안구건조증 환자에서 Oculus® Keratograph 5M과 IDRA® 검사 결과 비교
A Comparison between Keratograph 5M® and IDRA® in Dry Eye Patients
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Abstract
목적
안구건조증 환자에서 IDRA와 Keratograph 5M 두 기계의 검사 결과를 비교하여 임상에서 호환하여 사용 가능할지 연구하였다.
대상과 방법
2022년 12월 27-30일 동안 Keratograph 5M과 IDRA 기계를 사용하여 안구건조증 환자 30명을 대상으로 시행하였다. 대응 표본 t 검정을 통해 Keratograph 5M과 IDRA 검사에서의 눈물 지방층, 눈물띠 높이, 눈물막파괴시간, 마이봄샘 등급을 비교 분석하였다. Keratograph 5M에서 눈물지방층은 등급 0-4로 두께를 표기하였다.
결과
눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 마이봄샘 등급 모두 두 기기 사이에 유의한 차이가 없었다(p=0.148, 0.072, 0.124). 눈물 지방층은 Keratograph 5M의 grade에 따라 IDRA에서의 측정두께가 연관성 있게 비례하였다(Kendall R=0.217, p=0.037; Spearman R=0.260, p=0.045).
결론
IDRA는 안구건조증 검사를 한 번에 할 수 있어 시간이 단축되고 눈물 지방층 두께가 수치로 나온다는 이점이 있다. IDRA는Keratograph 5M과 비교하여 안구건조증 검사 결과가 차이가 없어 안구건조증 진단 및 치료에 편리할 것으로 사료된다.
Trans Abstract
Purpose
To evaluate the compatibility and usability of test results obtained from the IDRA and Keratograph 5M in clinical settings by comparing their performance in patients with dry eye disease.
Methods
From December 27 to 30, 2022, a study was conducted on 30 patients diagnosed with dry eye utilizing both the Keratograph 5M and IDRA devices. The parameters compared and analyzed included lipid layer thickness, tear meniscus height, tear film break-up time, and meibography. A paired t-test was used for statistical comparison. The lipid layer thickness in the Keratograph 5M was graded on a scale from 0 to 4 based on thickness.
Results
No significant differences were found between the two devices in tear film break-up time, tear meniscus height, and meibography (p = 0.148, 0.072, 0.124, respectively). However, the tear lipid layer thickness measured by IDRA showed a proportional relationship with the grade assigned by the Keratograph 5M (Kendall R = 0.217, p = 0.037; Spearman R = 0.260, p = 0.045).
Conclusions
The IDRA device offers the advantage of performing multiple dry eye tests; simultaneously, thereby saving time compared to the Keratograph 5M. Both devices can be used compatibly with IDRA particularly advantageous for providing a numerical value for tear lipid layer thickness which enhances the convenience of dry eye diagnosis and treatment.
인구의 최대 30%가 진단되었다고 알려진 안구건조증은 TFOS DEWS II 진단 기준에 따르면 눈물막 항상성이 파괴되며 발생하는 안구표면의 다인자 질환으로, 두 가지 아형(증발성 또는 수분 결핍성 안구건조증)으로 구분할 수 있다.1,2 안구건조증의 진단을 위해서는 안구의 건조함, 이물감, 통증, 시력장애 등 환자가 호소하는 증상과 그에 상응하는 눈물막파괴시간 감소, 눈물막 삼투압 증가, 또는 각결막 표면 염색 소견이 필요하다.3
그러나 안구건조증 환자들을 보다 객관적인 지표로 판단하기 위해서는 마이보그래피, 지질 간섭 측정, 눈물 부피 측정 등 추가 검사를 시행하여 아형을 파악하여야 한다.4-6 마이봄샘에서 분비되는 눈물 지질층은 눈물막 항상성의 필수적인 부분이며, 마이봄샘 기능 장애는 수분 결핍성보다 더 흔한 증발성 안구건조증의 주요 원인이다.7 한 연구에 따르면 안구건조증 환자는 눈물 지질층 두께가 더 얇으며, 심각한 안구건조증 환자의 74%가 지질층 두께 60 nm 이하인 반면, 안구건조증이 없는 환자의 72%는 지질층 두께 75 nm 이상을 나타냈다.8 이처럼 지질층이 안구건조증과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 보고되고 있고, 따라서 개인의 안구건조증 상태를 파악하기 위한 좋은 지표이다.9,10
안구건조증의 평가를 위한 비접촉식 안구 표면 분석 기계들이 있으며 대표적인 것이 Oculus® Keratograph 5M(K5M; Oculus®, Arlington, WA, USA) 기기이다. 해당 기기는 눈부심과 이에 대한 반사 눈물흘림을 최소화하기 위해 적외선 광원(파장 880 nm)을 사용하여 객관적으로 비침습적 눈물막파괴시간을 측정한다(https://www.oculus.de/). 그러나 검사하는 데 시간 소요가 많고 눈물 지질층 두께를 정량적으로 분석할 수 없어 새로운 기기에 대한 필요성이 대두되었다.
