The Investigation and Development of Astigmatism Correction Treatments by Finite Element Method and Animal Experiments

유한요소법과 동물실험을 통한 난시교정술의 고찰 및 개발

The purpose of this study is to investigate the effects of various factors in keratotomy for astigmatism correction on surgical outcomes by finite element method as well as animal experiments. Three kinds of surgical techniques were mechanically investigated : arcuate, straight, and inverse arcuate keratotomy. Among the three techniques the arcuate keratotomy is the most popular one while the other two techniques are being investigated in this area. The arcuate keratotomy was found to be more controllable and effective in reducing the refractive power than the others. In arcuate keratotomy it was found most effective when the incision was located in the middle position between the apex and the edge of the cornea from the results of experiment as well as finite element study. Regarding to the range of the corneal incision in arcuate keratotomy, the incision angle of 90$^{\circ}$ was found th be most effective in reducing refractive power than other angles even it was incised up to 150$^{\circ}$. Therefore, it was concluded that 90$^{\circ}$ of incision angle results in the largest decrease in refractive power in arcuate keratotomy. However, other important findings were that the effect of the surgery decreased with time so the visco-effect of the cornea and auto-healing process. Therefore, these factors should be considered in future studies.

본 연구는 동물실험과 유한요소법을 병행하여 난시교정을 위한 각막 절개 수술시 관련되는 다양한 인자의 변화가 수술 결과에 미치는 영향을 분석하고자함에 그 목적이 있다. 난시 교정술 중 각막절개에 의한 방법으로는 각막의 정점으로부터 일정거리에서 호선(arcuate)으로 절개하는 것이 일반적이나 본 연구에서는 직선(straight), 그리고 역호선(inverse arcuate) 절개방법도 시도하여 그 결과를 역학적으로 분석하였다. 연구결과 각막절개를 이용한 난시교정은 arcuate 방법이 가장 예측 가능하였으며, 수술의 효과는 각막의 정점과 가장자리 중간위치에서의 절개가 가장 효과적인 것이 실험과 유한요소에서 공히 검증되었다. 이를 바탕으로 유한요소 방법으로 arcuate 절개술에서 절개길이를 변화시킨 결과 90도 만큼의 절개가 120도 혹은 150도까지 절개한 것보다 더 큰 굴절률 변화를 보여주어 최대 굴절률 변화를 위한 절개 각도는 90도라는 결론을 얻었다. 하지만 시술결과 각막의 점탄성 성질과 자가치유 효과에 의한 수술효과는 시간이 지날수록 감소되는 경향을 보여 앞으로의 연구는 점탄성의 성질이 고려되어야 할 것으로 사료된다.