JP2012502668A - Eye treatment system - Google Patents
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Abstract
眼の角膜の角膜原線維中に、選択されたパターンに従って熱が発生する。その熱は、選択されたパターンに対応した第1形態から第2形態への角膜原線維の形態変化を引き起こす。第2形態は、所望とする角膜の再形成を提供する。次に、角膜原線維の選択されたパターンに対応した領域において、架橋剤が活性化される。架橋剤は、角膜原線維の第2形態からの変化を防止する。そのようにして、実施形態は、角膜組織を安定化させるとともに、角膜組織において所望とする形状変化が達成された後の生体力学的な強度を向上させる。したがって、実施形態は、所望とする角膜の再形成の維持に役立つ。Heat is generated in the corneal fibrils of the cornea of the eye according to a selected pattern. The heat causes a morphological change of the corneal fibrils from the first form to the second form corresponding to the selected pattern. The second configuration provides the desired corneal remodeling. Next, the cross-linking agent is activated in the region corresponding to the selected pattern of corneal fibrils. The crosslinker prevents changes from the second form of corneal fibrils. As such, embodiments stabilize the corneal tissue and improve biomechanical strength after the desired shape change in the corneal tissue is achieved. Thus, embodiments help maintain the desired corneal remodeling.
Description
関連した出願の相互参照
この出願は、2007年12月5日に出願されたU.S. Provisional Application No.60/992,486、2008年9月19日に出願されたU.S. Provisional Application No.61/098,489、及び、2008年9月30日に出願されたU.S. Provisional Application No.61/101,509の利益を主張し、その開示内容は参照により本明細書に完全に組み込まれる。
Cross-reference of related applications This application is a US Provisional Application No. 60 / 992,486 filed on Dec. 5, 2007, US Provisional Application No. 61 / 098,489 filed on Sep. 19, 2008, and Claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 101,509, filed Sep. 30, 2008, the disclosure of which is fully incorporated herein by reference.
発明の背景
発明の分野
この発明は、角膜形成術の分野に関し、より詳しくは、角膜組織にエネルギーを適用した後、その角膜組織の変化を安定化させるためのシステム及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE
関連技術の説明
近視や円錐角膜、遠視のような様々な眼疾患は、角膜の異常な形状によって引き起こされる。角膜形成術は、角膜を再形成することでそのような疾患を矯正するためのものである。例えば、近視は、角膜の形状によって眼の屈折力が過大に大きくなり、像の焦点が網膜の手前となったものである。角膜形成術によって角膜の形状を平坦化することによって、近視の眼の屈折力を減少させることが可能となり、像の焦点を適切に網膜に合わせることが可能となる。
2. Description of Related Art Various eye diseases such as myopia, keratoconus, and hyperopia are caused by the abnormal shape of the cornea. Keratoplasty is intended to correct such diseases by reshaping the cornea. For example, in myopia, the refractive power of the eye becomes excessively large due to the shape of the cornea, and the focal point of the image is in front of the retina. By flattening the shape of the cornea by keratoplasty, the refractive power of myopic eyes can be reduced, and the image can be properly focused on the retina.
角膜の再形成のために、レーザーによる原位置角膜曲率形成術(LASIK)のような侵襲的な外科手術を採用することも可能である。しかし、そのような侵襲的な外科手術は、概して、手術の後に長期の治療期間を要する。さらに、そのような手術は、角膜の神経を切断することでドライアイ症候群を引き起こす可能性がある。 In order to reshape the cornea, invasive surgical procedures such as laser in situ keratoplasty (LASIK) can be employed. However, such invasive surgery generally requires a long treatment period after the operation. In addition, such surgery can cause dry eye syndrome by cutting corneal nerves.
他方、角膜形成術は、角膜の異常な形状に関連した近視や円錐角膜疾患、遠視などの疾患を有する人の視力を矯正するために用いることが可能な侵襲的ではない手術である。
角膜熱形成術は、マイクロ波帯もしくはラジオ周波数(RF)帯の電気的エネルギーを照射することで実施することができる。具体的には、マイクロ波角膜熱形成術は、角膜にエネルギーを照射して角膜の温度を上げるために、近距離場マイクロ波照射装置を用いることができる。約60℃において、角膜中のコラーゲン繊維が収縮する。収縮の発現は急速であり、その収縮に起因する圧力が角膜の表面を再形成する。したがって、これに限定されるものではないが、例えば、円形もしくは環状などの特定のパターンによる熱エネルギーの照射によって、角膜の形状の平坦化及び眼の視力の改善が可能である。
On the other hand, keratoplasty is a non-invasive operation that can be used to correct the vision of a person with a disorder such as myopia, keratoconus disease, or hyperopia associated with the abnormal shape of the cornea.
Corneal thermoplasty can be performed by irradiating electrical energy in the microwave band or radio frequency (RF) band. Specifically, microwave corneal thermoplasty can use a near-field microwave irradiation device to irradiate the cornea with energy to raise the temperature of the cornea. At about 60 ° C., the collagen fibers in the cornea contract. The onset of contraction is rapid and the pressure resulting from the contraction reforms the surface of the cornea. Therefore, the present invention is not limited to this. For example, the shape of the cornea can be flattened and the visual acuity of the eye can be improved by irradiating the heat energy with a specific pattern such as a circular shape or an annular shape.
発明の要約
本発明の複数の態様による実施形態は、角膜組織中に目的とする構造的な変化が達成された後、角膜組織の安定化と、生体力学的な強度の向上を達成することのできるシステム及び方法を提供する。例えば、この実施形態は、角膜熱形成術の実施による目的とする角膜の再形成の維持に役立つ。
SUMMARY OF THE INVENTION Embodiments according to aspects of the present invention provide for stabilization of corneal tissue and increased biomechanical strength after a desired structural change in corneal tissue has been achieved. A system and method are provided. For example, this embodiment helps to maintain targeted corneal remodeling by performing corneal thermoplasty.
