적응광학

한눈에 보는 포인트

한눈에 보는 핵심

• 적응광학(AO)은 파면 센서로 눈의 광학 수차를 감지하고 가변형 거울로 보정하여 망막의 세포 수준 이미징을 구현하는 기술입니다.
• AO-FIO, AO-SLO, AO-OCT의 세 가지 방식이 있으며, 해상도와 용도가 각각 다릅니다.
• 임상 승인을 받은 기기는 Imagine Eyes사의 rtx-1(AO-FIO)뿐입니다.
• 유전성 망막 질환(망막색소변성증, 스타가르트병 등)에서 광수용체 소실 패턴을 시각화하는 데 유용합니다.
• AOSLO는 OCT로는 탐지하기 어려운 미세한 광수용체 손상을 감지할 수 있습니다¹⁾.
• 임상 보급에는 비용, 기술적 숙련도, 표준화된 데이터베이스의 부족이 장벽이 되고 있습니다.

1. 적응광학(Adaptive Optics)이란?

적응광학(Adaptive Optics; AO)은 파면 센서로 안구 광학계의 수차를 검출하고 가변형 거울로 실시간 보정하여 망막 이미징의 해상도를 획기적으로 향상시키는 기술입니다.

원래 천문학에서 지구 대기에 의한 광학 수차를 줄이기 위해 개발된 기술을 생체 망막의 가시화로 개량·최적화한 것입니다. 안구의 광학계는 각막, 수정체, 유리체에 의한 수차를 포함하며, 일반적인 안저 촬영에서는 이러한 수차가 해상도의 상한을 결정합니다. AO는 이 한계를 극복합니다.

AO를 결합함으로써 원추세포, 간상세포, 망막색소상피(RPE) 세포, 망막신경절세포(RGC), 모세혈관, 시신경 등 기존 안저 검사로는 불가능했던 세포 수준의 가시화가 가능해집니다. 기존 안저 촬영(FIO), OCT, SLO와의 결합을 통해 다중모드 이미징을 실현합니다.

Q 적응광학은 무엇에 사용됩니까?

A

망막의 세포 수준 구조를 생체 내에서 직접 관찰하는 데 사용됩니다. 주요 용도로는 유전성 망막 질환의 광수용체 소실 패턴 모니터링, 연령 관련 황반변성 및 당뇨망막병증의 미세 변화 검출, OCT로 설명할 수 없는 시각 증상의 원인 파악, 그리고 임상 시험에서 구조적 종점으로의 활용이 있습니다¹⁾.

2. 주요 이미징 방식

AO를 활용한 이미징 기기는 현재 세 가지 방식으로 구분됩니다. 각 방식의 해상도, 용도 및 승인 상태는 아래와 같습니다.

방식	측방 해상도	주요 용도	승인 상태
AO-FIO	중간	신속한 광범위 영상	임상 승인
AO-SLO	약 2.5μm	광수용체 및 망막신경절세포 가시화	연구용
AO-OCT	SD-OCT의 약 5배	깊이별 층 구조 시각화	연구 용도

AO-FIO

임상 승인: Imagine Eyes사의 rtx-1이 유일한 임상 승인 기기입니다.

촬영 방식: 파면수차 평가 → AO 보정 → 이미지 수집의 사이클을 반복합니다. 환자는 턱받침과 이마 고정 장치에 고정되고, 주시와 버튼 조작으로 시스템을 시작합니다.

장점: 넓은 범위의 이미지를 더 빠르게 획득할 수 있습니다.

단점: 망막과 맥락막에서 산란된 빛으로 인해 대비가 낮습니다.

AO-SLO

촬영 방식: AO와 이미징 시스템이 통합되어 실시간 수차 보정이 이루어집니다. 디포커스 제어를 통해 망막 내 초점면을 조정하여 광학적 단면화가 가능합니다.

해상도: 횡방향 약 2.5μm, 축방향 약 100μm¹⁾.

