Address reprint requests to Donghun Lee, MD, PhD Department of Ophthalmology, Daegu Catholic University School of Medicine, #33 Duryugongwon-ro 17-gil, Nam-gu, Daegu 42472, Korea 시신경염, 허혈시신경병증, 녹내장을 포함한 대부분의 시신경병증 환자에서 시력저하, 시야결손, 색각이상이 나타나기 때문에 시신경병증이 의심되는 환자에서 시기능을 평가하는 대표적인 검사에는 시력검사, 시야검사, 색각검사, 대비감도검사, 시유발전위검사 등이 있다.1
이 중 색각검사는 검사 시간이 짧고 검사 방법이 간단하여 소아부터 고령의 환자까지 시행이 가능하다. 또한 저하된 색각의 유형을 구분 짓고, 환자의 색각이상 정도를 정량화할 수 있는 장점이 있는데2 국내에서는 Ishihara 검사, Handy-Rand-Rittler 검사, 한천석 한식색각검사, FarnsworthMunsell D-15, Farnsworth-Munsell 100-hue 검사 등이 활용되고 있다.3-7 색각검사를 주제로 발표된 국내 연구로는 녹내장 환자에서의 색각이상과 시야검사와의 관계3 혹은 당뇨망막병증,7 중심성 장액맥락망막병증4과 같은 다양한 망막 질환에서의 색각이상의 양상 분석 등이 있다.5 한편 급성 시신경염 448명을 대상으로 질환의 임상 양상을 조사한 미국 다기관 연구인 Optic Neuritis Treatment Trial (ONTT) 보고에서 Ishihara 검사와 Farnsworth-Munsell 100-hue 검사 결과를 보고한 바 있으나8 현재까지 시신경염에서 이외의 종류의 색각검사 결과를 분석한 연구는 없다. 따라서 저자들은 급성 시신경염으로 진단받은 환자를 대상으로 본 병원에서 시행이 가능한 한천석 한식색각검사표(이하 한식 색각검사표)와 Farnsworth Munsell D-15 (이하 D-15 검사)를 이용한 결과를 비교하고 다른 시기능검사 지표와의 상관관계를 알아보고자 하였다.
대상과 방법
본 연구는 본원 임상연구윤리위원회(Institutional review board, IRB)의 승인을 받았으며 헬싱키선언(Declaration of Helsinki)을 준수하여 진행하였다(IRB 승인 번호: CR-23-149). 2015년 1월부터 2023년 4월 본원에 내원하여 급성 시신경염으로 진단받고 고용량 스테로이드 치료를 받은 환자를 대상으로 하여 의무기록을 후향적으로 분석하였다. 시신경염의 진단 기준은 ONTT 연구를 참고하였다.8 급성으로 진행된 시력저하를 호소하는 환자 중 안과 검사에서 상대구심동공반응 저하를 보이고 시야검사에서 시야결손을 보이면서 증상 발생 10일 이내에 내원한 환자를 대상으로 하였다. 안저검사에서 시신경유두부의 부종이 관찰되거나 안구자기공명영상(magnetic resonance imaging)에서 시신경의 조영증강이 관찰되며, 혈액검사, 신경학적 검사에서 감염성 원인이 배제된 경우에 급성 시신경염으로 진단하고 대상으로 하였다.
대상에 포함된 모든 환자는 입원하여 고용량 스테로이드 치료를 받았고 퇴원 후 경구 스테로이드 제제로 감량하였다. 모든 환자는 입원 기간 동안, 퇴원 후 2개월째 최대교정시력 및 비접촉 안압계로 안압을 측정하였고 세극등현미경을 이용한 전안부검사, 안저검사, 빛간섭단층촬영(optical coherence tomography, OCT), 시야검사를 시행하였다. OCT (Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA)를 이용하여 시신경유두 주위 신경섬유층 두께 및 황반부의 신경절세포층의 두께를 측정하였다. 그리고 Humphrey 자동시야검사(ZeissHumphrey, San Leandro, CA, USA)를 이용하여 시야결손을 파악하였는데 SITA Standard 24-2 프로토콜을 이용하였으며 신뢰도 지표 중 주시 상실이 20% 이하, 위양성 및 위음성 결과가 30% 이하인 경우의 결과값만 분석에 이용하였다.
