안과 수술용 점탄성 물질(OVD)

한눈에 보는 포인트

안과 수술용 점탄물질(OVD)은 백내장 수술 등의 내안 수술에서 전방 공간 유지와 각막 내피 보호를 주요 목적으로 사용되는 필수 수술 기구입니다.
주성분은 히알루론산나트륨이며, 배합제로 콘드로이틴황산나트륨 또는 히드록시프로필메틸셀룰로오스가 사용됩니다.
점탄물질은 점도, 응집성, 분산성에 따라 응집형, 분산형, 점탄적응형(viscoadaptive형), 고점도분산형으로 분류됩니다.
응집형 점탄물질은 공간 유지에 우수하고, 분산형 점탄물질은 각막 내피 피복 및 보호에 우수합니다.
콘드로이틴황산과 히알루론산 배합 점탄물질은 히알루론산 단독 점탄물질에 비해 백내장 수술 후 각막 내피 세포 감소율이 유의하게 낮다는 메타분석 결과가 있습니다.
소프트 쉘 테크닉은 응집형과 분산형 점탄물질을 조합하여 두 장점을 극대화하는 방법으로, 경핵 백내장 등의 고위험 증례에서 특히 유용합니다.
점탄물질의 수술 후 잔류는 안압 상승의 원인이 되므로, 수술 종료 시 확실한 제거가 필수입니다.

1. 안과 수술용 점탄물질(OVD)이란?

안과 수술용 점탄물질(ophthalmic viscosurgical device, OVD)은 내안 수술에서 공간 유지, 각막 내피 보호, 각막 건조 방지, 염색 보조 등의 목적으로 사용되는 수술 보조 용제입니다. 처음에는 단순한 수술 보조제로 취급되었으나, 다양한 특성을 가진 제제의 개발과 함께 수술 기구와 동등한 취급으로 변화하여 현재는 점탄물질로 총칭됩니다.

히알루론산의 안과적 이용 역사는 1934년 Karl Meyer와 John Palmer가 소의 유리체에서 히알루론산을 분리한 것에서 시작됩니다¹⁾. 1979년 Robert Stegmann 박사와 David Miller 박사가 백내장 수술 중 1% 히알루론산나트륨을 처음으로 임상 사용했습니다¹⁾. 1980~1983년에 Pharmacia가 미국 FDA 승인을 받아 세계 시장에 출시하여 현대 백내장 수술에 혁명을 가져왔습니다¹⁾.

현재 일본에서는 주로 점탄물질로 히알루론산나트륨이 사용되며, 배합제로 콘드로이틴황산나트륨이 사용됩니다. 히알루론산나트륨은 글리코사미노글리칸의 일종으로, N-아세틸글루코사민과 글루쿠론산의 이당류가 반복적으로 결합된 장쇄 구조를 가지고 있습니다. 생체 내 결합 조직, 피부, 유리체, 연골, 활액에도 존재하는 천연 물질입니다.

Q 점탄물질은 약물인가요, 아니면 수술 기구인가요?

점탄물질은 그 역할의 중요성으로 인해 단순한 수술 보조 용제가 아닌 수술 기구로서의 위치로 변화했습니다. 백내장 수술의 안전성과 효과에 큰 영향을 미치므로, 점탄물질의 특성을 충분히 이해한 후 선택하는 것이 술자에게 요구됩니다.

2. 주요 물리적 특성

점탄성 물질의 외과적 용도는 물리적 특성에 의해 결정됩니다. 다음 네 가지 특성이 수술에서의 사용법에 직접 연결됩니다.

점도

점도(Viscosity): 물질의 흐름 저항을 나타냅니다. 분자량과 농도가 높을수록 점도가 높습니다. 고점도 점탄성 물질은 조직을 이동시키는 효과가 높고 전방에서 배출되기 어렵습니다.

의가소성

의가소성(Pseudoplasticity): 전단 속도에 따라 점도가 변하는 성질입니다. 정지 시에는 고점도를 나타내지만, 기구 조작 등의 높은 전단 속도에서는 점도가 낮아져 주입 및 배출이 용이해집니다. 히알루론산나트륨은 비뉴턴 유체의 특성을 가지며, 분자 사슬이 길수록 의가소성 변화가 큽니다.

탄성

탄성(Elasticity): 변형 후 원래 모양으로 돌아가는 능력입니다. 탄성이 높을수록 공간 유지 능력이 우수합니다. 모든 점탄성 물질은 기구 삽입 및 제거 후 각막 모양과 전방을 복원시킵니다.

