광학식 안축장 측정(바이오미터)

한눈에 보는 포인트

이 질환의 요점

• 광학식 안축장 측정(광학 바이오메트리)은 광간섭 현상을 이용한 비침습·비접촉 안구 생체 측정 검사이며, 백내장 수술 전 안내렌즈(IOL) 도수 계산에 필수적입니다.
• 현재 주류는 스위프트 소스 OCT(SS-OCT) 탑재형(IOL Master 700, ARGOS)이며, 고도 백내장에서도 측정 가능한 심달성을 가집니다.
• 주요 측정 파라미터는 안축장(AL), 각막 곡률(K값), 전방 깊이(ACD), 수정체 두께(LT), 각막 직경(WTW)이며, AL이 가장 중요한 계산 인자입니다.
• 광학식은 A모드 초음파법보다 측정 정밀도가 높고(AL 오차 0.010.02mm vs 초음파 0.10.2mm), 사용자 비의존적인 결과를 제공합니다.
• 고도 각막 혼탁, 성숙 백내장, 유리체 혼탁 예에서는 광학식 측정이 어려워지며, 초음파 A모드법이 대체 수단이 됩니다.
• IOL 도수 계산 외에도 녹내장 OCT 분석의 안축 보정, 굴절 교정 수술 전후 평가, 근시 진행 모니터링에 활용됩니다.

1. 광학식 안축장 측정(바이오메터)이란?

광학식 안축장 측정(광학 생체계측)은 광간섭 현상을 이용하여 안축장, 각막 곡률, 전방 깊이, 수정체 두께 등을 측정하고, 눈의 생체계측 데이터를 비침습적으로 획득하는 검사입니다.

대부분의 기기는 SS-OCT(스위프트 소스 광간섭 단층촬영기)를 탑재하여 고정밀도와 재현성 있는 측정을 쉽게 할 수 있습니다. 주요 용도는 IOL 도수 계산뿐만 아니라 초장축안의 녹내장 OCT 분석에서 안축 보정 입력값 획득, 굴절 교정 수술 전 검사, 저농도 아트로핀을 이용한 근시 억제 치료의 경과 관찰 등 다양합니다.

역사적 배경

1949년 Harold Ridley가 처음으로 IOL 삽입술을 시행했을 때, 환자는 약 20D의 굴절 오차가 발생했습니다. 1960년대 후반에 버전스 공식을 이용한 IOL 도수 추정이 이루어졌으며, 이는 현대 계산법의 출발점이 되었습니다¹⁾. 1970년대에 초음파 A-모드법이 확립되었고, 이후 부분 간섭계(PCI)를 채택한 IOLMaster가 등장하여 광학식 측정의 표준화가 진행되었습니다. 최근에는 SS-OCT를 탑재한 3세대 기기가 보급되어 더욱 정밀도가 향상되었습니다.

Q 생체계측에서는 무엇을 측정하나요?

A

안축장(AL), 각막 굴절력(K값), 전방 깊이(ACD), 수정체 두께(LT), 각막 직경(백색 윤부 직경: WTW)을 측정합니다. 이러한 매개변수로부터 유효 수정체 위치(ELP)를 예측하고 필요한 IOL 도수를 계산합니다. 기종에 따라 중심 각막 두께(CCT)도 측정할 수 있습니다.

2. 측정 항목과 장비

안과 의사가 각막곡률계를 사용하여 환자의 각막 곡률을 측정하고, 백내장 수술 후 필요한 IOL 도수를 결정하는 모습

Blyth M. Eye specialist Dr. Ahmedu examining a patient with a keratometer. Figure 1. Source ID: Wikimedia Commons / Eye_doctor_examining_Nigerian_patient_with_keratometer.jpg. 2007. License: CC BY-SA 3.0.

안과 의사가 각막곡률계로 환자의 각막 곡률을 측정하여 백내장 수술 후 필요한 IOL 도수를 결정하는 장면입니다. 본문 “2. 측정 항목과 장비” 항목에서 다루는 각막 곡률(K값) 측정에 해당합니다.

