초음파수정체유화술에서 핵경화도에 따라 누적분사에너지가 각막내피세포에 미치는 영향

Effects of Cumulative Dissipated Energy on Corneal Endothelial Cells in Phacoemulsification Based on Nucleus Sclerosis

Article information

J Korean Ophthalmol Soc. 2024;65(11):708-715
Publication date (electronic) : 2024 November 15
doi : https://doi.org/10.3341/jkos.2024.65.11.708
Department of Ophthalmology, Chungnam National University College of Medicine, Daejeon, Korea
전유영, 노형진, 김재영, 최시환
충남대학교 의과대학 안과학교실
Address reprint requests to Sihwan Choi, MD, PhD Department of Ophthalmology, Chungnam National University College of Medicine, #282 Munhwa-ro, Jung-gu, Daejeon 35015, Korea Tel: 82-42-280-7600, Fax: 82-42-255-3745 E-mail: shchoi@cnu.ac.kr
Received 2024 May 21; Revised 2024 August 20; Accepted 2024 November 5.

Abstract

목적

초음파수정체유화술 시행시 핵경화도에 따른 누적분사에너지(cumulative dissipated energy, CDE) 양과 그로 인한 각막내피세포(corneal endothelial cell, CEC)의 변화를 경면현미경검사를 통하여 알아보고자 하였다.

대상과 방법

초음파수정체유화술을 받은 67안을 대상으로 수술 전, 후 각막내피세포의 변화를 분석하고자 수술 전, 수술 1개월, 3개월 째 경면현미경검사 결과를 비교하였다.

결과

수술 전과 수술 1개월째 경면현미경검사에서는 단위면적당개수(cell density, CD), 세포면적변이계수(coefficient of variation, CV)에서 유의미한 차이가 있었다(p<0.001, 0.011). 수술 1개월째 CD는 nucleus sclerosis (NS) 2부터 6으로 갈수록 감소하였다(p<0.001). NS가 증가함에 따라 CDE는 증가하였다(r=0.809, p<0.001). 같은 핵경화도 내에서는 CDE가 증가하면 CEC 감소량이 커지는 양의 상관관계를 확인하였다(r=0.559, p=0.001). 수술 3개월째 CD는 핵경화도가 증가할수록 감소하였다(p=0.010). 수술 1개월, 3개월째의 CD는 수술 전보다 감소하였으며(p<0.001, <0.001), 수술 1개월, 3개월째는 차이가 없었다.

결론

핵경화도가 증가할수록 CDE가 증가하고 이와 각막내피세포의 손상 정도는 양의 상관관계가 있음을 확인하였다. 따라서 핵경화도가 증가할수록 CDE가 증가하지 않도록 이를 줄일 수 있는 방법으로 수술을 계획해야 한다.

Trans Abstract

Purpose

To investigate changes in corneal endothelial cell (CEC) by cumulative dissipated energy (CDE) during phacoemulsification.

Methods

Based on the degree of nucleus sclerosis (NS), changes in CECs were compared preoperatively and at 1 and 3 months postoperatively in 67 eyes that underwent phacoemulsification.

Results

The mean CDE used during surgery was 4.30 ± 2.31. A comparison of the surgical measurements before and 1 month after surgery revealed significant differences in the cell density (CD) and coefficient of variation (CV) (p < 0.001, 0.011, respectively). The CD showed significant differences among NS grades 2–6 (p < 0.001). The CDE increased significantly with higher NS grades (r = 0.809, p < 0.001). Within the same NS grade, there was a positive correlation between higher CDE and greater CEC loss (r = 0.559, p = 0.001). CD changes were significantly associated with increasing CDE (r = 0.612, p < 0.001). The CD loss also increased significantly from NS2 to NS6 (p < 0.001). At 3 months postoperatively, surgical measurements revealed a significant decrease in CD with increasing NS grade (p = 0.010).

Conclusions

CDE increased with higher NS grades and there was a positive correlation between CDE and CEC loss. Therefore, surgeons should plan surgical techniques preoperatively to minimize CDE as NS increases. Additionally, it is important to assess CEC damage postoperatively based on surgical measurements in patients with high intraoperative CDE.

초음파수정체유화술은 백내장 수술 방법 중 초음파를 사용하여 수정체 핵을 쪼개어 제거하는 수술 방법을 의미한다. 수술 중에 사용되는 초음파의 양은 수정체의 핵경화도(nucleus sclerosis grade, NS grade)와 관련이 있으며 핵경화도가 증가할수록 초음파의 세기, 사용시간과 양의 상관관계를 가지고 있다는 것이 알려져 있다.1 백내장 수술 중에 사용된 평균초음파세기는 총 초음파 사용시간과 총 초음파 사용량으로 계산한 누적분사에너지(cumulative dissipated energy) 값으로 확인할 수 있다. 이러한 초음파 에너지와 그로 인하여 발생한 열 에너지에 의한 각막내피세포의 손상이 일어날 수 있다.2-6

각막내피세포는 각막의 투명성을 유지하는 데 도움이 되는 세포로, 자연적인 감소 외에도 수술 등의 외부적 요인에 의하여 감소될 수 있으며 백내장 수술과 관련해서는 초음파에너지, 수술 방법, 연령, 수술 숙련도, 수술 합병증 발생 여부 등이 영향을 줄 수 있다. 감소된 각막내피세포는 재생되지 않는 것이 이전의 여러 연구에서 확인되었다.1,7,8 이렇게 변화한 각막내피세포는 경면현미경검사를 통해 단위면적당개수(cell density, CD), 세포면적변이계수(coefficient of variation, CV), 육각형성(hexagonality, HEX)과 같은 지표를 활용하여 정량적, 정성적으로 분석할 수 있다.9,10

