본 연구의 목적은 디지털 이미지 분석을 이용한 각막형광염색 평가법에 대해 설명하고, 새로운 각막형광염색 평가법과 기존의 National Eye Institute (NEI)과의 상관관계를 비교하는 것이다.
첫 번째 연구에서는, 건성안 토끼 모델에서 건성안 평가를 위한 비침습적인 비침습 눈물막 파괴 시간 검사와 각막형광염색을 진행하였다. 토끼 건성안 모델은 0.2 % 벤젤코늄 안약을 하루 2회 5일 연속 점안하여 유발하였다. 실험과정은 첫 번째로, 건성안 검사 (비침습 눈물막 파괴 시간 검사, 각막형광염색검사)와 NEI방법을 이용한 각막형광염색등급 평가를 하였습니다. 두 번째로 이미지 표준화 작업 (이미지 크롭, 이미지 크기 조정, 이미지를 수평 정렬, 눈 중심 찾기, 불필요한 이미지 제거, 각막 형광 염색 면적 추출)으로 python OpenCV 프로그램밍 언어를 사용하여 알고리즘을 활용해 각막형광염색이미지 추출을 진행하였습니다. 새롭게 정제 과정을 완료한 모든 이미지를 겹쳐서 전체 각막에서 각막 형광염색이 여러 차례 중첩된 영역을 확인하였다. 확인한 결과 동공 중심에서 각막 전체의 50 % 지점을 중심으로 한 반경 내 영역에서 중첩된 영역이 93 % 확인된 것을 통해 이 부위를 중심 각막이라고 정하였다. 3명의 검사자가 NEI점수화를 진행한 것에 대한 관찰자 간 신뢰도 검정에서 급내상관계수 0.856이고 p값은 0.001이하로 통계적으로 유의성이 나타났다. NEI와 중심 각막형광염색밀도 둘 사이의 상관계수 값이 0.512 (p < 0.0001) 중등도의 양의 상관관계를 나타냈다. 중심각막형광염색밀도 등급마다의 최적 절단치 값은 0.04, 6.4, 14.49가 나왔으며 각각의 AUC값은 0.97, 0.66, 0.70을 가졌다.
중심각막형광염색점수와 NEI중 건성안 진단을 위해 어떤 방법이 더 유용한지 판별하기위해 ROC 곡선을 이용하였고, P값은 0.0001이하에서 NEI의 AUC는 0.694로, 중심각막형광염색점수의 AUC는 0.823으로 NEI와 비교하여 중심각막형광염색점수가 훨씬 높은 AUC값을 나타내어 즉 건성안의 심각한 정도나 유무를 판단할 때 NEI보다 중심각막형광염색점수 수치가 유의미한 방법이 될 수 있다는 것을 보여주고있다.
두 번째 연구는, 건국대학교 동물병원에 내원한 51마리의 환자를 대상으로 하였다. 건성안 검사 (건성안문진표, 눈물량검사, 비침습 눈물막 파괴시간 검사, 마이보그라피, 각막형광염색검사)와 NEI방법을 이용한 각막형광염색등급 평가를 하였다. 이미지 표준화 작업은 첫 번째 연구와 동일하게 진행하였다. 중심 각막 부위(동공 중심에서 50 % 지점)의 각막형광염색 면적밀도를 확인하여 중심각막형광염색점수를 최적 절단 치 값에 따라 확인하였다. 비 건성안과 건성안 사이에 다양한 건성안 검사들의 각 항목 점수 평균값을 비교해 본 결과 건성안 환자에서 비침습 눈물막 파괴시간 검사 (0.97 ± 0.22 vs. 0, p < 0.001), NEI (1.94 ± 0.101 vs. 1.40 ± 0.93, p < 0.001), 중심각막형광염색점수 (2.70 ± 0.08 vs. 1.58 ± 0.94, p < 0.001), 안검경련 (0.75 ± 0.141 vs. 0.20 ± 0.073, p < 0.001) 그리고 결막충혈 (0.84 ± 0.124 vs. 0.33±0.083, p < 0.001) 평가점수에서 비 건성안 환자보다 유의적으로 높은 것을 볼 수 있었다. 중심각막형광염색점수는 비침습 눈물막 파괴 시간 검사 점수 (r = 0.624, p < < 0.001), NEI 점수 (r = 0.698, p < < 0.001), 결막충혈 점수 (r = 0.349, p < < 0.001)와 양의 상관관계가 있었다. 눈물막 파괴 시간 검사가 20초 미만인 경우를 건성안이라고 판단하고 ROC 곡선을 진행하였다. 가장 높은 AUC는 첫 번째 실험과 동일하게 증심각막형광염색점수 (0.861, 95% CI 0.786-0.937)로 나왔으며 그다음으로 NEI (0.706, 95% CI 0.607-0.806), 결막충혈 (0.637, 95% CI 0.531-0.743), 안검경련 (0.606, 95% CI 0.498-0.714) 순이었다.
결론적으로, 디지털 이미지화와 증심각막형광염색점수는 상대적으로 간단한 검사로, 검사자에 따른 결과의 변동이 적은 객관적인 측정을 제공하고, 검사 결과를 저장하여 향후 분석이 가능하여, 안구건조증의 중증도나 치료 경과를 추적하기에 적합한 방법으로 사료된다. 이 연구의 임상적 의의는, 디지털 이미지 분석을 이용한 새로운 각막형광염색 분류평가가 건성안 진단 기준으로 사용될 수 있다는 것을 확인했다는 점입니다.