Address reprint requests to Do Hyung Lee, MD, PhD Department of Ophthalmology, Inje University Ilsan Paik Hospital, #170 Juhwa‐ro, Ilsanseo‐gu, Goyang 10380, Korea 백내장수술은 안과에서 가장 많이 시행되고 있는 수술로, 백내장수술 건수는 매년 꾸준히 증가하고 있다[1,2]. 백내장수술 술기, 인공수정체, 인공수정체 도수 계산 공식과 생체계측 방법의 발전은 백내장수술 후 원하는 굴절 상태를 보다 정확하게 제공할 수 있게 해주고 있다[3-7]. 특히, IOL Master 500 (Carl Zeiss Meditech, Jena, Germany)으로 대표되는 부분결합레이저간섭계와 IOLMaster 700 (Carl Zeiss Meditech)으로 대표되는 파장가변광원 빛간섭단층촬영계를 이용한 생체계측 장비들은 보다 정확한 생체계측을 제공하여, 인공수정체 도수 계산의 정확도를 크게 향상시켰다[8-11].
인공수정체 제조 업체에서는 각각 초음파와 부분결합레이저간섭계를 이용한 생체계측을 위한 인공수정체 상수를 제공하고 있다. 개별 수술자의 임상 자료를 통해 인공수정체 상수를 최적화하였을 때 인공수정체 도수 계산의 정확도를 향상시킬 수 있다[12]. 하지만 새로운 인공수정체를 사용하게 되는 경우 인공수정체 상수 최적화를 위한 충분한 임상 증례를 모으는 데 시간과 노력이 필요하다. 개별 수술자마다 인공수정체 상수를 최적화하는 대신 User Group for Laser Interference Biometry (ULIB) web site에서 제공되는 최적화된 인공수정체 상수를 사용할 수도 있다[13]. 이전 연구에서 개별 수술자에 따라 최적화된 인공수정체 상수를 사용한 경우와 ULIB에서 제공된 인공수정체 상수를 사용한 경우 백내장수술 후 굴절 예측 결과에 유의한 차이가 없었다[14].
백내장수술은 한국에서 가장 많이 시행되는 수술임에도 불구하고, 지금까지 한국인 백내장 환자의 임상 자료로 최적화된 인공수정체 상수를 제공한 적이 없다. 이 연구에서는 후향적 다기관 코호트 연구를 통하여 생체계측장비를 통해 측정된 각막곡률, 전방깊이, 안구 길이와 백내장수술 후 굴절 상태를 바탕으로 최적화된 인공수정체 상수를 제공하고, 자동굴절검사와 현성굴절검사로부터 최적화된 인공수정체 상수에 차이가 있는지 확인하고자 하였다.
대상과 방법
연구 대상
고려대학교 안산병원을 포함한 18개 기관에서 2010년 1월부터 2020년 2월까지 백내장 수정체유화술 및 인공수정체 낭내삽입술을 시행받은 환자 4,103명 4,103안에 대하여 후향적으로 의무기록을 조사하였다. 양쪽 눈을 모두 수술 받은 경우 선정 기준에 맞는 눈을 등록하였으며, 양쪽 눈이 모두 선정 기준에 맞는 경우 연구자의 판단에 따라 한 눈만 등록하였다. 백내장수술 전 생체계측 장비 IOLMaster 500, IOLMaster 700, LenStar LS 900 (Haag-Streit AG, Köniz, Switzerland) 또는 ARGOS (Movu Inc, Santa Clara, CA, USA)로 측정한 각막굴절력, 전방깊이, 안구 길이 생체계측이 있으면서, 백내장수술 후 4주 또는 4주 이후 굴절값이 안정적인 시기의 시력검사와 자동굴절검사 또는 현성굴절 검사 기록이 있는 환자를 대상으로 하였다. 만 19세 미만인 경우, 수술 후 교정시력이 0.5 미만인 경우, 시력검사와 굴절검사에 영향을 줄 만한 수술 중 또는 수술 후 합병증이 발생한 경우, 라식, 라섹과 같은 각막굴절교정수술을 받은 과거력이 있는 경우, 원추각막, 각막이영양증과 같은 각막 질환이 있는 경우, 섬유주절제술과 유리체절제술과 같은 백내장수술 이외의 수술을 같이 받은 경우는 제외하였다. 본 연구는 각 기간의 연구윤리 심의위원회의 승인을 받은 뒤 헬싱키선언을 준수하여 진행되었다(2020AS0081).