이전에 초음파수정체유화술에서 각막내피세포에 미치는 영향을 알아본 많은 연구들이 있었다. 절개의 위치 및 크기, 터널의 길이, 초음파수정체유화술의 방법, 사용된 초음파의 양, 초음파 사용시간, 전방의 깊이, 전방내 점탄물질의 종류, 각막 봉합 여부 등이 각막내피세포의 손상에 영향을 주는 것으로 연구된 바 있다.11,12 뿐만 아니라 수술 중 초음파 사용량이 증가될 수 있는 요인들로 환자의 나이가 70세 이상일 때, 당뇨, NS2 이상의 핵경화도, stop and chop 등의 방법으로 했을 경우, 전공의가 수술을 집도하였을 경우 등도 있다는 보고가 있었다.13

이러한 각막내피세포의 손상을 줄이기 위하여 고전적으로는 각막내피세포의 수가 적거나 각막부전이 발생할 위험이 높은 환자, 핵경화도가 매우 높은 갈색백내장 등에서 초음파에 의하여 각막내피세포의 손상이 일어나는 것을 최소화 하는 방안으로 백내장낭외적출술을 이용하는 방안이 있었다. 최근에는 수술 중 사용되는 초음파의 양, 시간을 줄이기 위하여 펨토초레이저를 이용한 백내장 수술 등의 방법이 이용되고 있다. 본 연구에서는 초음파수정체유화술에서 핵경화도에 따른 누적분사에너지와 각막내피세포의 변화를 분석함으로써, 핵경화도의 증가에 따른 누적분사에너지 양을 확인하고 그로 인한 수술 후 각막내피세포의 손상 정도를 미리 예측하고자 하였다.

대상과 방법

2023년 5월 15일부터 2023년 10월 4일까지 충남대학교 병원에서 백내장을 진단받고 단일 술자(S.C.)에게 초음파수정체유화술 방식으로 백내장 수술을 받은 67안을 대상으로 하였다. 핵백내장의 경화 정도에 따라 lens opacities classification system, version Ⅲ (LOCS Ⅲ) grade를 기준으로 분류 하였고, 각막내피세포의 변화를 정량적으로 알아보기 위하여 수술 전, 수술 1개월, 수술 3개월째에 촬영한 경면현미경검사 결과를 비교하여 각막내피세포의 수, 모양의 변화를 확인하였다. 본 연구는 OO대학교병원 의학연구윤리심의위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인 하에 진행되었으며(2023-04-073) 후향적인 연구로 동의서는 면제되었다.

대상 환자들의 나이, 성별, 안과 질환력 및 수술력, 기저질환과 관련된 자료를 수집하였으며, 수술 전 단일 술자에 의하여 세극등현미경검사에서 확인된 백내장의 단계를 LOCS Ⅲ grade를 기준으로 기술하였다. 핵경화도에 따라서는 NS2부터 NS6까지 각각 나누어서 분석하였다. 대상 환자들은 수술 전 평가를 위하여 최대교정시력, 안압, 각막곡률계, 안저촬영검사, 빛간섭단층촬영검사, 안축장 길이 측정, 경면현미경검사를 시행하였으며 수술 1개월, 수술 3개월째에 최대교정시력, 안압, 경면현미경검사를 추적관찰 하였다. 시력검사는 한천석 시력표를 이용하였으며 경면현미경검사는 단일 비접촉성 경면현미경(NSP-9900, noncontact specular microscope; Konan medical, Hyogo, Japan) 을 이용하였다. 수술에 사용된 누적분사에너지의 양은 백내장 수술에 사용된 초음파유화기(Centurion®; Alcon, Fort Worth, TX, USA) 모니터 상에 기록된 값을 수술 기록지에 기록하였다.

이전에 다른 안과적 질환에 의하여 안과적 수술력이 있는 환자, 녹내장이나 각막 이상 등의 안과적 질병력으로 각막내피세포에 영향을 받았을 것으로 예상되는 경우, 눈 외상 과거력이 있는 경우, 초음파수정체유화술이 아닌 방식으로 백내장 수술을 받은 경우, 경면현미경검사를 수술 후 추적관찰 하지 않은 경우, 수술 전 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수<1,000개/mm2에 해당하여 자연적 내피세포 감소에 의한 각막부전이 발생할 가능성이 있는 환 , 수술 중 후낭파열 등의 합병증 발생으로 인하여 누적분사에너지 외의 변수가 있는 경우는 최종 분석에서 제외하였다.

