본 연구는 헬싱키선언에 부합하도록 진행하였으며, 의학연구윤리심의위원회(Institutional Review Board, IRB)의 승인을 받았다(IRB 승인 번호: SC20RASI0071). 모든 수술은 수정체 초음파유화장치(Alcon Laboratories Inc., Fort Worth, TX, USA)로써 두 술자들에 의해 이뤄졌다. Pentacam^® 각막지형도의 Simulated K값을 기준으로 각막곡률이 가파른 축에 따라 직난시인 경우 상측 각막에, 도난시인 경우 이측 각막에 2.2 mm 동축 소절개를 시행하도록 하였는데, 국소 점안마취(Alcaine^®; Alcon Laboratories Inc., Fort Worth, TX, USA) 후 2.2 mm 미세절개(Intrepid ClearCut 2.2 mm dual-bevelmetal keratome, Alcon Laboratories Inc., Fort Worth, TX, USA)를 3-plane의 투명각막절개창으로 시행하였다. 그 후 점탄 물질(Hyal2000^®; LG Life Sciences, Seoul, Korea)을 전방에 주입한 후 앞낭 집게를 사용하여 5.5 mm 크기로 원형전낭절개술을 시행하고 평형염액(BSS Plus^®; Alcon Laboratories Inc., Fort Worth, TX, USA)을 사용하여 수력분리술과 수력분층술을 실시하였다. 초음파유화술 시에는 0.9 mm Kelman tip을 이용하였다(100% torsional ultrasound, 흡입력: 350 mmHg vacuum, 관류속도: 23 mL/min). 초음파유화술 후에는 한 종류의 인공수정체(ZCB00; Johnson & Johnson Vision, Santa Ana, CA, USA)를 수정체 후낭에 삽입하는 것으로 통일하였으며, 인공수정체 삽입 전후에 각막절개창의 폭은 확대되지 않았다. 수술 후 굴절력에 대한 최종 평가는 수술 후 3개월째 경과 관찰 시 수동 굴절검사 방법을 통해 이뤄졌으며, 이 값을 근거로 아래 공식을 통해 유효수정체위치를 역산하였다.

위 공식에서 axial length (AL)은 수술 전 안축장, effective lens position (ELP)는 유효수정체위치, nc는 가상의 각막굴절률(1.3315), r은 수술 전 각막 반지름, PostRx는 수술 후 굴절력, 그리고 vertex distance (VD)는 정점 간 거리를 의미한다. 수술 전에 부분결합간섭검사를 시행하여 안축장, 각막굴절력, 전방깊이를 성공적으로 측정하였고, 통상적인 백내장수술이 합병증 없이 이뤄진 736명 환자의 736안이 본 연구에 포함되었으며, 수술 전 안축장 범주에 따라 아래와 같이 7개의 군으로 분류되었다.

AL < 22.0 mm (n=42); 22.0 mm < AL ≤ 23.0 mm (n=157); 23.0 mm < AL ≤ 24.0 mm (n=239); 24.0 mm < AL ≤ 25.0 mm (n=154); 25.0 mm < AL ≤ 26.0 mm (n=68); 26.0 mm < AL ≤ 27.0 mm (n=33); AL > 27.0 mm (n=43)

수술 전 안축장에 따라 분류한 7개의 각 군별 최적의 유효수정체위치 예측 방정식을 개발하고자 다중선형 회귀분석을 시행하였다. 통계적 분석들은 SPSS Version 21.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하였다. 최적의 유효수정체위치 예측 방정식은 adjusted R² 값을 최대로 하는 방정식으로 하였다. 통계적 유의성 여부는 p값이 0.05 미만인 경우로 하였다.

Table 1은 수술 전 안구 생체계측치에 대한 통계를 보여준다. 수술 전 안축장은 21.22-31.85 mm의 범위였으며, 평균은 23.98 mm였다. 수술 전 전방깊이는 2.02-4.29 mm의 범위로, 평균 3.16 mm였다. 수술 전 각막굴절력은 40.30-49.28 diopter (D)로, 평균 44.18 D였다. 유효수정체위치는 3.85-7.75 mm로 평균 5.17 mm로 확인되었다. Table 2에서는 수술 전 안축장을 1.0 mm 구간으로 나누어 얻은 7개 군 각각에서의 수술 전 안구 생체계측치와 유효수정체 위치에 대한 통계를 보여주고 있다.

Table 3는 본 연구에 포함된 736안 전체에 대한 유효수정체위치 예측 회귀 공식을 보여준다. 공식에 포함할 독립변수를 안축장, 전방깊이 및 각막굴절력에서 선정하는 경우의 수는 총 7가지 경우가 있으며, 수술 전 안축장, 전방깊이 및 각막굴절력 모두를 독립 변수로서 포함하고 있는 공식이 유효수정체위치와 강력한 연관관계를 보임을 다중선형 회귀분석으로서 알 수 있었다(adjusted R²=0.458, p<0.001).

