JP2018513706A - 強膜上血管の機能撮像のための装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

目への造影剤の注入、目の縁郭の近位への撮像プローブの位置決定、縁郭の円周に沿った複数の画像の取得、及び、強膜上の径及び密度をリアルタイムで定量化するための複数の画像への血管セグメンテーションアルゴリズムの応用を含む、目の強膜上血管の撮像方法。撮像プローブ及び視覚フィードバック装置に作動可能に接続される処理ユニットを備えた、目の強膜上血管を撮像するためのシステム。特定の実施形態において、造影剤はフルオレセインを含む。特定の実施形態において、前記強膜上の径及び密度が視覚フィードバック装置上の画像内に表示される。特定の実施形態において、方法は画像に基づいて標的処置領域を特定し、標的処置領域においてＭＩＧＳ処置を応用するステップを含むことができる、目の眼圧を軽減するための処置の一部である。目の強膜上血管を撮像するためのマイクロ内視鏡装置は、ハンドピース及び、超音波または共焦点レーザ撮像特徴を有する眼球内チップを含む。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
その内容全体を本明細書に参照文献として援用する、２０１５年２月１３日出願の米国仮特許出願第６２／１１５，９９１号の優先権を主張する。

ここ数年、極低侵襲緑内障手術（ＭＩＧＳ）の新開発及び既存のＭＩＧＳの改善への関心が急増している。この急増は間違いなく、現在の標準的な緑内障手術、線維柱帯切除術及びチューブシャント手術の合併症発生率が、チューブシャントの２７％から線維柱帯切除術の７４％に及び、依然として高いという事実によるものである（Ｑｕｉｇｌｅｙ， Ｈ．Ａ． ａｎｄ Ａ．Ｔ． Ｂｒｏｍａｎ， Ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｇｌａｕｃｏｍａ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎ ２０１０ ａｎｄ ２０２０． Ｂｒ Ｊ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ， ２００６． ９０（３）： ｐ． ２６２−７； ａｎｄ Ｇｅｄｄｅ， Ｓ．Ｊ．， ｅｔ ａｌ．， Ｐｏｓｔｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｕｂｅ Ｖｅｒｓｕｓ Ｔｒａｂｅｃｕｌｅｃｔｏｍｙ （ＴＶＴ） ｓｔｕｄｙ ｄｕｒｉｎｇ ５ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｆｏｌｌｏｗ−ｕｐ． Ａｍ Ｊ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ， ２０１２． １５３（５）： ｐ． ８０４−８１４．ｅ１）。ＭＩＧＳ装置は、繊維柱帯（ＴＭ）をバイパスするか、もしくは切除する、または脈絡膜上腔への排液路を新しく作成することによって、圧力依存性の流出路を改善する（Ｋａｐｌｏｗｉｔｚ， Ｋ．， Ｊ．Ｓ． Ｓｃｈｕｍａｎ， ａｎｄ Ｎ．Ａ． Ｌｏｅｗｅｎ， Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｏｕｔｃｏｍｅｓ ｏｆ ｍｉｎｉｍａｌｌｙ ｉｎｖａｓｉｖｅ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｙｐａｓｓ ｓｕｒｇｅｒｙ． Ｂｒ Ｊ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ， ２０１４． ９８（５）： ｐ． ５７９−８５）。これまでの臨床研究により、安全プロファイルが改善されたＭＩＧＳが証明されているが、最も重大な合併症はトラベクトーム患者の３〜１０％（Ｍｏｓａｅｄ， Ｓ．， Ｌ． Ｄｕｓｔｉｎ， ａｎｄ Ｄ．Ｓ． Ｍｉｎｃｋｌｅｒ， Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｏｕｔｃｏｍｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｅｗｅｒ ａｎｄ ｏｌｄｅｒ ｓｕｒｇｅｒｉｅｓ ｆｏｒ ｇｌａｕｃｏｍａ． Ｔｒａｎｓ Ａｍ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ Ｓｏｃ， ２００９． １０７： ｐ． １２７−３３）及び２％のｉＳｔｅｎｔ（登録商標）（Ａｒｒｉｏｌａ−Ｖｉｌｌａｌｏｂｏｓ， Ｐ．， ｅｔ ａｌ．， Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｉＳｔｅｎｔ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｍｉｃｒｏ−ｂｙｐａｓｓ ｓｔｅｎｔ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈａｃｏｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｅｘｉｓｔｅｎｔ ｏｐｅｎ−ａｎｇｌｅ ｇｌａｕｃｏｍａ ａｎｄ ｃａｔａｒａｃｔ： ａ ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｓｔｕｄｙ． Ｂｒ Ｊ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ， ２０１２．９６（５）： ｐ． ６４５−９； ａｎｄ Ｖｏｓｋａｎｙａｎ， Ｌ．，ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ， ｕｎｍａｓｋｅｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉＳｔｅｎｔ（Ｒ） ｉｎｊｅｃｔ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｏｐｅｎ−ａｎｇｌｅ ｇｌａｕｃｏｍａ： ｓｙｎｅｒｇｙ ｔｒｉａｌ． Ａｄｖ Ｔｈｅｒ， ２０１４． ３１（２）： ｐ． １８９−２０１）の患者に発生する、術後早期の一時的な前房出血及び眼圧（ＩＯＰ）の上昇である。