초음파수정체유화술은 단일 술자에 의하여 이루어졌으며 2% 리도카인염산염수화물(lidocaine hydrochloride hydrate 20 mg/mL; Daihan Pharm, City, Korea)과 0.25% 염산부피바카인 (bupivacaine hydrochloride hydrate 2.5 mg/mL; Myungmoon Pharm, City, Korea)을 이용하여 테논낭하 마취 후 시행되었다. 2.2 mm 크기의 투명각막절개법으로 환자의 이측에서 각막 절개를 시행하였으며 모든 환자에서 동일한 점탄물질(Hyalu 1.5%®, sodium hyaluronate 12.75 mg/0.85 mL; Hanmi Pharm, City, Korea)이 사용되었다. 수정체낭원형절개는 26게이지 바늘을 이용하여 시행하였다. 초음파유화기(Centurion®; Alcon)에서 Ozil mode (phaco power %, ms on time, ms off time)를 이용하였으며 Phaco-chop 방법을 사용하였다. 인공수정체는 단초점 일체형(TECNIS® ZCB00; Johnson & Johnson Vision, Santa Ana, CA, USA)을 낭내에 삽입하였다. 수술 후에는 오플록사신 점안 항생제(Orocin®, Ofloxacin 3 mg/mL; Hanmi Pharm)와 점안 스테로이드(Fumeron®, fluorometholone 1 mg/mL; Hanlim Pharm, City, Korea)를 1일 4회씩 4주간, 점안 비스테로이드성소염제(Bronuck, bromfenac sodium hydrate 1 mg/mL; Taejoon Pharm, City, Korea)를 1일 2회씩 1주간 점안하였다. 누적분사에너지의 값은 초음파유화기에 의하여 자동으로 평균 초음파 세기(average phaco power)와 총 초음파 사용시간(phacoemusification time)을 고려하여 계산되어 기기 화면에 표시된 값을 이용하였다.

수술 후 정기적인 추적관찰을 시행하였으며, 수술 1개월, 3개월째의 최대교정시력, 경면현미경검사 결과를 분석에 사용하였다. 각막내피세포의 변화를 알아보기 위하여 수술 전, 수술 1개월, 수술 3개월째에 촬영한 경면현미경검사 결과에서 단위면적당개수, 세포면적변이계수, 육각형성값을 비교하였고 각막내피세포 수의 감소량을 CD change=(preCDpostCD) ×100/preCD (%)로 계산하여 비교하였다.

모든 환자에서 레이저안구계측기(IOL master 700; Carl Zeiss Meditec AG, Jena, Germany)를 통하여 수정체의 두께와 전방의 깊이를 측정하여 핵경화도와의 상관관계를 확인하였다. 또한 동일한 핵경화도를 가진 환자에서 수정체 두께와 전방의 깊이가 각막내피세포의 감소에 영향을 미치는지 여부도 분석하였다.

통계학적 분석은 SPSS for Windows statistical software(ver. 25.0; IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하였다. Shapiro–Wilk 검정으로 정규성 검정을 시행하였고 정규분표를 따르지 않아 비모수적 분석 방법으로 분석하였다. Kruskal–Wallis test, Mann–Whitney U test를 사용하여 NS2부터 NS6까지의 핵경화도에 따른 각막내피세포의 변화 정도를 비교 분석하여 p값이 0.05 미만인 경우에 통계적으로 유의한 것으로 보았다. 수술 전과 후의 경면현미경검사 결과에서의 단위면적당개수 변화를 비교하기 위하여 Wilcoxon signed rank test로 분석하였다. Pearson 상관분석을 이용하여 누적분사에너지와 각막내피세포의 감소 사이의 상관관계를 분석하였다.

결 과

67안을 대상으로 하였으며 이 중 푹스각막내피세포 이상(1안), 망막박리로 인한 유리체절제술 과거력(1안), 외상으로 인한 각막내피세포 손상(1안), 폐쇄각녹내장 과거력(1안), 아벨리노각막이상증(1안)의 총 5안이 대상에서 제외되어 62안에 대하여 연구를 진행하였다. 평균 연령은 72.23 ± 8.99세였고 남성 25안, 여성 37안이었으며 우안이 33안, 좌안이 29안이었다.

수술 전 최대교정시력(logMAR)은 0.27 ± 0.56, 안압은 15.47 ± 4.21 mmHg였다. 수술 전 평균 핵경화도는 3.96 ± 1.07이었다. 수술 전 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 2,610.70 ± 684.71개/mm2, 세포면적변이계수는 30.74 ± 8.50, 육각형성은 42.11 ± 11.55%, 중심각막두께는 522.67 ± 137.50 μm로 측정되었으며 각각에서 핵경화도에 따른 차이는 없었다(p=0.740, 0.598, 0.918, 0.623). 평균 안축장 길이는 22.29 ± 5.86 mm였다(p=0.097). 수술에 사용된 누적분사에너지의 값은 전체 평균이 4.30 ± 2.31이었으며 평균 초음파 사용시간은 47.60 ± 22.42초였다(Table 1).

Demographics of the patients

수술 1개월째 측정된 최대교정시력(logMAR)은 0.13 ± 0.56, 평균 안압은 12.99 ± 3.97 mmHg였다. 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 2,243.07 ± 680.31개/mm2, 세포면적변이계수는 42.27 ± 26.16, 육각형성은 35.65 ± 11.09%, 중심각막두께는 528.79 ± 160.81 μm로 측정되었다(Table 2). 수술 전과 수술 1개월째의 경면현미경 검사를 비교한 결과에서는 단위면적당개수, 세포면적변이계수, 중심각막두께에서 각각 유의미한 차이가 있음을 알 수 있었으나(p<0.001, 0.011, <0.001), 육각형성은 수술 전, 후에서 차이가 없었다(p=0.544).