したがって、一部の実施形態では、選択されたパターンに従って眼の角膜の角膜原線維中に熱が発生する。その熱は、選択されたパターンに対応した角膜原線維の第1形態から第2形態への変化を引き起こす。第2形態は、その角膜の再形成を提供する。そして、選択されたパターンに対応する角膜原線維の領域では、架橋剤が活性化される。架橋剤は、角膜原線維が第2形態から変化することを防止する。
ある実施形態では、選択されたパターンに従って架橋剤が適用される。他の実施形態では、選択されたパターンに従って治療された角膜原線維に対して、架橋剤を活性化させるための開始剤が適用されてもよい。
Thus, in some embodiments, heat is generated in the corneal fibrils of the eye's cornea according to the selected pattern. The heat causes the corneal fibrils to change from the first form to the second form corresponding to the selected pattern. The second form provides for the remodeling of the cornea. And in the area | region of the corneal fibril corresponding to the selected pattern, a crosslinking agent is activated. The cross-linking agent prevents corneal fibrils from changing from the second form.
In some embodiments, the cross-linking agent is applied according to a selected pattern. In other embodiments, an initiator for activating the cross-linking agent may be applied to corneal fibrils treated according to a selected pattern.
ある実施形態では、架橋剤もしくは開始要素の供給源を含むシステムを提供する。架橋剤は、眼に対する熱の適用によって発生した角膜原線維の構造的な変化を維持する。開始剤は、角膜原線維中の架橋活動を活性化させる。
システムは、眼と供給源との間に配置可能な運搬装置を含む。運搬装置は、選択されたパターンを規定するとともに、その選択されたパターンに従って架橋剤もしくは開始剤を角膜原線維に運搬する。開始剤は、例えば紫外光であってもよい。ある実施形態では、運搬装置は、選択されたパターンに従って紫外光をブロックするマスクであってもよい。他の実施形態では、運搬装置は、パターンを規定するために供給源から発せられた紫外光の向きを変える光学装置であってもよい。特定の実施形態では、運搬装置は、供給源から受け取った平行ビームとしての紫外光を同心円の光に変換することのできるアクシコン(axicon)であってもよい。
In certain embodiments, a system is provided that includes a source of cross-linking agent or initiating element. Crosslinkers maintain the structural changes in corneal fibrils generated by the application of heat to the eye. Initiators activate cross-linking activity in corneal fibrils.
The system includes a delivery device that can be placed between the eye and the source. The delivery device defines a selected pattern and delivers a crosslinker or initiator to the corneal fibrils according to the selected pattern. The initiator may be, for example, ultraviolet light. In some embodiments, the delivery device may be a mask that blocks ultraviolet light according to a selected pattern. In other embodiments, the transport device may be an optical device that redirects ultraviolet light emitted from the source to define the pattern. In certain embodiments, the delivery device may be an axicon capable of converting ultraviolet light as a collimated beam received from a source into concentric light.
本発明のこれらの態様及び他の態様は、添付した図面とともに以下に記載された発明の好ましい実施形態を見ることによってより明確になるであろう。 These and other aspects of the invention will become more apparent by looking at the preferred embodiments of the invention described below in conjunction with the accompanying drawings.
発明の詳細な説明
図1には、熱を発生させて角膜を再形成するために眼1の角膜2にエネルギーを適用するシステムが例示されている。詳細には、図1には、電気的エネルギーの発生源120に例えば従来の伝導ケーブルを介して操作可能に連結された電気的エネルギー伝導エレメント111を備えたアプリケータ110が示されている。
電気的エネルギー伝導エレメント111は、アプリケータ110の基端部110Aから末端部110Bまで延びている。電気的エネルギー伝導エレメント111は、末端部110Bに配置された角膜2に熱エネルギーを適用するために、発生源120から末端部110Bに電気的エネルギーを伝導させる。具体的には、電気的エネルギーの発生源120は、マイクロ波エネルギーを発生させるためのマイクロ波発振器を含んでもよい。発振器は、例えば、マイクロ波の周波数が400MHzから3000MHzの範囲で操作されてよく、より具体的には、他の用途において安全に用いられてきた915MHz付近もしくは2450MHz付近の周波数で操作されてよい。ここで用いられている“マイクロ波”という用語は、一般的に、約10MHzから約10GHzの周波数に対応しうる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 illustrates a system that applies energy to the
The electrical
さらに図1に示すように、電気的エネルギー伝導エレメント111は、アプリケータ110の基端部110Aから末端部110Bに延びる2つのマイクロ波伝導体111A、111Bを含んでもよい。具体的には、伝導体111Aは、実質的に円筒形状をなす外側の伝導体である。一方、伝導体111Bは、伝導体111Aを貫通する内部通路に沿って延びる実質的に円筒形状の内側の伝導体である。伝導体111Aは内部通路を備えており、実質的にチューブ状の形状を有している。内側および外側の伝導体111A、111Bは、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、真ちゅう、銅、その他の金属、被覆金属、金属被覆プラスチック、あるいは他の適当な伝導性のある物質によって形成することができる。