ＭＩＧＳにおけるＩＯＰの低下は概して、緑内障の外科処置のゴールドスタンダーである線維柱帯切除術及びチューブシャントに見られるほど劇的ではない。臨床研究では５年間の水晶体トラベクトームで平均１５．２ｍｍＨｇ、また超音波水晶体乳化吸引術を利用した５年間のｉＳｔｅｎｔで１６．８ｍｍＨｇであることが明らかになっている（Ｍｏｓａｅｄ ｅｔ ａｌ．、Ａｒｒｉｏｌａ−Ｖｉｌｌａｌｏｂｏｓ ｅｔ ａｌ．、ａｎｄ Ｖｏｓｋａｎｙａｎ ｅｔ ａｌ．）。トラベクトーム等の切除型のＭＩＧＳにより、ＴＭの大円弧部を除去することが可能であるため、概してｉＳｔｅｎｔ（Ｋａｐｌｏｗｉｔｚ ｅｔ ａｌ．）等のバイパス型と比較して低いＩＯＰのエンドポイントを達成することができる。しかしながらこの場合、一過性術後ＩＯＰの上昇及び前房出血の確率が高くなってしまう。さらに解剖学的研究により、シュレム管は高度に分割されて不連続であり、集合管の位置及び数は人によって異なることが明らかになっている（Ｆｒａｎｃｉｓ， Ａ．Ｗ．， ｅｔ ａｌ．， Ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｑｕｅｏｕｓ ｈｕｍｏｒ ｏｕｔｆｌｏｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ． Ｉｎｖｅｓｔ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ Ｖｉｓ Ｓｃｉ， ２０１２． ５３（９）： ｐ． ５１９８−２０７； ａｎｄ Ｋａｇｅｍａｎｎ， Ｌ．， ｅｔ ａｌ．， Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｏｕｔｆｌｏｗ ｐａｔｈｗａｙ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｖｉｎｇ ｈｕｍａｎ ｅｙｅ． Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ， ２０１２． １１９（８）： ｐ． １５６３−８）。集合管から離れたＴＭの領域をバイパスすることにより、ＩＯＰの低下の最大の潜在性を達成することができない場合がある。これらの様々な証拠は全て、ＴＭの位置的な価値が３６０°まったく同じというわけではないことを示唆する。つまり、ＴＭのどの部分を切除するかまたはバイパスするかを知ることが、目標とするＭＩＧＳをより多く実現し、ＭＩＧＳにおいて現在見られるＩＯＰのエンドポイントと強膜上の静脈圧の理論限界のギャップを潜在的に狭める上で、極めて重要となる可能性がある（Ｌｏｅｗｅｎ， Ｎ．Ａ． ａｎｄ Ｊ．Ｓ． Ｓｃｈｕｍａｎ， Ｔｈｅｒｅ ｈａｓ ｔｏ ｂｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｗａｙ： ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｇｌａｕｃｏｍａ ｓｕｒｇｅｒｉｅｓ， ｉｎ Ｂｒ Ｊ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ． ２０１３： Ｅｎｇｌａｎｄ． ｐ． １２２８−９； Ｂｒｕｂａｋｅｒ， Ｒ．Ｆ．， Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｐｉｓｃｌｅｒａｌ ｖｅｎｏｕｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｙｅ． Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ａｒｃｈ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ， １９６７． ７７（１）： ｐ． １１０−４； ａｎｄ Ｓｉｔ， Ａ．Ｊ． ａｎｄ Ｊ．Ｗ． ＭｃＬａｒｅｎ， Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅｐｉｓｃｌｅｒａｌ ｖｅｎｏｕｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ． Ｅｘｐ Ｅｙｅ Ｒｅｓ， ２０１１． ９３（３）： ｐ． ２９１−８）。