Comparison of preoperative and postoperative 1-month visual acuity, IOP, and specular microscopy results

Table 3에서 대상 환자를 핵경화도 별로 분류하였을 때 NS2 10안, NS3 24안, NS4 13안, NS5 8안, NS6 7안이었으며 NS1에 해당하는 환자는 없었다. 군별로 보면 수술 전 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 NS2부터 차례대로 2,762.90 ± 190.98개/mm2, 2,805.29 ± 157.89개/mm2, 2,809.85 ± 153.25개/mm2, 2,837.75 ± 199.40개/mm2, 2,711.29 ± 176.82개/mm2로 각 군에서 유의미한 차이는 관찰되지 않았으며(p=0.740), 세포면적변이계수는 NS2부터 차례대로 32.20 ± 5.06, 33.00 ± 5.21, 31.15 ± 4.88, 33.13 ± 5.23, 34.29 ± 4.81로 차이는 없었다(p=0.598). 육각형성은 44.90 ± 6.44%, 44.50 ± 6.58%, 44.38 ± 7.54%, 45.75 ± 2.73%, 45.57 ± 4.81%로 차이는 없었으며(p=0.918), 중심각막두께에서도 핵경화도에 따른 차이는 없었다(p=0.623).

Comparison of preoperative and postoperative 1-month specular microscopy parameter according to NS grade

수술 1개월째에 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 NS2부터 차례대로 2,673.71 ± 163.19개/mm2, 2,596.79 ± 160.55개/mm2, 2,468.58 ± 166.65개/mm2, 2,307.00 ± 166.65개/mm2, 1,910.33 ± 295.22개/mm2로 각 군 사이에 유의미한 차이가 관찰되었고 NS2에서 NS6로 갈수록 단위면적당개수가 감소하는 경향을 보였다(p<0.001). 세포면적변이계수는 각각 34.57 ± 3.29, 36.79 ± 6.70, 55.92 ± 45.06, 50.71 ± 25.21, 35.17 ± 6.26으로 차이는 없었다(p=0.575). 육각형성은 41.14 ± 3.52%, 38.42 ± 8.34%, 39.25 ± 5.99%, 36.29 ± 5.23%, 36.33 ± 20.84%로 차이는 없었으며(p=0.392), 중심각막두께에서도 각 군 간의 차이는 없어(p=0.394) 단위면적당개수에서만 차이를 나타냄을 알 수 있었다.

수술 3개월째에 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 NS2부터 차례대로 2,652.80 ± 181.77개/mm2, 2,584.26 ± 134.56개/mm2, 2,509.33 ± 162.02개/mm2, 2,438.38 ± 71.87개/mm2, 2,416.00 ± 160.70개/mm2였으며 핵경화도가 증가할수록 유의미한 감소를 나타냈다(p=0.010). 수술 전 경면현미경검사와 비교하였을 때, 군별로 각각 3.85 ± 3.36%, 7.45 ± 4.08%, 12.02 ± 4.39%, 13.67 ± 6.22%, 13.21 ± 4.49%의 감소율을 보였고 NS2에서 NS6으로 갈수록 감소율의 증가가 유의미하게 나타났다(p<0.001). 수술 전과 비교하여 수술 1개월째, 3개월째의 단위면적당개수는 수술 전보다 매우 유의미하게 감소하였으며(p<0.001, <0.001), 수술 1개월째와 수술 3개월째를 비교하였을 때에는 차이가 없었다(p=0.220).

측정한 핵경화도와 누적분사에너지의 양을 분석하였을 때는 핵경화도가 증가함에 따라 누적분사에너지의 값은 유의하게 증가하였다(pearson coefficient of correlation r=0.809, p<0.001). 각 군별로 수술에 사용된 누적분사에너지의 값은 각각 NS2부터 차례대로 2.50 ± 1.18, 3.63 ± 0.88, 4.95 ± 2.71, 5.97 ± 1.18, 7.36 ± 2.69였으며 핵경화도가 증가함에 따라 NS2에서 NS6로 갈수록 누적분사에너지가 높게 사용되었음을 알 수 있었고 그 정도는 통계학적으로 유의미한 차이가 있었다(p<0.001) (Fig. 1). 또한, 같은 핵경화도를 가진 환자에서 누적분사에너지의 값이 증가하는 경우 각막내피세포의 감소량이 커지는 양의 상관관계를 확인하였다(r=0.559, p=0.001).

Figure 1.

Total cumulative dissipated energy in each group. The CDE values used for surgery were 2.50 ± 1.18, 3.63 ± 0.88, 4.95 ± 2.71, 5.97 ± 1.18, and 7.36 ± 2.69, respectively, from NS2 to NS6, and there was a statistically significant difference in CDE with increasing NS grade (p < 0.001). NS = nucleus sclerosis; CI = confidence interval; CDE = cumulative dissipated energy.

각막내피세포 수의 수술 전, 후의 변화를 계산하였을 때 그 값은 총 누적분사에너지가 증가할수록 각막내피세포의 감소량이 커지는 유의미한 상관관계를 나타내었다(r=0.612, p<0.001). 수술 1개월째에 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 군별로 각각 2.13 ± 3.38%, 9.03 ± 4.32%, 12.28 ± 4.68%, 18.91 ± 7.67%, 29.26 ± 11.79%의 감소율을 보였고 NS2에서 NS6로 갈수록 감소율의 증가가 유의미하게 나타났다(p<0.001) (Fig. 2). 중심각막두께는 수술 전에 평균 522.67 μm로 수술 전 각 군에서의 차이는 없었으며(p=0.623), 수술 후 군별로 각각 571.67 ± 28.77 μm, 571.11 ± 52.59 μm, 554.50 ± 38.68 μm, 621.33 ± 72.75 μm, 562.50 ± 31.93 μm로 측정되어 수술 후에도 군별로는 차이가 없었다(p=0.394) (Table 2).