검출 모드: 공초점(원추세포 외절), 암시야(RPE), 오프-애퍼처(RGC 등), 스플릿 디텍터(원추세포 내절 전단) 등 다중 모드 지원¹⁾.

단점: 스캔 범위가 좁고, 촬영에 수 시간이 소요되며, 양호한 주시 유지가 필요함¹⁾.

AO-OCT

촬영 방식: 일부 기기는 SLO와 OCT를 통합한 구성을 취함.

장점: 기존 SD-OCT 대비 약 5배의 수평 해상도. RGC, RPE, 맥락막 모세혈관판을 깊이별로 가시화 가능.

단점: 움직임 인공물 및 주시 불량으로 인한 화질 제한이 있음. 인공수정체안이나 장축장안에서는 촬영이 어려움¹⁾.

Q 적응광학과 OCT의 차이점은 무엇인가요?

A

OCT는 망막의 단층상(종단면)을 시각화하지만 개별 세포 식별은 어렵습니다. AOSLO는 약 2.5μm의 측방 해상도로 개별 광수용체 세포를 시각화할 수 있어 OCT로 감지하기 어려운 미세한 광수용체 손상을 검출할 수 있습니다¹⁾. 두 기술은 상호 보완적이며 다중 모달 이미징으로 결합하여 자주 사용됩니다.

3. 임상 응용 및 적응증

AO 이미징은 다양한 망막 질환 평가에 적용됩니다. 시각화할 수 있는 구조와 질환별 주요 소견은 다음과 같습니다.

유전성 망막 질환

망막색소변성증(RP): OCT에서 정상으로 보이는 중심 망막에서도 유의미한 원추세포 소실이 검출됩니다. 불규칙한 원추세포 모자이크, 원추세포 밀도 감소, 육각형성 감소가 특징입니다.

스타가르트병: 원추세포와 간상세포 간격이 유의하게 확장됨. 주변부에서 ‘별이 빛나는 밤(starry-night)’ 패턴이 관찰됨.

무맥락막증: 위축 경계까지 원추세포 모자이크가 유지됨. 특징적인 기포 모양의 고반사 반점.

망막 혈관 질환

당뇨망막병증: 원추세포 충전 밀도의 변화 및 미세동맥류 등의 혈관 이상을 세포 수준에서 검출.

망막 혈관 역학: 망막 혈관 내 백혈구 이동을 실시간으로 추적 가능.

CSCR: 중심성 장액성 맥락망막병증에서 원추세포 모자이크 이상의 가시화.

임상 시험 응용

구조적 종점: 세포 수준의 변화를 정량적으로 평가하고 치료 효과의 구조적 종점으로 활용할 수 있습니다.

연령 관련 황반변성 조기 검출: 연령 관련 황반변성에서 드루젠의 조기 검출.

RGC 이미징: 녹내장 환자에서 망막 신경절 세포의 시각화.

유전성 망막 질환에서 질환별 AO 소견

주요 유전성 망막 질환에서 AO 소견의 특징은 다음과 같습니다.

질환	주요 AO 소견	특징적 패턴
망막색소변성증	원추세포 밀도 감소	육각형 소실
스타가르트병	원추-간격 증가	별하늘 패턴
무맥락막증	위축 경계까지 원추 유지	기포 모양 고반사 반점

난황형 황반 이영양증에서는 병변 부위에서 원추세포와 RPE 밀도가 감소하지만 병변 외부에서는 정상을 유지합니다. 망막하 대식세포를 시사하는 이동성 원반형 구조도 관찰됩니다.

X-연관 망막분리증에서는 중심와 분리 내에서 불규칙하고 확장된 원추세포 간격을 보입니다. 오프-애퍼처 이미징에서 특징적으로 큰 수레바퀴 모양의 원추세포가 나타납니다.

어셔 증후군 II형에서는 OCT 외관이 정상이더라도 비증후군성 RP에 비해 중심와 원추세포 밀도가 낮습니다. III형에서는 중심와 원추세포 밀도가 유지되지만, 감도 소실 영역에서는 원추세포 구조가 소실됩니다.

