Ann Optom Contact Lens > Volume 21(2); 2022 > Article
수술 전 안구계측치와 다초점 인공수정체의 유효 덧댐굴절력

Abstract

목적

다초점 회절 인공수정체 삽입 후 근거리 초점 거리와 각막면에서의 유효 덧댐굴절력을 계산하고자 한다.

대상과 방법

본 연구는 이론 연구로 설계되어 진행되었다. 각막 굴절력은 36에서 48디옵터 범위 내에 2디옵터 간격으로, 안축장은 20 mm에서 30 mm 범위 내에 2 mm 간격으로 설정한 안구 모델을 이용한 모의 실험에서 정시 목표의 인공수정체 도수를 계산하고, 인공수정체 도수에 다초점 인공수정체의 덧댐굴절력을 더한 인공수정체의 총 도수에서 근거리 목표 디옵터를 계산하였다. 모의 실험은 AMO TECNIS ZMB00, ZLB00, ZKB00 세 가지 다초점 인공수정체를 이용하여 시행하였고, 인공수정체면의 덧댐굴절력은 +4.00, +3.25, +2.75디옵터였다.

결과

수술 전 각막 곡률과 안축장이 증가할수록 유효 덧댐굴절력은 감소하였다. 각막 모양이 가파를수록 SRK/T 공식을 사용하여 계산한 유효 덧댐굴절력이 가장 작았으며, 각막 모양이 편평할수록 Hoffer Q 공식을 사용하여 계산한 유효 덧댐굴절력이 가장 작았다.

결론

유효 덧댐굴절력과 근거리 목표 초점 거리는 수술 전 안구계측치와 이론적 인공수정체 계산 공식에 따라 변화한다.

Abstract

Purpose

To calculate the length of near focus or effective adding power on the corneal plane after implantation of a diffractive multifocal intraocular lens (IOL).

Methods

The study was designed as theoretical study. After eye models with corneal powers ranging from 36 to 48 diopter (with intervals of 2 diopter) and axial lengths ranging from 20 to 30 mm (with intervals of 2 mm) were simulated to calculate IOL power for an emmetropic target, the adding power of a multifocal IOL was added to the IOL power and the near target diopter was calculated from the total IOL power. The simulation was performed using three types of multifocal IOLs: the AMO TECNIS ZMB00, ZLB00, and ZKB00 (+4.00 diopter, +3.25 diopter, and +2.75 diopter of adding powers at the IOL plane).

Results

As the preoperative corneal power or axial length increased, the effective adding power decreased. When the shape of the cornea was abnormally steep, the effective adding power was lowest when the SRK/T formula was used, followed in ascending order by the Holladay 1 and Hoffer Q formulas. As the cornea became flatter, the effective adding power was the lowest when the Hoffer Q formula was used, followed by the Holladay 1 and SRK/T formulas.

Conclusions

The effective adding power and focal length on the near target changes according to preoperative biometry and the formula used for theoretical IOL calculation.

노안은 노화에 의해 수정체의 유연성이 감소하는 것으로 정의하며, 노안으로 인해 가까이 있는 물체에 초점을 맞추어 보는 것이 어려워진다. 초점을 맞출 수 있는 가장 가까운 점은 점차적으로 길어지며, 결국에는 중간거리 초점을 맞추는 데에도 돋보기와 같은 교정 렌즈가 필요하다[1]. 특히, 백내장이 있는 노안은 환자의 삶의 질을 현저히 감소시킨다[2].
다초점 인공수정체(intraocular lenses, IOLs)는 백내장이 있는 수정체를 대체하기 위해 고안되었고, 렌즈의 초점 거리를 변화시킴으로써 노안으로 인한 증상을 감소시킨다[3]. 다초점 회절 인공수정체는 노안이 있는 환자에서 효과적인 것으로 알려졌다[4-10]. 다초점 회절 인공수정체에는 +2.50부터 +4.00디옵터의 덧댐굴절력이 가능하나, 다초점 회절 인공수정체 제조사를 통해서는 각막면의 덧댐굴절력에 대한 정확한 정보 확인은 불가하였다. TECNIS 1피스 아크릴 다초점 회절 인공수정체는 동일한 디자인에 세 가지 덧댐굴절력이 가능한데, ZMB00, ZLB00, ZKB00는 +4.00, +3.25, +2.75디옵터의 덧댐굴절력을 가진다.
Savini et al [11]은 난시교정 인공수정체 관련한 최근 연구에서 수술 후의 전방 깊이가 인공수정체면의 난시 도수와 각막면의 난시 도수 간 비율에 영향을 미친다고 보고하였다. 따라서, 각막 곡률과 안축장이 평균치에서 벗어나는 안구에서는 이를 고려하여 적절한 난시교정 인공수정체를 선택해야 한다. 난시교정 인공수정체와 비슷하게, 다초점 인공수정체 삽입 시에는 수술 전 안구계측치와 수술 후 전방 깊이에 따라 각막면의 덧댐굴절력이 변할 것을 예상할 수 있다.
본 연구에서는 다초점 회절 인공수정체 삽입 후 각막면의 유효 덧댐굴절력을 계산하고자 하였다. 또한, 수술 전 안구계측치인 안축장과 각막 곡률에 따른 유효 덧댐굴절력의 변화를 확인하였고, 어떠한 공식을 사용하여 인공수정체 도수 계산을 하는 것이 적절한지에 대해 알아보았다.