高収率のＴＭを目標とする１つの直観的手法は、撮像により集合管を特定することである（Ｌｏｅｗｅｎ ｅｔ ａｌ．）。いくつかの研究により、３Ｄマイクロコンピュータ断層撮影（Ｈａｎｎ， Ｃ．Ｒ．， ｅｔ ａｌ．， Ｉｍａｇｉｎｇ ｔｈｅ ａｑｕｅｏｕｓ ｈｕｍｏｒ ｏｕｔｆｌｏｗ ｐａｔｈｗａｙ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ ｂｙ ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｉｃｒｏ−ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ （３Ｄ ｍｉｃｒｏ−ＣＴ）． Ｅｘｐ Ｅｙｅ Ｒｅｓ， ２０１１． ９２（２）： ｐ． １０４−１１）、波長掃引型光干渉断層画像診断法（ｓｓ−ＯＣＴ）（ＭｃＫｅｅ， Ｈ．， ｅｔ ａｌ．， Ａｎｔｅｒｉｏｒ ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｇｌｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ： ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｃｌｅｒａｌ ｓｐｕｒ， Ｓｃｈｗａｌｂｅ’ｓ Ｌｉｎｅ， ａｎｄ Ｓｃｈｌｅｍｍ’ｓ Ｃａｎａｌ． Ｊ Ｇｌａｕｃｏｍａ， ２０１３． ２２（６）： ｐ． ４６８−７２）、及び内視鏡型ＯＣＴ（Ｒｅｎ， Ｊ．， ｅｔ ａｌ．， Ｅｘ ｖｉｖｏ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ ｐｒｏｂｅ． Ｉｎｖｅｓｔ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ Ｖｉｓ Ｓｃｉ， ２０１１． ５２（７）： ｐ． ３９２１−５）を利用した流出路の撮像に成功している。あるグループは波長掃引型ＯＣＴを利用したアングル構造を明らかにしているが、一方で別のグループはマイクロＣＴを利用した強膜内静脈叢を明らかにしている。マイクロＣＴは極めて詳細に強膜内及び強膜上血管の複雑性を示すが、この撮像モダリティは生体外設定に限定される。さらに、これらの研究にはすべて、広範な組織処理を必要とするために、臨床応用が限定されるという共通点がある。波長掃引型ＯＣＴは高い臨床的解釈を有するが、３６０度全体の画像取得には最大数秒間が必要となり、モーションアーチファクトによって混乱する可能性がある。またいくつかの研究により、ＩＯＰの上昇によりシュレム管が部分的に崩壊する可能性があることが明らかになっている。これにより、アングル構造の一貫した特定がより困難になる可能性がある。最後に、ＯＣＴは十分な解剖学的データを提供するが、ＭＩＧＳ手順のための位置誘導の機能的相関が現在も依然として欠落している。流出路の内腔を強調するための新たな技術が必要とされる。強膜上の静脈液波を観察することで大口径の房水静脈を位置特定する手術の技術が近年、提案されている。この技術は明らかに手術の利用に限定され、主に定性かつ主観的方法である。

強膜上血管を検出することが可能であるマイクロ内視鏡を利用した装置、システム及び方法が必要とされる。さらに、縁郭の３６０°に及ぶ強膜上血管の形態の領域差を検出し、定量化することが望まれている。手術後のＩＯＰを可能な限り低下させるためにＭＩＧＳ手順によりアクセスするべきＴＭの領域を、手術前に非侵襲的に特定する方法もまた必要とされる。このようなシステム及び方法はリアルタイムで機能的であるべきであり、広範な組織画像処理の遅延を必要とするべきではない。

特定の態様において、本発明は、切り出し（目の内側からの撮像）手法または切り込み手法を利用して目の集合管を定量化することが可能であるマイクロ内視鏡装置に関する。本発明はまた、約１．５ｍｍの幅を有するマイクロ内視鏡の利用に関する。造影剤が目に注入される場合に、目の内側から外側への排液路をよく見ることができ、造影剤は目から排出されると、流出路の機能的部位を通り、排液路を画成する。マイクロ内視鏡はその後、目の角膜縁の周囲の血管の密度及び径を計測するために、目の縁郭付近の結膜上に配置される。血管の密度が高く、径が大きい領域ほど、その領域内での流量は増大する。この機能情報はその後、大流量の領域を目標とするべきであるＭＩＧＳ手順を実行するよう外科医を誘導することができる。

ある態様において本発明は、目に造影液を注入し、縁郭を含む繊維柱帯の近位に撮像プローブを位置決定し、縁郭の円周に沿って複数の画像を取得して、強膜上の径及び密度をリアルタイムで定量化するための血管セグメンテーションアルゴリズムを複数の画像に応用するステップを含む、目の強膜上血管の撮像方法である。

別の態様において本発明は、目に造影液を注入し、目の縁郭の近位に撮像プローブを位置決定し、縁郭の円周に沿って複数の画像を取得して、局所的な流量の変化をリアルタイムで定量化するための血管セグメンテーションアルゴリズムを複数の画像に応用するステップを含む、目の縁郭の円周に沿った局所的な流量の変化の定量化方法である。

さらに別の態様において本発明は、撮像プローブに作動可能に接続される処理ユニット及び視覚フィードバック装置を含む、目の強膜上血管の撮像システムである。処理ユニットは、目の縁郭の円周に沿って取られた複数の画像に、造影液を用いて実行される血管セグメンテーションアルゴリズムを応用するものと考えられ、処理ユニットは、血管セグメンテーションアルゴリズムに基づいて、強膜上の径及び密度を定量化する合成画像を含む画像をリアルタイムで視覚フィードバック装置上に生成するものと考えられる。

