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웨이브프론트기술은 안과에서 응용되기 훨씬 이전에 이미 천문학에서 익숙한 용어였습니다, 30년 전부터 별을 관찰하는 천문관측 장비의 광학적 결함을 분석하기 위해 도입된 개념이지요. 유명한 허블망원경에도 이 웨이브프론트기술이 숨겨져 있다는 사실이 흥미롭지요?

 
하나의 광원으로부터 출발한 빛이 여러 가닥으로 나뉘어서 진행할 때 각 가닥을 이루고 있는 광선에서 시간상의 동일한 위상(same temporal phase)에 해당하는 부분들을 서로 연결하면 하나의 가상면이 형성될 것입니다. 이 면을 웨이브프론트라고 하며 평행광선의 웨이브프론트는 평면이 될테고, 한 광원으로부터 산란하는 빛의 웨이브프론트는 타원을 이루겠지요. 만약에 불규칙한 광학매체를 통과한 빛이라면 상당히 복잡한(즉, 불규칙한) 웨이브프론트를 가지게 될 것입니다. 웨이브프론트를 수학적으로 분석하는데 동원되는 항의 수도 단순한 포물선일 때는 예컨대, y=x2과 같은 수식으로 표현될수 있겠지만 복잡한 파형이라면 이 파형을 수학적으로 표현하기 위해 동원되어야 하는 항의 수도 점점 더 많아 질 것입니다. 반대로, 다항식 항의 개수가 많을수록 복잡한 형태의 곡선(실제로는 파면:wavefront) 을 보다 근접하게 반영하는 수식이 될 수 있을 것입니다. 자, 그러면 이제 어려워 보이던 용어들을 등장시킬 준비가 된 것 같습니다.

1. 복잡한 파면을 분석하는데 동원되는 다항식에는 Zernike, Taylor 등 여러가지가 있는데, 그
   중에서 Zernike 다항식(Zernike polynomial)이 주로 이용됩니다.

2. Aberration : 앞에서 평행광선의 웨이브프론트는 평면이라는 것을 알게 되었는데 광학매체상
  의 이상으로 인해 이러한 이상적인 면(평행광선의 경우 평면)으로부터 벗어나게 되는 오차의
  정도를 aberration이라고 합니다.

3. Higher order aberration : 물론 근, 난시도 많은 aberration (즉, 광선의 굴곡 및 이에 따른 웨
  이브프론트의 굴곡)을 초래합니다. 다만, 근, 난시와 같이 우리에게 친숙한 굴절이상은 기존
  의 안경이나 콘택트렌즈, 혹은 기존 방식의 라식수술을 통해 훌륭히 교정할 수 있었습니다.
  (기존 방식의 시력교정시스템으로 교정이 가능하였던 이들 tilt, sphere, cylinder등의 굴절이
  상을 통칭 lower order aberration 이라고 합니다). higher order aberration은 이와 달리 안경
  으로 교정이 불가능한 미세한 굴절이상을 말하는데 대표적으로 coma, trefoil, spherical
  aberration 등이 있으며 그 종류는 이미 수십 가지에 이릅니다. 이론적으로는 무한히 많을 수
  있습니다.

 
빛이 광학적으로 불완전한 눈을 통과하면서 이상적인 면(H-S 방식에서는 평면, 즉 plane이 되겠지요)으로부터 벗어난 정도를 수많은 렌즐릿(lenslet :소형렌즈)를 통해 읽어드리고 이를 분석합니다. 그 결과는 수치(RMS)나 그림(WavePrinta)으로 표현되는데 정시안의 경우 일반적으로 6mm동공크기일 때 0.2um의 RMS값을 가지며 칼라로 된 그림에서는 빛이 더 빨리 도달한 부위일수록 붉은 색으로 표현됩니다. 그림은 다시 두가지로 나누어 표현되는데 하나는 눈 전체의 굴절이상을, 다른 하나는 전체굴절이상에서 저위수차를 제외한 나머지, 즉 고위수차 맵(higher order aberration map)입니다. 이 중 후자의 분석결과(higher order aberration map)를 통해 우리가 얻을 수 있는 정보는 1) 기존 방식의 시력교정시스템(안경, 기존방식의 라식)을 적용할 경우 남아있게 될 미세한 굴절이상의 정도 및 달리 말해서 2) 웨이브프론 방식을 택함으로써 기존 방식의 라식에 비해 얻게 되는 굴절교정상의 잇점을 정량화 한 것이라고 할 수 있습니다.

현재 웨이브프론트 분석에 응용되는 기술은 4가지 정도입니다.

1) Hartman-Shack : WaveScan™ Wavefront System( VISX ),
                                CustomCornea( Summit-Autonomous )
2) Tscherning : Allegretto ( WaveLight )
3) Ray tracing : Zywave ( Bauch & Lomb )
4) Skiascopy : OPD scan ( Nidek )

이중 1) H-S 과 2) Tscherning 은 시간적인 진행이 아닌 한 순간의 촬영으로 맵이 형성되며 따라서 눈의 움직임에 의한 검사상의 오류를 피할 수 있는 장점이 있는 반면 higher order aberration이 아주 심한 경우에는 cross-over현상이 일어날 수 있다는 단점이 있습니다.
3) 과 4)의 방식에는 측정 시간의 변수가 개입되게 되어 눈의 움직임에 결과가 영향을 받을 수 있는 단점이 있습니다.