대상과 방법

본 연구는 환자를 대상으로 하지 않은 이론 연구로 시행 하였고, 지역 임상연구윤리위원회 승인은 필요하지 않았다.
각막 곡률이 2디옵터 간격으로 36부터 48까지, 안축장이 2 mm 간격으로 20 mm에서 30 mm까지에 해당하는 안구 모델을 모의 실험으로 사용하여 정시 목표 인공수정체 도수를 계산하였다. 정시 목표 인공수정체 도수에 다초점 회절 인공수정체의 덧댐굴절력을 더한 총 인공수정체 도수로 근거리 목표 디옵터를 계산하였다. 유효 덧댐굴절력의 계산 과정은 다음과 같다: 1) x=원거리 목표(디옵터 0)에 해당하는 인공수정체 도수, 2) y=인공수정체면의 덧댐굴절력, 3) x+y=근거리 목표 인공수정체 도수, 4) -N=인공수정체도수가 x+y일 때의 목표 디옵터, 5) N=유효 덧댐굴절력.
본 모의실험은 AMO TECNIS ZMB0, ZLB00, ZKB00(Abbott Medical Optics Inc., Santa Ana, CA, USA)의 세 가지 다초점 인공수정체를 이용하였다. 세 가지 인공수정체에는 인공수정체 면에 대해 덧댐굴절력 +4.00디옵터, +3.25디옵터, +2.75디옵터를 가졌다. 본 연구에서는 제조사에서 제공하는 3세대 인공수정체 공식과 인공수정체 상수 pACD = 5.72 (Hoffer Q), SF = 1.96 (Holladay 1), A-constant = 119.3 (SRK/T)을 이용하였다.

결 과

다초점 인공수정체와 각각의 인공수정체에 대한 근거리 목표 거리를 Table 1에 나타내었다. 다초점 인공수정체의 근거리 목표 거리는 33에서 50 cm 거리에 해당하였다. 제조사에서 제공한 근거리 목표 거리를 이용하여 계산한 각막면에서의 유효 덧댐굴절력은 +2.01에서 +3.00디옵터 범위에 해당하였다. 수술 전 안구계측치에 따른 유효 덧댐굴절력의 변화에 대해서는 대부분의 제조사에서 문서화한 바 없었다.
다초점 인공수정체의 덧댐굴절력이 +4.00디옵터일 때의 각막 곡률, 안축장, 대입하는 인공수정체 공식을 각각 다르게 조합하여 모의 실험을 시행하였을 때의 결과를 Figure 1에 나타내었다. 수술 전 각막 곡률이나 안축장이 증가할수록 유효 덧댐굴절력은 감소하였다. Holladay 1 공식으로 계산된 유효 덧댐굴절력은 안축장 26.0 mm 이상에서는 일정하였다. 수술전 각막 곡률이 44디옵터 이하로 편평할 때에는 Hoffer Q 공식을 이용한 유효 덧댐굴절력이 가장 작은 반면, 각막 곡률이 44디옵터 이상이고 안축장이 20.0 mm 이상일 때에는 SRK/T 공식을 이용한 유효 덧댐굴절력이 가장 작았다.
다초점 인공수정체의 덧댐굴절력이 +3.25디옵터일 때의 각막 곡률, 안축장, 대입하는 인공수정체 공식을 각각 다르게 조합하여 모의 실험을 시행하였을 때의 결과를 Figure 2에 나타내었다. 이 때 수술 전 안구계측치에 따른 유효덧 댐굴절력의 변화는 다초점 인공수정체의 덧댐굴절력이 +4.00디옵터일 때와 비슷한 경향을 보였다. 각막이 편평해질수록 Hoffer Q 공식을 이용하였을 때 유효 덧댐굴절력이 가장 작았고, Holladay 1, SRK/T 공식을 이용함에 따라 순서대로 그 값이 증가하였다. 반면, 각막의 모양이 가파를수록 SRK/T 공식을 이용하였을 때의 유효 덧댐굴절력이 가장 작았고, Holladay, Hoffer Q 공식을 사용함에 따라 순서대로 증가하였다.
다초점 인공수정체의 덧댐굴절력이 +2.75디옵터일 때의 각막 곡률, 안축장, 대입하는 인공수정체 공식을 각각 다르게 조합하여 모의 실험을 시행하였을 때의 결과를 Figure 3에 나타내었다. 이 때 수술 전 안구계측치에 따른 유효 덧댐굴절력의 변화는 다초점 인공수정체의 덧댐굴절력이 +4.00, +3.25디옵터일 때와 비슷한 경향을 보였다. 각막이 편평해질수록 Hoffer Q 공식을 이용하였을 때 유효 덧댐굴절력이 가장 작았고, 각막의 모양이 가파를수록 SRK/T 공식을 이용하였을 때의 유효 덧댐굴절력이 가장 작았다.

