에서도 난시도이 증가함에 따라 수차량이 증가하였으며 이것은 통계적으로 유의한 값을 나타냈다(Table 1).

Table 1.

Aberration of full-eye and cornea according to astigmatism in the pupil region 4 mm, 6 mm

일반적으로 고위 수차의 양이 저위수차의 양보다 상대적으로 매우 작기 때문에 전체적인 수차가 저위 수차에 의해 좌우된다고 하였다.^[11] 본 연구의 결과도 저위 수차인 난시도에 따라 고위 수차가 높아짐을 알 수 있다.

3. 난시 축에 따른 수차량의 비교

난시도 뿐만 아니라 난시 축에 따른 수차량의 비교도 함께 실시하였다. 난시 축의 방향에 따라서 도난시(180±15°), 직난시(90±15°), 사난시(45±30°)로 구분하였다. 도난시(against the rule astigmatism) 4안, 직난시(with the rule astigmatism) 46안, 사난시(oblique astigmatism) 17안으로 총 67안을 비교분석 하였고 직난시의 대상자가 많음을 확인할 수 있었다.

난시 축에 따라 동공 영역 4 mm, 6 mm일 때의 수차량을 비교해 보았을 때 이들 통계 값 사이에서는 유의한 값을 얻지 못하였지만 도난시에서 사난시, 직난시로 갈수록 수차량이 증가함을 알 수 있었다. 눈 전체의 수차량과 각막 수차량이 난시 축과는 유의하지 않음을 알 수 있었다(Table 2).

Table 2.

Aberration of full-eye and cornea according to astigmatic axis in the pupil region 4 mm, 6 mm

4. 난시량에 따른 등가 구면굴절력 교정과 완전교정 시 대비 감도

앞서 난시 축에 따라 비교한 눈 전체와 각막의 고위 수차에서는 상관성을 얻을 수 없었으나 난시도의 증가로 인한 고위 수차는 유의한 통계 값을 얻었다. 눈 전체 고위수차(4 mm, p<0.000, 6 mm, p<0.019), 각막 고위 수차(4 mm, p<0.000, 6 mm, p<0.030)는 난시도가 높아짐에 따라 증가 하였다. 이에 따라서 저위수차인 난시도를 등가구면 교정과 완전교정을 통하여 시력의 질을 평가하는 대비 감도와의 연관성을 알아보았다(Table 3).

Table 3.

Contrast sensitivity between spherical equivalent (S.E) and full vision correction (F.V) according to astigmatism

1) 난시도에 따른 등가구면교정 시 대비 감도 비교

난시도를 등가구면으로 교정했을 경우의 I그룹, II그룹, 그리고 III그룹을 비교해보면 1.5, 3, 5, 8, 13 cpd에서 난시도가 낮을 때(I그룹) 대비 감도가 높고 난시도가 높을 때(III그룹) 대비 감도가 낮아지며 통계적으로 유의한 값을 보였다(Fig. 2).

Fig. 2.

Contrast sensitivity according to astigmatism with spherical equivalent correction.

2) 난시도에 따른 난시교정 시 대비 감도 비교

난시를 완전 교정하였을 경우 I그룹, II그룹, 그리고 III그룹을 비교해보면 5 cpd 이하의 낮은 영역에서는 큰 차이 없이 대비 감도가 높게 나타나지만 8 cpd 이상의 높은 영역에서는 큰 차이로 대비 감도가 낮아짐을 알 수 있다(Fig. 3).

Fig. 3.

Contrast sensitivity according to astigmatism with full vision correction.

3) 동일한 난시도을 갖는 그룹에서의 등가구면 교정과 난시 교정 시 대비 감도 비교

① I그룹

난시가 적은 그룹에서는 일반적으로 난시교정을 하지 않으나 비교 값을 얻기 위해 0.50 D 단위의 난시교정을 등가구면 굴절력으로 교정하였다. 평소에 난시교정을 하지 않았으므로 오히려 등가구면 굴절력으로 처방했을 때 더 편안했으며 난시교정을 했을 때 더 불편함을 호소하는 경우가 있었다. 그래서 13 cpd에서는 구면 보정했을 때 오히려 대비 감도가 높아졌다(Fig. 4(a)).

