수중 수차 측정

한눈에 보는 포인트

1. 수중 어베로메트리란

수중 어베로메트리(intraoperative aberrometry, IWA)는 백내장 수술 중 파면 수차를 측정하여 안내렌즈(IOL) 도수를 확인 및 최적화하고 토릭 안내렌즈의 축을 정렬하는 기술입니다. 수술 전 측정값과 공식에 기반한 안내렌즈 도수 결정에 더하여, 수술실 내에서 무수정체안 및 인공수정체안의 굴절 상태를 실시간으로 평가할 수 있는 추가 도구로 자리잡고 있습니다.

안내렌즈 도수는 수중 어베로메트리를 사용하여 무수정체안 및 인공수정체안 두 상태 모두에서 확인 및 조정이 가능합니다. 토릭 안내렌즈의 축 정렬에도 유용한 것으로 알려져 있습니다¹⁾. 한편, 수중 어베로메트리가 항상 수술 후 결과를 향상시키는지는 명확하지 않습니다¹⁾.

Q 수중 어베로메트리가 반드시 필요한가요?

합병증이 없는 일반적인 백내장 수술에서는 필수적이지 않습니다. 굴절 교정 수술을 받은 눈이나 난시 교정이 필요한 경우에 특히 유용합니다. 수술 전 측정과 병용하는 것이 권장됩니다.

2. 파면 수차의 원리와 측정 기술

파면수차의 기본 개념

파면(波面)은 광선의 전파면을 의미합니다. 이상적인 눈에서는 파면이 망막에 정확히 수렴하지만, 실제 눈의 광학적 불규칙성으로 인해 왜곡이 발생합니다. 이 왜곡을 수차(收差)라고 합니다.

수차는 다음 두 가지로 분류됩니다.

저차 수차: 프리즘, 구면 디포커스(근시·원시), 난시를 포함합니다. 안경이나 콘택트렌즈로 교정 가능하며, 임상적으로 가장 중요한 수차입니다.
고차 수차: 트레포일(세잎 수차)과 코마 수차 등이 있습니다. 각막의 불규칙성에서 기인하며, 일반 안경으로는 교정할 수 없습니다.

고차 수차 평가에는 동공 직경을 규정해야 합니다. 4 mm는 명시 기능을, 6 mm는 암시 기능을 반영합니다. 일반적으로 동공 직경을 4 mm에서 6 mm로 확대하면 고차 수차는 약 2배 증가합니다. 구면 수차는 헤일로 현상과, 코마 수차는 눈부심 및 스타버스트 현상과 관련지어 해석되는 경우가 많습니다.

파면수차는 제르니케 다항식(Zernike polynomial)으로 수학적으로 기술됩니다. 피라미드형 배열에서 중요한 저차 수차는 하단에, 고차 수차는 상단에 배치됩니다. 결과는 제곱평균제곱근(RMS)으로 보고되며, 실제 파면과 이론적 평면 파면 간의 평균 차이를 단일 숫자로 나타냅니다.

측정 장치

현재 임상에서 사용되는 주요 수술 중 수차 측정 장치는 다음과 같습니다.

ORA 시스템

제조사: Alcon (구 WaveTec)

측정 원리: Talbot-Moiré 간섭법. 두 격자에서 발생하는 무늬 패턴으로부터 구면 도수, 난시 도수, 난시 축을 분석합니다.

특징: 초발광 다이오드 광원 사용. AnalyzOR 통합으로 수술 전, 수술 중, 수술 후 데이터 비교 가능.

측정 범위: -5 ~ +20 D

HOLOS IntraOp

제조사: Clarity

측정 원리: 고속 회전 MEMS 미러와 쿼드 검출기. 파면 변위의 크기를 직접 측정합니다.

특징: 초당 최대 90회의 고속 측정이 가능합니다.

측정 범위: -5 ~ +16 D

ORA 시스템은 2012년 ORange의 후속 모델로 출시되었으며, 광학계, 인터페이스 및 알고리즘이 개선되었습니다. 2014년 Alcon사가 WaveTec사를 인수했습니다.

파면 센서의 종류

수술 중 장치의 기반이 되는 파면 센서에는 여러 방식이 있습니다.

Hartmann-Shack형: 측정이 빠르고 많은 제조사에서 채택하고 있습니다. 눈물막의 교란이나 눈꺼풀에 의한 차폐에 주의가 필요합니다.
슬릿 스캔형: 굴절을 측정하여 역산으로 수차를 계산합니다. 측정 범위는 넓지만 시간이 걸립니다.
Tscherning형: 망막상을 직접 분석하는 방식입니다.

3. 임상적 유용성

일반 백내장 수술

ORange를 사용한 초기 연구에서는 수술 후 구면 오차가 0.36±0.30 D로 양호했습니다. 그러나 합병증이 없는 눈에서 수술 중 수차 측정이 기존 계산식보다 우수한지 여부는 연구 결과가 결정적이지 않습니다. 일반 백내장 수술에서 수술 중 수차 측정의 유용성에 대한 합의는 이루어지지 않았습니다.

굴절교정수술 과거력이 있는 눈

LASIK, PRK 등의 굴절교정수술을 받은 눈은 안내렌즈 도수 결정에 특유의 어려움이 있습니다.

수술 중 수차측정은 굴절교정수술(PRK 또는 LASIK)을 받은 눈에서 유용한 것으로 간주되지만, 방사상 각막절개술 후의 눈에서는 유용성이 낮습니다¹⁾.

백내장 수술 후 LASIK을 시행한 눈에서 정시 ±0.5 D 이내에 도달한 비율은 55% 미만으로, 굴절교정수술을 받지 않은 눈의 70%에 비해 낮은 결과를 보였습니다. ORA를 사용한 최근 연구에서는 개선이 보고되었으며, ORA의 절대오차 중앙값은 0.35 D, 67%가 ±0.5 D 이내, 94%가 ±1.0 D 이내였습니다.