주요 측정 매개변수

매개변수	약어	정상값 범위	IOL 계산에서의 의의
안축장	AL	22–25mm (정시안 평균 약 24mm)	가장 중요. 1mm 오차는 약 2.5–3D 영향을 줍니다.
각막 곡률	K값	전면 평균 7.5mm (약 44D)	두 번째로 중요. 1D 오차가 거의 1:1로 반영됨.
전방 깊이	ACD	정시 3~4mm	ELP 예측에 필요
수정체 두께	LT	약 4~5mm	신세대 계산식의 추가 변수
각막 직경	WTW	약 11~12mm	ELP 예측 및 IOL 크기 선택에 사용
중심 각막 두께	CCT	약 530–550 μm	기종에 따라 다름 (녹내장 평가 등에 활용)

대표 기종 비교

IOLMaster 700 (Carl Zeiss Meditec)

측정 방식: SS-OCT (파장 1,050nm 대역)

특징: 백내장 수술 지원 시스템 “CALLISTO eye”와 연동. 토릭 IOL 및 다초점 IOL의 중심 맞춤 가이던스 제공.

강점: 고도 백내장 및 후부 포도막염 사례에 대한 대응성. Swept Source 기술로 이전 세대 PCI보다 더 많은 백내장안에서 측정 가능 ³⁾.

ARGOS (한국 알콘)

측정 방식: SS-OCT 탑재

특징: 난시축 정렬 시스템 “VERION”과 연동. 세그먼트식 안축장 측정 구현 (각 세그먼트에 개별 굴절률 적용).

강점: 장안 및 단안에서 세그먼트식 보정으로 계산 정확도 향상 기대. VERION 연동으로 수술 중 난시축 관리 향상.

측정 방식의 세대 비교

• OLCR (1세대): 부분 결맞음 간섭법(PCI)을 채택한 IOLMaster 500. 안축장, K값, 전방 깊이 측정.
• SS-OCT 탑재형(2~3세대): IOL 마스터 700, ARGOS가 대표적. 파장 1,050~1,310nm의 스위프트 소스 레이저 사용. 침투성이 높아 이전 세대에서는 어려웠던 고도 백내장 사례에도 대응 가능.

3. 검사 술기와 측정 정확도

표준 검사 절차

1. 산동 불필요(대부분 기종에서 비산동 측정 가능)
2. 피검자는 정면의 주시등을 응시합니다.
3. 자동 얼라인먼트(장치가 자동으로 위치 조정)
4. 여러 번 측정(보통 5~10회)하여 표준편차(SD)가 작은 양질의 데이터를 채택합니다.
5. 측정 후 참조 이미지(전안부 이미지)를 수술실 시스템(CALLISTO eye/VERION)으로 전송합니다.

측정 정확도

광학식 생체측정은 A모드 초음파법에 비해 유의하게 높은 정확도와 사용자 독립적인 측정 결과를 제공하는 것으로 나타났습니다³⁾.

• 광학식 AL 오차: 0.01~0.02mm
• 초음파법 AL 오차: 0.1~0.2mm

IOLMaster 사용 시 신호 대 잡음비(SNR) ≥ 5인 측정값을 채택합니다. 광학식 생체측정기를 사용하는 경우 광학식 전용 IOL 상수를 사용합니다. IOL 제조사가 제공하는 A상수는 어디까지나 권장값이며, 술자 실적에 기반한 최적화 또는 ULIB 데이터베이스(User Group for Laser Interference Biometry) 활용이 유용합니다³⁾. 양안의 안축장을 측정·비교함으로써 측정 오차를 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.

광학식 측정이 어려운 증례

다음 증례에서는 신호가 충분히 얻어지지 않아 광학식 측정이 어렵거나 불가능합니다.