색각검사는 한천석 한식색각검사와 D-15 검사를 시행하였다. 먼저 한식색각검사는 환자로 하여금 21매의 색표를 읽게 하고 인식한 개수와 무엇으로 인식하였는지를 기록하였고, 환자가 색패를 인식한 결과를 검출일람표와 대조하여 적록 색각이상(제1, 2색각이상)과 청황 색각이상(제3색각이상)의 두 유형으로 나누었다. 환자의 검사 결과를 검출 일람표와 대조해 보았을 때 적록, 청황 색각이상으로 나눌 수 없는 경우는 ‘색각이상의 유형에 포함되지 않음’으로 분류하였다. D-15 검사는 검사실의 책상 위 30 cm에 주광에 가까운 조명 아래 1,000 lux 이상의 조도를 유지하도록 한 일관된 환경에서 시행하였다. 색상이 조금씩 다른 15가지의 색패들을 기준색과 비슷한 순서대로 나열하도록 한 후 색패의 뒷면에 표시된 숫자의 순서대로 검사용지에 표시하고 이 순서대로 연결선을 그어 나타난 모양을 보고 중증도(정상, 경도, 중등도, 중증)와 유형을 나누었다.9,10
본 연구는 녹내장 및 망막 질환의 증거가 있거나 이전에 시신경염의 병력이 있는 경우, 내원 당시 이미 시신경위축이 관찰되는 경우, 통증이 없으면서 시신경유두에 출혈 또는 수평 시야결손이 있어 앞허혈시신경병증이 의심되는 경우 대상에서 제외하였다. 그리고 색각검사에 협조도가 떨어져서 결과값에 신뢰도가 낮은 경우 및 시점별로 두 차례 이상 색각검사를 시행하지 못한 경우도 대상에서 제외하였다.
통계학적 분석은 SPSS ver. 25.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 이용하였다. 대응표본 t검정으로 급성기와 2개월 후의 OCT 검사 결과 및 시기능검사 지표를 비교하였고, 두 가지 색각검사 결과를 환자별로 정리하여 두 검사 결과의 일치율을 알아보았다. 중증도의 일치율을 비교할 때 분석의 편의를 위해 한식색각검사에서 읽은 개수에 따라서 중증도를 4단계(정상, 경도, 중등도, 중증)인 범주형 변수로 재분류하였고 이 값이 D-15 검사의 중증도와 일치하는지 비교하였다. 그리고 두 검사의 결과를 선형대선형 분석으로 선형관계가 있는지를 확인해보았다. 마지막으로 범주형 변수로 재분류한 색각이상의 정도가 대상 환자의 최대교정시력, 시야검사 결과, 시신경부종의 정도와 상응하는지 Spearman 상관분석을 이용하여 알아보았다. 모든 통계적인 유의성은 p-value가 0.05 이하일 경우로 정의하였다.
결 과
전체 환자의 특성 및 2개월 후의 시기능의 변화
전체 22명 27안이 연구에 포함되었다. 이 중 5명은 양안 시신경염이 발병한 경우로 양안의 검사 결과값을 분석에 모두 이용하였다(Table 1). 진단 당시의 평균 연령은 49.4 ± 14.6세였고, 성별은 남성 12명(54.5%), 여성 10명(45.5%)이었다. 증상이 발생한 지 평균 6.9 ± 3.0일 후 내원하여 안과 검사를 시행하였다. 진단 이후 시력 회복까지의 시간은 평균 1.9 ± 1.0개월이었다.
대상 환자의 초진 당시와 초진 이후 2개월째의 시기능검사 결과는 Table 2와 같다. 초진 당시 측정된 평균 logarithm of the minimum angle of resolution (logMAR) 시력은 0.5 ± 0.5였고, 스테로이드 치료 이후 2개월째 0.1 ± 0.2로 유의하게 호전되었다(p<0.001). 그리고 시야검사의 평균 편차 및 패턴 표준편차, 시야 지표 또한 유의한 호전을 보였다(p<0.001, p=0.002, p<0.001). OCT 검사 결과에서 시신경유두의 부종과 신경절세포층 두께도 유의한 감소를 나타내었다(p<0.001, p<0.001).