Figure 2.

CD change in each group. CD change showed a significant correlation that the greater the total cumulative dissipated energy, the greater the endothelial cell loss (r = 0.612, p < 0.001). Specular microscopy at 1 month after surgery showed 2.13 ± 3.38%, 9.03 ± 4.32%, 12.28 ± 4.68%, 18.91 ± 7.67%, and 29.26 ± 11.79% endothelial cell loss, respectively, with a significant difference between groups (p < 0.001). NS = nucleus sclerosis; CI = confidence interval; CD = cell density.

전방의 깊이와 관련한 분석에서는 수술 전 평균 전방 깊이는 2.86 ± 0.76 mm였으며 평균 수정체 두께는 4.25 ± 0.57 mm로 핵경화도에 따른 차이는 나타나지 않았다(p=0.942, 0.531). 각 군내에서 비교한 결과로는, 같은 핵경화도 내에서 전방 깊이가 얕을수록 각막내피세포의 변화량은 증가하는 상관관계를 나타냈으며 그 정도는 통계학적으로 유의미하였다(r=0.250, p=0.058).

수술 후 3개월까지 관찰하였을 때 각막내피부전으로 진행한 환자는 없었으며 후낭파열, 안내염, 안압상승, 낭포황반부종, 망막질환과 같은 수술 후 발생할 수 있는 합병증이 관찰된 환자는 없었다. 1안에서 전낭의 방사상 파열로 인하여 낭내에 인공수정체를 삽입하지 못하고 고랑 내에 삽입하였다.

환자별 변수로는 기존에 기저질환으로 당뇨가 있었던 환자(22안)에서 당뇨가 없는 환자(40안)와 비교하였을 때 수술 전과 1개월째의 경면현미경검사에서 단위면적당개수에 유의미한 차이가 있었다(p=0.025). 고혈압이 있는 환자(32안)와 고혈압이 없는 환자(30안)를 비교하였을 때와, 뇌혈관질환 과거력이 있는 환자(4안)와 없는 환자(58안)를 비교하였을 때 수술 전과 1개월째의 경면현미경검사에서 단위면적 당개수의 차이는 없었다(p=0.364, 0.234). 그 외의 변수로는 산동이 충분치 않아 홍채견인기(Iris retractor)를 사용하여 수술한 경우(5안)와 사용하지 않은 경우(57안)를 비교하였을 때는 수술 전과 1개월째 단위면적당개수의 변화는 없었다(p=0.657) 낭내에 인공수정체를 삽입한 경우(61안)와 고랑에 삽입한 경우(1안)를 비교하였을 때는 수술 전, 후의 단위면적당개수의 유의미한 차이가 관찰되지 않았다(p=0.574).

고 찰

본 연구에서는 핵백내장의 경화 정도에 따라 NS2부터 NS6까지로 분류하여 각 군에서 사용된 누적분사에너지의 차이, 초음파수정체유화술 전과 후의 각막내피세포의 변화를 정량적으로 알아보고자 하였다. 이를 알아보기 위하여 누적분사에너지의 값과 경면현미경검사를 분석하였다. 수술 전과 수술 1개월, 3개월째의 단위면적당개수의 변화를 비교하였을 때 수술 전에 비하여 1개월, 3개월째에 유의미한 감소율이 나타났고 수술 1개월째와 3개월째를 비교하였을 때는 차이가 없었다. 누적분사에너지와 관련하여 시행한 분석에서는 핵경화도가 증가함에 따라 누적분사에너지가 증가하였고, 수술 1개월째, 3개월째에 시행한 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 핵경화도가 증가할수록 유의미하게 높은 감소율을 보였으며 육각형성은 낮아졌다.

수술 전과 비교하여 수술 1개월째, 3개월째의 단위면적당개수는 수술 전보다 매우 유의미하게 감소하였으나, 수술 1개월째와 수술 3개월째를 비교하였을 때에는 차이가 없었다. 그러나 일부 수술 3개월째에 1개월째보다 각막내피세포의 수가 증가된 것처럼 측정된 부분에 대해서는, 수술 1개월째에 수술에 의한 각막부종이 수술 3개월째에 비하여 상대적으로 높기 때문에 이와 관련된 경면현미경검사에서의 측정 오차가 반영되었을것으로 보인다. 이와 관련해서는 각막부종과 관련하여 각막부종이 있을 때 각막내피세포의 경면현미경검사의 정확성에 대하여 추후 연구해야 될 필요성이 있다.