Fig. 4.

Contrast sensitivity between spherical equivalent and full vision correction according to similar astigmatism.

② II그룹

II그룹은 난시의 완전 교정 효과가 잘 나타나는 그룹이었다. Fig. 4(b)에 나타나있는 것처럼 중등도 난시는 난시 교정을 함으로써 등가구면 굴절력으로 교정 했을 때보다 대비 감도가 높아짐을 알 수 있었다. 특히 공간주파수가 1.5, 3, 5, 8, 13 cpd로 변화함에 따라 난시 교정을 하였을 때 대비 감도가 높음을 알 수 있다.

③ III그룹

Fig. 4(c)에서는 난시를 교정하였을 때 대비 감도가 높게 나타났다. 하지만 13 cpd에서 대비 감도가 급격히 낮아짐을 알 수 있다. 난시도가 높을 경우 눈에 미치는 수차량도 많지만 대비 감도도 떨어져 시력의 질이 많이 낮아짐을 알 수 있다. 등가구면 값으로 교정 했을 때와 난시를 완전 교정 했을 때의 대비 감도를 비교하면 완전교정 하였을 때의 대비 감도가 더 좋은 것으로 나타났다.

5. 난시 축에 따른 등가구면 굴절력 교정과 완전교정 시 대비 감도

도난시, 사난시, 직난시 순으로 대비 감도가 낮아지는 결과를 볼 수 있다. 하지만 난시 축에 따른 대비 감도의 변화는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다(Table 4).

Table 4.

Contrast sensitivity between spherical equivalent (S.E) and full vision correction (F.V) according to astigmatic axis

일반적으로 시력검사는 높은 대비의 시기능만 검사할 수 있는 반면 대비 감도 검사는 다양한 크기와 대비에 대하여 시기능을 광범위하게 평가 할 수 있다. 그래서 대비감도 검사는 실제로 물체를 파악하는 능력을 측정하는 방법으로 시력검사보다 임상에서 다양하게 응용될 수 있을 것이다.^[12] 시력검사는 높은 대비상태에서 시행하며 다양한 크기의 검은색 문자나 숫자를 흰색 배경에 뚜렷하게 제시하여 측정하지만 실생활에서는 항상 이상적인 대비만 존재하는 것이 아니므로 시력이 1.0이라하더라도 대비 감도는 낮을 수 있다.^[13] 낮은 대비 감도는 야간 운전, 독서시, 비슷한 색의 도로포장 등에서 문제를 일으킨다.^[14] 최근에 시력 교정을 하는 방법으로 안경을 착용하는 경우보다 여러 가지 편리성으로 인해 콘택트렌즈를 이용하여 시력 교정을 많이 한다. 실제로 소프트 콘택트렌즈 착용자의 대부분이 비용이나 디자인 등의 이유로 난시 교정을 등가구면 처방으로 렌즈를 착용하는 경우가 많다. 이는 시력장애 뿐만 아니라 안정피로를 일으키는 중요한 원인이 되며 시력의 질 또한 완전하지 못할 것으로 예측된다.^[15]

시력의 질을 높이기 위한 고위 수차와 시력교정 방법의 관계에 대한 연구들이 다양하게 진행되고 있다. 고위 수차를 줄이기 위한 노력의 결과로 비구면 소프트렌즈를 착용하면 전체 고위 수차와 구면 수차가 콘택트렌즈 착용하지 않은 경우보다 감소한다는 연구 결과가 보고 된 바 있으며^[16] 전면에 경계가 없고 일정한 면을 가지고 있는 비구면 디자인의 RGP 렌즈를 착용하면 고위 수차 중 구면수차의 감소로 광학적인 시력의 질을 높여 줄 수 있을 것으로 보고 있다.^[17]