As further shown in FIG. 1, the electrical
伝導体111Aおよび伝導体111Bは同心に配置されており、ある選択された距離をもつ実質的に環状のギャップ111Cが伝導体111Aおよび伝導体111Bの間に規定される。その環状のギャップ111Cは、基端部110Aから末端部110Bに延びている。伝導体111Aおよび伝導体111Bを分離するために、その環状のギャップ111Cの部分に誘電性物質111Dが用いられてもよい。伝導体111Aおよび伝導体111Bの間の環状のギャップ111Cの距離は、角膜2へのマイクロ波エネルギーの侵入深さを、確立されたマイクロ波場の理論に従って決定する。このようにして、エネルギー伝導エレメント111は、電気的エネルギー発生源120で発生した電気的エネルギーを基端部110Aで受けるとともに、角膜2が配置されている末端部110Bに向けてマイクロ波エネルギーを向かわせる。
一般に、内側の伝導体111Bの外径は、マイクロ波エネルギーの照射によって引き起こされる角膜形状の適切な変化、すなわち角膜曲率測定法、を達成するために選択されてよい。一方、外側の伝導体111Aの内径は、伝導体111Aと伝導体111Bとの間の目的とするギャップを達成するために選択されてよい。例えば、内側の伝導体111Bの外径が約2mmから約10mmの範囲であるのに対し、外側の伝導体111Aの内径が約2.1mmから約12mmの範囲である。一部のシステムでは、角膜の内皮層(後面)の露出を最小化してアプリケータ110によるエネルギーの適用の間における温度を上昇させるために、環状のギャップ111Cは十分に小さくてよく、例えば約0.1mmから約2.0mmの範囲であってもよい。
In general, the outer diameter of the
所定のまたは計画された順序に従って選択的に何度もエネルギーを適用するために、コントローラ140が用いられてもよい。また、任意の時間熱が適用されてもよい。さらに、適用される熱の大きさは、さまざまであってもよい。熱を適用するためのそのようなパラメータを調整することによって、角膜2の内部で引き起こされる変化の程度を決定することができる。もちろん、システムは、選択されたパターンにしたがい、選択された領域でのコラーゲン原線維の収縮量を適切な量とするために、角膜2内での変化を制限することを試みてもよい。
マイクロ波エネルギーを用いて角膜2内で熱を発生させるために、例えばアプリケータ110を用いて、低い出力の(40Wオーダーの)、長いパルス長の(1秒オーダーの)のマイクロ波エネルギーが適用されてもよい、しかし、他のシステムは、短いパルスのマイクロ波エネルギーを適用してもよい。特に、マイクロ波エネルギーを適用する持続時間は、角膜内での熱の拡散時間よりも短い時間であることが有利かもしれない。例えば、マイクロ波エネルギーは、500Wから3KWの範囲のより高い出力で、約10ミリ秒から約1秒の範囲のパルス持続時間で適用されてもよい。
The
In order to generate heat in the
図1を再び参照すると、伝導体111A、111Bのそれぞれの少なくとも一部は、角膜表面(上皮)2Aと伝導体111A、111Bとの間の接触領域における電流密度を最小化するために、電気絶縁体によって被覆されてもよい。いくつかのシステムでは、伝導体111A、111Bは、もしくは、それらの少なくとも一部は、電気絶縁体及び熱伝導体として機能することのできる物質によって被覆されてもよい。
伝導体111A、111Bを介して角膜2に流入する電流から角膜2を保護するために、アプリケータ110の末端部110Bに沿って誘電体層110Dが用いられてもよい。そのような電流は、角膜2内に望ましくない温度の影響を引き起こすとともに、角膜2の中深領域2Bにおけるコラーゲン原線維内の最大温度の達成を妨げる可能性がある。
それゆえ、誘電体層110Dは、伝導体111A、111Bと角膜2との間に配置されている。誘電体層110Dは、マイクロ波の放出への影響を最小化するために十分に薄いものであって、かつ、伝導電流の流れによる電気エネルギーの表面での堆積を防ぐのに十分な程度に厚いものであってもよい。例えば、誘電体層110Dは、約0.002インチの厚みに堆積された生体適合性のある材料であってもよい。
一般的には、マイクロ波放射場の強さと貫通力、角膜2内のマイクロ波場の十分な浸透及び目的とする角膜2内の加熱パターンに実質的な影響を与えない限り、伝導体111A、111Bと角膜2の間に誘電体層110Dのような介在層が用いられてもよい。
誘電体は、ポリウレタン、シラスティックのような弾性材料でもよく、または、テフロン(登録商標)、ポリイミドのような非弾性材料であってもよい。誘電体は、一定の誘電率を有してよく、あるいは、複数の材料を混合するかシートをドーピングすることで変動する誘電率を有してよい。カスタマイズされた方法でマイクロ波の加熱パターンに影響を与えるように、さまざまな誘電体が空間的に分散されてもよい。
物質の熱伝導率は、一定の熱的特性(熱伝導率あるいは比熱)であってもよく、複数の物質の混合あるいはドーピングによって空間的に変化するものであってもよく、そのようにして所定の方法で加熱パターンを変更する手段を提供する。加熱パターンの空間的な変更のための他のアプローチは、さまざまな厚みをもつ誘電体シート材料を作製することである。厚みの大きい領域は、厚みの小さい領域よりも加熱量が小さく、マイクロ波加熱の空間的な分布のためのさらなる手段を提供する。
Referring again to FIG. 1, at least a portion of each of the
A
Therefore, the
In general, the
The dielectric may be an elastic material such as polyurethane or silastic, or may be an inelastic material such as Teflon (registered trademark) or polyimide. The dielectric may have a constant dielectric constant, or may have a dielectric constant that varies by mixing a plurality of materials or doping a sheet. Various dielectrics may be spatially dispersed to affect the microwave heating pattern in a customized manner.
The thermal conductivity of a substance may have a certain thermal characteristic (thermal conductivity or specific heat), or may vary spatially by mixing or doping of a plurality of substances. A means for changing the heating pattern is provided. Another approach for spatial modification of the heating pattern is to make dielectric sheet materials with various thicknesses. The thick region has a lower heating rate than the thin region and provides additional means for the spatial distribution of microwave heating.