계산 방법	절대오차 중앙값
ORA	0.35 D
술자 선택	0.6 D
Haigis-L	0.53 D
Shammas	0.51 D

토릭 인공수정체의 축 정렬

토릭 인공수정체는 높은 정밀도의 축 정렬이 필요합니다. 10도 축 이탈 시 난시 교정 효과의 1/3이 손실되기 때문입니다.

수술 중 수차 측정은 무수정체 상태에서 정확한 축을 제공하고, 위수정체 상태에서 정렬 확인이 가능합니다. 수술 중 수차 측정 유도 하 토릭 인공수정체 배치는 술 후 평균 잔여 굴절 난시가 0.5 D 미만일 가능성을 2.4배 높이는 것으로 보고되었습니다.

굴절 교정 수술 후 눈에서 수술 중 수차 측정 유도 하 토릭 인공수정체 배치 연구에서 ORA의 평균 예측 오차는 0.43으로 IOLMaster(0.77) 및 ASCRS 계산기(0.61)보다 우수했습니다. ORA 사용 시 80%의 눈이 구면도수 ±0.75 D 이내였던 반면, 수술 전 측정만으로는 53%에 그칠 것으로 추정되었습니다.

각막 윤부 이완 절개

ORange를 이용한 각막 윤부 이완 절개(LRI) 가이드에서 수술 후 평균 잔여 굴절 난시가 5.7배 감소했다는 보고가 있습니다. 그러나 이 경향은 통계적으로 유의하지 않았습니다.

Q 토릭 인공수정체의 축 회전은 어느 정도 영향을 미칩니까?

10도 축 회전마다 난시 교정 효과의 약 3분의 1이 손실됩니다. 정확한 축 정렬이 수술 후 시력 기능에 직접 연결되므로, 수술 중 검안계를 이용한 실시간 확인이 유용합니다.

4. 측정 정확도에 영향을 미치는 변동 요인

수술 중 검안계 측정값에는 여러 변동 요인이 관여합니다. 정확도를 최대화하려면 이러한 요인을 제어해야 합니다.

개검기 압박: 개검기가 안구에 압력을 가하여 형태를 변화시킵니다. 적절한 배치로 영향을 최소화합니다.
안압 변동: 측정 전 안압을 생리적 범위로 되돌려야 합니다. 전방 내 점탄성 물질이나 관류액량이 영향을 미칩니다.
각막 실질 수화(스트로말 하이드레이션): 수술 중 각막 부종이 굴절값에 영향을 미칩니다.
절개로 인한 변화: 각막 절개창이 수술 중과 수술 후에 다른 난시를 유발합니다.
수술 직후와 수술 후 차이: 수술 직후와 수술 후 1주일 사이에 난시 값에 유의한 차이가 있습니다.

Q 수술 중 측정값과 수술 후 굴절값이 일치합니까?

수술 직후와 수술 후 1주일 사이에 난시 값에 유의한 차이가 있습니다. 절개창 변화, 각막 실질의 수화, 안압 변동 등이 원인입니다. 수술 중 측정값은 참고치에 불과하며 최종 굴절값과 다소 차이가 발생할 수 있습니다.

5. 각막 수차 측정과 안내렌즈 선택

각막 수차 측정은 안내 렌즈 선택에 유용하며, 다초점 안내 렌즈와 같은 고기능 렌즈의 적응 판단에 도움이 될 수 있습니다 ¹⁾.

노화에 따라 수정체의 구면 수차가 양의 방향으로 변화하여 각막의 양의 구면 수차와 합쳐져 대비 감도가 저하됩니다. 비구면 안내 렌즈는 이 구면 수차를 보정하고 황혼 및 어두운 곳에서의 대비 감도와 시 기능을 개선합니다 ¹⁾.

다초점 안내 렌즈 삽입안의 파면 수차 평가에는 주의가 필요합니다. 굴절형 다초점 안내 렌즈에서는 동공 내 굴절이 급격히 변화하여 고차 수차 값이 커집니다. 회절형에서는 근적외선의 회절 효율 저하로 원거리 초점 부분의 결과만 표시됩니다.

6. 최신 연구와 향후 전망 (연구 단계 보고)

측정 기술의 진화

HOLOS IntraOp으로 대표되는 신세대 장비는 MEMS 미러 기술을 통해 초당 최대 90회의 고속 측정을 실현합니다. 측정 속도 향상은 수술 중 워크플로 효율화에 기여할 것으로 기대됩니다.

알고리즘 개선

ORA는 AnalyzOR 플랫폼을 통합하여 수술 전, 수술 중, 수술 후 데이터를 통합적으로 비교·분석할 수 있게 되었습니다. 축적된 데이터에 기반한 알고리즘의 지속적인 개선을 통해 예측 정확도 향상이 기대됩니다.

정상안에서의 유용성 검증

합병증이 없는 일반적인 백내장 수술에서 수술 중 수차 측정의 부가 가치는 여전히 합의가 이루어지지 않았습니다. 대규모 전향적 연구를 통한 유용성 검증이 향후 과제입니다.

Q 향후 수술 중 수차 측정이 표준이 될까요?

굴절교정수술 과거력이 있는 눈이나 토릭 인공수정체 사용 시 이미 널리 활용되고 있습니다. 일반 백내장 수술에서의 유용성은 아직 확립되지 않았으며, 추가적인 증거 축적이 필요합니다.

7. 참고문헌

American Academy of Ophthalmology. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. Ophthalmology. 2022;129(1):P1-P126.