피복성

피복성(Coatability): 표면 장력과 접촉각에 의해 결정됩니다. 표면 장력이 낮고 접촉각이 작을수록 피복성이 높아 조직 보호 능력이 우수하지만, 안내에서 제거가 어려워집니다.

3. 점탄성 물질의 분류

점탄성 물질은 응집·분산 지수(CDI)를 이용한 분류에 따라 4가지 범주로 분류됩니다.

분류	응집·분산 지수	점도	대표 제품(일본)
응집형	≥30%asp/mmHg	고(고분자량)	오페간® Hi, 힐론®
분산형	<30%asp/mmHg	저(저분자량)	비스코트®, 쉘간®
고점도 분산형	중간	중~고	디스코비스크®
점도 적응형	≥30%asp/mmHg	초고	힐론 V®

응집형 점탄성 물질

주성분은 1% 히알루론산나트륨입니다. 분자 사슬이 길고 서로 얽혀 높은 탄력성과 응집성을 가집니다. 흡입 압력이 증가함에 따라 덩어리로 배출되기 쉽습니다(스파게티에 비유됨). 분자량에 따라 저분자량형, 중간분자량형, 고분자량형으로 분류되며 특성이 다릅니다.

저분자량형(60만~120만): 전방 체류능이 높지만 전방 유지능이 낮습니다.
고분자량형(190만~390만): 전방 유지능이 높지만 전방 체류능이 낮습니다.

분산형 점탄성 물질

대표적인 제품은 3% 히알루론산나트륨과 4% 콘드로이틴황산에스테르나트륨의 복합제입니다. 짧은 사슬 분자로 저점도, 고피복능을 가집니다. 높은 전단 속도에서 분산되어 각막 내피를 얇게 코팅합니다(마카로니에 비유됨). 응집-분산 지수가 응집형의 약 1/10로 매우 낮아 흡입 압력이 상승해도 제거되기 어렵습니다. 황산기에 의해 음전하를 띠며, 양전하를 띠는 각막 내피 세포에 부착하기 쉬운 성질이 있습니다. 단, 안내 조직에 부착되므로 완전 제거가 어렵고, 잔류하면 안압 상승의 위험이 있습니다¹⁾.

점성 적응형 점탄성 물질(Viscoadaptive)

대표 제품: 히론 V®(2.3% 고분자량 히알루론산나트륨). 응집-분산 지수가 70 이상으로 매우 높으며, 고분자 응집형보다 분자 사슬이 더 얽혀 높은 탄력성과 응집성을 가집니다. 흡입 압력이 임계값을 초과하면 급격히 제거되는 성질(의사분산성)이 특징적입니다. 관류량 25mL/분 미만에서는 높은 응집성과 높은 공간 유지성을 나타내고, 관류량 25mL/분 초과에서는 쉽게 흡인 제거됩니다¹⁾.

고점도 분산형 점탄성 물질(Viscous Dispersive)

대표 제품: 디스코비스크®(1.65% 저분자량 히알루론산나트륨 + 4% 콘드로이틴황산나트륨). 응집형과 분산형의 중간 응집-분산 지수를 가지며, 전방에서의 제거 용이성은 응집형 점탄성 물질 유사, 각막 내피 보호는 분산형 유사 기능을 제공합니다.

4. 백내장 수술에서의 역할

백내장 수술(초음파 유화 흡인술)의 각 단계에서 점탄성 물질이 수행하는 역할은 다음과 같습니다.

전방 충전 및 전낭 절개

절개창 생성 후 방수와 점탄성 물질을 완전히 치환하여 전방을 형성합니다. 전낭 절개 중 점탄성 물질은 각막의 돔 형태와 전방 깊이를 유지하고, 전낭 표면에 안정성을 제공하여 절개선이 주변부로 흘러갈 확률을 낮춥니다. 낮은 전단 속도에서의 고점도·고탄성 점탄성 물질이 이상적입니다.

핵 유화 흡인 시 내피 보호

초음파 유화 흡인 중 관류액 주입압에 의해 전방 깊이가 유지되지만, 각막 내피는 초음파 에너지나 유체 난류에 의한 손상을 받기 쉽습니다. 높은 피복 능력(내피 보호)과 높은 탄성(진동 흡수)을 가진 점탄성 물질이 요구되며, 분산형 점탄성 물질이 적합합니다.

초음파 팁을 전방에서 제거하기 전에 사이드 포트를 통해 동시에 점탄성 물질을 주입하여 급격한 전방 허탈을 방지하고, 후낭 파손, 홍채 및 각막 조직 손상을 예방합니다. 각막 내피 세포 밀도가 낮은 증례에서 핵 조각 등이 각막 내피에 직접 접촉하는 것을 점탄성 물질로 방지합니다(소프트 쉘 테크닉).

