2020년 3월부터 2023년 8월까지 전북대학교병원 안과에서 굴절부등, 사시약시 또는 혼합약시로 진단받고 일정 기간 가림치료 후에도 시력호전이 없어서 양안시 자극 치료를 했던 환자를 대상으로 후향적으로 의무기록을 분석하였다. 모든 환자들에게 기질적 원인을 배제하기 위해 첫 내원 시 전안부, 안저검사를 시행하였으며 선천백내장, 녹내장, 망막 이상, 시신경 이상 등과 같은 안질환, 발달지연과 신경학적 이상 등과 같은 전신 질환이 동반된 경우, 또는 협조가 되지 않아서 정확한 검사가 어려웠거나 기록이 부정확한 경우는 제외하였다.

본원에 약시로 의뢰되었던 모든 환자들에게 초진 시 조절마비 굴절검사를 하였으며 필요한 경우 안경처방을 하였다. 이후 추적 관찰하면서 현성 굴절마비 검사를 주로 시행하였으며 협조가 잘 되지 않거나 굴절이상 값이 많이 변한 경우에는 조절마비 굴절검사를 하였다. 시력은 한천석 시력표를 이용해서 측정하였으며 통계 분석을 위해 logarithm of the minimal angle of resolution (logMAR) 시력으로 변환하였다. 약시는 굴절부등 약시, 사시약시, 혼합약시로 분류해서 분석하였다. 굴절부등 약시는 사시가 없는 환아가 두 눈 사이 구면렌즈대응치(spherical equivalent)가 1.0 디옵터(diopters, D) 이상 차이가 있거나 난시가 1.5 D 이상 차이나는 경우, 사시약시는 근거리(0.33미터) 및 원거리(6미터)에서 교대 프리즘가림검사를 해서 현성사시가 있고 두 눈 사이 구면렌즈대응치가 1.0 D 이하 차이 또는 난시가 1.5 D 이하가 있는 경우로 정의하였다. 혼합약시의 경우 굴절부등약시와 사시약시가 모두 있는 경우로 정의하였다.

양안시 자극 치료 전에 가림치료는 약시안의 시력에 따라서 하루 2-6시간씩 정상안을 가리도록 하였으며 2-3개월 간격으로 시력과 가림치료 순응도를 확인하였다. 가림에 대한 순응도는 주어진 기간 동안 매일 가림 시간을 지켜서다 한 경우를 100점으로 해서 내원 시마다 보호자에게 응답하도록 하였으며 90점 이상인 경우를 순응도가 좋은 것으로 정의하였다. 경과 관찰 기간 동안 시력 호전이 없는 경우에는 6시간에서 하루 종일 가림하도록 시간을 늘렸다.^17-19 최소 12개월 이상 가림치료를 하였으며 순응도가 좋았음에도 불구하고 더 이상 한 줄 이상의 유의한 시력 호전이 없는 경우 약 2-3개월 정도 가림 휴지기를 가진 뒤 양안시 자극 약시 치료를 시행하였다. 약시 종류와 관계없이 치료를 하였는데, 사시수술 과거력이 있어도 치료 시작 전 동시 프리즘교대가림 검사를 하여 4프리즘디옵터(prism diopter, PD) 이내의 현성사시가 있으면 치료에 포함하였다.