AOSLO의 임상적 유용성을 보여주는 소견

OCT로 발견하기 어려운 미세 병변의 검출 예로, 백내장 수술 후 낭포황반부종(CME)이 소실된 증례가 있습니다.

Khoussine 등(2025)은 백내장 수술 후 낭포황반부종이 소실된 68세 여성의 증례를 보고했습니다¹⁾. OCT에서는 작은 EZ 결손만 보였으나, AOSLO에서는 황반 광수용체 모자이크를 가로지르는 균열 모양 병변이 검출되었습니다. 병변의 위치와 방향은 Amsler 그리드에서의 변시증 패턴과 일치하여, 낭포황반부종 소실 후에도 광수용체 손상이 잔존하여 지속적인 변시증의 원인이 될 수 있음이 입증되었습니다.

마찬가지로, 태양 망막병증이나 망막박리 수술 후 AOSLO가 OCT에서 불명확한 세포 손상을 검출했다는 보고가 있습니다¹⁾.

AO 검사 시 유의사항

AO 검사는 장시간 안정적인 주시가 필요합니다. AO-SLO는 촬영에 수 시간이 소요될 수 있습니다. 임상 승인 장비(rtx-1)를 사용한 AO-FIO는 일부 전문 기관에서 시행 가능하지만, AO-SLO와 AO-OCT는 현재 주로 연구 기관에서만 사용됩니다. 검사 가능 여부를 내원 전에 기관에 확인하는 것이 좋습니다.

Q 적응광학은 어떤 상황에서 특히 유용합니까?

A

대표적인 용도로는 OCT로 설명되지 않는 시각 증상의 원인 규명(예: 낭포황반부종 소실 후 변시증), 유전성 망막 질환에서 광수용체 소실 패턴의 정량적 모니터링, 연령관련황반변성 및 당뇨망막병증의 미세 변화 조기 발견, 그리고 임상 시험에서 구조적 종점으로의 활용이 있습니다¹⁾.

4. 기술 원리와 상세 광학 메커니즘

기본 구성 요소

AO 안저 영상 시스템은 다음 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.

• 파면 센서(Wavefront Sensor): 눈의 광학계 수차를 실시간으로 감지합니다. 일반적으로 하트만-샤크 파면 센서가 사용됩니다.
• 변형 가능한 거울(Deformable Mirror): 감지된 수차에 역위상 변형을 가하여 광학적으로 보정합니다. 고속, 고정밀 형상 변화가 요구됩니다.
• 폐루프 제어(Closed-loop Control): 파면 센서와 변형 가능한 거울이 피드백 제어로 연동하여 연속 영상 촬영 중 실시간으로 수차 보정을 유지합니다. 디포커스 제어도 이 폐루프에 통합됩니다.

AO-SLO의 광학 설계

AO-SLO에서는 검출 방식에 따라 다른 조직 대비를 얻을 수 있습니다.

• 공초점 검출: 산란을 최소화한 고대비 이미지. 원추세포 외절 시각화에 최적¹⁾.
• 비공초점 암시야 모드: RPE 세포 시각화에 효과적.
• 오프-애퍼처 모드: 광산란 구조를 강조하여 RGC와 같은 투명 구조 시각화에 유용.
• 분할 검출기 모드(split-detection): 비공초점 사분할 검출 방식. 원추세포 내절 전단을 시각화 가능¹⁾.

Dubra 설계의 맞춤형 AOSLO 시스템은 비공초점 사분할 검출 방식을 채택하며, 시야각은 최대 2.5도입니다¹⁾. 촬영 시 짧은 동영상을 획득하고 맞춤형 소프트웨어로 모션 안정화 처리를 수행합니다¹⁾.

이 기술은 원래 천문학에서 대기 요동에 의한 수차를 보정하기 위해 개발된 것을 안과 영역에 전용 및 개량한 것입니다.

