= 증례보고 = 대한안과학회지 2011 년제 52 권제 4 호 J Korean Ophthalmol Soc 2011;52(4):401-406 pissn: 0378-6471 eissn: 2092-9374 DOI : 10.3341/jkos.2011.52.4.401 한국인의연령및조도에따른동공크기에대한연구 고병욱 류원열 박우찬 동아대학교의과대학안과학교실 목적 : 정상한국인의연령및조도에따른동공의크기를알아보고자하였다. 대상과방법 : 2009 년 1 월부터본원을내원한안과적질환의기왕력이없는환자들을연령별로나누어 10 대에서 80 대까지연령군별각 20 명씩 320 안을대상으로하였다. Colvard pupillometer R (OASIS medical, Glendora, CA, USA) 동공측정계를사용하여 4 가지조도 (3500, 1200, 500, 5 lux) 에서동공의수직, 수평길이및면적을측정해비교분석하였다. 결과 : 동공의수직, 수평길이는모든조도에서연령이증가함에따라통계적으로의미있게감소하였다. 암순응후측정한동공면적도 10 대에서 47.30 ± 10.75 mm 2, 20 대에서 43.32 ± 11.68 mm 2, 30 대에서 41.94 ± 8.26 mm 2, 40 대에서 40.98 ± 6.37 mm 2, 50 대에서 40.61 ± 8.29 mm 2, 60 대에서 38.60 ± 9.36 mm 2, 70 대에서 37.78 ± 6.61 mm 2, 80 대에서 35.45 ± 7.34 mm 2 로의미있게감소되었다. 결론 : 연령이증가할수록동공의수직및수평길이는유의하게감소하였으며, 이는동공의면적을계산하였을때도같은결과를보였다. 이결과는백내장및노안교정굴절수술의참고자료로활용될수있을것이다. < 대한안과학회지 2011;52(4):401-406> 백내장수술이나레이저관련각막굴절교정수술을시행하기전동공의크기를정확하게파악하는것은중요하다. 술후발생할수있는야간빛번짐, 눈부심, 단안이중상등은환자가느끼는실제시력의질을떨어뜨리는부작용으로알려져있고, 이것의원인중하나로서동공의크기가중요한요소로지적되며, 실제로그에관한여러가지보고가있다. 1,2 특히각막굴절교정수술에서는레이저조사직경과환자의동공직경의차이가 0.5-1.0 mm 미만으로이루어져야이러한부작용을막을수있다고한다. 3,4 연령이증가하면서사람의동공크기도변화가있으며 Nakamura et al 5 은 140안을대상으로 500 lux와 5 lux에서 10대부터 60대까지여섯그룹으로나누어연령별로동공의크기를측정하여높은조도에서동공의크기가작아짐을확인하고, 60세까지는같은조도하에서동공의크기가지속적으로줄어든다고보고하였다. 그러나이연구는각연령군의대상수가일정하지않았고일상생활에서의다양 접수일 : 2010년 5월 10일 게재허가일 : 2011년 2월 14일 심사통과일 : 2010 년 9 월 30 일 책임저자 : 박우찬부산시서구동대신동 3 가 1 동아대학교병원안과 Tel: 051-240-5227, Fax: 051-254-1987 E-mail: wcpark@dau.ac.kr * 본논문의요지는 2009 년대한안과학회제 102 회학술대회에서구연으로발표되었음. * 이논문은 2009 년도동아대학교학술연구기금지원에의해연구되었음. 한조도하에서동공의크기를측정한데이터는없었다. 임상적으로는 Oshika et al 6 이 LASIK 수술에서동공의크기에따라고위수차의변화가발생하고큰동공에서는구면수차, 작은동공에서는코마수차가증가한다고보고하였으며, Knorz et al 7 은동공의크기가큰환자군에서이중초점인공수정체수술후최대교정대비시력이저하됨을보고한바있다. 최근백내장수술시다초점인공수정체를삽입하는경우가늘어나고, 노안레이저각막굴절교정수술이시작되면서시력의질을높이기위한환자의욕구가커지고있는상태여서다양한조도에서연령에따른정확한동공크기의분포를알아볼수있는체계적인기초자료가필요하여저자들은본연구를계획하게되었다. 대상과방법 2009년 1월부터본원외래를내원한환자중안과적질환을진단받은적이없었던환자를대상으로하였으며연령별로 10대부터 80대까지연령군별각 20명씩 160명 320 안을조사하였다. 환자중동공이고정되거나확장되어있는등홍채이상이관찰되거나, 선천적안질환, 안면기형및안외상의기왕력이있거나, 안면부및안수술의과거력, 포도막염, 홍채각막내피증후군등안염증으로인해동공크기에비정상적인변화를야기하는질환이있거나호르너증후군등자율신경계질환이있는환자들은대상에서제외하였다. 일반적인생활에서흔히접하는상황을설정하고조도계 www.ophthalmology.org 401