수술 술기
수정체유화술 및 인공수정체삽입술은 연구 기관의 숙련된 전안부 술자에 의해 시행되었다. 백내장수술은 투명 각막절개 후 표준 수정체유화술 술기에 따라 시행되었으며, 주입기를 이용하여 인공수정체를 낭내에 삽입하고 점탄 물질을 제거하였다. 각막 봉합은 술자의 판단에 따라 시행되었다.
유효성 평가 인자
백내장수술 전 측정한 생체계측치와 수술에 사용된 인공수정체 종류와 도수, 수술 후 자동굴절검사 또는 현성굴절검사로 측정된 환자의 굴절값으로부터 SRK/T, Holladay 1, Hoffer Q, Haigis 공식의 최적화된 인공수정체 상수를 계산하였다. 최적화된 인공수정체 상수는 환자 개인의 굴절예측 오차가 0 diopters (D)가 되도록 하는 인공수정체 상수로 정하였다. 인공수정체별 최적화된 인공수정체 상수는 동일한 생체계측장비와 동일한 인공수정체를 사용한 경우가 30안 이상인 경우에서 환자 개인의 최적화된 인공수정체 상수의 평균값으로 정하였다[15]. 굴절 예측 오차는 수술 후 측정된 환자의 굴절값과 수술 전 인공수정체 도수 계산 공식으로 예측된 굴절값의 차이로 정의하였다(굴절 예측 오차=백내장수술 후 측정된 환자의 굴절값-인공수정체 도수 계산 공식으로 예측된 굴절값). 굴절 예측의 정확도는 굴절 예측 오차의 절대값으로 평가하였다.
결 과
연구에 등록된 4,103명의 평균 나이는 67.9 ± 11.1세였으며, 여자가 58.4%였다. 4,103안 중 IOLMaster 500으로 생체계측한 경우는 2,582안(62.9%), IOLMaster 700은 622안(15.2%), LenStar LS 900은 599안(14.6%), ARGOS는 300안(7.3%)이었다. 총 33가지의 인공수정체가 사용되었으며, Tecnis ZCB00 (Johnson & Johnson Vision Care, Inc., Jacksonville, FL, USA) 인공수정체를 삽입받은 경우가 2,173안 (53.0%)으로 가장 많았으며, 다음으로 AcrySof SN60WF (Alcon, Fort Worth, TX, USA) 인공수정체를 삽입받은 경우가 641안(15.6%)으로 많았다. 생체계측장비, 인공수정체 종류 및 굴절검사 방법에 따라 30안 이상의 임상 자료가 있는 경우는 전체 환자 중 3,835명 3,835안(93.5%)으로 Table 1과 같았다.
IOLMaster 500 생체계측장비를 위한 최적화된 인공수정체 상수는 7가지 인공수정체에서 계산되었다(Table 2). Tecnis ZCB00 인공수정체의 경우 자동굴절검사 결과가 있는 눈(n=1,226)의 평균 안구 길이(23.70 ± 1.19 mm)와 전방깊이(3.15 ± 0.47 mm)는 현성굴절검사 결과가 있는 눈(n=518)의 안구 길이(23.54 ± 1.01 mm)와 전방깊이(3.08 ± 0.47 mm)보다 유의하게 길었다(각각 p=0.005, p=0.009). 반면, 각막굴절력은 두 군에서 유의한 차이가 없었다(각각 44.20 ± 1.54 D, 44.32 ± 1.64 D; p=0.125). 자동굴절검사와 현성굴절검사로부터 계산된 최적화된 SRK/T 공식 상수는 각각 119.20과 119.21이었으며, Holladay 1 공식의 surgeon factor (SF)는 1.99와 2.00, Hoffer Q 공식의 personalized anterior chamber depth (pACD)는 5.81과 5.81, Haigis 공식의 a0는 1.64와 1.66으로 각각 계산되었다. 자동굴절검사와 현성굴절검사로부터 계산된 SRK/T, Holladay 1, Hoffer Q, Haigis 공식의 인공수정체 상수는 유의한 차이가 없었다(각각 p=0.746, p=0.972, p=0.877, p=0.384). 나머지 인공수정체에서는 자동굴절검사값으로 인공수정체 상수를 최적화하였다(Table 2).
Tecnis ZCB00 인공수정체를 삽입받은 눈에서 자동굴절검사와 현성굴절검사로부터 계산된 인공수정체 상수를 사용하였을 때 굴절 예측 오차 절대값은(각각 SRK/T 공식 0.40 ± 0.33 D와 0.40 ± 0.33 D; Holladay 1공식 0.38 ± 0.31 D와 0.38 ± 0.31 D; Hoffer Q 공식 0.40 ± 0.32 D와 0.40 ± 0.32 D; Haigis 공식 0.41 ± 0.32 D와 0.41 ± 0.32 D) 통계적으로 유의한 차이가 없었다(각각 p=0.925, p=0.234, p>0.999, p=0.744).