 
최대교정시력(BCVA:best corrected visual acuity)이라는 용어가 있습니다. 일반적으로 안경이나 콘택트렌즈로 교정 가능한 최대의 시력을 말하는데 기존의 라식(conventional LASIK)에서 수술 목표가 되던 시력이기도 합니다. 하지만 웨이브프론트 라식이 등장하면서 BCVA의 `best'가 무색하게 되어버렸습니다. 안경이나 기존의 라식방식으로는 교정이 불가능 했던 미세한 굴절이상을 포함, 눈이 가진 굴절이상 전체를 교정할 수 있는 길이 열렸기 때문입니다.
지금까지는 근, 난시가 굴절이상의 전부로 인식되고 이것의 교정이 광학기구나 레이저시력교정수술로 교정할 수 있는 최상의 목표로 인식되어졌을 만큼 고위수차의 미세한 굴절이상에 대한 개념의 정립이나 하물며 이의 교정에 대해서는 엄두를 내지 못했던 게 사실입니다. 레이저시력교정수술의 테크놀로지가 고도로 발달하면서 웨이브프론트 기술과 접목될 수 있게 되었고 이로써 `시력의 한계'에 감히 도전할 수 있게 된 것이지요.

웨이브프론트 라식은 여러가지 별명을 가지고 있습니다. 명칭을 통해 웨이브프론트 라식의 실체를 가늠해 보는 것도 재미있을 것 같습니다.
그 중 가장 대표적인 별명은 커스텀라식 (Custom - 라식) 혹은 더 순수한 우리말로 맞춤라식입니다.

 


사실 '맞춤' 혹은 'Custom(ized)' 이란 수식어는 수년 전부터 일부 안과에서 차용해 오고 있는 용어였기 때문에 라식에 관심이 있는 분들게 그다지 낯선 용어가 아닙니다만 기존에 유행처럼 통용되는 이러한 멋진 수식이 사실은 다소 과정이 있었거나 현혹의 위험이 없지 않았습니다. . 왜냐하면, 라식전문의들이 '맞춤' 혹은 'Custom"을 말할 때의 진정한 의미는 바로 수차분석(wavefront analysis)를 통한 웨이브프론트라식을 염두에 둔 것이기 때문이며, 이러한 웨이브프론트라식이 FDA 승인을 얻고 (VISX WaveScan™ Wavefront System First To Receive FDA Clearance. May 2000) 임상적으로 본격 적용된 것은 채 몇 년이 되지 않았기 때문입니다.


굴절이상 측정으로 예컨데, -5디옵터의 근시를 가진 두 사람이 있습니다. 이 두명에게는 당연히 같은 도수의 안경, 혹은 렌즈, 혹은 기존의 라식수술처방이 내려질 것입니다. 하지만 안경 쓴 상태나 수술 후 시력은 두 사람이 같지 않습니다. 왜냐하면 고단위수차 (higher order aberration)가 안경처방이나 기존 라식수술에서는 고려되지 않았기 때문이지요. 고단위 수차라는 것은 기존의 안경이나 콘택트렌즈로 교정될 수 없는 눈의 미세한 광학적 오차인데 이는 최근에 본격 도입되고 있는 웨이브프론트분석기로만 측정이 가능하며 웨이브프론트라식장비로만 교정이 가능합니다. 36-24-36의 수치만 고려된 기성복과 그 사람의 체형, 자세, 몸의 세부곡선까지를 고려한 정교한 맞춤정장의 차이를 떠올리신다면 크게 틀리지 않은 비유가 될 것입니다.

Wavefront technology provides an additional level of precise data about your eye to truly personalize your vision correction. A device called a wavefront analyzer (also called an aberrometer) measures the way light travels through your entire optical pathway and compares it to the way light travels through an optically perfect eye. This device then creates a WavePrinta, a map of the detected irregularities of the visual system. This map displays irregularities that cannot be measured any other way.

Several types of visual imperfections, referred to as lower- and higher-order aberrations, exist within the eye and can affect both visual acuity and the quality of vision. To date, only lower-order abberations (such as nearsightedness, farsightedness, and astigmatism) could be measured and treated. But these irregularities do not account for all potential vision imperfections. Higher-order aberrations can also have a significant impact on one's quality of vision and are often linked to visual glare and halos that may cause night vision problems. Higher-order aberrations cannot be corrected with glasses, contact lenses or traditional LASIK treatments.

Using wavefront technology to generate the WavePrinta, a detailed, personalized map of your unique vision, surgeons now have the diagnostic tools to measure and ultimately correct both lower- and higher-order aberrations. This WavePrinta information can be used by surgeons to either optimize traditional LASIK or to drive CustomLASIK.