- 대한안과학회지 2011 년제 52 권제 4 호 - (AR-813, SMART SENSOR, OR, USA) 를사용하여실제조도를측정한후기준조도로삼았다. 이에따라일반적인밝은햇빛아래에서의밝기, 실내에서독서등을사용했을때의밝기, 일반적인실내에서의조명의밝기, 실내조명이꺼진상태에서의조도를조도계를사용하여 10회측정후그평균을조사한결과각각 3500, 1200, 500, 5 lux로측정되었다. Light-amplification pupillometer (Colvard pupillometer, OASIS medical, CA, USA) 에디지털카메라 (Nikon coolfix 950, Nikon Instruments, Florence, Italy) 를장착하여환자들에게는반대안으로 3 m 거리의목표물을주시하게하고동공을촬영하였다. 한명의검사자가촬영된동공사진에서 Photoshop 7.0 (Adobe systems inc., San Jose, USA) 프로그램을이용하여동공의수직, 수평길이및면적을측정하였다 (Fig. 1A, B). 동공의촬영은조광계로 4가지조도 (3500, 1200, 500, 5 lux) 를설정하여각각의조도에서시행하였다. 그중 5 lux하에서측정한암순응은 5 lux 하조도에서목받침대가있는의자에 10분동안앉아있도록한후 3 m 거리의어둠을응시하게하여촬영하였다. 동공의면적은타원면적의측정공식인 π ( 원주율 ) 3.14 타원의장축 타원의단축 4를이용하였다. 우안을측정하기위해좌안으로주시하게한후검사자의우안으로동공측정계를측정하였고좌안의경우에는반대로시행하였다. 눈금이표시되어있는동공측정계를단지촬영하기위한용도로카메라를부착하였으므로, 촬영되는동공의크기는실제동공의크기와 1:1의비율이다. 측정한동공의길이와면적은연령별, 조도별로그변화와연관관계를 paired t-test, 회귀분석과 1-way analysis of variance (ANOVA) 를이용하여비교분석하였다. 회귀 분석시에대상군의나이는 10대에서 80대까지의그룹으로나누지않고실험에참여한원래나이를그대로사용하였다. 결과는평균 (M; Mean) 과표준편차 (SD; standard deviation) 로나타내었으며, SPSS 12.0 프로그램 (SPSS, Inc., Chicago, IL, USA) 를이용하였다. 계량형자료의집단간차이를검정하기위해사용된 1-way analysis of variance (ANOVA) 와함께튜키-크래머 (Tukey-Kramer) 방법을통한사후검정결과를그래프에요약하였다. 회귀분석은결정계수 (correlation coefficient) 가 0.25 이상일때, test와 ANOVA는유의확률 (p-value) 0.05 미만일때통계적으로의미있는결과로판단하였다. 결과 전체대상군은 10대에서 80대까지연령군별각 20명, 40 안으로총 320안이었고남성 184안, 여성은 136안이었다 (Table 1). 다양한조도에서동공의수직및수평길이를측정한결과동공의길이는수직및수평길이모두연령이증가할수록모든조도하에서감소하였으며, 이는통계적으로유의하였다 ( 수직길이 3500 lux 결정계수 : 0.78, 유의확률 : 0.04, 1200 lux 결정계수 : 0.83, 유의확률 : 0.01, 500 lux 결정계수 : 0.63, 유의확률 : 0.02, 5 lux 결정계수 : 0.95, 유의확률 : 0.01; 수평길이 3500 lux 결정계수 : 0.86, 유의확률 : 0.01, 1200 lux 결정계수 : 0.74, 유의확률 : 0.02, 5 lux 결정계수 : 0.85, 유의확률 : 0.01) (Fig. 2). 특히수직길이는 10대, 20대, 40대, 80대에서는모든조도에서, 30 대, 50대, 60대에서는 500, 1200, 3500 lux에서, 70대에서는 5, 3500 lux 사이에서실제유의한차이가있었다. 수평길이는 60대를제외한모든연령대에서 1200 lux와 3500 A Figure 1. Light-amplification pupillometer (Colvard pupillometer, OASIS medical, USA) attaching digital camera (A), and picture of the pupil with the digital camera (B). B 402 www.ophthalmology.org
- 고병욱외 : 연령및조도에따른동공크기의보고 - Table 1. Age and sex distribution of study population Age group Number of eyes Male Female Age (No. of subjects) (No. of subjects) (No. of subjects) (mean ± SD, yr) 10-19 40 (20) 9 11 14.3 ± 2.1 20-29 40 (20) 9 11 24.8 ± 2.4 30-39 40 (20) 11 9 36.9 ± 3.2 40-49 40 (20) 12 8 43.7 ± 1.8 50-59 40 (20) 16 4 56.2 ± 1.4 60-69 40 (20) 14 6 67.4 ± 2.3 70-79 40 (20) 13 7 75.3 ± 2.7 80-89 40 (20) 8 12 83.1 ± 3.6 Total (eyes) 320 (160) 184 (92) 136 (68) 49.2 ± 12.3 A Figure 2. Comparison of the mean vertical and horizontal diameters of pupils under various illuminance (A: vertical diameter, B: horizontal diameter) (lx: Lux). B A Figure 3. Statistical comparison of the mean vertical and horizontal diameters of pupils under various illuminance in different age groups (A: vertical