기존의 기기의 단점을 보완하여 시간을 단축시키고 눈물 지방층, 눈 깜빡임 등을 정량화한 새로운 기계들이 개발되었고 IDRA® Ocular surface analyzer (SBM SISTEMI, Inc., Torino, Italy)도 그중 하나이다.11 현재까지 IDRA 기기의 성능에 대해 검토한 연구는 드물며, Lee et al13의 연구에서 LipiView® II와 IDRA® 기기를 비교하여 눈물 지방층의 차이는 없으나 IDRA 기기가 유의미하게 더 낮은 마이봄샘 소실도와 높은 비율의 부분 눈깜박임을 보여 이에 주의하여야 한다고 보고하였다.12,13 본 연구는 Oculus® Keratograph 5M과 IDRA®를 비교 분석한 첫 연구로서 안구건조증 환자들을 대상으로 동일한 임상 환경에서 서로 교환하여 사용할 수 있는지 여부를 판단해보고자 하였다.
대상과 방법
본 연구는 2022년 12월 27-30일 동안 안구건조증 환자 30명을 대상으로 K5M과 IDRA 기계를 비교한 단면조사연구(cross-sectional study)이며 의무기록을 리뷰한 후향적 연구로 진행하였다. 본 연구는 헬싱키선언(Declaration of Helsinki)을 준수하였으며 부천성모병원 임상연구윤리위원회(Institutional Review Board, IRB)의 심사를 받았다(승인번호: 2023-1875-0001). DEWS II criteria를 준수하는 안구건조증 환자를 대상으로 하였으며 18세 미만 또는 80세 이상, 검사 기기에 협조 불가능한 사람, 각막 혼탁이나 현성각막염 등의 각막 질환이 있는 경우, 안면신경마비를 가진 경우는 제외하였다.
모든 환자들은 방문 당일 검사 2시간 전부터 안약을 점안하지 않도록 교육받았으며, K5M 및 IDRA 검사 순서를 무작위로 실시한 후 쉬르머 검사, 눈물 내 기질금속단백분해효소 9 검사(matrix metalloproteinase-9, MMP-9)를 실시하였다. K5M 및 IDRA 검사 사이에는 10분 이상의 간격을 두고 측정하였다. 눈물 내 기질금속단백분해효소 9 검사의 경우 양성의 정도에 따라 등급 0, 1, 2, 3, 4로 구분하였다(Fig. 1).14 K5M 기기로 눈물띠 높이, 눈물막파괴시간, 마이봄샘, 눈물 지방층 분석을 시행하였고, 이때 눈물 지방층은 K5M로 찍힌 영상을 한 전문의가 환자의 정보를 모르는 상태로 확인하여 그 정도에 따라 open meshwork 모양인 경우 등급 1, closed meshwork 또는 패턴 모양인 경우 등급 2, amorphous 모양인 경우 등급 3, 비정상적인 색인 경우 등급 4로 두께를 표기하였다(Fig. 2).15 K5M과 IDRA 모두에서 아래 눈꺼풀판 결막 마이봄샘 촬영은 맨 마지막에 이루어졌고, 모든 검사는 숙련되고 독립된 한 검사자(S.W.P.)가 실시하였다.
Classification of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) test. (A) Grade 0: negative. (B) Grade 1: trace positive. (C) Grade 2: weak positive. (D) Grade 3: positive. (E) Grade 4: strong positive.
Classification of lipid layer thickness in Keratograph 5M. (A) Grade 1: thin (open meshwork). (B) Grade 2: slightly thin (closed meshwork or wave). (C) Grade 3: normal (amorphous). (D) Grade 4: thick (abnormal color).