• 심한 각막 혼탁 또는 각막 백반
• 심한 후낭하 백내장 (성숙 백내장)
• 후포도막염 또는 안내염 (유리체 혼탁)
• 황반이 후부 포도종의 경사벽에 위치한 경우 (이중 피크 주의)

이러한 경우 A-모드 초음파 생체측정을 사용합니다. ESCRS 가이드라인은 성숙 또는 고도 백내장에서 광학식이 적용 불가능한 경우 초음파 생체측정을 사용할 것을 권장합니다¹⁾.

Q 광학식 생체측정기로 측정할 수 없는 경우 어떻게 합니까?

A

진한 백내장이나 고정이 어려운 눈에서는 광학식 측정이 어려울 수 있습니다. 대안은 A-모드 초음파 생체측정이며, 침지식(immersion) 방법이 접촉식(applanation) 방법보다 압박 오차가 적어 권장됩니다. 숙련된 시술자가 시행하는 침지식 A-스캔은 광학식과 통계적으로 유의한 차이가 없다는 보고도 있습니다¹⁾.

4. 광학식 vs 초음파식 비교

측정 방식의 차이

항목	광학식 (SS-OCT/PCI)	초음파 A-모드 (침지식)	초음파 A-모드 (접촉식)
원리	광간섭 (파장 1,050~1,310 nm)	음파 전파 시간 측정	음파 전파 시간 측정
접촉식	비접촉식	비접촉식 (침수 프로브)	접촉식 (각막 압박)
안축장 오차	0.01~0.02mm	광학식과 동등 (숙련자)	0.1~0.2mm (압박 오차 있음)
사용자 의존성	낮음	중간	높음
성숙 백내장 대응	어려움~불가능	가능	가능
감염 위험	없음	낮음 (소독으로 관리)	있음 (접촉)

광학식의 장점과 한계

장점:

• 비접촉·비침습으로 감염 위험이 없음
• 정확도가 높고 사용자 의존성이 낮음
• 황반부가 후포도종의 경사벽에 위치하는 경우에도 ‘굴절성 안축장’을 측정할 수 있어 초음파 A-모드법보다 정확함³⁾
• 실리콘오일 충전안에서도 광학식이 가장 정확함¹⁾

한계:

• 전체 안구에 일률적인 굴절률(1.3549)을 적용하므로, 고도근시안에서는 안축장을 과대평가하기 쉬움
• 안축장 25mm 초과안에서는 과대평가로 인해 계산식에 추세 오차가 발생할 수 있음 (Wang-Koch 보정 고려)³⁾
• 고도 혼탁안에서 측정 불가

초음파 A-모드법의 음속 설정

초음파법에서는 매질의 음속이 측정 정밀도에 직접 영향을 미칩니다.

• 수정체 및 각막: 약 1,641 m/s
• 방수 및 유리체: 1,532 m/s
• 정상 수정체안 평균: 1,555 m/s

접촉식(압평식)은 각막을 압박하여 안축장이 인위적으로 단축됩니다. 침지식(immersion)은 프로브가 각막에 직접 닿지 않아 압박 오차를 피할 수 있지만, 정렬 제어가 필요합니다. 숙련된 시술자의 침지식은 광학식과 통계적으로 유의한 차이가 없다는 보고가 있습니다¹⁾.

5. IOL 도수 계산에의 응용

계산식의 선택

IOL 도수 계산식은 세대를 거듭하며 발전해 왔으며, 현재 Barrett Universal II, Kane, Hill-RBF 등의 신세대식이 높은 예측 정확도를 보여줍니다. 각 계산식의 주요 특성은 다음과 같습니다³⁾.

계산식 분류	대표식	추가 변수	적응증
제3세대(구세대)	SRK/T, Holladay I, Hoffer Q	없음/ACD	정상안(현재는 신세대 권장)
4세대	Barrett Universal II, Haigis	ACD, LT, WTW	전 안축장 영역에서 우수
AI/회귀 복합	Kane, Hill-RBF, Pearl-DGS	ACD, LT, WTW	특히 비정상 안축장안에서 정확도 향상

구세대 회귀식(SRK-II, SRK, Binkhorst 등)은 더 이상 사용해서는 안 된다고 알려져 있습니다⁵⁾. 신세대식(Barrett Universal II 등)은 특히 비정상 안축장안에서 정확도 향상이 보고되었습니다⁴⁾.