양안시 자극 치료는 3D TV (46 inch 3D LED TV, Samsung Electronics, Suwon, Korea)를 이용하여 stereoscopic 3D 게임을 하도록 하였다. 게임은 화면의 흐림(blur)과 초점거리(focal length)를 조절할 수 있게 개발된 길찾기 게임을 이용하였고, 매회 병원에 내원하도록 하여 한 세션당 30분씩 일주일에 2회, 총 16세션을 진행하였다. 약시안의 시력에 따라 정상안에 보여지는 화면을 조절하여 시력이 좋지 않을수록 정상안이 보는 화면 흐림은 더 심해지도록 하였다. 흐림 정도는 가장 흐린 1단계부터 가장 선명한 16단계로 나눈 가우시안 블러 방법을 응용하였다.²⁰ 즉, 약시안의 시력이 경도에 해당하는 경우 16단계 중 10단계, 중등도는 7단계, 중증은 4단계에 해당하도록 조절하였다. 3D TV에 환자별로 처방된 화면이 나오면 무선 연결된 3D 안경(3D shutter glasses, Samsung Electronics)을 착용하고 모니터와 1.2미터 떨어진 거리에서 게임하도록 하였다(Fig. 1). 게임할 동안 환자가 집중해서 잘 하고 있는지 옆에서 확인하였으며, 정해진 시간 내에 길을 잘 찾아서 오는지 점수화해서 순응도도 같이 모니터링하였다. 중간에 협조가 잘 되지 않거나 게임에 집중하지 않는 등 순응도가 낮은 경우, 16세션을 다 시행하지 못한 경우는 본 연구 분석에서 제외하였다.

양안시 자극 치료 효과는 치료 전후 시력, 입체시, 대비감도 변화로 판단하였다. 입체시는 Stereo Fly 검사(Stereo Fly Stereotest)를 이용하였고 결과값은 분석을 위해 log arcsec로 변환하였다. 대비감도는 Hamilton Veale contrast sensitivity 검사(Hamilton-Veale, Christchurch, New Zealand)를 이용해서 인식할 수 있는 가장 낮은 대비도의 시표를 확인하고, log값으로 변환해서 분석하였다. 통계 분석은 SPSS version 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 사용하였으며, p값이 0.05 미만인 경우를 유의하다고 정의하였다. Shapiro-Wilk 검정을 통해 자료의 정규분포 여부를 확인하였고, 분석을 위해 비모수적 검정법인 Wilcoxon signed rank test, Mann-Whitney test, Fisher’s Exact test를 시행하였다. 본 연구는 헬싱키선언(Declaration of Helsinki)을 준수하였으며, 전북대학교병원 연구윤리심의위원회(Institutional Review Board)의 승인을 받았다(IRB No. 2024-04-048-002).

총 24명이 포함되었으며, 약시 종류는 굴절부등약시 12명, 사시약시 6명 그리고 혼합약시가 6명이었다. 양안시 자극 치료 전 12명의 사시약시 또는 혼합약시 환자들은 원근거리에서 평균 0.96 PD의 내편위가 있었다. 사시 종류는 외사시가 3명, 내사시가 9명이었다. 외사시 3명은 모두 간헐 외사시였으며 양안시 자극 약시 치료 전에 사시수술을 받은 상태였다. 내사시 9명 중 3명은 영아 내사시로 과거 사시수술을 받았으며 나머지는 조절내사시였다. 가림치료 시작 나이는 평균 7.9세(범위 4-36세)였고, 가림치료 기간은 평균 31.5개월이었다. 양안시 자극 치료 시작 나이는 평균 11.5세(범위 6-39세)로 10세 미만이 15명, 10-19세가 7명, 20세 이상이 2명이었다(Table 1).

가림치료 전 약시안의 logMAR 시력은 0.61 ± 0.26이었고 가림치료 종결 후, 양안시 자극 치료 전 약시안의 logMAR 시력은 0.29 ± 0.27이었다. 총 16세션의 양안시 자극 치료 후 약시안의 logMAR 시력은 0.19 ± 0.24로 향상되었으며(p=0.001), logMAR 2줄 이상 호전된 경우는 7명(29%)이었다. 입체시는 치료 전 2.89 ± 0.41 log arcsec, 치료 후 2.63 ± 0.35 log arcsec였다(p<0.001). 대비감도는 치료 전후 각각 1.69 ± 0.11, 1.73 ± 0.08 log 1/c (p=0.059)였다(Table 2).