IDRA는 눈물막의 평가를 위해 눈물막 구성 요소를 신속하고 상세하게 분석할 수 있는 새로운 장치이다. 이 장치는 약 15초에 걸쳐서 비침습적으로 눈물막 구조 및 마이봄샘을 분석할 수 있다. 분석 결과에 따라 임상 의사는 부족한 구성 요소를 파악하여 이에 따른 치료계획을 세울 수 있다. IDRA 기계는 Dr. Guillon의 국제적인 등급에 준하여 눈물지방층의 두께를 측정하고, 이를 15 nm에서 100 nm로 자동 계산한다.16 마이봄샘의 범위 및 소실률 또한 자동 계산한다. 마지막으로 부분적 눈 깜빡임과 완전한 눈 깜빡임을 구분해 분석하여, 깜빡임의 정도를 평가하여 완전한 눈 깜빡임의 비율을 제시한다.
SPSS for window software (version 22.0, IBM Corp., Armonk, NY, USA)로 두 검사에서의 유의한 차이가 있는지 알아보았다. 눈물띠 높이, 눈물막파괴시간, 마이봄샘 grade는 대응표본 t검정(paired t-test)을 통해 검정하였다. 눈물지방층은 K5M에서 등급 1, 2, 3, 4로 두께를 표기한 것에 비해 IDRA 검사에서는 15-100의 연속형 변수로 측정되므로 켄달과 스피어만 검정(Kendall & Spearman test)을 통해 변수 간의 상관관계를 검정하였다. 통계적 유의성은 유의수준 p<0.05인 경우로 판단하였다. 연속적인 데이터들은 평균 ± 표준편차로 나타냈다.
결 과
대상자 30명(총 60안) 사이에서 남녀 비율은 남자 9명, 여자 21명이었고, 나이는 55.80 ± 14.83세(21-77세)였다. 쉬르머 검사시 평균은 5.69 ± 7.20 mm로 측정되었으며, 눈물 내 기질금속단백분해효소 9 검사 시 1.33 ± 0.92로 확인되었다(Table 1).
Demographic characteristics of patient study group
K5M과 IDRA를 비교한 것을 Table 2에서 나타냈다. K5M로 측정한 비침습적 눈물막파괴시간의 평균은 7.77 ± 5.49초, IDRA 기계로 측정한 경우 평균은 6.63 ± 1.69초였다. 눈물띠 높이는 K5M로 측정한 경우 0.25 ± 0.14 mm, IDRA로 측정한 경우 0.21 ± 0.06 mm였다. 마이봄샘 grade는 K5M에서는 0-4.0까지의 연속형 변수, IDRA에서는 0-100까지의 연속형 변수로 측정되어 IDRA 측정값을 1/25로 변환할 경우, K5M에서는 1.40 ± 0.78, IDRA에서는 1.58 ± 0.75로 확인되었다(Table 2).
Comparison of parameters by Keratograph 5M® and IDRA®
그 결과 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 마이봄샘 grade 모두 두 기기 사이에 유의한 차이가 없었다(p=0.148, 0.072, 0.124). 눈물 지방층은 K5M의 grade (1.63 ± 0.69)에 따라 IDRA에서의 측정두께(56.13 ± 11.37)가 연관성 있게 비례하였다(R=0.217, p=0.037 by Kendall test, R=0.260, p=0.045 by Spearman test) (Fig. 3, Table 2).
A scatterplot graph of lipid layer thickness (LLT) as measured by Keratograph 5M and IDRA. ‘R’ means correlation coefficient. Both correlation coefficient and statistical significance was calculated by Spearman correlation analysis.
고 찰
IDRA 장치는 약 15초에 걸쳐서 비침습적으로 눈물막 구조 및 마이봄샘, 눈 깜박임을 분석할 수 있으며, 자동 간섭계를 통해 지질층 두께를 측정할 수 있는 새로운 장치이다. 눈물막 구성 요소를 신속하게 분석하여 임상 의사는 측정치를 토대로 안구건조증의 진단 및 눈물막의 부족한 구성요소를 파악하여 이에 따른 치료계획을 세울 수 있다.