안내렌즈 삽입

후낭을 충분히 눌러 수정체낭을 팽창시킨 후 안내렌즈를 삽입합니다. 안내렌즈가 정지해 있는 낮은 전단 속도에서는 고점도제가 내피를 안내렌즈의 압박으로부터 보호하고, 안내렌즈의 접힘 및 전개에 대해 쿠션성을 제공합니다. 고분자량 응집형 점탄성 물질이 적합합니다.

점탄성 물질 제거

안내렌즈 삽입 후, 관류 흡인을 사용하여 전방 내에 남아 있는 점탄성 물질을 제거합니다. 특히 안내렌즈 후면에 점탄성 물질이 잔류하면 세균이 정착하기 쉬워 술후 안내염의 원인이 됩니다. 안내렌즈 후면에 관류 흡인 팁을 집어넣는 ‘behind-the-lens technique’으로 후면을 직접 세척하는 것이 필요합니다.

5. 각막 내피 보호의 과학적 근거

백내장 수술 후 각막 내피 세포 감소율은 4~25%로 보고되며, 주요 원인은 수술 기구, 핵 파편, 안내렌즈에 의한 기계적 외상입니다 ²⁾. 점탄성 물질은 이 외상을 경감하는 주요 수단입니다.

Hsiao 등(2023)은 2000~2020년의 무작위 대조 시험 12건을 대상으로 한 체계적 문헌고찰 및 메타분석에서, 콘드로이틴 황산과 히알루론산 배합 점탄성 물질(VISCOAT®, DuoVisc®, DisCoVisc®)과 히알루론산 단독 또는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 제품을 비교했습니다 ²⁾.

무작위 효과 모델을 사용한 메타분석 결과, 콘드로이틴 황산염과 히알루론산을 병용한 점탄성 물질은 히알루론산 단독 점탄성 물질에 비해 수술 후 3개월째 각막 내피 세포 밀도 감소율이 유의하게 낮았습니다(평균 차이: -4.10%; 95% CI: -5.81~-2.40; p<0.0001; 9개 연구)²⁾. 또한 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 제품과의 비교에서도 유의한 차이가 인정되었습니다(평균 차이: -6.47%; 95% CI: -10.41~-2.52; p=0.001; 2개 연구)²⁾.

각막 두께 변화(수술 후 24시간)에 대해서도 콘드로이틴 황산염과 히알루론산을 병용한 점탄성 물질이 히알루론산 단독 점탄성 물질에 비해 유의하게 낮은 각막 부종을 보였습니다(평균 차이: -3.22%; 95% CI: -6.24~-0.20%; p=0.04; 4개 연구)²⁾.

콘드로이틴 황산나트륨이 히알루론산-콘드로이틴 황산염의 삼중 음전하를 형성하여 각막 내피 조직으로의 분자 유인을 촉진하는 것이 우수한 내피 피복 및 보호 효과의 기전으로 생각됩니다²⁾.

Q 분산형 점탄성 물질과 응집형 점탄성 물질은 어떻게 구분하여 사용하나요?

기본적으로 공간 유지 목적에는 응집형 점탄성 물질, 각막 내피 보호에는 분산형 점탄성 물질이 선택됩니다. 경핵 백내장이나 각막 내피 이영양증 등 고위험 증례에서는 두 가지를 조합한 소프트 쉘 테크닉이 특히 유효합니다. 또한 녹내장 수술에서는 응집형 점탄성 물질이 전방 세척 시 제거 용이성 측면에서 유리한 것으로 간주됩니다.

6. 특수 수술 상황에서의 점탄성 물질 사용

소프트 쉘 테크닉(Soft Shell Technique)

이는 Steve Arshinoff가 1999년에 기술한 대표적인 조합 방법입니다¹⁾. 수술 시작 시 분산형 점탄성 물질을 전방에 주입하여 수정체 전면에 덩어리를 형성한 후, 응집형 점탄성 물질을 분산형 덩어리의 후방 중앙에 주입합니다. 이로 인해 분산형 점탄성 물질이 위쪽과 바깥쪽으로 밀려나 각막 내피 세포에 대한 매끄러운 층을 형성합니다. 초음파 유화 및 관류/흡인 중 고점도의 응집형 점탄성 물질은 신속하게 배출되지만, 저점도의 분산형 점탄성 물질은 내피에 대한 보호층으로 유지됩니다.

특히 단단한 핵을 가진 증례에서 응집형 또는 분산형 점탄성 물질 단독 사용과 비교하여 수술 후 각막 내피 세포 감소를 억제하는 효과가 입증되었습니다¹⁾.