さらに別の態様において本発明は、目の強膜上血管を撮像するマイクロ内視鏡装置である。マイクロ内視鏡装置は、近位端、遠位端、及びそれを通る少なくとも１つの内腔を備えるハンドピース、ハンドピースの遠位端に位置決定され、撮像トランスデューサを有し、灌水ポートを有する遠位部を備える眼球内チップ、ハンドピースの少なくとも１つの内腔を通って延在し、撮像トランスデューサに作動可能に接続される少なくとも１つのケーブル、ならびに、ハンドピースの少なくとも１つの内腔を通って延在し、灌水ポートに接続される少なくとも１つの灌水チューブを備える。いくつかの実施形態において撮像トランスデューサは、少なくとも１つの前方視鏡及び少なくとも１つの側方視鏡を備える。いくつかの実施形態において撮像トランスデューサは、少なくとも１つの共焦点鏡を備える。いくつかの実施形態において撮像トランスデューサは、少なくとも１つの超音波トランスデューサを備える。いくつかの実施形態において眼球内チップは、切り込みまたは切り出し手順における利用に適した大きさである。いくつかの実施形態において眼球内チップは、目の解剖学的構造を撮像することが可能である。いくつかの実施形態において目の解剖学的構造は、シュレム管、シュレム管内の隔壁、及びシュレム管の下流の管を含む排水構造である。

上述の目的及び特徴、及び他の目的及び特徴は、本発明への理解を与え、本明細書の一部を構成するために含まれる以下の説明及び、同様の符号が同様の要素を表す添付の図面を参照することで明らかとなる。

目の強膜上血管を撮像するための、例示的な光ファイバ共焦点レーザマイクロ内視鏡撮像システムの画像である。 目の強膜上血管を撮像するための、例示的なマイクロ内視鏡装置画像である。 例示的なマイクロ内視鏡装置の眼球内チップの拡大図である。 例示的なマイクロ内視鏡装置の撮像トランスデューサの拡大図である。 例示的な眼灌流システムの画像である。 （フルオレセイン注入後の）時間の経過による関心領域内の平均信号強度を示すグラフである。 強膜上血管の画像である。 強膜上血管の画像である。 シュレム管の画像である。 シュレム管の画像である。 角膜縁の周囲３６０°に沿った蛍光信号の分布画像を示す。 選択した関心領域内の血管径及び信号強度または密度を定量化する画像を示す。 選択した関心領域内の血管径及び信号強度または密度を定量化する画像を示す。 角膜縁の周囲に沿った強膜上の径の分布を示すグラフである。 角膜縁の周囲に沿った蛍光信号強度の分布を示すグラフである。 下象限内の蛍光量を他の全ての象限と比較して示すグラフである。

本発明の図及び説明が本発明のより明確に理解に関連する要素を示すために簡略化されたことを理解すべきである一方で、目的を明確にするために、強膜上血管の撮像システム及び方法に見られる多くのその他の要素を削除する。当業者は、他の要素及び／またはステップが本発明の実施において望ましいか、かつ／または必要であることを認識することができる。しかしながらながら、このような要素及びステップは当技術分野では既知であり、かつ本発明の理解を容易にはしないので、このような要素及びステップの詳解は本明細書では提供していない。本明細書の開示は、当業者に周知のこのような要素及び方法の全ての変更及び修正を対象とする。

別段に定義しない限り、本明細書で用いた全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されたものに類似する、もしくは均等な任意の方法及び材料を本発明の実践または試験に利用することが可能であるが、本明細書には好ましい方法及び材料を記載する。

本明細書において使用される通り、以下の用語のそれぞれは、この項において、それに関連する意味を有する。

冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、その冠詞の文法的対象の１つあるいは１つ以上（例えば少なくとも１つ）を指すに本明細書で使用される。例として、「ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ」は１つの要素もしくは１つ以上の要素を意味する。

本明細書において使用される通り、量、持続時間等の計測可能な値の「Ａｂｏｕｔ（約）」は、具体的な値からの±２０％、±１０％、±５％、±１％、及び±０．１％の変化が適切であるため、これらの変化を包含することが意味される。

範囲：本開示を通じて、本発明の様々な態様は範囲形式で提示することができる。範囲形式での記載は単に便宜上及び簡略化のためであり、本発明の範囲の柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。したがって、範囲の記載は、具体的に開示された潜在的な全ての部分範囲及びその範囲内の個々の数値を有すると見なされるべきである。例えば、１から６等の範囲の記載は、１から３、１から４、１から５、２から４、２から６、３から６等の具体的に開示された部分範囲ならびに、例えば１、２、２．７、３、４、５、５．３、及び６等のその範囲内の個々の数字を有すると見なされるべきである。これは、範囲の広さに関わりなく適用される。

本明細書において実証するように、マイクロ内視鏡は、強膜上血管を可視化し、目の前房内へのフルオレセイン注入後のそれらの密度及び径の特徴を、最小限の組織マニピュレーションで明らかにするために利用されてもよい。これによりマイクロ内視鏡は、組織内の微小血管系を可視化し、異常な細胞を検出することにより、臨床医がリアルタイムの光学生検を実行することを可能にする。