특수안 대응

굴절교정수술 후 안: 각막 전후면 곡률비가 변화하므로 일반적인 계산식이 계통적 오차를 발생시킵니다. ASCRS 온라인 계산기, Barrett True-K식, Haigis-L식 등의 전용 계산법이 필요합니다¹⁾.

난시교정 IOL: 적응증은 각막 난시가 직난시 2.0 D 이상, 도난시 1.5 D 이상을 기준으로 합니다. 계산에는 Haigis-T식, Barrett Toric식, Kane Toric식 사용이 권장됩니다³⁾.

실리콘 오일 충전안: 광학식 생체측정이 가장 정확하며, 실리콘 오일은 마이너스 렌즈로 기능하므로 IOL 도수를 3-5 D 조정해야 합니다¹⁾.

Q 굴절교정수술을 받은 눈의 백내장 수술에서 왜 IOL 계산이 어려운가요?

A

굴절교정수술(LASIK, PRK, RK)은 각막 전후면의 곡률비를 변화시킵니다. 각막곡률계는 전면 곡률만으로 후면을 추정하므로, 수술 후 안에서는 각막 굴절력을 과대평가합니다. 또한 많은 IOL 계산식은 ELP를 안축장과 각막 굴절력으로부터 예측하지만, 교정수술 후에는 이 관계가 변화하여 계산식에도 오차가 발생합니다. 전용 계산법(ASCRS 온라인 계산기 등)의 사용이 권장됩니다¹⁾.

6. 측정 원리의 상세

SS-OCT 방식의 원리

SS-OCT(스윕트 소스 광간섭 단층촬영)는 다음 원리로 눈의 각 경계면을 고정밀도로 측정합니다.

1. 광원: 파장 1,050~1,310nm의 스윕트 소스 레이저 사용
2. 간섭: 안내 각 경계면(각막 전후면, 수정체 전후면, 망막)에서 반사된 빛을 참조광과 간섭시킴
3. 계산: 푸리에 변환을 통해 각 경계면의 깊이를 고정밀도로 산출
4. 출력: 안축장, ACD, LT, AL 등의 매개변수가 동시에 획득됨

PCI(부분 결맞음 간섭법)

IOLMaster 500이 채택한 1세대 광학식 측정 원리입니다. 이중 빔의 간섭 패턴을 이용하여 안축장을 측정합니다. SS-OCT에 비해 침투성이 낮아 고도 백내장 눈에서는 측정이 불가능한 경우가 많습니다.

세그먼트식 안축장 측정(ARGOS)

기존 광학식은 눈 전체에 균일한 굴절률을 적용하므로 고도 근시안(AL≥25mm)에서는 과대평가가 발생하기 쉽습니다. ARGOS가 구현한 ‘세그먼트식 안축장 측정’은 각 세그먼트(방수, 수정체, 유리체)에 개별 굴절률을 적용하는 방법입니다. 긴 눈에서는 기존 방식보다 약 0.50mm 작게 표시되며, 많은 계산식에서 MAE(평균 절대 오차)의 개선이 보고되었습니다. 다만 이 방식의 증거는 아직 축적 단계에 있으며, 향후 임상 검토가 기다려집니다.

검사 정확도를 높이기 위한 포인트

광학식 생체측정기를 사용할 수 없는 경우 침지식 A-scan 초음파법이 차선책이 됩니다. 양안의 안축장을 측정·비교함으로써 측정 오차를 조기에 발견할 수 있습니다. 고기능 IOL(다초점, 난시 교정)에서는 수술 후 굴절 오차가 환자 만족도에 직결되므로 특히 정밀한 측정이 요구됩니다.