한식색각검사 결과에서 급성기에는 21개의 시표 중 평균 10.5 ± 7.0개를 읽었고 이후 18.7 ± 3.9개를 인식하는 것으로 호전되었다. D-15 검사에서 중증도는 중증(strong)이 11안(40.7%)으로 가장 많았고, 그 다음으로 정상(normal) 10안(37.0%), 경도(mild) 3안(11.1%), 중등도(medium) 3안(11.1%) 순으로 나타났고, 진단 2개월 후 검사에서는 21안(37.0%)이 정상으로 회복되었다.
색각이상의 중증도와 유형의 일치율
Table 3에서는 27안의 급성기 색각검사 결과를 환자별로 제시하였다. 전체 환자 중 색각이상이 있다고 나타난 경우는 한식색각검사에서 25안(92.6%), D-15 검사에서 17안(62.9%)이었다. 두 종류의 색각검사에서 나타난 색각이상 중증도를 비교하였을 때 27안 중 15안(55.6%)에서 두 검사의 결과가 일치하였다. 일치하지 않은 12안 중 9안(75.0%)은 한식색각검사에 비해 D-15 검사에서 색각이상이 더 경하게 측정되었다. 범주형으로 재분류한 한식색각검사의 중증도와 D-15 검사의 중증도 선형대선형 분석하였을 때 한식색각검사의 중증도가 심한 환자가 D-5 검사의 중증도 또한 심하다는 유의미한 선형관계가 있음을 확인하였다(p<0.001).
색각이상의 유형을 분석하였을 때 적록 색각이상과 청황 색각이상의 비율이 한식색각검사에서는 13:7, D-15 검사는 4:8로 나타나서 다수인 유형이 달랐다. 한 환자에서 색각이상 유형의 일치 여부를 보았을 때 유형을 비교할 수 있었던 11안 중 6안(54.5%)에서 두 검사의 결과가 일치하였다. 일치하지 않은 5안 중 4안에서는 한식색각검사에서는 적록색각이상이지만 D-15 검사에서는 청황 색각이상으로 나타났고, 1안은 반대의 경우였다.
색각이상의 중증도와 기타 시기능의 중증도와의 상관성
각각의 색각검사 결과가 진단 당시의 시력, 시야결손, 시신경부종 및 신경절세포층의 두께와 유의한 상관관계가 있는지 분석하였다(Table 4). 한식색각검사의 중증도는 시력과 유의한 상관관계가 있었는데 중증도가 심할수록 logMAR 시력의 수치가 높은, 즉 시력이 나쁜 양의 상관관계를 보였다(r=0.560, p=0.002). 그리고 색각이상의 중증도가 심할수록 시야검사에서의 평균 편차와 시야 지표 값이 유의하게 작은 음의 상관관계가 나타났다(평균 편차 r=-0.432, p=0.027, 시야 지표 r=-0.517, p=0.007). D-15 검사에서는 중증도가 높을수록 logMAR 시력이 나쁜 유의한 양의 상관성이 있었고(r=0.476, p=0.012), 시야검사 결과와는 유의한 상관성이 없었다. 2개월 후의 결과에서 두 검사 모두 색각이상이 심하면 시력이 나쁜 양의 상관관계가 있었고(한식색각검사 r=0.556, p=0.003, D-15 검사 r=0.696, p=0.001), 시야검사 결과와 상관성은 없었다.