고 찰

본 연구에서는 다초점 회절 인공수정체를 삽입한 모의실험을 통해 근거리 초점 변화를 수학적으로 계산하였다. 본 연구의 모의 실험을 통해 수술 전 각막 곡률과 안축장에 따른 각막면에서의 유효 덧댐굴절력 변화를 확인하였다. 따라서, 백내장 술자가 적절한 다초점 회절 인공수정체를 결정하는 데 있어 본 연구의 데이터를 통해 확인된 결과가 중요하게 도움이 될 것이다.
세 가지의 TECHNIS 다초점 인공수정체는 디옵터 범위, 광학 지름, 전면 비구면 표면(anterior aspheric surface), 후면 회절 표면(posterior diffractive surface), 물질, 굴절률, 아베 수(abbe number), 모서리 디자인과 같은 세부적인 항목에서 대부분 동일하였으며, 덧댐굴절력만 차이가 있었다.
제조사를 통해서는 유효 덧댐굴절력의 대략적인 측정값만을 확인할 수 있었다. 그러나 이러한 측정값들은 부정확하며, 정확한 근거리 목표 거리를 얻기 위한 적절한 방법에 대한 연구는 현재까지 알려진 바 없었다. 실제로, 이전의 연구들을 통해서는 다초점 인공수정체에서 덧댐굴절력이 더 작을수록 중간거리 시력이 좋다는 연구 결과만 확인하였다[8,12-18]. 본 연구에서는 Hoffer Q, Holladay 1, SRK/T 공식을 각각 사용하여, 각막 곡률이 48디옵터이고 안축장이 24.0 mm 이상이면 다초점 인공수정체 덧댐굴절력이 +3.75디옵터일 때의 덧댐굴절력이 +2.43, +2.47, +2.55디옵터일 때보다 유효 덧댐굴절력이 가장 작은 것으로 확인하였다.
광학 벤치 연구(optical bench study)를 통해 광학적 결과를 평가하는 이전 연구들에서 확인된 원거리와 근거리 물체에 대한 상의 질이 두 정점에 있는 것을 이중초점 회절다초점 인공수정체에서 확인할 수 있는데, 이는 through-focus 상의 질에서의 이정점(bimodal) 경향을 보여준다[19]. 그러나 이전 연구들에서는 수술 전 안구계측치를 고려하지 않았고, 각막면에 대한 유효 덧댐굴절력을 정략적으로 확인하지 않았다. 따라서, 수술 전 안구계측치를 변수로 포함하는 추가적인 광학 벤치 연구가 필요하였다.
탈초점곡선(defocus curve)을 평가하여 다양한 노안 교정 방법을 비교할 수 있다. 탈초점곡선은 시험 렌즈(trial lens)로 탈초점을 유도한 상태에서 시력을 평가하는데[20-22], 보통 0.50디옵터 단위로 시험 렌즈를 변화하며 상이 흐리게 보일 때의 시력으로 측정한다. Wolffsohn et al [23]은 다초점 인공수정체를 삽입한 환자들에서는 1.00에서 1.50디옵터 단계에서는 짧은 시간 내에는 탈초점곡선이 적절하게 만들어지지 못한다고 하였고, 본 연구의 결과도 짧은 시간 내 탈초점곡선을 평가하지 않았다. 탈초점을 측정하는 과정은 시간이 많이 걸리고 환자가 느끼는 피로도도 높으나, 더욱 정확한 유효 덧댐굴절력을 평가하기 위해 0.33에서 0.25디옵터 범위에서 오랜 시간에 걸쳐 평가된 탈초점곡선을 사용할 것을 권고한다.
난시교정 인공수정체의 난시 도수에 대해 시행된 이전 연구에서는 난시 축 계산을 위해 Hoffer Q 공식만을 이용한 바 있다[11]. 본 연구에서는 Holladay 1과 SRK/T 공식도 이용하였다. 각 공식으로 계산한 유효 덧댐굴절력이 차이나는 것은 유효렌즈위치(effective lens position)에 대한 예측 때문인데, 유효렌즈위치가 깊어질수록 유효 덧댐굴절력은 감소하였다. 일반적으로, 3세대 인공수정체 공식을 사용하였을 때 안축장 또는 수술 전 각막 곡률이 증가할수록 유효렌즈위치가 더 깊어지는 것을 예측하였다. SRK/T 공식은 가파른 모양을 가진 각막에서 유효렌즈위치 값을 비교적 크게 예측하였으나, Hoffer Q 공식은 절대 유효렌즈위치의 6.50 mm로 한정하여 유효렌즈위치 값을 더 작게 예측하는 경향을 확인하였다. Holladay 1 공식은 유효렌즈위치를 안축장 길이 26.0 mm로 제한하였는데, Holladay 1 공식을 통해 계산된 유효렌즈위치는 수술 전 각막 곡률에 따라 달라지며 SRK/T와 Hoffer Q 공식에 의해 계산된 유효렌즈위치 사이 값으로 계산되었다. 결론적으로, 가파른 각막 곡률을 지닌 안구에서는 Holladay 1이나 Hoffer Q 공식과 비교하였을 때 SRK/T 공식에 의해 계산된 유효 덧댐굴절력이 가장 작은 반면, 편평한 각막 곡률을 지닌 안구에서는 Hoffer Q 공식에 의해서 계산된 유효 덧댐굴절력이 가장 작다. 그러나 어떤 인공수정체 공식을 사용하는 것이 가 장 적절할지에 대해서는 추후 추가적인 연구가 필요하다.
백내장수술에서 적절한 인공수정체 상수를 사용하는 것도 중요하다. 본 연구에서는 ULIB 웹사이트에 게재된 최적화된 인공수정체 상수를 적용하였다. 각 술자마다 개인화된 인공수정체 상수를 사용할 때의 굴절 이득이 최적화된 인공수정체 상수보다 임상적으로 크게 의미는 없는 것으로 알려졌다[24].
결론적으로, 본 연구의 결과에서 알 수 있듯 다초점 인공수정체를 이용한 백내장수술 시 술자는 유효 덧댐굴절력이 다를 수 있음을 고려해야 한다. 수술 전 안구계측치와 이론적인 인공수정체 계산 공식에 따라 유효 덧댐굴절력과 근거리 목표 초점 거리는 변한다. 따라서, 환자가 수술 후에 근거리 작업을 얼마나 필요로 하는지와 환자의 안구계측치에 따라 적절한 다초점 인공수정체를 환자마다 달리 선택해야 한다.
본 연구에서 확인된 이론적인 결과를 뒷받침하기 위해서는 추가적인 광학 벤치 실험이나 탈초점곡선을 통한 연구가 필요하다.