システム
したがって、本発明はリアルタイムの強膜上血管の機能撮像システムを含む。図１に示すように、システム１０は一般に、マイクロ内視鏡１１、レーザスキャニングユニット１８、画像取得を開始するフットペダル１６、及びコンピュータステーション１２を含む。いくつかの実施形態では、システムはさらに、超音波撮像ユニット（図示せず）を備える。コンピュータステーション１２は、少なくとも１つの処理装置、標準的な入力及び出力装置、ならびに、必要に応じて、データを保存し、プログラムを実行し、ネットワークを介してデータを送受信するための、計算装置上に通常見受けられる全てのハードウェア及びソフトウェアを含む。コンピュータステーション１２はさらに、撮像データ視覚的なユーザフィードバックを提供するモニタまたは他の視覚表示装置を含む。レーザスキャニングユニットを備える実施形態において、４８８−ｎｍレーザ光源は、３０，０００の光ファイバから成るファイバ束の一端上の２つの鏡によってラスタ化されてもよい。レーザは各ファイバに順次導かれ、組織に到達してもよい。蛍光発光は捕集されて、照明のために利用された同じファイバ内に戻される。各ファイバの小さいコア径は、プローブにオプティカルセクショニングの能力を与えるピンホールとして作用する。マイクロ内視鏡は、３０ミクロンの組織深達に適していることが好ましい。さらにマイクロ内視鏡は、１．５ｍｍの径を有し、４２３×４２３ミクロンの視野を投影することが好ましい。横方向及び軸方向の解像度はそれぞれ、３．５及び１５ミクロンであることが好ましい。画像フレームまたは映像の後処理がコンピュータステーション１２のモニタ上に示され、外科医が縁郭を含む繊維柱帯に沿ってリアルタイムに移動することを可能にしてもよい。制限なく、本明細書に記載するように利用に適した例示的なシステムは、Ｍａｕｎａ Ｋｅａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．の利用可能なＣｅｌｌｖｉｚｉｏ（登録商標）システムである。

システム１０のコンピューティングステーション１２はまた、ローカルまたはリモートの実行可能なソフトウェアプラットフォームとして動作してもよい、それに関連するソフトウェアプラットフォームを有してもよい。本明細書において企図される通り、当業者に理解されるデスクトップまたは携帯機器、ラップトップ、タブレット、無線デジタル／携帯電話、テレビ、または他のシンクライアント装置を含むシステムとともに、当業者に理解される任意の他の計算装置が利用されてもよい。

例えば、システムのコンピュータ操作可能な構成要素（複数可）は単一の計算装置上に完全に位置してもよいか、またはシステム内の任意の数の装置上に位置してもよい。コンピュータステーション１２と同様に、本明細書において企図される任意の計算装置は一般に、少なくとも１つの処理装置、標準的な入力及び出力装置、ならびに、必要に応じて、データを保存し、プログラムを実行し、ネットワークを介してデータを送受信するための、計算装置上に通常見受けられる全てのハードウェア及びソフトウェアを含んでもよい。計算装置（複数可）はまた、付加的なストレージバックアップのため、また、ファイル、ｅメール、ソフトウェア、及び２つ以上の計算装置間の任意の他のデータ形式の通信を可能にする等のために直接またはネットワークを介してリモートデータベースに接続されてもよい。本発明のシステムが利用するデータベースの数、種類または接続性には制限がない。

システム１０は、例えば、オープンな広域ネットワーク（例えば、インターネット）、電子ネットワーク、光ネットワーク、無線ネットワーク、物理的に安全なネットワークまたは仮想プライベートネットワーク、及び任意のその組み合わせ等の、当業者に理解される通信ネットワークを含んでもよい。通信ネットワークはまた、情報項目及び他のデータのシステム１０を介した送信に適するように、ゲートウェイ、ルータ、ブリッジ、インターネットサービスプロバイダネットワーク、公衆交換電話網、プロキシサーバ、ファイアウォール等の任意の中間ノードを含んでもよい。

さらに通信ネットワークは、当業者によって理解されるように、例えば、標準的な送信制御プロトコル／インターネットプロトコル（「ＴＣＰ／ＩＰ」）に従って情報及びパケットを伝送するためのパケット交換網等の標準的なアーキテクチャ及びプロトコルを利用してもよい。当業者によって理解されるように、計算装置のいずれかは、例えば、従来のモデムを利用した従来の電話サービス接続、統合サービスデジタル網（「ＩＳＤＮ」）、ケーブルによるデータサービスインタフェース標準（「ＤＯＣＳＩＳ」）ケーブルモデムを含むケーブル接続、デジタル加入者回線（「ＤＳＬ」）、Ｔ１回線、または任意の他の機構を通じて通信ネットワークに通信可能に接続されてもよい。さらにシステムは当業者に理解されるように、任意の従来のオペレーティングプラットフォームまたはプラットフォーム（Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃ ＯＳ、Ｕｎｉｘ、Ｌｉｎｕｘ、Ａｎｄｒｏｉｄ等）の組み合わせを利用してもよく、任意の従来のネットワーキング及び通信ソフトウェアを利用してもよい。