일반적으로 높은 대비(100%)수준에서 해상력을 측정하지만 대비 감도 검사는 주어진 공간에서 어떤 물체나 영역의 밝기 차이를 구별 할 수 있는 능력을 측정한다. 이러한 대비 감도의 검사는 수시로 변하는 시생활에서 시력검사에 비해 3~5배 더 민감한 시기능을 반영한다고 할 수 있다.^[18] 따라서 대비 감도의 측정은 사람이 일상생활을 하는데 얼마나 편안하게 시생활을 영위하는지의 척도가 된다. Ginsburg 등^[19]에 의하면 VCTS를 이용한 대비 감도검사에서 정시안의 대비 감도는 종모양을 이루며 명소시와 암소시 모두 중간 주파수인 6 cpd에서 가장 높은 대비감도를 보이며 그보다 높거나 낮은 주파수에서 대비 감도가 감소된다고 하였다. 유 등^[20] 은 연령의 변화에 따른 정상 대비 감도 검사에서 명소시의 경우 6 cpd, 암소시의 경우 3 cpd 일 때 최대 대비 감도를 보인다고 했다. 본 연구에서는 난시량이 낮은 경우에서만 3 cpd에서 최대 민감도를 보였으며 나머지 다른 난시량에서는 거의 차이가 없지만 1.5 cpd에서 최대 민감도를 나타내었다. 검사실의 조건이나 검사 방법의 차이로 인해 다소 상이한 결과를 보였다고 사료된다. 시력의 질을 평가하는 대비 감도 검사는 우리나라에서는 각막교정수술 전후에 검사를 실시하고 있다. 가까운 일본의 경우에는 안경원에서 대비 감도 검사와 함께 입체시 검사도 필수적으로 이루어지고 있다. 고령화, 시력교정수술 후, 안질환 등에 따른 대비 감도는 동일한 시력 하에서도 시생활의 질의 저하를 초래할 수 있다. 이 연구는 안경원에서 많이 사용하는 LCD 시력검사에서 대비 감도를 측정하였다. 따라서 같은 시력이라도 시력의 질은 다를 수 있다는 것을 인식할 수 있으며 대비 감도 검사가 쾌적한 안경처방의 도구로 이용될 수 있을 것이라고 사료된다.

결 론

본 연구에서는 난시를 등가구면 굴절력으로 교정했을 때와 완전교정 했을 때의 대비 감도를 비교하여 시력의 질에 영향을 주는지를 파악하였다. 또한, 난시량과 난시축에 따른 수차량과 대비 감도를 비교하였다. 난시량의 증가에 따라 고위 수차량이 증가하였으며 동공 사이즈가 증가함에 따라 수차량의 증가를 보였다. 눈 전체의 수차량과 각막 수차량은 난시 축과의 연관성에 유의하지 않았지만 도난시에서 사난시, 직난시로 갈수록 수차량이 증가함을 알 수 있었다. 대비 감도는 1.5, 3, 5, 8, 13 cpd에서 측정했을 때 난시량 증가에 따라 대비 감도에서 유의한 차이가 있었으며, 난시를 구면교정 했을 때와 난시를 완전 교정 하였을 때를 비교하였을 때도 유의한 차이가 있었다. 대비 감도는 난시 축으로 나누어 직난시, 도난시, 사난시일 때 비교하였을 때는 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이에 따라서 난시량과 난시의 교정방법에 따라 대비감도에 영향을 주어 시력의 질적 저하를 초례함을 알 수 있었다. 그러므로 난시의 정확한 교정과 타각적, 자각적 시력측정 및 대비 감도의 검사로 시력의 질을 향상시킬 필요가 있다.

Acknowledgments

이 논문은 2016년도 춘해보건대학교 학술연구비 지원에 의한 것임.

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