diameter; B: horizontal diameter). Values are the mean ± SD. Differences in numeric characteristics within each age group were tested with analysis of variance (ANOVA) with Tukey Kramer post hoc test. Bars with different superscripts (a, b, c, d) represents statistically significant difference from each other within a specific age group (p<0.05). B lux 사이의유의한차이가발견되었다 (Fig. 3A). 암순응시 (5 lux) 와 500 lux에서의차이는수직길이는 30대, 50대, 60대, 70대, 수평길이는 40대, 50대, 70대에서유의하지않은동공길이의변화가관찰되었다 (Fig. 3). 10대에서는 3500 lux에서수직및수평길이가각각 3.46 ± 0.12 mm, 3.49 ± 0.06 mm, 1200 lux에서는 4.25 ± 0.26 mm, 4.25 ± 0.17 mm, 500 lux에서는 5.90 ± 0.42 mm, 5.85 ± 0.04 mm, 5 lux에서는 7.78 ± 0.65 mm, 7.75 ± 1.16 mm로측정되어조도가낮을수록동공의길이가증가하였고 (p=0.006, 0.002), 이러한경향은모든연령대에서같이나타났다 (20 www.ophthalmology.org 403
- 대한안과학회지 2011 년제 52 권제 4 호 - 대 : p=0.003, 0.022, 30대 : 0.03, 0.033, 40대 : 0.012, 0.031, 50대 : 0.026, 0.014, 60대 : 0.031, 0.037, 70대 : 0.033, 0.014, 80대 : 0.01, 0.02) (Fig. 3). Paired t-test 상각조도에서동공의수직길이와수평길이간의유의한차이는없었다 (p=0.32). 특히조명이꺼진상태 (5 lux) 에서암순응한후측정한동공의수직, 수평길이는평균 7.20 ± 0.47 mm, 7.17 ± 0.51 mm로측정되었으며, 다른조도에서측정한결과와마찬가지로 10대에서 80대까지연령이증가할수록수직, 수평길이모두감소하는모습을보여주었다 ( 결정계수 : 0.85, 유의확률 : 0.01). 조도별수직, 수평동공길이의평균은 3500 lux에서 2.96 ± 0.22 mm, 2.94 ± 0.14 mm, 1200 lux에서 3.57 ± 0.35 mm, 3.57 ± 0.38 mm, 500 lux에서 4.91 ± 0.46 mm, 4.94 ± 0.49 mm, 5 lux에서 7.20 ± 0.47 mm, 7.17 ± 0.51 mm 로측정되었다. 다양한조도에서동공의수직, 수평길이를이용하여동공의면적을측정한결과를나타낸 Fig. 4에서모든조도에서연령이증가할수록동공의면적이의미있게감소함을확인할수있었으며 (3500 lux 결정계수 : 0.83, 유의확률 : 0.01, 1200 lux 결정계수 : 0.76, 유의확률 : 0.01, 500 lux 결정계수 : 0.70, 유의확률 : 0.02, 5 lux 결정계수 : 0.68, 유의확률 : 0.02), 각연령군내에서조도가감소할수록동공의면적은증가하였다 (10대 : p=0.012, 20대 : 0.006, 30대 : 0.026, 40대 : 0.030, 50대 : 0.005, 60대 : 0.018, 70대 : 0.031, 80대 : 0.003). 30대와 60대연령군에서는암순응 (5 lux) 시와 500 lux에서의동공면적의변화에유의한차이를보이지않았다 (Fig. 5). 고찰 본연구는안과적영역에서많이시행되는백내장수술과레이저각막굴절교정수술시중요한고려사항중하나인동공크기를정확히측정한결과를제시하고연령과조도에따른변화를파악하기위해시행되었다. 인공수정체광학부의크기가다양해지고엑시머레이저가발달하여각막절삭의크기를조절할수있게되면서굴절교정수술에서동공크기에대한술전검사의중요성이커졌다. 최근백내장수술에서는일반인공수정체가아닌이중초점혹은다초점인공수정체가사용되고, 레이저각막굴절교정수술분야에서는노안교정을위한수술이증가하는추세이며, 따라서동공크기의측정에대한필요성이더욱많이대두되었다. 8-10 다초점인공수정체가삽입된다면이론적으로수정체의근거리, 원거리에대한동공반응의위치와정도에따라그시력의질이결정된다. 7,11 다양한굴절교정수술및백내장수술에서술자의공통된목적은동공을통과한광선이정확한굴절률을가지며, 산란되거나초점이흐려지지않고망막에정확한상을맺을수있도록하는것이다. 일정한크기의광학부에만굴절력의변화가일어나는백내장수술이나레이저각막굴절교정수술을받은후, 어두운조도에노출되거나먼곳을주시할때동공의크기가광학부의크기보다커질가능성이있다. 따라서밝은실외나야간및어두운곳등다양한조도에서의동공크기를파악하는것이안전한광학부크기의범위를유추하기위해필요하다. 특히어두운조도에노출될때동공이수술받은광학부의크기보다커지면서광학부의경계부위에서눈부심현상, 달무리등이발생할수있으며술후환자가호소하는대부분의불편감은이런부작용에서비롯됨을고려할때, 밝은조도보다는어두운조도에서의동공의변화를정확히파악하는것이중요하다고볼수있다. 