データを保護する上で、ネットワークを介した不正傍受からファイルを保護するために暗号化規格が利用されてもよい。当業者によって理解されるように、本発明のシステム上の任意の点において、任意の暗号化規格または認証方法が利用されてもよい。例えば暗号化は、デュアルキー暗号化を用いたセキュアソケットレイヤー（ＳＳＬ）を利用して出力ファイルを暗号化することによって実現されてもよい。さらにシステムは、データ操作または情報アクセスを制限してもよい。

上述のようにシステムは、ローカルまたはリモート計算装置によって管理することができるアプリケーションソフトウェアを含んでもよい。ソフトウェアは、少なくとも１つの既存のソフトウェアプラットフォームの使いやすさを最大限に向上させ、また、少なくとも１つの既存のソフトウェアプラットフォームの機能を拡張することができるソフトウェアフレームワークまたはアーキテクチャを含んでもよい。アプリケーションアーキテクチャは、ユーザが電子ファイルを整理し管理する実際の方法に近づけ、それによって、単純な、一貫した、かつ直観的なインターフェースを通じて利用アクティビティを、各アプリケーション内で、またアプリケーション間で伝達しながら、自然な、一貫した方法で利用アクティビティを整理してもよい。アーキテクチャはまた、再利用可能であり、広範な再プログラミングなしにプラグイン能力を任意の数のアプリケーションに提供してもよく、それによって、システム外部のパーティがアーキテクチャにプラグインされる構成要素を作成することが可能になる。これにより、アーキテクチャにおけるソフトウェアまたはポータルは拡張可能であってもよく、新規のソフトウェアまたはポータルが任意のパーティによって、アーキテクチャのために作製されてもよい。

システムは、１つ以上の機能を実行するために、１人以上のユーザにアクセス可能なソフトウェアを提供してもよい。このようなアプリケーションは、ユーザと同じ場所またはユーザから離れた場所で利用可能であってもよい。各アプリケーションは、ユーザがシステム内に存在する情報と対話しやすいように、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供してもよい。ＧＵＩはユーザ、ユーザのセット、またはユーザのタイプに固有であってもよいか、または、全てのユーザまたは選択されたユーザのサブセットに関して同一であってもよい。システムソフトウェアはまた、ユーザが１つ以上の他のアプリケーションのＧＵＩを選択するか、もしくはそれと対話することを可能にする、または、システムの任意の部分を通じて利用可能な様々な情報にユーザが同時にアクセスすることを可能にする主ＧＵＩ設定を提供してもよい。

システムソフトウェアはまた、ＧＵＩを介して本発明のシステムへの、またはそこからのリモートアクセスを提供するポータルまたはＳａａＳであってもよい。ソフトウェアは例えば、ネットワークブラウザ及び他の標準的なアプリケーションを含んでもよい。ソフトウェアはまた、別のアプリケーションにおけるユーザ要求に基づいて、またはユーザ要求によって、インターネット上の、または限定的な、もしくは制限されたデータベースからといった、１つ以上の遠隔点から特定のデータを自動的に検索するか、または取得する能力を含んでもよい。ソフトウェアはシステムの必要性に応じて、ユーザタイプごとに異なってもよいか、または、特定のユーザタイプのみに利用可能であってもよい。ユーザは例えば、アプリケーションソフトウェアの一部または全部をローカルの計算装置上に置いてもよいか、または当業者によって理解されるように、通信ネットワークを介して計算装置を中央サーバ上で実行するソフトウェアにリンクさせるためのリンク機構を単に有してもよい。このように、ソフトウェアを有するか、ソフトウェアへのアクセスを有する任意の装置は、任意の情報項目またはデータ収集項目、またはこのようなファイルに関連する情報ファイルをアップロードまたはダウンロードすることが可能であってもよい。

ソフトウェアを通したデータの提示は、任意の種類または数の選択可能な形式であってもよい。例えば、提示された情報の下層をうまく閲覧することによって情報が利用可能である多層データ形式が利用されてもよい。このような層は本明細書に記載のように、ドロップダウンメニュー、タブフォルダファイル、もしくは当業者によって理解される他の階層化技術を利用することによって、または、新規の自然言語インターフェースを通じて利用可能であってもよい。形式はまた、ユーザによる特定のフィールドの部分データのエントリに応じてデータを満たすことができるＡｕｔｏＦｉｌｌ機能を含んでもよい。全ての形式は、ＸＭＬ等の標準的な読み取り可能形式であってもよい。ソフトウェアはさらに、例えば、情報項目収集フィールドの利用または整理のための様々な選択可能なオプションをユーザに提示するためのフロントまたは「メイン」ページ等のアプリケーションに典型的に見受けられる標準的な特徴を組み込んでもよい。

システムソフトウェアはまた、生成されたｅメールメッセージまたはファイル添付等の、計算装置に接続される任意の通信可能に送信することができる印刷可能結果報告、または、電子結果報告の生成等の標準的な報告機構を含んでもよい。同様に、上述のシステムの特定の結果は、ユーザに特定の結果を警告するために、生成された警告ｅメール、テキストまたは通話等の警告信号をトリガすることができる。このような機構のさらなる実施形態について、本明細書にて他に記載するか、または標準的なシステムが当業者によって理解されてもよい。