5. 최신 연구와 향후 전망

환자분께: 반드시 읽어주십시오

다음 내용은 현재 연구 단계에 있으며, 일반 병원에서 받을 수 있는 표준 검사가 아닙니다. 향후 의료 발전에 관한 전문가용 참고 정보입니다.

광수용체 손상 메커니즘 규명

AOSLO는 OCT로는 검출할 수 없는 세포 수준의 변화를 포착하여 시각 증상의 병태 해명에 기여하고 있습니다.

Khoussine 등(2025)은 낭포황반부종 소실 후 지속되는 변시증 사례에서 균열 모양의 광수용체 병변이 Amsler 그리드의 변시증 패턴과 공간적으로 일치함을 입증했습니다¹⁾. 손상된 광수용체가 시간이 지남에 따라 회복되는지는 불명확하며, 향후 종적 연구가 필요합니다.

해당 보고서에서는 균열 영역의 겉보기 광수용체 결손이 실제 광수용체 소실인지 배열 이상인지 감별하는 것이 과제로 제시되었습니다¹⁾. 또한, 원뿔세포 외절이 소실되더라도 내절은 보존될 가능성이 있으며, 내절의 보존이 시기능 회복의 예후 인자가 될지 주목됩니다¹⁾.

임상시험 적용

AO 기술의 세포 수준 변화 검출 능력은 유전성 망막 질환을 대상으로 한 유전자 치료 및 세포 치료 임상시험에서 구조적 종점으로 활용될 것으로 기대됩니다. 기존 OCT나 시야 검사로는 감지할 수 없는 초기 광수용체 변화를 정량적으로 평가할 수 있다는 점이 강점입니다.

임상 도입의 과제

현재 임상 보급의 장벽은 다음과 같습니다.

• 기기 승인의 한계: 임상 승인 기기는 rtx-1(AO-FIO)뿐입니다. AO-SLO와 AO-OCT는 연구 용도로만 제한됩니다.
• 비용 및 기술 숙련도: 기기 비용이 높고 숙련된 조작자가 필요합니다.
• 촬영 시간의 길이: 특히 AO-SLO에서는 좋은 주시 유지가 필요하며 촬영에 오랜 시간이 소요됩니다¹⁾.
• 이미지 품질의 불일치: 환자의 주시 능력, 굴절 상태, 동공 직경 등에 따라 화질이 크게 변동합니다.
• 표준화 데이터베이스 부족: 정상값 데이터베이스가 구축되지 않아 개인차 평가가 어렵습니다.

Q 적응 광학이 미래에 표준 검사가 될까요?

A

임상 시험의 구조적 종점 및 광수용체 손상의 상세 평가에서 유용성이 입증되었으며, 유전자 치료의 보급과 함께 수요 증가가 예상됩니다. 그러나 비용, 조작의 복잡성, 촬영 시간, 표준화된 데이터베이스 부족이 보급의 장벽이 되어 현재 일반 안과에서의 보급은 제한적입니다¹⁾.

Q 적응 광학 검사를 일반 안과에서 받을 수 있나요?

A

임상 승인 장비는 rtx-1(AO-FIO)뿐이며, 일부 전문 기관에서 받을 수 있습니다. AO-SLO 및 AO-OCT는 현재 연구 시설로 제한되어 일반 안과에서 시행하기 어렵습니다. 비용 및 기술 숙련도 문제로 일반 안과로의 보급은 아직 제한적인 단계에 있습니다.

6. 참고문헌

1. Khoussine J, Arthur P, Rogers J, Stangel N, Stepien KE, Chang JS. Adaptive optics imaging uncovers photoreceptor alterations underlying visual distortion after cystoid macular edema. J VitreoRetin Dis. 2025;1-4.
2. Roorda A. Adaptive optics ophthalmoscopy. J Refract Surg. 2000;16(5):S602-7. PMID: 11019882.
3. Zhao Z, Ma Y, Song Z, Antonello J, Cui J, Chen B, et al. Intensity adaptive optics. Light Sci Appl. 2025;14(1):128. PMID: 40108147.