고 찰
색각은 원뿔세포에 포함된 시색소가 다양한 파장의 광자를 흡수함으로써 일어난다. 인간이 가지고 있는 원뿔세포는 S형, M형, L형의 세 종류가 있는데 S형은 짧은 파장인 파란색(460 nm), M형은 중간 파장인 초록색(535-550 nm), L형은 가장 긴 파장인 빨간색(570-590 nm)에 가장 민감하게 반응한다. 이처럼 상호배타적인 세 종류의 원뿔세포가 민감하게 반응하는 빛의 파장이 다름으로 인해 색감이 형성된다는 것이 삼색설(trichromatic theory)의 기본 원리인데, 초록색과 빨간색 및 노란색과 파란색과 같이 서로 반대색의 원리가 색의 구별에 영향을 미친다는 반대색설(opponent color theory)과 함께 가장 널리 알려진 색각 형성 기전이다.10
시신경병증이 발병하면 후천적으로 원뿔세포의 일시적인 기능이상을 초래하고 결과적으로 다양한 중증도와 유형의 색각이상을 초래한다. 따라서 이러한 색각의 이상 유무와 유형을 확인하는 색각검사는 시신경 질환의 중증도와 경과를 파악하는 유용한 지표가 될 수 있는데 본 연구는 본원에서 시행이 가능한 한식색각검사와 D-15 검사 결과가 얼마나 일치하고, 어느 검사가 더 시신경염 환자에서의 다른 시기능 결과와 상관성을 가지는지 알아보고자 시행되었다. 그 결과 급성기에서 두 검사의 색각이상 중증도의 일치율은 55.6%였고, 유형의 일치율은 54.5%였다. 시력, 시야 결손, 시신경부종의 정도와 색각이상의 한식색각검사의 결과는 시력, 시야결손의 정도 둘 다와 유의한 상관관계가 있었고, D-15 검사는 시력과 유의한 상관관계가 있었다.
먼저 본 연구의 첫 번째 결과로 시신경염 환자에서 색각이상이 관찰된 비율은 한식색각검사에서 92.6% (25안), D-15 검사에서 62.9% (17안)였고, 이는 ONTT 연구의 Ishihara 색각검사에서 88.2%, Farnsworth-Munsell 100 hue 검사에서 93.2%의 이상을 보인 것과 비교하였을 때 본 연구의 D-15 검사에서 이상이 비교적 낮게 나타났다.
두 번째 분석 결과로 두 종류의 색각검사 결과가 얼마나 일치하는지 중증도와 유형으로 나누어 비교하였는데 먼저 중증도의 일치율은 55.6%였고, 이와 같이 일치율이 낮은 이유를 세부적으로 보았을 때 8안에서 한식색각검사에서는 경도 혹은 중등도의 색각이상이 관찰되었으나 D-15 검사에서는 15개의 색패를 모두 정상적을 배열하여 색각이상이 없다고 판정된 경우가 주된 이유였다. 추가적으로 선형대 선형 분석으로 통해서 두 검사의 선형관계를 확인해보았을 때 두 검사에서 유의미한 선형관계가 있었는데 이는 두 검사 결과가 중증도의 차이는 있지만 한식색각검사의 결과에서 색각이상이 심한 환자는 마찬가지로 D-15 검사에서도 색각이상이 심하다는 동일한 방향성을 띈다는 것으로 해석된다. 종합적으로 D-15 검사에서 색각이상이 관찰된 비율이 62.9%로 기존 연구 결과에 비해서 낮고, 한식색각검사에서 비해 색각이상이 좋게 측정된 환자가 많은 결과는 D-15 검사가 심한 색각이상이 있어야 양성 결과를 나타내고 경미한 색각이상은 가려내기 어렵다2,11는 검사 고유의 특징이 반영된 결과로 생각된다.
예전부터 색각이상의 유형이 망막과 시신경 질환을 감별하는 단서로서 활용될 수 있는지에 대한 연구가 다수 있었지만12-14 임상적 유용성에는 이견이 있다. 대표적으로 Kollner 법칙은 망막외층을 주로 침범하는 질환은 청황 색각이상, 시신경 이후의 시각경로 이상에는 적록 색각이상을 동반한다는 가설이지만15 예외의 경우가 많아 임상적 유용성은 떨어진다. 또한 Simunovic16은 후천적 색각이상을 분석한 연구에서 녹내장, 상염색체우성시신경위축, 망막혈관병증과 시신경유두부종 등에서는 청황 색각이상, 시신경염, 시신경위축 및 기타 망막 질환에서는 적록 색각이상이 동반된다는 주장이 있었으나 이 또한 예외의 경우가 많다고 하였다. 국내 연구에서도 Kim and Hong3은 녹내장 환자에서 청황 색각이상이 많고, 그 정도는 시야 변화와 밀접한 연관성이 있다고 하였고, Kim et al4은 급성기의 중심성 장액맥락망막병증 환자 중 59.7%에서 색각이상이 나타났으며 유형은 청황 색각이상이 가장 많음을 보고한 바 있다. 시신경염 환자만을 대상으로 한 ONTT 연구에서 급성기의 색각이상 유형을 보았을 때 청황 색각이상이 40.8%로 적록 색각이상의 29.6%에 비해 더 많다고 하였다.17,18