システムはさらに、共焦点マイクロ内視鏡を用いての撮像時に標的組織のコントラストを生成するために、フルオレセイン等の注入可能な蛍光剤を含んでもよい。一実施形態では、０．２５％フルオレセインを含むＦｌｕｒｅｓｓ（商標）が利用されてもよい。代替的に、フルオレセインの代わりにインドシアニングリーンまたは蛍光性ナノ粒子が利用されてもよい。撮像時に標的組織の好適なコントラストを提供する上で十分なプローブが注入されるのであれば、利用される薬剤またはプローブの種類及び濃度には制限がない。例えば特定の実施形態において、０．００１％と１％の間の濃度の薬剤またはプローブが利用される。１％を超える濃度が利用されてもよいが、場合によっては、選択された造影剤の界面化学に応じて、より高い濃度が繊維柱帯を詰まらせる可能性がある。

装置
別の態様において、本発明はさらに、本明細書に記載の応用及び方法のために特殊設計されたマイクロ内視鏡装置を含む。図２Ａに示すように、例示的なマイクロ内視鏡装置１００が提示される。マイクロ内視鏡装置１００は一般に、ハンドピース１０２、ケーブル１０４、灌水チューブ１０６、及び眼球内チップ１１０を含む。図２Ｂに示すように、眼球内チップ１１０は一般に、撮像トランスデューサ１１２及び少なくとも１つの灌水ポート１０８をさらに含む。

ハンドピース１０２は、近位端、遠位端、及び、それを通る少なくとも１つの内腔を有する細長い本体を備える。ハンドピース１０２は、丸味が付された形状及び他面形状等の任意の好適な形状を備えることができる。ハンドピース１０２の形状は、その断面の形状から説明されてもよい。例えば正面から見ると、ハンドピース１０２は、円形の断面、卵形の断面、または、３つ、４つ、もしくはそれ以上の側面を有する多角形の断面を有してもよい。ハンドピース１０２は、任意の好適な大きさを有することができる。いくつかの実施形態では、ハンドピース１０２は、５ｃｍと１０ｃｍの間の長さを有することができる。いくつかの実施形態では、ハンドピース１０２は、１ｃｍと３ｃｍの間の幅を有することができる。いくつかの実施形態では、ハンドピース１０２は、１つ以上の稜線、溝、隆起等のグリップ性を向上させるための外観的特徴を備えることができる。ハンドピース１０２は、プラスチック及び金属を含むがそれに限定されない任意の好適な材料を備えることができる。

少なくとも１つのケーブル１０４は、ハンドピース１０２の少なくとも１つの内腔を通って延在する。少なくとも１つのケーブル１０４は、マイクロ内視鏡装置１００によって送信され、取得された信号を伝送する。例えばいくつかの実施形態では、ケーブル１０４は、超音波信号を伝送してもよい。他の実施形態では、光ファイバケーブル１０４は、光信号を伝送してもよい。特定の実施形態においては、複数の信号を伝送するために、複数のケーブルが提供される。いくつかの実施形態では、マイクロ内視鏡装置１００に電力を供給するために、少なくとも１つのケーブル１０４が含まれてもよい。

灌水チューブ１０６は、ハンドピース１０２の少なくとも１つの内腔を通って延在する。灌水チューブ１０６は、液体の配送に適した内腔を備える。例えば灌水チューブ１０６は、マイクロ内視鏡装置１００が利用されている間に目の前眼房の容量を維持するために平衡塩類溶液を配送してもよい。灌水チューブ１０６は、ハンドピース１０２の遠位端付近の少なくとも１つの灌水ポート１０８内で終端する。少なくとも１つの灌水ポート１０８は、液体の灌流１０４を灌水チューブ１０６を通って配送することを可能にする。特定の実施形態において、灌水チューブ１０６は着脱可能である。

眼球内チップ１１０は、ハンドピース１０２の遠位端に位置する。いくつかの実施形態において眼球内チップ１１０は、目の中の微小切開に嵌合する大きさである。例えばいくつかの実施形態では眼球内チップ１１０は、０．１ｍｍと２ｍｍの間の幅を有する。特定の実施形態において眼球内チップ１１０は、１ｃｍと２ｃｍの間の長さを有する。眼球内チップ１１０は、近位部及び遠位部を備える。眼球内チップ１１０の遠位部は灌水ポート１０８を備え、灌水チューブ１０６の遠位端を収容する。眼球内チップ１１０の遠位部は、撮像トランスデューサ１１２及びケーブル１０４の遠位端を収容する。

図２Ｃに示すように、撮像トランスデューサ１１２は、少なくとも１つの前方視鏡１１６、少なくとも１つの側方視鏡１１８、少なくとも１つの超音波トランスデューサ１２０、及び少なくとも１つのトランスデューサ共焦点鏡１２２をさらに含む。撮像トランスデューサ１１２は、超音波信号及びレーザ光信号を含むがそれに限定されない、強膜上血管のリアルタイムの機能撮像のための信号を送受信する。いくつかの実施形態において撮像トランスデューサ１１２は、送受信された信号を送信するために少なくとも１つのケーブル１０４に作動可能に接続される。