일정 기간 가림치료 후에도 시력 호전이 더 이상 없었으나 양안시 자극 치료로 추가 시력 호전이 된 환자들의 임상적 특징을 알아보기 위해서 logMAR 2줄 이상 호전된 군(n=7)과 시력 변화가 없었던 군(n=17)을 비교하였다(Table 3). 시력이 향상된 군이 시력 변화가 없었던 군에 비해서 양안시 자극 치료 전 시력이 낮았다(p=0.032). 세부적으로 보면 시력 향상군의 스넬렌 평균 시력은 0.4 (범위 0.2-0.7)로 중등도의 약시가 대부분이었고, 시력 변화가 없었던 군은 스넬렌 평균 시력이 0.6 (범위 0.15-0.9)으로 경증 또는 중증 약시가 대부분이었다. 또한 시력 향상군의 양안시 자극 치료 시작 나이는 평균 9.2세(10세 미만 5명, 10-19세 2명)로 시력 변화가 없었던 군의 평균 나이 12.4세에 비해서 상대적으로 어린 경향을 보였지만 통계적으로 유의하지는 않았다(p=0.080). 이에 환자를 만 10세 기준으로 두 군으로 나눠서 각 연령군에서 치료 반응에 영향을 주는 인자를 분석하였다. 10세 미만군에서는 시력이 상대적으로 낮을수록(p=0.061), 10세 이상에서는 양안시 자극 치료 시기가 어릴수록 치료에 더 반응이 있는 경향을 나타냈다(p=0.048). 하지만 두 군 모두 가림 시작 나이, 굴절이상, 시력, 약시 종류, 사시 유무 및 종류 등은 치료 반응에 통계적으로 유의한 영향을 끼치는 인자는 아니었다.

약시는 시력뿐만 아니라 입체시, 대비감도 등 다양한 시기능저하를 일으킬 수 있어서 가능한 일찍 발견하는 것이 필요하다. 또한 시기능 발달은 소아 시기인 민감기 동안 이뤄지기 때문에 이 시기에 제대로 된 시각자극이 주어지지 않으면 영구적인 시력저하로 이어질 수 있다. 하지만 대표적인 약시 치료인 가림을 열심히 했음에도 불구하고 정상 시력으로까지 향상이 안 되면 환자, 보호자, 의사 모두 한계를 느끼고 가림치료를 포기하게 되는 경우가 종종 있다. 따라서 본 연구에서는 충분한 가림치료 후에도 더 이상 시력 호전이 없는 환자를 대상으로 가림치료를 종결하고 추가적인 시력 향상을 얻고자 양안시 자극 치료를 시도하였다. 저자들이 아는 한 국내 문헌에서는 처음 보고되는 양안시 자극 치료 결과로 stereoscopic 3D 게임을 이용해서 평균 2개월 동안 총 16차례의 치료 후 약 29%에서 시력이 두 줄 이상 호전되었으며 입체시와 대비감도도 향상되었다.

기존 가림치료는 약시의 기전 중 단안 시각 차단을 회복하는 원리로, 다른 중요한 약시 발생 기전인 두 눈 신호 불균형을 개선시키는 못한다는 한계가 있다. 따라서 정상안으로의 시각 입력을 약시안 수준으로 줄여서 약시안으로 보내는 억제 신호를 감소시키는 양안시 자극 치료가 시도되면서 미국 등으로 포함한 해외에서 몇몇 임상시험 연구가 진행되고 있다. 이 중 양안시 자극 치료는 두 눈 상호불균형을 줄이고 양안시를 자극하여 단순 시력 향상 뿐만 아니라 치료 중 두 눈의 융합을 유지시킬 수 있어, 융합력을 개선시키고 입체시 등 양안시 기능도 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 대표적인 예로 Roy et al²¹은 굴절부등약시 환자를 대상으로 스마트폰 기반 양안시 자극 치료와 가림치료를 하였는데, 스마트폰 기반 비디오 게임치료를 한 군이 가림치료군에 비해 대비감도와 근거리 입체시 호전이 더 있었다. Gambacorta et al²²도 비디오 게임을 한 눈을 가림한 채로 진행한 군과 두 눈에 다른 자극을 동시에 주는 dichoptic treatment를 한 군을 비교하였고, 두 군 모두에서 시력과 입체시 향상이 있었으나 dichoptic treatment를 시행한 군에서 더 호전이 있었다고 하였다. 본 연구에서도 추가적인 입체시와 대비감도 향상을 얻을 수 있었으며 특히 입체시는 유의한 호전을 보였다.