図1に示すように、操作が行われる間、アプリケータ110の末端部110Bは、角膜表面2Aの上もしくはその近傍に配置する。アプリケータ110は、角膜表面2Aに直接的に接触させるのが好ましい。特に、そのような直接的な接触は、伝導体111A、111Bを角膜表面2A(又は、もし伝導体111A、111Bと角膜表面2Aとの間に薄い介在層が存在する場合は、実質的に角膜表面2Aの近傍)に位置づける。その結果、直接的な接触は、2つのマイクロ波伝導体111A、111Bの間のギャップ111Cと実質的に同じ形状と大きさを有する角膜組織内のマイクロ波による加熱パターンの形成を確実にするのに役立つ。
As shown in FIG. 1, during operation, the
図1に記載のシステムは説明のためにのみ提供されたものであって、角膜の再形成を引き起こすための熱の適用のために他のシステムが用いられてもよい。他のシステムは、例えば、2007年9月10日に出願された米国特許出願NO.11/898,189の一部継続出願である、2008年9月11日に出願された米国特許出願NO.12/208,963に説明されており、これらの出願の内容は参照により本明細書中に完全に組み込まれる。米国特許出願NO.12/208,963に説明されているように、冷却剤を角膜2に適用して当該角膜2に適用するエネルギー量を決定するために、アプリケータ110と冷却システムとを組み合わせて用いてもよい。
The system described in FIG. 1 is provided for illustrative purposes only, and other systems may be used for the application of heat to cause corneal remodeling. Other systems include, for example, U.S. Patent Application No. 12 / filed on Sep. 11, 2008, which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 11 / 898,189 filed on Sep. 10, 2007. 208,963, the contents of these applications are fully incorporated herein by reference. The
図2A〜Dは、図1に示すような加熱システムを用いて角膜組織に熱を加えたときの効果の例を示している。詳しくは、図2A、2Bは、熱が加えられた後の角膜2の高解像度画像を示している。図2A、2Bに示すように、損傷4は、角膜表面2Aから角膜基質2Cの中深領域2Bにまで延びている。損傷4は、上記で説明した加熱により引き起こされる角膜構造の変化の結果である。これらの構造変化が、角膜2の全体的な再形成をもたらす。しかし、ここで留意すべきは、熱の適用は、熱に起因するダメージを角膜組織に何ら生じさせないということである。
2A to 2D show examples of effects when heat is applied to corneal tissue using a heating system as shown in FIG. Specifically, FIGS. 2A and 2B show high resolution images of the
さらに、図2A、2Bに示すように、角膜構造の変化は局部的であり、上記で説明したようなアプリケータによって特に規定される領域と深さに限定されている。
図2C、2Dは、熱によって引き起こされた構造変化を強調するために、図2A、2Bに示す組織を着色した組織構造の画像である。特に、熱が浸透する中深領域2Bのコラーゲン原線維の構造と、中深領域2Bの外にあるコラーゲン原線維の構造との違いが明確に視認できる。したがって、領域2Bの内にあるコラーゲン原線維は、完全に異なる構造を形成するための新しい結合の形成および再構成が行われるにもかかわらず、領域2Bの外にあるコラーゲン原線維は、概して、熱を加えられることにより影響を受けていない状態を維持している。言い換えれば、角膜の領域を圧縮して機械的変形により角膜の再形成を行う角膜矯正治療のようなプロセスとは異なり、領域2B内のコラーゲン原線維はまったくの新しい状態となっている。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the change in corneal structure is local and limited to the area and depth specifically defined by the applicator as described above.
FIGS. 2C and 2D are images of tissue structures in which the tissue shown in FIGS. 2A and 2B is colored to emphasize the structural changes caused by heat. In particular, the difference between the structure of the collagen fibrils in the
つまり、図1に示すアプリケータ110のようなアプリケータによって角膜にエネルギーを加えることによって、目的とする角膜の再形成を生み出すための熱を発生させる。熱が角膜のコラーゲン原線維の構造変化を引き起こすが、もし目的とする再形成が達成された後にコラーゲン原線維の変化が続いた場合には、目的とする角膜の再形成の効果が少なくとも部分的に減少するか、もしくは反対の効果となる可能性がある。
したがって、本発明の態様は、熱を加えることによる角膜の再形成と、目的とする角膜構造を維持するための手段を提供する。詳細には、本発明の実施形態は、目的とする角膜の形状変化が達成された後、角膜組織を安定化させるとともにその生体力学的な強度を向上させるために、角膜原線維の分子の架橋結合を開始させるための手段を提供する。架橋結合は、例えば、図2A〜Cに示すような加熱によって形成された損傷4の角膜基質2Cにて引き起こされる。
That is, by applying energy to the cornea with an applicator such as the
Accordingly, aspects of the present invention provide a means for reshaping the cornea by applying heat and maintaining the desired corneal structure. Specifically, embodiments of the present invention provide for cross-linking of corneal fibril molecules to stabilize corneal tissue and improve its biomechanical strength after the desired corneal shape change is achieved. A means for initiating the bond is provided. Cross-linking is caused, for example, in the damaged
図3Aは、本発明の態様による実施形態300Aを例示している。詳しくは、ステップ310では、すでに説明した熱によって引き起こされる構造変化と目的とする形状変化を発生させるために、角膜組織にエネルギーが加えられる。ステップ320では、変化した角膜組織が、架橋剤322によって処理される。次に、ステップ330では、架橋剤322は開始要素332によって活性化される。架橋剤322の活性化は、例えば、光もしくはマイクロ波の照射によって熱的に引き起こすことが可能である。
FIG. 3A illustrates an
図3Bの実施形態300Bがさらに示すように、ステップ320において、変化した角膜組織に対してリボフラビンが架橋剤322’として局所的に適用されるとともに、ステップ330において、リボフラビンによって処理された角膜領域における架橋結合を開始させるために、開始要素332’として紫外(UV)光が照射されてもよい。詳しくは、紫外光は、角膜組織中の反応性酸素ラジカルを放出するために、適用されたリボフラビンを活性化させることによって、架橋活動を開始させる。
As further shown by the
角膜の架橋結合を引き起こすための技術は、角膜基質にリボフラビンを局所的に適用するのに先立って、角膜の全表面にわたって上皮の除去を要求するかもしれない。この技術は、角膜のすべての表面に対して適用される。加えて、この技術は、典型的には、基質に架橋剤を侵入させるとともに、紫外光を基質に衝突させることによって架橋剤を活性化させるために、上皮の創面切除を要求する。
上皮の創面切除は、架橋剤の伝達、及び、紫外光の基質への伝達を促進する。なぜなら、上皮が少なくとも部分的にバリアとして働くことがあるためである。この技術は、基質中の架橋結合を実際に開始させるのであるが、好ましくない効果を伴うかもしれない。具体的には、架橋剤の広い範囲への適用によって角膜組織の硬化を引き起こすとともに、角膜全体にわたる予測のできない屈折力の結果を引き起こすかもしれない。
Techniques for causing corneal cross-linking may require removal of the epithelium across the entire surface of the cornea prior to topical application of riboflavin to the corneal matrix. This technique is applied to all surfaces of the cornea. In addition, this technique typically requires epithelial debridement in order to activate the crosslinker by allowing the crosslinker to penetrate the matrix and bombard the substrate with ultraviolet light.
