CAIRS
기증자 조직: 아이뱅크의 각막 조직 (KeraNatural® 등)
제작법: 수동 또는 펨토초 레이저 유도
특징: 호의 길이, 두께, 테이퍼를 수술 중 맞춤 설정 가능. 자원이 제한된 환경에서도 시행 가능
각막 조직 부가 기술 (CAIRS 및 CTAK)
1. 각막 조직 추가 기술 (CAIRS 및 CTAK)
섹션 제목: “1. 각막 조직 추가 기술 (CAIRS 및 CTAK)”각막 동종 이식 실질 내 링 세그먼트(CAIRS)는 원추각막을 포함한 각막확장증에 대해 기증자 각막 조직 유래 실질 세그먼트를 각막 내에 삽입하여 각막 형태를 개선하는 수술 기법이다. 2018년 Soosan Jacob 박사가 처음 보고하였다 2). 합성 폴리머 ICRS(실질 내 각막 링 세그먼트)와 달리 생체적합성이 우수하고 숙주 조직과 자연스럽게 통합된다.
각막 조직 추가 각막 성형술(CTAK)은 관련 시술로, CorneaGen사가 가공한 감마선 조사 기증자 세그먼트를 사용한다. 펨토초 레이저만으로 세그먼트를 제작 및 삽입한다는 점이 CAIRS와 다르다.
Jack Parker 박사는 수동 삽입법 및 삽입 전 탈수법(‘코니얼 저키’법)을 개발하여 수술의 유연성과 접근성을 확대했다.
CTAK
기증자 조직: CorneaGen사 가공의 감마선 조사 세그먼트
제작 방법: 펨토초 레이저만 사용
특징: 추가 멸균 과정과 정밀한 세그먼트 측정이 표준화되어 있습니다. 지형도 기반 맞춤 설정이 가능합니다.
Q
CAIRS와 합성 ICRS(INTACS, Keraring)의 차이점은 무엇인가요?
2. 주요 증상 및 임상 소견
섹션 제목: “2. 주요 증상 및 임상 소견”적응 질환
섹션 제목: “적응 질환”CAIRS 및 CTAK의 주요 적응증은 다음과 같습니다.
- 원추각막: 진행성 각막 얇아짐과 원뿔 모양 돌출로 인한 불규칙 난시. 콘택트렌즈로 교정이 불충분한 경우.
- LASIK 후 각막 확장증: 굴절 교정 수술 후 발생한 진행성 각막 변형.
- 합성 ICRS 실패 사례: ICRS 노출, 전방 내 이동, 각막 용해 등의 합병증이 발생한 경우1).
추가 적응 기준으로 안경이나 콘택트렌즈로 충분한 교정이 되지 않는 경우, 콘택트렌즈 불내증, 18세 이상이 보고되었습니다.
자각 증상
섹션 제목: “자각 증상”각막 확장증에 공통적인 자각 증상은 다음과 같습니다.
- 진행성 시력 저하: 불규칙 난시 증가로 인해 안경으로 교정이 불가능해집니다.
- 잦은 안경 처방 변경: 초기에는 교정 가능하지만 점차 교정 효과가 감소합니다.
- 콘택트렌즈 불안정성: 하드 콘택트렌즈의 편심 또는 탈락
임상 소견
섹션 제목: “임상 소견”원추각막에서는 각막 중심부 실질이 얇아지고 앞쪽으로 돌출됩니다. Vogt 선(실질 심층의 세로 미세 선조), Fleischer 환(원추 기저부 상피 내 철 침착), 각막 반흔이 특징적인 소견입니다2). 각막 형태 분석에서는 국소적 급경사와 패턴의 비대칭이 확인됩니다.
원추각막은 일반적으로 양안성이지만 중증도에 좌우 차이가 있는 경우가 많습니다. 사춘기에 발병하여 30세경에 진행이 중단되거나 완만해지는 경향이 있습니다3). 치료 중재 없이는 약 20%의 증례가 각막 이식을 필요로 합니다2).