정상안에 흐린 자극을 주면서 양안시를 자극하는 방법으로는 적록안경을 쓰고 아이패드 등을 이용한 게임을 하거나 가상현실 기기 등을 이용하는 것들이 있다.^15,16,23-29 Birch et al^10,29,30은 가림치료를 한 환아에게 적록안경을 쓰고 아이패드를 이용한 양안시 자극 치료를 하였으며 가림치료 단독으로 한 군에 비해서 가림치료와 함께 양안시 자극 치료를 한 환자군이 유의하게 시력이 더 향상되었다고 보고하였다. 하지만 치료 기간이 2주 등으로 비교적 짧고 개발된 게임이 상대적으로 단조로워서 소아 환자의 흥미를 지속시키기는 어렵다는 한계가 있었다. 본 연구에서는 환자의 흥미를 지속적으로 유발하고 순응도 모니터링을 위해서 환자 옆에서 시간을 재고 지켜보며 일정 점수 이상을 수행하는지를 평가하였다. 하지만 길찾기 게임이 익숙해질수록 환자 집중력이 조금 저하되는 경향이 있었다. 2019년 발표된 dichoptic treatment를 이용한 VR 비디오게임 연구에서는 소아가 게임 설정을 이해하거나 게임 자체를 이해하지 못하는 한계가 있으며, 이해를 하였더라도 비디오게임에 흥미가 없어 치료의 제한이 있었다고 보고한 바 있다.³¹

이런 한계점을 극복하고자 실시간으로 스트리밍되는 동영상을 시청하도록 하는 방법이 최근 활발히 연구되고 있다. 이 중 anaglyph 안경을 쓰고 눈움직임 추적기를 이용해서 실시간으로 정상안의 중심와 주위 흐림을 유발하는 기기가 소개되면서 여러 연구가 진행되고 있다. 2023년 소아 103명을 대상으로 한 전향적 무작위 연구에서는 이 기기를 이용한 양안시 자극 치료가 가림치료에 비해 효과가 떨어지지 않으며 순응도도 좋았다고 보고하였다.¹⁶ 이외에도 양안시 자극 치료를 시행하는 도중 반복적인 컨텐츠에 지쳐 순응도가 낮아지는 효과를 방지하고자 환자가 컨텐츠를 선택해서 양안시 자극 치료를 할 수 있는 가상현실 기기가 개발되었고, 약시 환자에게서 의미 있는 시력 개선과 높은 환자 만족도와 순응도를 얻었다고 보고된 바 있다.³² 하지만 아직까지 이 기기들을 이용한 치료 parameter가 정립되지는 않았다. 이에 이런 양안시 자극 치료 기기를 이용해서 약시안을 재현하는 방법과 어느 정도 강도로 조절할지, 평균 치료 시간과 기간 등에 대한 추가적인 연구들이 필요하겠다.

약시 환자들에게 가림치료 효과가 좋은 예후인자들에 대해서는 여러 보고들이 있다. Repka et al^33,34은 3-7세 사이의 소아가 8-12세 소아에 비해 가림치료가 더 효과가 있었기에 보다 어린 나이에 치료를 시작하도록 독려하였다. 또한 Buckle et al³⁵은 중등도 약시군이 중증 약시군에 비해 가림치료에 더 잘 반응하였다고 발표한 바 있다. 본 연구에서도 2줄 이상의 유의한 시력 호전을 보인 군은 상대적으로 나이가 어리고 중등도의 시력이었다는 특징이 있었다. 경도 약시였던 환자의 경우 충분한 기간 가림치료를 하고 시력이 향상되었지만 천장 효과로 더 이상 추가 시력 호전이 없었던 것으로 보인다. 또한 나이 자체는 양안시 자극 치료 효과에 유의한 영향을 끼치는 인자는 아니었으며, 특히 시력발달 민감기인 만 10세 기준으로 나누어서 연령대별로 치료에 영향을 주는 유의한 인자를 찾지는 못하였다. 하지만 본 연구는 좁은 범위의 대상군을 포함하였기에 향후 보다 더 많은 수의 약시 환자들을 대상으로 치료 반응에 영향을 주는 인자들을 찾는 것이 필요하겠다.