이전에 Sugar et al14에 의하여 초음파수정체유화술이 각막내피세포의 감소에 미치는 영향을 알아보고자 단안에 수정체 유화술을 받은 환자 76명을 대상으로 하여 경면현미경 검사로 각막내피세포 밀도(endothelial cell density)를 측정한 연구를 진행하였다. 수술하지 않은 반대쪽 눈과 비교하여 각막내피세포 밀도는 평균 33.8%가 감소했으며 이는 대조군으로 백내장수정체낭내적출술을 받은 10명의 환자에서 각막내피세포 밀도가 14.9%만 감소한것과 비교하였을 때 더 높은 감소율을 보였음을 알 수 있다. 따라서 초음파수정체유화술 방식은 각막 내피에 손상을 많이 주는 것으로 연구된 바 있다.14

이렇게 초음파수정체유화술에 의한 각막내피세포 손상을 일으키는 원인에는 다양한 요인들이 있으며, 절개의 위치 및 크기, 터널의 길이, 초음파수정체유화술의 방법, 사용된 초음파의 양, 초음파 사용시간, 전방의 깊이, 전방내 점탄물질의 종류, 각막 봉합 여부 등이 있다.11,12 이러한 변수들에 의한 각막내피세포의 변화를 최소화하기 위하여 다양한 수술 재료와 수술 방법이 고안되어 왔다.

각각의 요인별로 살펴보면, 절개에 따른 각막내피세포의 변화가 있는지를 알아보고자 Amon et al15은 절개에 따른 초음파수정체유화술 전과 후의 중심각막두께를 측정하는 방법으로 무봉합 소절개 투명각막절개 방식과 각공막터널 절개 방식의 차이를 비교하였다. 연구에 따르면 1일, 7일, 30일째에 두 수술 방법 간의 중심각막두께의 유의한 차이는 없었다고 하였다.15 초음파수정체유화술 방법의 변화로는 이전에 사용되던 전통적인 방식 외에 Ozil technology가 개발되었다. Maalej et al16에 의하면 Ozil technology를 이용한 경우가 기존의 방식(conventional mode)에 비하여 모든 핵경화 단계에서 초음파 사용 시간의 감소가 나타났으며, NS3, 4에서는 누적분사에너지값의 감소 또한 유의미하게 나타났다고 하였다. 이러한 장점으로 인하여 현재는 많은 술자들이 Ozil technology를 사용하고 있다.

전방의 깊이와 관련해서는 핵경화도가 높을수록 수정체 두께의 증가로 인한 전방 깊이의 감소가 있을것으로 예상하고 이에 따른 각막내피세포 감소가 유발될 수 있을것으로 예상하였으나 본 연구의 결과에서는 핵경화도에 따라 각 군 간의 전방 깊이와 수정체 두께의 유의한 차이가 나타나지 않아 이는 경면현미경검사에 영향을 주지 않은 것으로 분석되었다. 그러나 동일한 핵경화도를 가진 환자에 대해서 분석했을 때에는 전방 깊이가 얕을수록 각막내피세포의 변화량은 증가하는 상관관계가 유의하게 나타나 누적분사에너지의 양 외에 각막내피세포의 손상에 영향을 줄 수 있는 요인이 될 수 있을것으로 생각된다.

이와 같이 백내장 수술과 관련하여 다양한 인자들에 의하여 각막내피세포는 영향을 받게 되나, 본 연구에서와 같이 동일 술자에서 동일한 절개 방식과 초음파수정체유화술의 방법을 사용하고 각막 봉합, 점탄물질, 수술 기구 등을 동일하게 하였을 때는 누적분사에너지의 값이 각막내피세포의 변화를 유발하는 중요한 요인이 될 수 있다. Bui et al13에 의하면 수술 중 누적분사에너지의 값이 증가될 수 있는 요인들로 환자의 나이가 70세 이상일 때, 당뇨 기왕력, NS2 이상, 핵 쪼개기 방법을 non-stop chopping 대신 stop and chop 등의 방법으로 했을 경우, 전문의가 아닌 전공의가 수술을 집도하였을 경우 등이 있다고 하였다. 본 연구에 의하면 핵경화도가 증가함에 따라 누적분사에너지가 증가하였고, 경면현미경검사에서 단위면적당개수는 핵경화도가 증가할수록 높은 감소율을 보였다. 따라서 핵경화도가 증가할수록 Bui et al13이 제시한 위험 인자를 줄임으로써 각막내피세포의 손상을 줄일 필요성이 있을 것으로 생각된다. 수술 중에는 chopping의 횟수를 증가시켜 수정체 핵을 잘게 쪼개어 수술함으로써 초음파 사용량을 줄여야 하며, 새롭게 개발되어 사용 중인 펨토초레이저 또한 초음파사용량을 줄이는 유용한 방법이 될 수 있다.

Abell et al17은 펨토초레이저를 사용하여 핵 쪼개기 처치를 한 군(femtosecond laser pretreatment)과 그렇지 않은 군으로 나누어 초음파수정체유화술시 사용된 effective phacoemulsification time (EPT)을 비교하였다. 그 결과 femtosecond laser pretreatment 군에서 83.6%의 EPT 감소가 나타났으며 이들 중 30%는 EPT가 0에 해당하였다는 결과를 얻어 펨토초레이저를 이용한 핵 쪼개기 방식이 초음파사용량 및 사용시간을 감소시킬 수 있음을 보고한 바 있다.17 펨토초레이저가 전낭절개술뿐 아니라 핵을 쪼개는 역할까지 해줌으로써 초음파 사용량을 감소시킬 수 있어 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