IOLMaster 700 생체계측장비를 위한 최적화된 인공수정체 상수는 5가지 인공수정체에서 계산되었으며, 이 중 3가지 인공수정체에서 자동굴절검사와 현성굴절검사로부터 모두 인공수정체 상수를 계산하였다(Table 3). Sensar AAB00 (Johnson & Johnson Vision Care, Inc., Jacksonville, FL, USA; n=105)과 Tecnis ZCB00 (n=108)에서 현성굴절검사로부터 계산된 SRK/T (각각 118.89와 119.47), Holladay 1 (각각 1.81과 2.18), Hoffer Q (각각 5.65와 6.03), Haigis (각각 1.50과 1.85) 공식의 최적화된 인공수정체 상수는 모두 자동굴절검사(각각 n=105, n=194)값에서 계산된 SRK/T (각각 118.74와 119.25), Holladay 1 (각각 1.72와 2.04), Hoffer Q (각각 5.55와 5.88), Haigis (각각 1.41과 1.73) 공식의 인공수정체 상수보다 유의하게 컸다(각각 Sensar AAB00: p=0.033, p=0.031, p=0.038, p=0.025; Tecnis ZCB00: p<0.001, p=0.001, p<0.001, p=0.003). 반면, AcrySof SN60WF에서 자동굴절검사(n=66)와 현성굴절검사(n=66)로부터 계산된 SRK/T, Holladay 1, Hoffer Q, Haigis 공식의 인공수정체 상수는 유의한 차이가 없었다.
고 찰
본 다기관 코호트 연구에서는 한국인을 대상으로 생체계측장비, 인공수정체, 굴절검사 방법에 따라 최적화된 인공수정체 상수를 도출하여, 앞으로 백내장수술 시 한국인을 대상으로 최적화된 인공수정체 상수를 사용하여 인공수정체 도수를 계산할 수 있게 되었다. 앞으로 보다 많은 생체계측장비와 인공수정체에서 한국인을 대상으로 최적화된 인공수정체 상수를 도출하여 인공수정체 도수 계산의 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 굴절검사 방법에 따라 최적화된 인공수정체 상수를 비교하였을 때, 인공수정체 상수 최적화를 위한 표본수가 많은 경우 자동굴절검사와 현성굴절검사로 도출된 인공수정체 상수 사이에는 차이가 없었다. 반면, 표본수가 작은 경우, 두 가지 굴절검사 방법으로 도출된 인공수정체 상수 사이에 유의한 차이가 있었다. 이전의 여러 연구들에서 자동굴절검사는 재현성이 우수하고, 현성굴절검사 결과와 일치도가 높다고 보고된다[16,17]. 하지만 인공수정체 상수 최적화를 위해서는 충분히 많은 표본수가 필요한데, 표본수가 작은 경우 굴절검사 방법에 따라 최적화된 인공수정체 상수가 달라지는 것으로 생각된다[13,18].
인공수정체 도수를 결정하는 주요 인자는 각막굴절력, 유효인공수정체 위치, 안구 길이, 인공수정체 상수 4가지이다. 눈 전체 굴절력은 눈의 초점 길이인 안구 길이의 역수에 굴절률을 곱하여 계산된다. 각막굴절력과 수정체굴절력의 합이 눈 전체 굴절력이므로, 백내장수술로 수정체를 대신하는 인공수정체 도수는 눈 전체 굴절력에서 각막굴절력을 뺀 값이다. 따라서, 인공수정체 도수는 유효인공수정체 위치에서의 눈 전체 굴절력에서 각막굴절력을 뺀 값으로 계산이 되며, 인공수정체 도수 계산 공식마다 고유의 방법으로 유효인공수정체 위치를 예측한다. 인공수정체 상수는 유효인공수정체 위치를 반영하는 값으로 인공수정체 광학부와 지지부의 모양과 재질에 따라 달라진다[19]. 새로운 인공수정체가 출시되면 제조사에서는 이론적으로 계산된 인공수정체 상수나, 유사한 재질과 형태를 가진 기존 인공수정체에서 예측된 상수를 제공한다[20]. 인공수정체 상수의 최적화는 표본 집단에서 굴절예측 오차의 평균이 0 D가 되도록 한다[7,21]. 인공수정체 상수를 최적화할 때 굴절검사를 시행하는 시표 거리에 따른 보정이 필요하다. 무한대 거리의 시표에 대한 굴절값에 비해 6 m 거리의 시표에서 측정한 경우 +0.17 D, 4 m 거리의 시표에서 측정한 경우 +0.25 D 원시로 측정된다[22]. 따라서, 현성굴절검사 측정 거리에 따른 굴절값 보정을 하지 않으면, 여러 기관에서 측정한 현성굴절검사값을 사용하여 인공수정체 상수를 최적화하는 경우 측정 거리에 따른 오차가 발생하게 된다. 자동굴절검사로 굴절 상태를 평가하는 경우, 기관별 자동굴절검사계의 주기적인 점검, 표준화 보정 작업, 측정 유리창의 관리 상태 등이 영향을 줄 수 있다.