Table 4는 수술 전 안축장을 1.0-mm 구간으로 나누어 얻은 7개 군 각각에서 유효수정체위치 예측 회귀 공식들을 보여준다. 여러 공식들 중 독립변수에 안축장, 전방깊이 및 각막굴절력 중 하나만 포함한 경우만을 살펴봄으로써 특정 구간에서 유효수정체위치와 개별 안구 생체계측치와의 관계를 알아볼 수 있었다. 안축장과 유효수정체위치 간의 연관관계는 수술 전 안축장이 24.0 mm보다 짧거나 26.0 mm 보다 긴 범위에서 유의하였다. 각막굴절력과 유효수정체위치는 수술 전 안축장이 22.0-25.0 mm인 범위에서 유의한 상관관계를 보였다. 수술 전 안축장이 25.0-26.0 mm인 경우 각막굴절력과 유효수정체위치 간의 상관계수가 비교적 작아 상관관계가 있다고 보기는 어려웠다. 전방깊이의 경우는 수술 전 안축장이 23.0-26.0 mm의 범위에서 유효수정체위치와 유의한 상관관계를 보였다.

수술 전 안축장이 24.0 mm 미만인 경우, 안축장과 각막굴절력의 조합이 유효수정체위치를 가장 잘 예측하였다. 반면 수술 전 안축장이 24.0-25.0 mm인 경우 안축장, 전방 깊이 및 각막굴절력의 조합이 유효수정체위치를 가장 잘 예측하는 것으로 밝혀졌다. 수술 전 안축장이 25.0-26.0 mm인 경우 전방깊이가 유효수정체위치 예측에 있어 가장 높은 정확도를 보였다. 수술 전 안축장이 26.0 mm 초과인 경우 안축장 그 자체가 유효수정체위치를 가장 잘 예측하였다.

본 연구에 따르면 수술 전 측정한 안구 생체계측치와 유효수정체위치 간의 수학적 관계는 수술 전 안축장의 범주에 따라서 변할 수 있음을 알 수 있으며, 이는 곧 유효수정체위치를 가장 정확히 예측하는 안구 생체계측치의 조합 방식 또한 안축장의 범주에 따라 변함을 의미한다. 수술 전 안축장이 일반적인 범주보다 짧거나 긴 경우, 안축장이 유효수정 위치에 끼치는 영향이 특히 커지게 된다. 반면 수술 전 안축장이 일반적인 범주일 경우 전방깊이나 각막굴절력이 유효수정체위치에 끼치는 영향이 크게 나타났다.

수술 전 안축장이 어느 범주에 속하는지와 무관하게 안축장은 유효수정체위치와 대체로 양의 상관관계를 보였다. 수술 전 안축장이 24.0-26.0 mm의 범위에 있는 경우 안축장과 유효수정체위치 사이에 통계적으로 유의한 상관관계는 확인할 수 없었지만, 표본의 수가 늘어날 경우 상관관계를 통계적으로 유의하게 보일 것으로 기대된다. 수술 전 안축장이 22.0-25.0 mm에 해당되는 경우 각막굴절력이 유효수정체위치와 현저한 양의 상관관계를 통계적으로 유의하게 나타냈으나, 수술 전 안축장이 26.0 mm 이상인 경우는 통계적으로 유의하지 않은 음의 상관관계를 보였다. 특히 다중 회귀분석 결과에 따르면 수술 전 안축장이 25.0 mm 이하인 경우 각막굴절력이 유효수정체위치 예측에 결정적임을 알 수 있었다. 수술 전 안축장이 23.0-26.0 mm의 범위에 있는 경우 전방깊이 또한 유효수정체위치와 현저한 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 다중 회귀분석 결과 수술 전 안축장이 23.0 mm 이하이거나 26.0 mm 이상인 경우에는 전방깊이를 유효수정체위치 예측에 이용하기 어렵다는 결론을 얻을 수 있었다.

인공수정체도수 계산을 위한 이론적인 공식의 대부분은 각막 및 수정체의 두께가 무한히 얇다는 가정 하에 단순화된 안구 모형에 근거한다[2]. 이런 접근법 덕분에 인공수정체 도수 계산은 가우스 렌즈 공식(Gaussian lens formula)으로써 비교적 쉽게 이뤄질 수 있었다[12]. 유효수정체위치는 수술 후 굴절력을 예측하기 위해 도입된 수술 후 유효전방깊이의 개념이다. 그러므로 유효수정체위치는 공식에 의존하는 개념적 변수이며, 실제 수술 후 인공수정체가 해부학적으로 지니는 위치와 동일하지 않을 수 있다[11].