이러한동공의 Figure 4. Comparison of the area of the pupil (lx: Lux). Figure 5. Statistical comparison of the mean pupil area under various illuminance in different age groups. Values are the mean ± SD. Differences in numeric characteristics within each age group were tested with analysis of variance (ANOVA) with Tukey Kramer post hoc test. Bars with different superscripts (a, b, c, d) represents statistically significant difference from each other within a specific age group (p<0.05). 404 www.ophthalmology.org
- 고병욱외 : 연령및조도에따른동공크기의보고 - 크기를정확히알기위해서는일상생활에서의동공의변화를파악해야하므로이전의연구들에서 Koch et al 12 은동공크기를측정하기위해몇가지일상생활을상황으로설정하였으며 (1) 밤에운전하기, (2) 어두운조명에서책읽기, (3) 밝은조명에서책읽기, (4) 간접태양광에서먼곳바라보기, (5) 직사광에서먼곳바라보기의상황을정하고동공크기를측정하였다. 그러나일상생활을구분한기준이모호하고직접적인조도를알아볼수없는한계점이있었던바, 본연구에서저자들은몇가지상황의조도를조도계로미리측정하였으며그결과 (1) 일반적인밝은햇빛아래에서의밝기 (3500 lux), (2) 실내에서독서등을사용하였을때의밝기 (1200 lux), (3) 일반적인실내에서의조명의밝기 (500 lux), (4) 실내조명이꺼진상태에서의밝기 (5 lux) 의평균조도측정치를알수있었고, 이를기준으로하여여러가지일정한조도에서연령에따른동공의수직, 수평크기및면적의변화를알아볼수있었다. 동공의크기를정확히측정하기위해다양한방법들이시도되었는데 13-18 2006년 Chaglasian et al 19 은 Colvard pupillometer와 cobalt blue filter penlight를장착한 standard pupil card를이용하여동공의크기를측정비교하였으며, McDonnell et al 20 은 Colvard pupillometer, procyon pupillometer 와 NIDEK OPD-scan으로동공의크기를측정하여비교하였고이들모두측정된동공크기가사용한기계나방법에따라유의한차이를보이지않음을보고하였다. 본연구에서는동공측정계로 Colvard pupillometer 를사용하였고, 객관적인측정을위해디지털카메라를부착하여촬영후동공의크기와면적을분석하였다. 본연구에사용된동공측정계는여러문헌에서보고된바, 술전동공의크기를측정할때일반적으로많이사용되어정확한동공크기의측정에무리가없다고생각된다. 2007년 Hsieh and Hu 21 는 162안을대상으로동공크기를측정한연구에서나이가들면서동공의크기가감소한다고보고하였으며, 2009년 Nakamura et al 5 은 140안을대상으로 20대미만, 20대, 30대, 40대, 50대, 60대, 70대, 80대까지의군으로나누어 500 lux, 5 lux에서의동공의수직, 수평길이를측정한결과연령이증가할수록 60대까지는동공의크기가유의하게감소하였음을보고하였다. 하지만저자들은이연구가각연령의대상안의수가일정하지않아모든평균값이각연령군의정확한대표값이아닐수있음을한계점으로인정하였고그러한점에서모든연령군을같은수의대상안으로조사한본연구는연령별동공크기및면적의표준값을알수있다는점에서그의미가높다고할수있다. 결론적으로본연구는다초점인공수정체관련수술, 굴 절교정수술및레이저노안교정수술등에서참고자료로활용되어술전에동공의크기를고려하여술후발생할수있는부작용을예방하는데참고할수있을것으로기대된다. 참고문헌 1) Endl MJ, Martinez CE, Klyce SD, et al. Effect of larger ablation zone and transition zone on corneal optical aberrations after photorefractive keratectomy. Arch Ophthalmol 2001;119:1159-64. 2) Martínez CE, Applegate RA, Klyce SD, et al. Effect of pupillary dilation on corneal optical aberrations after photorefractive keratectomy. Arch Ophthalmol 1998;116:1053-62. 3) Roberts CW, Koester CJ. Optical zone diameters for photorefractive corneal surgery. Invest Ophthalmol Vis Sci 1993;34: 2275-81. 4) Nixon WS. Pupil size refractive surgery. J Cataract Refract Surg 1997;23:1435-6. 