Epidermic debridement facilitates the transmission of crosslinkers and the transmission of ultraviolet light to the substrate. This is because the epithelium may at least partly act as a barrier. This technique actually initiates cross-linking in the substrate, but may have an undesirable effect. Specifically, application of a cross-linking agent over a wide range may cause corneal tissue hardening and unpredictable refractive power results across the cornea.
しかし、本発明の態様によれば、その実施形態は、架橋剤及び活性化紫外光を角膜全体にわたって適用しない。むしろ、架橋剤は、例えば図2A〜Cに示す損傷4の場所に対応する角膜のより小さい部分で開始される。実際に、前述したアプリケータ110が角膜2に適用されたときに、末端部110Bにおけるエネルギー伝導エレメント111の形状によって規定されたパターンに従ってエネルギーが加えられる。
これに対応して、角膜2は、エネルギー伝導エレメント111の形状に対応した領域においてのみ、構造の変化を経験する。そのようにして、実施形態は、架橋剤を、目的とする構造変化を経験した角膜2の限定された領域のみに適用することを必要とする。制御されたパターンに従って架橋剤を適用することによって、実施形態は、より正確な架橋活動を達成するとともに、架橋剤のより広い範囲への適用によって生じるかもしれない予測のできない屈折力の変化を最小化する。
However, according to aspects of the invention, the embodiment does not apply cross-linking agents and activated ultraviolet light throughout the cornea. Rather, the cross-linking agent is initiated at a smaller portion of the cornea corresponding to the location of
Correspondingly, the
したがって、図3Bの実施形態300Bに示すように、実施形態では、ステップ320において架橋剤322’、すなわちリボフラビンを適用し、ステップ330において、開始要素332’、すなわち紫外光を照射する前に、ステップ315において、上皮をあるパターンで除去する。
実施形態は、角膜全体にわたって上皮を広く除去するのではなく、むしろ、目的とするパターンに従って構造変化が引き起こされた角膜の特定領域の上皮のみを除去する。上皮の除去をより小さい領域に限定することは、術後における患者の痛みを軽減することになり、また、治療期間の減少、上皮の除去に伴う他の合併症の最小化という有利な結果につながることになる。
Thus, as shown in
Embodiments do not remove the epithelium extensively across the entire cornea, but rather remove only the epithelium of a specific region of the cornea that has undergone a structural change according to the intended pattern. Limiting the removal of the epithelium to a smaller area will reduce patient pain after surgery and have the beneficial effect of reducing the duration of treatment and minimizing other complications associated with removal of the epithelium. Will be connected.
上皮が除去されていない領域において、上皮は少なくとも部分的に架橋結合の開始にとってバリアとなるのであるが、実施形態では、角膜の目的とする領域に架橋活動を限定するためのマスクを用いてもよい。
図4Aのシステム400に示すように、開始要素332すなわち光源331からの紫外光を照射する前に、角膜表面2Aの上にマスク410を配置してもよい、図4Bは、マスク410のパターン414の例を示している。具体的には、マスク410は、直径およそ5mmのコンタクトレンズに似た装置であってもよい。
前述したように、図1に示すアプリケータ110のエネルギー伝導エレメント111は、2つの同心の伝導体111A、111Bを備えている。その2つの同心の伝導体111A、111Bは、それらの間の環状のギャップ111Cに対応したパターンで角膜に対してエネルギーを加える。そのようにして、角膜2において構造が変化する領域は、その環状のパターンに対応する結果となる。それらの構造変化を安定化させるため、通常の場合は、その構造変化の環状パターンに沿った領域においてのみ架橋結合が開始される必要がある。結果として、図3のマスク410は、光源331からの紫外光の角膜2への通過のみを許容し、架橋剤、例えばリボフラビンが環状パターン414に沿って活性化される。具体的には、紫外線遮断物質412がマスク410においてパターン414を規定する。
他の実施形態では、パターン414は、構造的にマスク410からの切り出しとして規定されてもよい。とにかく、このパターン414の外にある光源331からのどのような紫外光も、マスク410によってブロックされる。それゆえ、このマスク410により、架橋剤のより正確な活性化が可能となる。
In areas where the epithelium has not been removed, the epithelium is at least partially a barrier to initiation of cross-linking, but in embodiments, a mask may be used to limit cross-linking activity to the target area of the cornea. Good.