대부분의 이전 양안시 자극 약시 치료 연구는 약시 진단 후 양안시 자극 치료를 처음부터 적용하여 그 효과를 분석하였다는 점에서 본 연구와 차이점이 있다. Kelly et al¹⁴에 의하면 처음 약시로 진단하고 양안시 자극 게임을 바로 시작한 경우 치료 2주 후 2줄 이상 시력이 호전된 환아는 13명 중 8명으로 약 62%에 해당하였고, 4주 치료 종료 시 평균 0.17 logMAR의 호전을 나타냈다. 반면, 본 연구에서는 2줄 이상 시력 호전을 보인 경우는 24명 중 7명으로 약 29%에 해당하였으며, 평균 시력은 약 0.1 logMAR의 개선을 보였다. 이외에도 약시로 진단하고 양안시 자극 치료를 바로 적용한 결과 평균 0.24 (범위 0.14-0.28) logMAR의 시력 개선을 보여 본 연구보다는 더 많은 시력 호전을 보였다.^16,22,25 또한 가림치료와 일차 치료로서의 그 효과를 비교하는 연구가 대부분이었다. 하지만 본 연구는 이전 연구들과 달리 가림치료를 시행 후 더 이상 시력 호전이 없는 환자들을 대상으로 양안시 자극 치료를 적용하였기에 과거 가림 등의 약시 치료 유무, 치료 시작까지 걸린 시간 등과 같은 임상 인자들이 달라서 직접적인 비교는 어렵다. 또한 본 연구는 가림치료 후 더 이상 호전이 없던 환자를 대상으로 추가적 시력 호전을 기대하였기 때문에 시력 호전을 기대할 수 있는 범위가 더 적었을 것으로 생각되며, 또 이전의 다른 연구들과 달리 가림치료 후 추가적 치료를 적용한 것으로 치료 시기가 늦어 높은 평균 연령 등이 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 이전 연구들과 달리 가림치료 후 더 이상 시력 호전이 없는 환자들을 대상으로 양안시 자극 치료를 적용하여 유의미한 추가적인 시력 호전을 보였기 때문에 의의가 있을 것으로 생각된다. 즉, 가림과 처벌치료와 같은 일차 치료 이후 더 이상 호전되지 않는 잔여 약시에 대해 양안시 자극 치료는 추가적으로 적용할 수 있는 치료 옵션이 될 수 있을 것이다. 향후 약시로 진단받고 일차 치료로서 양안시 자극 약시 치료가 어느 정도 효과가 있는지에 대해서 비교하기 위해서는 보다 넓은 범위의 대상군을 포함한 추가 연구가 필요할 것이다.