본 연구의 급성기 한식색각검사에서는 적록 색각이상이 13안, 청황 색각이상이 7안이었고, D-15 검사는 적록 색각이상이 4안, 청황 색각이상이 8안으로 측정되어 다수인 유형이 달랐고 이 두 검사의 유형 일치율은 54.5%에 불과하였다. 더불어서 한 환자에서도 두 종류의 색각검사에서 유형이 다르게 측정된 경우가 있었고, 특징적으로 본 연구에 포함된 양안 시신경염 환자의 결과를 보았을 때 한 환자 내에서도 오른눈과 왼눈의 색각이상의 유형이 다른 경우도 있었다. 이러한 결과를 종합하면 색각이상의 유형에 의거한 시신경 질환의 감별은 유의성이 떨어질 것으로 생각되고 이는 시신경염에서 특정 유형의 색각이상이 일관되게 나타나지 않는다고 보고한 ONTT 연구의 결론과도 상응한다.8,17
마지막으로 색각검사 결과와 환자의 시력, 시야검사 결과, 시신경부종의 정도와 상관성 여부를 알아보았을 때 한식색각검사가 시력저하와 시야결손의 정도와 유의한 상관관계가 있었고, D-15 검사는 시력저하의 정도와 유의한 양의 상관관계가 있었다. 한식색각검사 결과만 시야결손의 정도와 유의한 상관이 있는 이유는 확실치 않지만 D-15 검사는 중등도 혹은 심한 색각이상이 있는 환자에서 유형과 정도를 판별하는 용도로 적합하다는 검사 자체의 특성2,11으로 인해 시신경염 환자에서 나타나는 다양한 시력, 시야결손 정도를 한식색각검사에 비해 직접적으로 반영하지 못한 것으로 생각된다. 그리고 두 검사 모두 OCT에서의 시신경유두 주위 두께와 신경절세포층 두께와는 유의한 상관성이 없었는데 이를 보았을 때 색각이상의 정도가 시신경의 부종의 정도와 상응하지 않는다는 것을 알 수 있다.
본 연구는 몇 가지 한계점이 있다. 먼저 시신경염이 발생하는 빈도가 연간 10만 명당 5에서 6.4명으로 비교적 낮은 이유로19 소수의 환자의 정보만 수집되었다는 한계가 있고, 본원에서 시행 가능하였던 두 가지 검사만을 비교한 연구로 국내에서 색각검사로 이용되는 다양한 색각검사를 비교하지 못하였다는 점이 있다. 그리고 최대한 색각검사의 정확성을 높이고 신뢰성이 있는 결과만을 분석하기 위해 안통, 심한 시력저하와 같은 이유로 시야검사 혹은 색각검사를 부정확하게 시행한 경우는 대상에서 제외하였는데 이로 인해 중증도가 낮은 시신경염 환자가 연구에 다수 포함되는 선택 편의가 작용하였을 가능성이 있다. 또한 본 연구는 가성동색표의 방식인 한식색각검사의 연속형 결과와 색상 배열 방식인 D-15 검사의 범주형 결과를 비교하기 위해 한식색각검사의 연속형 결과를 4단계로 나눈 범주형으로 변환하여 분석하였기 때문에 연속형 결과를 그대로 반영하지 못한 한계도 있다. 이러한 한계점을 보완하고 추후 대규모의 환자를 대상으로 다양한 색각검사 결과를 장기간의 시점별로 분석한다면 임상적으로 의미가 있을 것이다.
결론적으로 급성 시신경염 환자에서 급성기 한식색각검사와 D-15 검사의 중증도의 일치율은 55.6%였고, 한식색각검사에 비해 D-15 검사에서 색각이상이 더 경하게 나타났으며 흔한 색각이상 유형은 검사에 따라 상이하였다. 급성기에서 한식색각검사 결과가 시력 및 시야결손의 정도와 상관관계가 있고, D-15 검사 결과가 시력과 유의한 상관관계가 있었지만 시신경의 부종의 정도와는 관련이 없었다.
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