그 외에도 고전적인 방식으로 백내장낭외적출술을 시도해볼 수 있으며 특히 핵경화도가 높은 환자에서 고려해볼 수 있다. Bourne et al18에 의하면 백내장낭외적출술을 시행한 249안과 초음파수정체유화술을 시행한 251안을 비교하였을 때 두 군의 수술 후 각막내피세포의 단위면적당개수, 세포변이계수, 육각형성에는 유의미한 차이가 없었으나, NS4 이상의 백내장을 대상으로 분석하였을 때에는 백내장낭외적출술을 시행한 환자보다 초음파수정체유화술을 시행한 경우 각막내피세포 수의 감소는 2.1배 증가되어 유의미한 차이가 나타났다고 하였다. 따라서 핵경화의 정도가 심하여 chopping이 잘 되지 않으며 펨초토레이저로도 쪼갤 수 없는 단단한 백내장에서 백내장낭외적출술을 시도하면 각막내피세포의 손상을 줄이는 좋은 대안이 될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 초음파수정체유화술에서 핵경화도에 따라 누적분사에너지와 각막내피세포의 변화를 분석함으로써 수술 전 핵경화도에 따른 수술 후 각막내피세포의 손상 정도를 알아보고자 하였으며, 핵경화도가 증가할수록 누적분사에너지가 증가하고 이와 각막내피세포의 손상 정도는 양의 상관관계가 있음을 확인하였다. 이전의 다른 연구와 달리 본 연구에서는 누적분사에너지의 수치를 직접적으로 분석에 활용하였다는 점에서, 추후에 수술 중에 초음파 사용량이 과도하지 않도록 누적분사에너지의 양을 제한하는 자체적인 기준(guideline)을 만들 수 있다는 점에서 의의가 있고, 모든 술자가 수술 중 또는 수술 직후에 쉽게 확인할 수 있는 값으로 각막내피세포의 감소량을 예측할 수 있다는 점에서 유용하게 활용될 수 있을것으로 보인다.

수술 전에 술자는 핵경화도가 높은 환자일수록 누적분사에너지가 증가하지 않도록 이를 줄일 수 있는 방법으로 수술 방법을 계획하여야 하며, 높은 누적분사에너지가 사용된 환자에 대해서는 수술 후에 경면현미경검사를 추적관찰하여 각막내피세포의 손상 또는 각막부전의 발생 여부를 확인해야 할 필요성이 있을것으로 생각된다. 또한 다변량분석에서 확인된 결과처럼 당뇨, 뇌혈관 질환의 과거력이 있는 환자에서는 각막내피세포의 단위면적당개수의 변화가 더욱 유의하게 나타날 수 있기 때문에 주의해야 할 것이다.

Notes

Conflicts of Interest

The authors have no conflicts to disclose.

References

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Biography

전유영 / Yoo Young Jeon

Department of Ophthalmology, Chungnam National University College of Medicine

Article information Continued

Figure 1.

Total cumulative dissipated energy in each group. The CDE values used for surgery were 2.50 ± 1.18, 3.63 ± 0.88, 4.95 ± 2.71, 5.97 ± 1.18, and 7.36 ± 2.69, respectively, from NS2 to NS6, and there was a statistically significant difference in CDE with increasing NS grade (p < 0.001). NS = nucleus sclerosis; CI = confidence interval; CDE = cumulative dissipated energy.

Figure 2.

CD change in each group. CD change showed a significant correlation that the greater the total cumulative dissipated energy, the greater the endothelial cell loss (r = 0.612, p < 0.001). Specular microscopy at 1 month after surgery showed 2.13 ± 3.38%, 9.03 ± 4.32%, 12.28 ± 4.68%, 18.91 ± 7.67%, and 29.26 ± 11.79% endothelial cell loss, respectively, with a significant difference between groups (p < 0.001). NS = nucleus sclerosis; CI = confidence interval; CD = cell density.

Table 1.

Demographics of the patients

Variable NS grade
p-value*
NS2 (n = 10) NS3 (n = 24) NS4 (n = 13) NS5 (n = 8) NS6 (n = 7)
Age (years) 65.50 ± 8.58 72.00 ± 6.73 73.23 ± 6.82 82.38 ± 8.51 69.14 ± 9.64 0.417
Sex (M/F) 1/9 9/15 6/7 5/3 4/3 0.270
DM 0 9 6 2 5 0.014
HTN 1 15 8 5 5 0.109
CVA 0 1 3 0 0 >0.999
Right eye 5 11 9 4 3 0.813
AC depth (mm) 3.03 ± 0.33 3.09 ± 0.23 3.07 ± 0.42 2.92 ± 0.45 2.99 ± 0.54 0.942
LT (mm) 4.41 ± 0.39 4.63 ± 0.34 4.56 ± 0.34 4.56 ± 0.34 4.45 ± 0.57 0.531
AL (mm) 23.87 ± 1.24 24.10 ± 1.03 23.54 ± 1.57 23.64 ± 1.99 23.86 ± 1.02 0.097
Preop
 BCVA (logMAR) 0.11 ± 0.79 0.20 ± 0.65 0.25 ± 0.52 0.44 ± 0.67 0.53 ± 0.58 0.003
 SE -0.46 ± 2.11 -0.59 ± 2.85 -0.38 ± 2.35 -1.86 ± 6.08 -2.00 ± 4.47 0.900
 IOP (mmHg) 16.50 ± 2.58 16.75 ± 2.18 15.46 ± 1.99 16.13 ± 2.15 17.57 ± 2.44 0.492
Postop
 BCVA (logMAR) 0.05 ± 0.76 0.05 ± 0.69 0.18 ± 0.58 0.16 ± 0.58 0.08 ± 0.76 0.064
 SE -0.64 ± 0.37 -0.77 ± 0.40 -0.39 ± 0.87 -0.90 ± 0.85 -0.31 ± 0.74 0.563
 IOP (mmHg) 14.00 ± 1.77 14.63 ± 2.25 13.50 ± 2.43 11.43 ± 2.44 15.17 ± 2.41 0.051
Total US time 34.44 ± 12.14 41.91 ± 11.59 58.85 ± 25.43 62.94 ± 18.26 63.83 ± 31.99 0.002
Total CDE 2.50 ± 1.18 3.63 ± 0.88 4.95 ± 2.71 5.97 ± 1.18 7.36 ± 2.69 <0.001