- 중심부 각막 반흔 또는 혼탁
- 극심한 각막 얇아짐(320μm 미만)
- 활동성 각막 감염 또는 염증
- 자가면역 질환 또는 결합조직 질환
- 임신 중 및 수유 중
4. 진단 및 검사 방법
섹션 제목: “4. 진단 및 검사 방법”수술 전 평가
섹션 제목: “수술 전 평가”| 평가 항목 | 내용 |
|---|---|
| 시력 검사 | UDVA 및 CDVA 측정 |
| 각막 지형도 | Kmax, Kmean, 각막 비대칭성 |
| 전안부 OCT | 각막 두께 및 원추 위치 평가 |
세극등 검사에서 각막 얇아짐, 돌출, Vogt 선조, Fleischer 환의 유무를 확인합니다2). 각막 단층촬영(Pentacam 등)으로 전후면 곡률, 각막 두께 지도, 고도 지도를 얻어 각막 확장의 정도와 진행을 평가합니다2).
소아 및 청소년의 원추각막은 진행 속도가 빠를 수 있습니다3). KERALINK 연구에서는 젊은 환자에서 크로스링킹의 진행 억제 효과가 검토되었습니다4).
수술 계획 및 노모그램
섹션 제목: “수술 계획 및 노모그램”CAIRS 수술 계획을 위해 여러 노모그램이 제안되었습니다.
Jacob 노모그램: 원추의 위치, 이심률, 각막 곡률 값, 비대칭 패턴을 통합하여 세그먼트의 수, 호 길이, 두께를 맞춤화합니다.
Istanbul 노모그램: 원추의 위치(중심/편심)에 기반한 계획. 채널 깊이 250μm를 권장하지만, 가파른 원추에서는 더 얕은 깊이가 효과적일 수 있습니다1).
Awwad 노모그램: ICRS 노모그램을 적용하여 지형도, 단층촬영, 임상 판단에 기반합니다.
현재 보편적으로 받아들여진 CAIRS 노모그램은 존재하지 않습니다. 원추각막의 형태학적 다양성 때문에 외과의의 판단과 개별화가 중요합니다.
5. 표준 치료법
섹션 제목: “5. 표준 치료법”공여 조직 준비
섹션 제목: “공여 조직 준비”CAIRS 세그먼트는 인간 공여 각막에서 유래합니다. 주로 두 가지 조달 경로가 있습니다.
안구은행의 사전 포장 세그먼트: Lions VisionGift와 같은 안구은행에서 미리 절단되고 멸균된 실질 세그먼트(KeraNatural®)를 제공합니다. 상온 보관이 가능하며 수술 중 맞춤 제작이 필요 없습니다.
맞춤 준비: 각막 윤부에서 상피, 데스메막, 내피를 수동으로 제거하고 트레핀으로 링 세그먼트를 만듭니다. 호 길이, 두께, 테이퍼, 곡률을 개별적으로 조정할 수 있습니다.
CTAK에서는 CorneaGen의 보존 및 감마선 조사 조직을 BSS로 세척하고 펨토초 레이저 고정 장치에 장착합니다.
채널 생성
섹션 제목: “채널 생성”펨토초 레이저 또는 수동 박리로 채널을 생성합니다. 채널 깊이는 전체 각막 두께의 3570%(또는 표면에서 250μm의 고정 깊이)로 설정합니다. 진입 절개는 가파른 축 또는 위쪽에 만들고, 내경 46.5mm, 외경 6.1~8mm 범위로 채널을 만듭니다.
합성 ICRS의 경우 채널은 각막 심층(70~80% 깊이)에 생성하지만 2), CAIRS는 더 얕은 깊이에 삽입할 수 있으며 더 큰 편평화 효과를 기대할 수 있습니다 1).
수화법
탈수법 "코니얼 저키"
수술 후 관리
섹션 제목: “수술 후 관리”- 국소 항생제: 하루 4회, 1~2주
- 국소 스테로이드: 하루 4회로 시작하여 4~6주에 걸쳐 점감
- 붕대 콘택트렌즈: 수술 후 수일간 사용할 수 있음
수술 후 토포그래피/토모그래피와 전안부 OCT로 각막 형태 변화와 세그먼트 위치를 평가합니다. UCVA, CDVA, Kmax, Kmean을 시간 경과에 따라 추적합니다.