As shown in the
As described above, the
In other embodiments, the
したがって、図3の実施形態300Cでは、ステップ315において、上皮の限定されたパターンが除去され、ステップ320において、上皮が除去された領域に架橋剤322、例えばリボフラビンが適用された後に、ステップ325において、眼に対してマスク410が適用される。
基質に対して架橋剤322が効果的に適用されると、マスク410は適用されたリボフラビンが基質のどこで活性化されるべきかをより正確に規定する。
したがって、ステップ330において、マスク410のパターンに従って架橋結合を開始させるために、開始要素332、例えば紫外光が眼に対して照射される。
Thus, in the embodiment 300C of FIG. 3, in step 315, the limited pattern of epithelium is removed, and in
When the
Accordingly, at
リボフラビンのような架橋剤を基質に対して効果的に適用する前に、当該基質を覆っている上皮を除去するのであるが、架橋剤は上皮から基質に向かって化学的に移動可能であることがわかっている。実際、リボフラビンも、局所的に上皮に適用されることによって、基質に運搬されることがある。したがって、図3Dに示す実施形態300Dでは、上皮を除去することが要求されていない。さらに、一部の例では、上皮が、当該上皮を通過させることで架橋剤の移動を促進するために用いられてもよい。したがって、ステップ320’では、架橋剤は、上皮に直接的に適用されてもよい。
架橋剤の基質への適切な運搬とともに、ステップ325において、マスク410は眼に適用され、ステップ330において、マスク410のパターンに従って架橋結合を開始させるための開始要素332が運搬される。
図3Dに示す実施形態300Dは、術後の痛み、治療期間、及び上皮の除去に関連した他の面倒な事態を有利に排除する。
Before the cross-linking agent such as riboflavin is effectively applied to the substrate, the epithelium covering the substrate is removed, but the cross-linking agent is chemically movable from the epithelium toward the substrate. I know. Indeed, riboflavin can also be transported to the substrate by being applied locally to the epithelium. Thus, in the
With proper delivery of the cross-linking agent to the substrate, in
The
マスク410は、特定のパターンに従って角膜に開始要素332を運搬するために用いられるのであるが、一部の実施形態では、マスク410は、特定のパターンに従って架橋剤を運搬するために用いられてもよい。したがって、図4Aに示す開始要素の光源331は、架橋剤の供給源に置き換えられてもよい。
Although the
さらに、システム400はマスク410を用いてもよいのであるが、架橋剤のパターン化された開始のために用いられる手段は、そのようなマスクの使用に限定されるものではない。実施形態は、さらに、実際に開始要素を角膜の特定領域に移動させる手段のタイプにかかわらず、架橋剤を正確なパターンに従って活性化させる一般的なシステム及び方法を含んでもよい。例えば、図5Aに示すように、システム500は、図5Bに示す目的となるパターン514を規定するために、光源331から発せられる開始要素332A、例えば紫外光を変換する。
システム400と対比して、システム500は、光源331からの開始要素332がパターンの外側に到達することを阻害しない。図5Aに示すように、アクシコン510のような光学装置は、光源331からの紫外光を平行ビーム332Aとして受け取り、その平行ビーム332Aを光の輪332Bに変換する。輪332Bは、そのようにして、例えば前述したアプリケータ110によって引き起こされた構造変化に対応する環状パターン514に従って、紫外光を角膜2に運搬する。言い換えれば、パターン514は、架橋剤の結合を開始させる目的領域と一致している。一般的に、レンズ、ビームスプリッタなど、どのような数もしくはタイプの光学装置であっても、所望とする形状に開始要素を運搬するための手段として用いることができる。さらに、一部の実施形態では、図4Aに示すようなマスクが光学装置と組み合わせて用いられてもよい。
Furthermore, although the
In contrast to the
上述した実施形態では、リボフラビンのような架橋要素が直接的に角膜に適用される例を示したが、架橋剤を角膜に運搬する他の技術を用いてもよい。例えば、図6の実施形態600に示すように、ステップ610において、その中に架橋剤622を含む熱的に敏感なリポソームを、角膜の治療部位に適用してもよい。
具体的には、熱的に敏感なリポソームが、角膜の再形成のために一般に熱が加えられる領域に適用される。ステップ620において、例えば上述のアプリケータ110を用いて、角膜に熱が加えられる。前述したように、熱は角膜中の構造変化を引き起こす。しかし、熱的に敏感なリポソーム612も角膜に適用されているため、アプリケータからの熱は、熱的に敏感なリポソームからの架橋剤622の放出を引き起こす。熱は、角膜の所望とする再形成のために所望とする形状で加えられているため、そのパターンの領域にある熱的に敏感なリポソーム612が熱によって活性化されて架橋剤322を放出する。そのようにして、構造が変化した領域、すなわち、熱が加えられた領域のみが、架橋剤622に接触した状態となる。ここで説明した他の実施形態と同じように、架橋剤622は、角膜の構造変化の安定化が望まれる限定された領域に適用される。
図6に示すように、もし架橋剤322のさらなる活性化が必要な場合は、次に、ステップ630において、ここで説明した技術に従って開始要素332が適用される。ここで説明した実施形態は開始要素を用いてもよいが、他の実施形態は開始要素を必要としないかもしれない。図6に示す実施形態では、架橋活動のパターンが、開始要素332のパターン化された運搬よりもむしろ、熱的に敏感なリポソーム612を用いた架橋剤322のパターン化された運搬によって実現されている。
In the above-described embodiment, an example in which a bridging element such as riboflavin is directly applied to the cornea has been shown, but other techniques for delivering a cross-linking agent to the cornea may be used. For example, as shown in embodiment 600 of FIG. 6, in step 610, thermally sensitive liposomes having a crosslinker 622 therein may be applied to the treatment site of the cornea.