Values are presented as mean ± standard deviation or number only.

NS = nucleus sclerosis; DM = diabetes mellitus; HTN = hypertension; CVA = cerebrovascular accident; AC = anterior chamber; LT = lens thickness; AL =axial length; BCVA = best corrected visual acuity; SE = spherical equivalent; IOP = intraocular pressure; US = ultrasonography; CDE = cumulative dissipated energy.

*

Kruskal–Wallis test.

Table 2.

Comparison of preoperative and postoperative 1-month visual acuity, IOP, and specular microscopy results

Variable Preop Postop p-value*
BCVA (logMAR) 0.27 ± 0.56 0.13 ± 0.56 <0.001
IOP (mmHg) 15.47 ± 4.21 12.99 ± 3.97 0.013
CD (/mm2) 2,610.70 ± 684.71 2,243.07 ± 680.31 <0.001
CV 30.74 ± 8.50 42.27 ± 26.16 0.011
HEX (%) 42.11 ± 11.55 35.65 ± 11.09 0.544
Pachy (μm) 522.67 ± 137.50 528.79 ± 160.81 <0.001

Values are presented as mean ± standard deviation.

BCVA = best corrected visual acuity; IOP = intraocular pressure; CD = cell density; CV = coefficient of variation; HEX = hexagonality; Pachy = pachymeter.

*

Wilcoxon signed rank test.

Table 3.

Comparison of preoperative and postoperative 1-month specular microscopy parameter according to NS grade

Variable NS grade
p-value*
NS2 (n = 10) NS3 (n = 24) NS4 (n = 13) NS5 (n = 8) NS6 (n = 7)
Total CDE 2.50 ± 1.18 3.63 ± 0.88 4.95 ± 2.71 5.97 ± 1.18 7.36 ± 2.69 <0.001
Preop
 CD (/mm2) 2,762.90 ± 190.98 2,805.29 ± 157.89 2,809.85 ± 153.25 2,837.75 ± 199.40 2,711.29 ± 176.82 0.740
 CV 32.20 ± 5.06 33.00 ± 5.21 31.15 ± 4.88 33.13 ± 5.23 34.29 ± 4.81 0.598
 HEX (%) 44.90 ± 6.44 44.50 ± 6.58 44.38 ± 7.54 45.75 ± 2.73 45.57 ± 4.81 0.918
 Pachy (μm) 545.40 ± 35.16 559.38 ± 34.07 555.77 ± 49.87 573.00 ± 54.32 564.43 ± 21.65 0.623
Postop
 CD (/mm2) 2,673.71 ± 163.19 2,596.79 ± 160.55 2,468.58 ± 166.65 2,307.00 ± 166.65 1,910.33 ± 295.22 <0.001
 CV 34.57 ± 3.29 36.79 ± 6.70 55.92 ± 45.06 50.71 ± 25.21 35.17 ± 6.26 0.575
 HEX (%) 41.14 ± 3.52 38.42 ± 8.34 39.25 ± 5.99 36.29 ± 5.23 36.33 ± 20.84 0.392§
 Pachy (μm) 571.67 ± 28.77 571.11 ± 52.59 554.50 ± 38.68 621.33 ± 72.75 562.50 ± 31.93 0.394Π
CD change (%) 2.13 ± 3.26 9.03 ± 7.58 12.28 ± 5.79 18.91 ± 7.59 29.26 ± 18.87 <0.001#

NS = nucleus sclerosis; CDE = cumulative dissipated energy; CD = cell density; CV = coefficient of variation; HEX = hexagonality; Pachy = pachymeter.

*

Kruskal–Wallis test.

p-values between NS2 and 3, NS3 and 4, NS4 and 5, NS5 and 6 were 0.152, 0.064, 0.083, 0.022, respectively (Mann–Whitney U test).

p-values between NS2 and 3, NS3 and 4, NS4 and 5, NS5 and 6 were 0.651, 0.326, 0.837, 0.445, respectively (Mann–Whitney U test).

§

p-values between NS2 and 3, NS3 and 4, NS4 and 5, NS5 and 6 were 0.169, 0.675, 0.432, 0.836, respectively (Mann–Whitney U test).

Π

p-values between NS2 and 3, NS3 and 4, NS4 and 5, NS5 and 6 were 0.923, 0.567, 0.108, 0.240, respectively (Mann–Whitney U test).

#

p-values between NS2 and 3, NS3 and 4, NS4 and 5, NS5 and 6 were 0.001, 0.306, 0.045, 0.181, respectively (Mann–Whitney U test).