합성 ICRS 실패 사례의 구조
섹션 제목: “합성 ICRS 실패 사례의 구조”CAIRS는 실패한 합성 ICRS 사례의 구조에 효과적입니다1). 49세 여성의 ICRS 실패 사례(UCVA 20/400)에서 합성 ICRS를 제거하고 3개월 후 CAIRS를 삽입하여 Kmax가 68.9에서 61.9D로, UCVA가 20/30으로 개선되었습니다1). 40세 여성의 파손된 ICRS 사례에서는 ICRS를 남겨둔 채 CAIRS를 병합 삽입하여 UCVA가 20/60에서 20/25로, BCVA가 20/20으로 개선되었습니다1).
Q
CAIRS의 효과는 영구적인가요?
A
현재 보고에 따르면 CAIRS의 효과는 최대 3년까지 안정적인 개선이 유지됩니다. 모든 시각적 및 지형학적 매개변수가 6개월까지 안정화되고 3년간 유지된다는 데이터가 있습니다. 그러나 장기 데이터는 제한적이며 향후 연구 결과를 기다려야 합니다.
6. 병태생리학 및 상세 발병 기전
섹션 제목: “6. 병태생리학 및 상세 발병 기전”CAIRS의 작용 기전
섹션 제목: “CAIRS의 작용 기전”CAIRS 세그먼트는 각막 실질 내에 삽입되어 물리적으로 각막의 급경사 부위를 평탄화합니다. 합성 ICRS와 유사한 아크 단축 효과(arc shortening effect)를 통해 원뿔 부위의 곡률을 감소시키고 불규칙 난시를 줄입니다.
합성 ICRS는 각막 심층(7080% 깊이)에 삽입해야 하지만, CAIRS는 더 얕은 깊이(3570%)에서도 삽입 가능합니다1). 얕은 위치에 삽입하면 더 큰 평탄화 효과를 낼 수 있습니다. 공여 각막 조직은 합성 폴리머와 달리 숙주 각막과 광학적으로 조화를 이루므로 가장자리 효과로 인한 눈부심이나 후광이 적습니다.
생체 적합성
섹션 제목: “생체 적합성”동종 이식편은 무혈관이며 세포 밀도가 낮은 각막 실질층에 이식됩니다. 이 환경에서는 섬유성 유착이 최소화되어 수술의 가역성이 유지됩니다. 합성 ICRS에서 문제가 되는 각막 용해, 급성 실질 괴사, 각막 신생혈관의 위험도 감소됩니다. CAIRS 삽입은 향후 DALK와 같은 추가 중재를 방해하지 않습니다.
이론적으로 거부 반응의 가능성이 존재하지만, 그 위험은 DALK(심층 전층 각막 이식술)보다 낮은 것으로 간주됩니다.
TGF-β와 각막 리모델링
섹션 제목: “TGF-β와 각막 리모델링”각막에 대한 기계적 손상은 TGF-β 신호를 통해 상처 치유 반응을 유발합니다. CAIRS에서는 합성 물질과 달리 공여 조직이 ECM 구성 성분과 동일하므로 이물 반응이 최소화되는 것으로 생각됩니다.
7. 최신 연구 및 향후 전망
섹션 제목: “7. 최신 연구 및 향후 전망”임상 결과
섹션 제목: “임상 결과”체계적 문헌 고찰(Levy 등, 2025)에 따르면, CAIRS 삽입 후 평균 UDVA는 0.83에서 0.40 logMAR로, CDVA는 0.52에서 0.19 logMAR로 개선되었습니다. 등가 구면 도수는 −7.09D에서 −2.34D로 감소했고, Kmax는 57.8에서 53.6D로, Kmean은 49.3에서 45.3D로 감소했습니다.
| 지표 | 수술 전 | 수술 후 |
|---|---|---|
| UDVA (logMAR) | 0.83 | 0.40 |
| CDVA (logMAR) | 0.52 | 0.19 |
| Kmax (D) | 57.8 | 53.6 |
CTAK에서 Greenstein 등(2023년)은 21안에서 유사한 개선을 보고했습니다. 평균 UDVA는 1.21에서 0.61 logMAR로, CDVA는 0.63에서 0.34 logMAR로 개선되었습니다.