수술 중 홍채 이완 증후군(IFIS) 대응

수술 중 홍채 이완 증후군(IFIS)은 전립선 치료 목적의 알파 차단제(탐술로신 등) 사용에 따른 잘 알려진 합병증입니다¹⁾. 홍채 근육 긴장 저하로 인해 동공 축소 및 홍채 탈출이 발생합니다. 점탄성 적응형 점탄성 물질(히론 V®)은 동공을 기계적으로 확장시키고(점탄성 산동), 홍채를 안정화시켜 절개창으로의 탈출을 방지하는 데 도움이 됩니다¹⁾.

더 어려운 증례에서는 소프트 쉘, 얼티밋 소프트 쉘, 트리 소프트 쉘 기법의 조합이 사용됩니다¹⁾.

경핵 백내장

딱딱한 갈색 백내장과 성숙 백내장은 각막 내피 손상, 핵 낙하, 후낭 파열의 위험이 높습니다¹⁾. 더 긴 수술 조작과 높은 초음파 에너지가 각막 내피에 영향을 미치므로, 분산형 점탄물질 또는 조합 제제(소프트 쉘 기법)의 사용이 적절합니다¹⁾.

녹내장 수술 후 편평 전방

녹내장 수술 후 편평 전방은 후방 수술의 흔한 합병증이며, 전방에 점탄물질을 주입하는 것이 치료 옵션 중 하나입니다¹⁾. 점성 적응형 점탄물질이 효과적이라는 보고가 있습니다¹⁾.

유리체 수술에서의 활용

광각 관찰 시스템을 사용한 안저 관찰 시, 전치렌즈를 각막 위 약 1cm까지 접근시켜야 하므로 각막 건조 방지를 위해 점탄물질로 웨트 쉘을 만드는 것이 유용합니다. 또한 내경계막 염색(인도시아닌 그린, 브릴리언트 블루 G)에 점탄물질을 혼합하면 염색 범위와 농도를 조절할 수 있습니다.

7. 합병증

점탄물질과 관련된 합병증으로 다음이 알려져 있습니다.

안압 스파이크(속발 녹내장): 가장 빈도가 높은 합병증. 점탄물질이 전방각의 유출로를 막아 발생합니다. 분산형 점탄물질은 응집형보다 잔류하기 쉽습니다¹⁾.
각막 부종/각막 내피 부전: 점탄물질 잔류로 인한 지속적인 안압 상승이 원인이 될 수 있습니다.
가성 전포도막염/전방 축농
낭 블록 증후군(낭 팽창 증후군)
안내렌즈 표면의 결정화
대상 각막 변성
알레르기 반응

8. 최신 연구와 향후 전망 (연구 단계 보고)

리도카인 함유 점탄성 물질 (점탄성 마취)

VisThesia(2% 리도카인 + 0.3% 히알루론산나트륨, Carl Zeiss Meditec)는 점탄성 물질과 리도카인을 결합하여 마취 효과와 점탄성 물질 기능을 한 단계로 제공하기 위해 개발되었습니다¹⁾. 수술 중 통증 조절 개선이 보고되는 반면, 각막 내피 세포 밀도 감소가 기존 점탄성 물질보다 크다는 보고도 있어 결과가 일치하지 않습니다¹⁾. 추가 연구가 필요한 영역입니다.

트리판블루 함유 점탄성 물질

Pe-Ha-Blue® PLUS(Albomed)는 히알루론산나트륨과 트리판블루(전낭 염색제)를 배합하여 전낭 절개를 용이하게 하면서 각막 내피를 보호하는 것을 목표로 합니다¹⁾. 가성박리증후군 등 동공 산대 불량 증례에서 수술 시간의 유의한 단축과 외과의 만족도 개선이 보고되었습니다¹⁾. 파란색 점탄성 물질 잔류를 시각적으로 확인하여 제거하기 쉽다는 장점도 있습니다.

9. 참고문헌

Borkenstein AF, Borkenstein EM, Malyugin B. Ophthalmic viscosurgical devices (OVDs) in challenging cases: a review. Ophthalmol Ther. 2021;10:831-843.
Hsiao CW, Cheng H, Ghafouri R, Ferko NC, Ayres BD. Corneal outcomes following cataract surgery using ophthalmic viscosurgical devices composed of chondroitin sulfate-hyaluronic acid: a systematic review and meta-analysis. Clin Ophthalmol. 2023;17:2083-2096.
Arshinoff S. New terminology: ophthalmic viscosurgical devices. J Cataract Refract Surg. 2000;26(5):627-8. PMID: 10831880.