7. 최신 연구와 향후 전망

환자분께: 반드시 읽어주십시오

다음 내용은 현재 연구 단계 또는 임상 시험 중인 것으로, 일반 병원에서 받을 수 있는 표준 치료가 아닙니다. 향후 의학 발전에 관한 전문가용 참고 정보입니다.

AI 기반 계산식의 발전

Hill-RBF법(인공지능 패턴 인식), Kane식, Pearl-DGS식 등의 AI 기반 계산식이 정확도 향상을 보여주고 있습니다⁴⁾. Suzuki 등(2025년)은 안축장 30.0mm 이상의 극단적 축성 근시 80안을 대상으로 후향적 평가를 수행하여, Kane식과 Hill-RBF식이 기존 SRK/T식에 비해 유의하게 낮은 평균 절대 오차(MAE)를 보인다고 보고했습니다⁷⁾.

±0.5D 이내 비율은 SRK/T 26.3%, Barrett Universal II 45.0%, Hill-RBF 55.0%, Kane 65.0%였으며, 안축장 32mm 이상의 하위 그룹에서는 Hill-RBF MAE가 0.49D, Kane MAE가 0.44D로 가장 우수했습니다⁷⁾.

광선 추적법의 발전

전안부 OCT 데이터에 기반한 광선 추적(Anterion-OKULIX)은 근시 LVC 후안에서 Barrett True K no-history식과 비교하여 산술적 예측 오차가 유의하게 낮았다(−0.13D 대 −0.32D)는 보고가 있습니다⁶⁾. 각막 전체 형상 데이터를 직접 활용한다는 점에서 굴절 교정 수술 후안에의 적용에서도 이론적 우위가 기대됩니다.

수중 수차 측정

Optiwave refractive analyzer 등을 이용한 수중 파면 수차 측정은 수술 전 생체 측정을 보완하는 수단으로 주목받고 있습니다. 성인 일반 백내장 수술에서 기존 생체 측정과 동등한 수술 후 성적을 얻을 수 있다는 보고가 있으며, 수중 굴절 오차 교정을 가능하게 할 가능성이 있습니다²⁾.

근시 진행 모니터링에의 응용

저농도 아트로핀 점안액이나 오소케라톨로지에 의한 근시 억제 치료의 효과 판정에 광학 생체 측정기를 이용한 정기적인 안축장 측정이 응용되고 있습니다. 6개월~1년마다의 안축장 모니터링을 통해 치료 효과의 객관적 평가가 가능해집니다. 구체적인 측정 간격·역치에 대해서는 향후 가이드라인 정비가 기다려집니다.

8. 참고문헌

1. ESCRS Clinical Guidelines. Cataract Surgery Guidelines. European Society of Cataract and Refractive Surgeons; 2023.
2. Rathod A, Khokhar S, Rani D. Pediatric intraocular lens power calculation: Factors and considerations. Indian J Ophthalmol. 2025;73:312-319.
3. American Academy of Ophthalmology. Cataract in the Adult Eye Preferred Practice Pattern. San Francisco: AAO; 2021.
4. Abbondanza M, Stifani G, Abbondanza D, Leuzzi M. Artificial intelligence applications and cataract surgery. J Clin Med. 2022;11:3899.
5. European Society of Cataract and Refractive Surgeons. ESCRS Clinical Guidelines for Cataract Surgery. 2024. Available at: https://www.escrs.org/
6. Wang L, Koch DD. Intraocular lens power calculations in eyes with previous corneal refractive surgery: review. In: ESCRS Guidelines on Prevention, Investigation, and Management of Post-operative Endophthalmitis and Cataract Surgery. 2024. (ESCRS Cataract Guideline, Section 6.3)
7. Suzuki Y, Kamoi K, Uramoto K, Ohno-Matsui K. Artificial intelligence driven intraocular lens power calculation in extreme axial myopia. Sci Rep. 2025;15:36921.