본 연구는 타 양안시 자극 치료와는 달리 3D 모니터에 나온 입체적인 3D 캐릭터를 보도록 했다는 특성이 있다. 기존 양안시 자극 방법으로는 컴퓨터나 가상현실 디스플레이를 이용한 게임 또는 디스플레이에서 영상 시청 등의 2D를 이용한 두 눈 동시 시각 자극을 주는 방식^14,16,21으로 각 눈에 동시에 독립적 자극을 주고 양안시의 조건에서 두 자극의 통합을 유도하였다. Kelly et al¹⁴은 양안시 자극 치료와 가림치료를 비교한 연구에서 두 군 모두 입체시의 유의한 변화가 없었다고 보고하였고, Birch et al²⁹에 의해 보고된 쌍안경 아이패드를 이용한 연구에서도 시력의 호전은 있었으나 입체시의 개선은 없었고, Roy et al²¹에 의해 보고된 연구에서도 비디오 게임군과 가림치료군 두 그룹 모두에서 원거리 입체시는 개선되지 않았다고 보고하였다. 하지만 본 연구의 경우 3D를 기반으로 한 게임을 이용하여 시력의 개선과 함께 입체시, 대비감도 등의 향상을 더 유도하였으며, 실제로 유의미하게 입체시가 향상된 결과를 볼 수 있었다. 비슷한 연구로 Bossi et al³⁶은 양안시 자극 치료로 3D 영상을 이용하였고, 치료 후 시력의 유의한 개선과 함께 7명 중 6명의 어린이에서 입체시가 상당히 개선되었다고 보고하였다. 이에 대해서는 향후 가림치료를 포함한 시기능 호전에 대한 추가 분석이 필요하겠다.

가림치료는 약시안의 시력에 따라서 정상안의 하루 총 가림 시간을 정하게 된다. 본 연구에서는 가림치료처럼 약 시안의 시력에 따라서 정상안에 보여지는 자극의 강도를 조절해서 개별화된 치료를 하였다. 즉, 흐림 효과를 모든 환자에게 똑같이 적용한 것이 아니라 환자의 시력 상태에 따라서 다르게 적용하였다. 이 흐림 효과는 기존에 가상현실 기기 게임에 적용하였던 16단계의 가우시안 블러 방법을 응용하여 약시안의 시력이 좋지 않을수록 정상안이 보는 화면 흐림은 더 심해지도록 적용하였다.²⁰ 이렇게 보여지는 이미지를 단계별로 조절하는 방법으로는 가상현실 기기, 3D 모니터 등에서 보여지는 이미지를 소프트웨어 프로그램으로 조절을 하거나, 뱅거터 포일(Bangerter foil)을 붙이는 방법이 있다. 잔여 약시 환자들을 대상으로 가상현실 기기와 뱅거터 포일을 이용해서 추가적인 시력 향상 여부를 보고한 기존 연구에 의하면 약 22-28% 정도에서 두 줄 이상의 시력 호전을 얻을 수 있었다.^20,24 이는 3D 모니터를 이용한 본 연구와 비슷하게 가림치료에서 시간을 조정하듯이 약시안의 상태를 고려해서 조절했다는 점에서 그 의의가 있다. 향후 이런 시자극 효과를 이용해서 두 눈에 보여지는 이미지 효과를 더 독립적으로 조정하고 치료 중 두 눈의 융합을 유지시키면서 추가적인 시력과 입체시 향상을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구의 제한점은 다음과 같다. 후향적 연구이며 대상 환자 수가 비교적 적었다는 점이다. 또한 이 연구에 대조군이 포함되지 않았으며, 처음 약시로 진단받고 가림치료 전의 환자들에게도 양안시 자극 치료의 효과를 입증하기 위해서는 보다 많은 수를 대상으로 한 전향적 연구가 필요하겠다. 또한 본 연구에서 사용한 3D 모니터는 더 이상 생산되지 않아서 더 적합한 기기를 찾아야 한다는 한계가 있다. 이에 기존 몇몇 연구처럼 향후 두 눈을 명확하게 분리해서 시자극 효과를 줄 수 있는 가상현실 기기 등을 이용해서 연구를 진행할 계획이다.

결론적으로 일정 기간 가림치료 후 시력 호전이 없는 환자들에게 stereoscopic 3D 게임을 이용한 양안시 자극 치료 결과 29%에서 추가적인 시력 호전이 있었다. 입체시와 대비감도도 일부 향상되었으며 양호한 순응도를 나타내었다. 이에 잔여 약시나 성인 약시 환자에게 양안시 자극 치료를 고려해보면 좋겠다.