많은 연구에서 기존의 K5M 장치가 안구건조증 진단에 정확하고 신뢰할 수 있는 지표임이 입증되었다. 42명의 안구건조증 환자와 42명의 대조군을 대상으로 평가한 Tian et al17의 연구에서, 눈물막파괴시간과 눈물띠 높이 측정의 반복성과 재현성이 두 군에서 모두 양호했다(모두 변동계수% ≤26.1%, 급내상관계수 ≥0.75). 안구건조증 환자는 건강한 대조군보다 눈물막파괴시간 및 눈물띠 높이가 유의미하게 낮았다(모두 p<0.05).17 Ji et al18은 마이봄샘 기능 장애를 동반안 안구건조증 환자 64명을 대상으로 안구표면질환지수, 각막 결막 염색 점수, 눈물막파괴시간, 쉬르머 검사 및 K5M 장치로 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이 및 마이봄샘 등급을 측정하여 비교한 결과 대부분의 매개변수 사이에 유의한 연관성이 있다고 보고하였다. 단, 쉬르머 검사는 K5M으로 측정한 눈물띠 높이 외에 다른 매개변수들과 유의한 상관관계를 보이지 않았으며 이는 쉬르머 검사가 눈물 생성 정도를 파악하기 간편하지만 상대적으로 침습적이고 재현성이 떨어져 나온 결과로 생각된다.18
40명의 안구건조증 환자를 대상으로 IDRA 장치의 진단 성능을 평가한 Rinert et al12의 연구에서는 IDRA 기기를 이용하여 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 마이봄샘 grade를 측정하여 세 요소가 모두 병적인 경우 안구건조증의 추정 확률은 96%로 높았다. Vigo는 100명의 안구건조증 환자, 100명의 대조군을 대상으로 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 마이봄샘 등급, 지질층 두께, 눈 깜박임을 IDRA 기기로 분석하였다. 안구건조증 환자에서 대조군보다 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 지질층 두께가 유의미하게 낮게 측정된 반면(각각 p<0.001, 0003, 0.012), 마이봄샘 grade, 눈 깜박임은 유의미한 차이가 없다고 보고하였다(p>0.05). 눈물막 파괴시간이 가장 높은 진단 능력을 가졌으며, 그 다음으로 지질층 두께, 눈물띠 높이, 눈 깜박임, 마이봄샘 grade 순서였다.19
이전의 연구들은 지질층의 두께가 안구건조증과 유의한 연관이 있다고 보고하였고, 지질층의 두께를 정량적으로 분석할 수 있는 새로운 장치들이 개발되었다. 대부분의 장치들은 광학 간섭법에 기반을 두며, 간섭무늬 현상을 관찰하여 비침습적으로 측정하여 마이봄샘에서 분비되는 지질층의 두께를 분석한다. 기존 K5M 장치는 4가지의 간섭 패턴을 사용하여 지질층의 구조와 색을 직접 관찰할 수 있고, IDRA는 5가지의 간섭 패턴을 사용하여 정량적인 분석을 할 수 있다.20
K5M 장치로 측정한 지질층의 영상을 등급을 나누어 분석한 값과, IDRA에서 지질층의 두께를 정량적으로 측정한 값을 비교했을 때 통계적으로 유의미한 연관성이 있는 것이 본 연구에서 확인되었다. 다만, IDRA 기기에서 지질층 두께 상한값은 100 nm로 그 이상 측정되지 않는다. 대상 환자군에서 K5M 기기로 grade 4 (thick)에 해당하는 환자는 없었기에 IDRA 지질층 두께 측정값을 K5M과 조금 더 명확히 비교하는 데에 한계가 있다.
본 연구는 몇 가지 제한 사항이 있는데, 첫 번째로 대상자의 수가 30명으로 비교적 적다는 것이다. 두 번째로 두 기기를 비교, 분석하는 연구로 안구건조증의 중증도를 기반으로 분석한 연구가 아니다. 또한 안검염의 중증도, 각결막 표면 염색 소견, 세극등현미경에서의 마이봄샘 등급(meiboscore) 등이 고려되지 않았다.21 마지막으로 IDRA는 신형 기기로 임상에서 사용하기에 기존의 K5M보다 비용적인 부담이 발생할 수 있다.
그러나 본 연구는 K5M과 IDRA 기기를 비교하며 상호 호환 가능 여부를 판단할 수 있는 첫 연구임에 강점이 있다. 두 기기에서 주로 평가하는 눈물막파괴시간, 눈물띠 높이, 마이봄샘 등급에 통계적으로 유의미한 차이가 없으며, 눈물 지방층 두께 또한 두 기기 간에 유의미한 연관성이 있다. 특히 IDRA에서는 안구건조증 검사를 한 번에 할 수 있어 시간이 단축되고 지방층의 두께가 수치로 나온다는 점에서 안구건조증의 진단과 치료 방향 결정에 더 편리하다. IDRA는 K5M와 비교하여 안구건조증 검사 결과가 차이가 없어 안구건조증 진단 및 치료에 편리할 것으로 사료된다.
Notes
Conflicts of Interest
The authors have no conflicts to disclose.
References
Biography
박서우 / Seo Woo Park
Department of Ophthalmology, Uijeongbu St. Mary’s Hospital, College of Medicine, The Catholic University of Korea