Specifically, thermally sensitive liposomes are applied to areas where heat is generally applied for corneal remodeling. In step 620, heat is applied to the cornea using, for example, the
As shown in FIG. 6, if further activation of the
他の実施形態では、架橋剤は熱的に敏感なリポソームを用いて運搬されてもよいのであるが、しかし、熱的に敏感なリポソームを活性化させる熱は、角膜の再形成を引き起こす熱と一致する必要はない。例えば、熱的に敏感なリポソームは、角膜が再形成された後に適用されてもよく、架橋剤を放出するための二回目の加熱が行われてもよい。一部の実施形態では、二回目の加熱は角膜の形状変化を引き起こさない。他の実施形態では、二回目の加熱は追加の(所望とする)角膜の形状変化を引き起こすかもしれない。すでに述べたように、架橋剤が適用される領域を角膜の形状変化の安定化が望まれる領域に限定するために、特定のパターンに従って加熱が行われるようにしてもよい。 In other embodiments, the cross-linking agent may be delivered using thermally sensitive liposomes, but the heat that activates the thermally sensitive liposomes is the heat that causes corneal remodeling. There is no need to match. For example, thermally sensitive liposomes may be applied after the cornea has been reshaped, and a second heating may be performed to release the crosslinker. In some embodiments, the second heating does not cause a change in the shape of the cornea. In other embodiments, the second heating may cause an additional (desired) corneal shape change. As described above, heating may be performed according to a specific pattern in order to limit the region to which the cross-linking agent is applied to a region where stabilization of the shape change of the cornea is desired.
ここで説明した実施形態では、図1に示すアプリケータ110のようなアプリケータによって規定される環状パターンに従って角膜における架橋結合を開始させるのであるが、他の実施形態では、開始パターンは特定の形状に限定されない。実際、エネルギーは角膜に対して非環状パターンで適用されてもよく、その結果として引き起こされる角膜構造の非環状の変化に対応する領域において架橋結合が開始されてもよい。
角膜に適用されてもよいエネルギーの非環状の形状の例は、2008年5月1日に出願された米国特許番号NO.12/113,672に開示されており、その内容は参照によって本明細書に完全に取り込まれる。
In the embodiment described here, the cross-linking in the cornea is initiated according to an annular pattern defined by an applicator such as the
Examples of non-annular shapes of energy that may be applied to the cornea are disclosed in US Pat. No. 12 / 113,672, filed May 1, 2008, the contents of which are hereby incorporated by reference. Fully captured.
上記実施形態におけるリボフラビンの架橋剤としての使用、及び、紫外光の開始要素としての使用は、単なる例として示したものである。本発明の態様によれば、一般的に、他のタイプの架橋剤が使用されてもよい。例えば、角膜は、角膜の機能のための光透過性と機械的弾性との必要とされる組み合わせを得るために、直交するシートとなるように均一に間隔を空けて組織化されたコラーゲン原線維を含む細胞外基質を採用してもよい。
原線維は、コラーゲンと中断された3本鎖螺旋構造(FACITコラーゲン)とを関連付けている。ロイシンリッチリピート(LRR)プロテオグリカンは、コラーゲン原線維の構造と機能を決定する際に重要な役割を果たす天然の結合高分子である。
角膜中に生じるFACITコラーゲンは、例えば、VI型、XII型、及びXIV型コラーゲンを含む。その一方で、角膜中で生じるLRRプロテオグリカンは、デコリン、ルミカン、ケラトカン、及びオステオグリシンを含む。FACITコラーゲン及びLRRプロテオグリカンは、コラーゲン原線維と結合しており、原線維の直径をコントロールしている。加えて、これらの高分子は、原線維同士の橋渡しを形成するとともに、原線維同士の相対的な移動を規制しつつある程度の弾性を付与することが可能な原線維間での結合を形成する。FACITコラーゲンとLRRプロテオグリカンは原線維同士を結合することのできる性質を有しているため、本発明の態様に適用される架橋剤の要素として用いられてもよい。
The use of riboflavin as a cross-linking agent and the use of UV light initiating elements in the above embodiment is given as an example only. In general, other types of cross-linking agents may be used in accordance with aspects of the present invention. For example, the cornea is a collagen fibril that is uniformly spaced to form orthogonal sheets to obtain the required combination of light transmission and mechanical elasticity for cornea function. An extracellular matrix containing may be employed.
Fibrils associate collagen with interrupted triple-stranded helical structures (FACIT collagen). Leucine rich repeat (LRR) proteoglycans are natural binding polymers that play an important role in determining the structure and function of collagen fibrils.
FACIT collagen generated in the cornea includes, for example, type VI, type XII, and type XIV collagen. On the other hand, LRR proteoglycans that occur in the cornea include decorin, lumican, keratocan, and osteoglycin. FACIT collagen and LRR proteoglycan bind to collagen fibrils and control the fibril diameter. In addition, these macromolecules form a bond between fibrils that can bridge between fibrils and can provide some degree of elasticity while regulating the relative movement of fibrils. . Since FACIT collagen and LRR proteoglycan have the property of binding fibrils, they may be used as elements of a cross-linking agent applied to the embodiment of the present invention.
一部の実施形態では、架橋剤は、架橋剤を上皮の下にあるターゲットとなる角膜原線維に十分に運搬することができるとともに、角膜表面に供給することのできる点眼薬として調整されたものを用いてもよい。例えば、その組成物を調製するために、FACITコラーゲン及び/又はLRRプロテオグリカンを例えばリン酸緩衝液などの相溶性のある生理学的緩衝液に溶解させたものを用いてもよい。対応する溶液の濃度は、約10μg/mlから約500μg/mlとしうる。 In some embodiments, the crosslinker is formulated as an eye drop that can deliver the crosslinker to the target corneal fibrils underlying the epithelium and can be delivered to the corneal surface. May be used. For example, in order to prepare the composition, FACIT collagen and / or LRR proteoglycan dissolved in a compatible physiological buffer such as phosphate buffer may be used. The concentration of the corresponding solution can be from about 10 μg / ml to about 500 μg / ml.