5) Nakamura K, Bissen-Miyajima H, Oki S, Onuma K. Pupil sizes in different Japanese age groups and the implications for intraocular lens choice. J Cataract Refract Surg 2009;35:134-8. 6) Oshika T, Tokunaga T, Samejima T, et al. Influence of pupil diameter on the relation between ocular higher-order aberration and contrast sensitivity after laser in situ keratomileusis. Invest Ophthalmol Vis Sci 2006;47:1334-8. 7) Knorz MC, Koch DD, Martinez-Franco C, Lorger CV. Effect of pupil size and astigmatism on contrast acuity with monofocal and bifocal intraocular lenses. J Cataract Refract Surg 1994;20:26-33. 8) Freedman KA, Brown SM, Mathews SM, Young RS. Pupil size and the ablation zone in laser refractive surgery: considerations based on geometric optics. J Cataract Refract Surg 2003;29: 1924-31. 9) Wachler BS, Hiatt D, Chou B, Christie JP. Reduction of pupil size and halos with minus lenses after laser in situ keratomileusis. J Refract Surg 2004;20:149-54. 10) Helgesen A, Hjortdal J, Ehlers N. Pupil size and night vision disturbances after LASIK for myopia. Acta Ophthalmol Scand 2004; 82:454-60. 11) Koch DD, Samuelson SW, Villarreal R, et al. Changes in pupil size induced by phacoemulsification and posterior chamber lens implantation: consequences for multifocal lenses. J Cataract Refract Surg 1996;22:579-84. 12) Koch DD, Samuelson SW, Haft EA, Merin LM. Pupillary size and responsiveness. Implications for selection of a bifocal intraocular lens. Ophthalmology 1991;98:1030-5. 13) Schnitzler EM, Baumeister M, Kohnen T. Scotopic measurement of normal pupils: Colvard versus Video Vision Analyzer infrared pupillometer. J Cataract Refract Surg 2000;26:859-66. 14) Rosen ES, Gore CL, Taylor D, et al. Use of a digital infrared pupillometer to assess patient suitability for refractive surgery. J Cataract Refract Surg 2002;28:1433-8. 15) Boxer Wachler BS, Krueger RR. Agreement and repeatability of pupillometry using videokeratography and infrared devices. J Cataract Refract Surg 2000;26:35-40. 16) Wickremasinghe SS, Smith GT, Stevens JD. Comparison of dy- www.ophthalmology.org 405
- 대한안과학회지 2011 년제 52 권제 4 호 - namic digital pupillometry and static measurements of pupil size in determining scotopic pupil size before refractive surgery. J Cataract Refract Surg 2005;31:1171-6. 17) Kosaka K, Negishi K, Onuma K, et al. Measurement of pupil diameter under photopic and scotopic conditions using a handheld open-view type digital pupillometer. Atarashii Ganka 2004;21: 1281-4. 