수술 전 안구 생체계측치와 수술 후 인공수정체의 위치 간 관계에 대한 통계적 분석을 토대로 유효수정체위치를 다루려는 시도가 이뤄져 왔다. 1975년 Fyodorov et al [15]은 유효수정체위치 추정을 위하여 각막곡률 및 안축장을 토대로 한 공식을 유도한 바 있다. Hoffer Q [12], Holladay 1 [11], SRK/T [9]와 같은 3세대 인공수정체도수 공식들은 유효수정체위치 예측 및 인공수정체도수 계산을 위하여 안축장 및 각막굴절력을 이용하고 있다. 세극등 촬영 기술의 발달로 전방깊이의 정밀한 측정이 가능해진 후에는 Haigis와 같이 전방깊이 및 안축장을 토대로 유효수정체위치를 계산하는 4세대 인공수정체도수 공식이 발전하였다[16]. Sheard et al [17]은 SRK/T 공식이 생리학적으로 부합하지 않는 양상을 보임으로써 인공수정체도수 계산의 오차를 유발한다는 결론을 내었다. 특히 Reitblat et al18은 SRK/T 공식의 경우 각막굴절력이 46.0 D 이상인 경우 근시의 최종 굴절력을, 42.0 D 이하인 경우 원시의 최종 굴절력을 유발함을 밝혀낸 바 있다. 반대로 각막굴절력을 고려하지 않는 Haigis 공식의 경우 각막굴절력이 낮을수록 근시의 최종 굴절력을 유발한다고 알려져 있다. 이런 경향성은 Melles et al [19]이 시행한 대 규모 연구에서도 입증된 바 있다. 하지만 한편으로 선행 연구에 따르면 평균 각막굴절력은 수술 후 인공수정체위치와 유의한 연관이 없다는 결론도 있다[20,21]. 이런 상충되는 연구 결과는 각막굴절력이 또 다른 변수인 안축장과 음의 상관관계에 있기 때문인 것으로 추정된다.

수술 전 안축장이 22.0-25.0 mm인 경우, 전방깊이에 무관하게 Barret-Universal II 공식이 가장 정확한 예측도를 보이는 것으로 밝혀졌다. 반면 Holladay 1과 Hoffer Q 공식은 전방깊이가 얕은 경우 근시를, 깊은 경우 원시를 유발하는 인공수정체도수를 도출한다[22]. Norrby et al [20]은 수술 전 전방깊이 단독으로도 수술 후 인공수정체위치를 정확히 예측할 수 있다는 결론을 얻기도 하였으나, 해당 연구에서 다룬 안구들의 안축장 분포가 정상 범위에 한정되어 있다는 한계점은 유념하여야 하겠다. 특히 수술 전 전방깊이만으로 유효수정체위치를 예측하는 공식이 현존하지 않는다는 점 또한 이 연구 결과의 한계점을 나타낸다.

본 연구에서 저자들은 수술 전 각막굴절력, 전방깊이가 유효수정체위치에 미치는 효과를 연구하고, 위에서 언급된 선행 연구들이 왜 상충되는 결론들을 도출하는지에 대해 확인하려고 시도하였다. 수술 전 안축장을 1.0-mm 구간으로 나누어 각 구간별 연구를 진행함으로써 교란변수로서 안축장의 역할은 효과적으로 제어될 수 있었다. 선행 연구들에서 수술 전 안축장을 구간별로 세분화하여 유효수정체위치를 예측한 바가 없다는 점은 본 연구에 의의를 두게 한다. 또한 인공수정체도수 결정에 끼치는 여러 요소들을 제어함으로써 여러 도수 계산 공식들의 정밀한 비교가 가능하였다. 인공수정체 종류에 따라 도수 공식의 정확도가 달라질 수 있기에[23], 본 연구에서 다루는 736안은 모두 한 종류의 인공수정체만을 사용하여 백내장수술을 시행하였다.

본 연구에는 몇 가지 제한점이 있음을 지적할 수 있다. 우선 본 연구에서는 수정체의 두께나 각막의 지름과 같은 요소들을 고려하지 않았다. 최근 들어 개발된 Holladay 2, Olsen [24], Shammas [25] 등의 인공수정체도수 공식들은 수정체의 두께가 미치는 영향에 주목하고 있다. 또한 각막의 지름이 수술 후 인공수정체위치와 지대한 연관이 있음이 타 연구에서 드러나고 있다[21]. 따라서 추후 유효수정체위치에 끼치는 이들 변수의 영향력을 추가적으로 분석해볼 필요가 있다.

결론적으로 수술 전 안축장에 따라 각막굴절력, 전방깊이가 유효수정체위치에 끼치는 영향력에는 변화가 있으며, 따라서 수술 전 안구 생체계측치를 토대로 유효수정체위치를 정확히 예측하는 공식의 형태 또한 수술 전 안축장에 따라 달라지게 된다. 인공수정체도수 공식의 설계를 위해 안구의 속성 중 특히 안축장에 대해 정밀하게 고려한다면 더욱 정확한 도수 계산이 가능할 것으로 기대된다.