他の方法として、架橋剤は、例えばワセリン基剤とともに眼軟膏として選択的に塗布されてもよい。
角膜表面下の構造変化した領域、例えば中深領域2Bに形状保持物質を運搬するために、架橋剤のpHは、コラーゲン基質を開くために、例えば約7.6から8.0の適切な値に調整されてよい。
前述したように、架橋剤は、角膜構造の変化した領域に対応する特定のパターンに従って適用される。例えば、前述したマスク410と同様なマスクが、特定のパターンに従って架橋剤を運搬するために採用されてもよい。
Alternatively, the cross-linking agent may be selectively applied as an eye ointment, for example with a petrolatum base.
In order to deliver the shape-retaining substance to the structurally changed region under the corneal surface, for example, the
As described above, the cross-linking agent is applied according to a specific pattern corresponding to the altered region of the corneal structure. For example, a mask similar to the
加えて、架橋剤は、角膜に熱が加えられる前及び/又は後に適用されてもよい。架橋剤を適用する時間の長さは、その架橋剤に依存する。もし、熱が加えられる前に架橋剤が適用される場合には、形状保持物質の適用の結果生ずる原線維の動きへの阻害を排除するために、さらなる熱が加えられなければならないかもしれない。
しかし、結局のところ、架橋剤とともに運搬される例えばFACITコラーゲン及び/又はLRRプロテオグリカンの存在は、熱が適用される前及び/又は後に架橋剤が適用されるかどうかにかかわらず、熱によって引き起こされた構造の変化を維持するのに役立つ。
本発明の実施形態において架橋剤を適用するのは、角膜原線維の新しい構造配置を維持することを目的としており、角膜矯正治療のような治療の間に変化しない角膜の構造に押し付けられる機械的な変形を維持することを目的としていない点に留意すべきである。
実際、機械的な変形を伴う角膜再形成のいかなるプロセスも、角膜の構造が機械的な変形に抵抗するため、その適用により時間がかかる、もしくはその適用が無効となるために、力が加えられる前に形状保持物質を適用することを避けると思われる。他方、そのような抵抗を排除するために熱を加えることは、より容易である。
In addition, the cross-linking agent may be applied before and / or after heat is applied to the cornea. The length of time that the cross-linking agent is applied depends on the cross-linking agent. If the cross-linking agent is applied before heat is applied, additional heat may have to be applied to eliminate the inhibition of fibrillary motion resulting from the application of the shape-retaining material. .
However, after all, the presence of, for example, FACIT collagen and / or LRR proteoglycans carried with a crosslinker is caused by heat, regardless of whether the crosslinker is applied before and / or after heat is applied. Helps maintain structural changes.
The application of the cross-linking agent in an embodiment of the present invention aims to maintain a new structural arrangement of the corneal fibrils and is mechanically pressed against the corneal structure that does not change during the treatment, such as corneal orthodontic treatment. It should be noted that it is not intended to maintain a specific deformation.
In fact, any process of corneal remodeling that involves mechanical deformation is stressed because the structure of the cornea resists mechanical deformation, and its application is time consuming or invalid. It seems to avoid applying shape-retaining materials before. On the other hand, it is easier to apply heat to eliminate such resistance.
多くの模範的な実施形態及び実装例と関連して本発明について説明したが、本発明は限定されるものではなく、他のさまざまな変更及び等価な配置をカバーするものである。 Although the present invention has been described in connection with a number of exemplary embodiments and implementations, the present invention is not limited and covers various other modifications and equivalent arrangements.
Claims (19)
選択されたパターンに従って眼の角膜の角膜原線維に熱を発生させ、その熱は前記選択されたパターンに対応した角膜原線維の第1形態から第2形態への変化を引き起こし、前記第2形態は前記角膜の再形成を提供するとともに、
前記選択されたパターンに対応した角膜原線維の領域において架橋剤を活性化させ、前記架橋剤は前記角膜原線維の前記第2形態からの変化を防止する、方法。 A method applied to the treatment of the eye,
According to the selected pattern, heat is generated in the corneal fibrils of the cornea of the eye, and the heat causes a change from the first form to the second form of the corneal fibrils corresponding to the selected pattern, and the second form Provides remodeling of the cornea,
A method of activating a cross-linking agent in a region of corneal fibrils corresponding to the selected pattern, wherein the cross-linking agent prevents changes in the corneal fibrils from the second form.
前記少なくとも1つの光学装置は、前記開始要素を前記選択されたパターンに従って前記眼に導く、請求項3に記載の方法。 Applying the starting element according to the selected pattern comprises applying at least one optical device;
The method of claim 3, wherein the at least one optical device guides the starting element to the eye according to the selected pattern.
眼に対する熱の適用によって発生した角膜原線維の構造変化を維持する架橋剤、もしくは、前記角膜原線維において架橋活動を活性化させる開始要素の供給源と、
前記供給源と前記眼との間に配置可能であって、選択されたパターンを規定するとともに、前記架橋剤もしくは前記開始要素を前記選択されたパターンに従って角膜原線維に運搬する運搬装置と、を含むシステム。 A system for stabilizing the pattern of structural changes in corneal fibrils generated by the application of heat to the eye,
A cross-linking agent that maintains the structural changes of corneal fibrils generated by the application of heat to the eye, or a source of initiating elements that activate cross-linking activity in the corneal fibrils;
A delivery device that is positionable between the source and the eye and defines a selected pattern and carries the crosslinker or the initiation element to corneal fibrils according to the selected pattern; Including system.
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