18) Kohnen T, Terzi E, Kasper T, et al. Correlation of infrared pupillometers and CCD-camera imaging from aberrometry and videokeratography for determining scotopic pupil size. J Cataract Refract Surg 2004;30:2116-23. 19) Chaglasian EL, Akbar S, Probst LE, et al. Pupil measurement using the Colvard pupillometer and a standard pupil card with a cobalt blue filter penlight. J Cataract Refract Surg 2006;32:255-60. 20) McDonnell C, Rolincova M, Venter J. Comparison of measurement of pupil sizes among the colvard pupillometer, procyon pupillometer, and NIDEK OPD-scan. J Refract Surg 2006;22:S1027-30. 21) Hsieh YT, Hu FR. The correlation of pupil size measured by Colvard pupillometer and Orbscan II. J Refract Surg 2007;23: 789-95. =ABSTRACT= Pupil Size in the Normal Korean Population According to Age and Illuminance Byung Uk Ko, MD, Won Yeol Ryu, MD, Woo Chan Park, MD, PhD Department of Ophthalmology, Dong-A University College of Medicine, Busan, Korea Purpose: To report the change of pupil sizes according to age and illuminance in the normal Korean population. Methods: Normal Koreans outpatients who never had a history of ophthalmic disease were examined. The patients consisted of 320 eyes of 160 patients, which were classified into 8 age decades (teenage to 80 s) with 40 eyes in each age group. The vertical and horizontal pupil size and area under 4 different illuminances (3,500, 1,200, 500, 5 lux) were measured using the Colvard pupillometer R (OASIS Medical, Glendora, CA, USA). Results: The pupil size was significantly decreased as the age increased under each illuminance. The pupil area measured after dark adaptation was 47.30 mm 2 in the teenage group, 43.32 mm 2 in the 20 s group, 41.94 mm 2 in the 30 s group, 40.98 mm 2 in the 40 s group, 40.61 mm 2 in the 50 s group, 38.60 mm 2 in the 60 s group, 37.78 mm 2 in the 70 s group and 35.45 mm 2 in the 80 s group. The decrease in pupil area was statistically significant. Conclusions: In the normal Korean population, a significant decrease in pupil size and area was observed with aging. The present study results provide good basic data for cataract and presbyopia refractive surgery. J Korean Ophthalmol Soc 2011;52(4):401-406 Key Words: Aging, Illuminance, Pupil area, Pupillometer, Pupil size Address reprint requests to Woo Chan Park, MD, PhD Department of Ophthalmology, Dong-A University Hospital #1 Dongdaesin-dong 3-ga, Seo-gu, Busan 602-715, Korea Tel: 82-51-240-5227, Fax: 82-51-254-1987, E-mail: wcpark@dau.ac.kr 406 www.ophthalmology.org