안구 길이가 길거나 짧은 경우 또는 각막곡률이 편평하거나 가파른 경우와 같이 생체계측값이 평균에서 벗어나는 경우 인공수정체 도수 계산의 정확도는 낮아진다[15,23]. 이전 연구에서 각막굴절력에 따라 SRK/T 공식의 인공수정체 상수를 다르게 적용하였을 때 인공수정체 도수 계산의 정확도가 향상되었다[15]. 따라서, 인공수정체 상수 최적화를 시행하는 표본 집단의 생체계측값 분포에 따라 인공수정체 상수가 다르게 계산될 수 있다[21]. 하지만 실제 임상에서 환자의 생체계측값과 생체계측값 구간에 따라 다른 인공수정체 상수를 적용하는 것은 어렵다. 일반적으로, 한 가지 인공수정체 상수를 이용하여 인공수정체 도수를 계산하고, 생체계측값이 평균에서 벗어나는 경우 굴절 예측 오차 경향을 고려하여 목표굴절값을 조절하거나, 해당 생체계측값 구간에서 정확하다고 알려진 인공수정체 공식을 사용한다[24,25].
동일한 표본 집단에서 여러 가지 인공수정체 계산 공식의 인공수정체 상수를 최적화하는 경우, 각 공식별 인공수정체 상수의 변화에 따른 굴절예측의 변화량은 모든 공식에서 비슷하게 적용된다[26]. 이번 연구에서도 IOLMaster 700으로 생체계측을 하고 Sensar AAB00 또는 Tecnis ZCB00 인공수정체를 삽입받은 눈에서, 모든 공식의 자동굴절검사로부터 도출된 인공수정체 상수가 현성굴절검사값으로 계산된 상수보다 작았다. 따라서, 작은 표본수에서 자동굴절검사값으로부터 인공수정체 상수가 작게 계산되는 경우, 유효인공수정체 위치는 보다 앞쪽으로 예측되고, 인공수정체 도수는 작게 계산되어 수술 후 원시화의 가능성이 있으므로 도수 선택에 주의를 해야한다.
이번 연구는 다기관 후향적 의무기록 분석 연구의 특성상 생체계측장비와 인공수정체의 종류가 다양하여, 전체 33가지의 인공수정체 중 10가지 인공수정체에 대해서만 인공수정체 상수 최적화를 할 수 있었다. 또한, IOLMaster 500으로 생체계측을 하고 Tecnis ZCB00 또는 AcrySof SN60WF 인공수정체를 사용한 경우를 제외하고는 표본수가 상대적으로 적은 편이다[13,18]. 하지만 전체 연구 대상자의 93.5%에서 인공수정체 상수 최적화를 하였으며, 인공수정체 도수 계산 공식에 따라 최적화된 인공수정체 상수의 변화 경향이 이전 연구와 유사하였다[26]. 보다 많은 연구 대상자를 대상으로 여러 가지 생체계측장비와 인공수정체의 최적화된 인공수정체 상수를 제공하는 연구가 필요하겠다.
이번 연구 결과 한국인을 대상으로 최적화된 인공수정체 상수가 도출되어, 앞으로 백내장수술 시 한국인을 대상으로 최적화된 인공수정체 상수를 사용하여 인공수정체 도수를 계산할 수 있게 되었다. 인공수정체 상수 최적화에 사용되는 표본수가 많은 경우에는 자동굴절검사와 현성굴절검사로 도출된 인공수정체 상수 사이에 차이가 없지만, 표본 수가 적은 경우에는 자동굴절검사로 계산된 인공수정체 상수가 현성굴절검사로 계산된 상수와 차이를 보여 수술 후 굴절 오차를 일으킬 수 있으므로 주의가 필요하다.
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