합병증
섹션 제목: “합병증”CAIRS의 합병증은 적고 경미합니다. 일시적인 안구건조증과 채널 내 침착물이 가장 흔하지만, 임상적으로 유의하지 않고 비진행성입니다. 1예에서 세그먼트 변위가 보고되었으나 수술 후 1주 이내에 성공적으로 정복되었습니다. 중증 아토피 환자에서 전기질 융해가 1예 관찰되었습니다. 눈부심과 후광은 모든 연구에서 단 1명의 환자에서만 보고되어 합성 ICRS에 비해 현저히 낮습니다.
합성 ICRS 실패 사례에 대한 CAIRS 구조
섹션 제목: “합성 ICRS 실패 사례에 대한 CAIRS 구조”합성 ICRS의 합병증 발생률은 최대 30%로 보고되었습니다 1). ICRS 노출, 전방 내 이동, 각막 융해 등의 합병증에 대해 CAIRS를 이용한 구조가 여러 사례에서 성공적으로 보고되었습니다 1). ICRS 제거 후 CAIRS 삽입뿐만 아니라 ICRS를 남겨둔 상태에서 CAIRS를 병합 삽입(다른 광학 영역)하는 것도 효과적이었습니다 1).
향후 전망
섹션 제목: “향후 전망”CAIRS의 가장 유망한 발전은 세그먼트의 맞춤화입니다. 개별 지형도에 기반하여 호의 길이, 두께, 위치를 조정함으로써 비대칭 원추나 편심 원추에 대한 효과가 향상됩니다. 노모그램의 표준화, 조직 준비 프로토콜의 정교화, 대규모 장기 종단 연구가 향후 과제입니다.
경제적 측면에서 하나의 공여 각막에서 여러 개의 세그먼트를 만들 수 있으며, 중앙 디스크는 DALK나 DMEK에, 주변 가장자리는 윤부 줄기세포 채취에 사용할 수 있습니다. 수동 박리 기술로 펨토초 레이저가 필요 없어 자원이 제한된 환경에서도 시행 가능한 장점이 있습니다.
Q
크로스링킹(각막 크로스링킹)과의 병용이 필요한가요?
A
동시 크로스링킹 시행 여부는 외과의에 따라 다릅니다. 진행이 확인된 경우나 장기적 안정성을 높이고자 할 때 병용됩니다. 동시 크로스링킹은 수술 후 각막 평탄화 유지에 도움이 되는 것으로 알려져 있지만, 수술 전 크로스링킹으로 인해 실질이 단단해지면 CAIRS의 평탄화 효과가 감소할 가능성도 제시됩니다. 담당 의사와 충분히 상담하십시오.
8. 참고문헌
섹션 제목: “8. 참고문헌”
- AlQahtani BS, Alsulami RA. The role of corneal allogenic intrastromal ring segments (CAIRS) implantation after failed synthetic intracorneal ring segments (ICRS): A rescuer. Am J Ophthalmol Case Rep. 2025;38:102287.
- American Academy of Ophthalmology Corneal/External Disease Preferred Practice Pattern Panel. Corneal Ectasia Preferred Practice Pattern. San Francisco, CA: American Academy of Ophthalmology; 2024.
- Meyer JJ, Gokul A, Vellara HR, et al. Progression of keratoconus in children and adolescents. Br J Ophthalmol. 2023;107:176-180.
- Larkin DFP, Chowdhury K, Burr JM, et al. Effect of corneal cross-linking versus standard care on keratoconus progression in young patients: The KERALINK randomized controlled trial. Ophthalmology. 2021;128:1516-1526.