Conflicts of interest

The authors have no conflicts to disclose.

Figure 1.
The effective adding power of a multifocal diffractive intraocular lens with a +4.00 diopter addition. (A) The Hoffer Q, (B) Holladay 1, and (C) SRK/T formulas were applied for the calculation of effective adding power.
aocl-2022-21-2-61f1.jpg
Figure 2.
The effective adding power of a multifocal diffractive intraocular lens with a +3.25 diopter addition. (A) The Hoffer Q, (B) Holladay 1, and (C) SRK/T formulas were applied for the calculation of effective adding power.
aocl-2022-21-2-61f2.jpg
Figure 3.
The effective adding power of a multifocal diffractive intraocular lens with a +2.75 diopter addition. (A) The Hoffer Q, (B) Holladay 1, and (C) SRK/T formulas were applied for the calculation of effective adding power.
aocl-2022-21-2-61f3.jpg
Table 1.
The adding powers on the planes of multifocal intraocular lenses and the effective adding powers provided by manufacturers
Tecnis MF ZMB00 Tecnis MF ZLB00 Tecnis MF ZKB00
Adding power (diopter) +4.00 +3.25 +2.75
Near focus by manufacturer (cm) 33 42 50
Effective adding power provided by the manufacturer (diopter) +3.00 +2.37 +2.01

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