特定の実施形態において、ハンドピース１０２は、（超音波水晶体乳化吸引術用ハンドピース、トラベクトーム（登録商標）ハンドピース、またはｉＳｔｅｎｔ（登録商標）インジェクタ等の）既存のハンドピースシステムへの取付に対応することができる。既存のハンドピースシステムは、マイクロ内視鏡装置が既存のハンドピースシステムと併せた利用に対応することができる場合に、灌水チューブ１０６を任意に取り外すことができる灌水手段を備えてもよい。マイクロ内視鏡装置は、切り出し及び切り込み手順を含む任意の手順に適する。装置の寸法により、装置は目の解剖学的構造の撮像における利用に適することが可能である。いくつかの実施形態において装置は、目の排水構造を撮像することが可能である。例えば装置は、シュレム管、シュレム管内の隔壁、シュレム管の下流の管等を撮像することが可能である。

方法
本発明はさらに、目の強膜上血管の撮像方法を含む。一実施形態では、本方法は、目に造影剤を注入し、（縁郭を含む）目の繊維柱帯の近位に撮像プローブを位置決定し、縁郭の円周に沿って複数の画像を取得し、強膜上の径及び密度をリアルタイムで定量化するための血管セグメンテーションアルゴリズムを複数の画像に応用するステップを含む。

本発明はまた、目の縁郭の円周に沿った局所的な流量の変化の定量化方法を含んでもよい。本方法は、目に造影剤を注入し、目の縁郭の近位に撮像プローブを位置決定し、縁郭の円周に沿って複数の画像を取得し、局所的な流量の変化をリアルタイムで定量化するために血管セグメンテーションアルゴリズムを複数の画像に応用するステップを含んでもよい。特定の実施形態において、血管セグメンテーションアルゴリズムは、局所的な流量の変化を定量化するために、撮像された強膜上血管の径及び密度を利用してもよい。

特定の実施形態においては、縁郭の円周に沿って約１５度の間隔で、画像が取得されてもよい。他の実施形態において画像取得は、縁郭に沿ってマイクロ内視鏡を滑走させて、角膜縁の構造を１度ごとに撮像することによって実行することができる。

特定の実施形態においてマイクロ内視鏡は、外科医にとって臨床的に最も関心のある角膜縁周辺の血管への最良のアクセスを提供するために、縁郭の後方０ｍｍと約３ｍｍの間に位置してもよい。マイクロ内視鏡は縁郭の約１ｍｍ後方に位置することが好ましい。

特定の実施形態において、本方法はさらに、シュレム管の撮像のために目の中に切開を作成するステップを含む。例えば、縁郭に基部を有する３ｍｍ×３ｍｍの三角形の強膜弁が作成されてもよい。強膜弁の大きさまたは幾何学形状には制限がないことが理解される。別の例では強膜弁の大きさは、基部の長さが２ｍｍから５ｍｍへの範囲に及んでもよく、一般に長方形の形状であってもよい。マイクロ内視鏡を位置決定してシュレム管を撮像するのために縁郭の青灰色の領域がアクセス可能となるように弁を持ち上げることができるように、切開は三角形の頂点に向かって延在する手術縁の後の範囲から始まって強膜の５０％から７５％の深さを有する。シュレム管の撮像時に、画像取得はフルオレセインの前眼房への注入直後に開始することが好ましい。

特定の実施形態において、画像を取得するステップは、造影剤はこの時間窓内にそれらの最大信号強度に到達すると思われるため、造影剤の目への注入の約７分後に行われてもよい。しかしながら、画像を取得するための時間枠に関してなんの制限もないことが理解される。

特定の実施形態において、強膜上の径及び密度が視覚フィードバック装置上の画像内に表示されてもよい。例えば画像は、第１のインジケータが血管の中心線を表し、第２のインジケータが血管の境界を表す合成画像であってもよい。

本明細書において企図される通り、生成された画像に基づいて標的処置領域を特定することによって目の眼圧を軽減するために上述の方法が利用されてもよい。例えばＭＩＧＳ処置は、切除処置またはＭＩＧＳ装置の移植等の標的処置領域に応用されてもよい。

したがって、血管の形態を定量化する能力を有する、本明細書に記載の生体外プラットフォームならびにマイクロ内視鏡装置及びシステムは、ＭＩＧＳが手術後のＩＯＰをに低下させる補助を行う中心的役割を果たしてもよい。本発明は、従来利用されている強膜上の静脈圧の方法の大幅かつ予期せぬ改善を表すシステム及び方法を提供する。また本発明の方法は、ＭＩＧＳ手順に応用可能な流出路を有さない患者にも手術を行うことができるように、手術前に実行することができる。この文脈では、システム及び方法は既存の外科技術を最適化するだけでなく、このような手術に最も対応する可能性のある患者のためのスクリーンとして作用してもよい。さらに、本方法はまた、光干渉断層画像診断法（ＯＣＴ）またはマイクロＣＴの利用と比較して、大幅な低侵襲性及びより高い臨床的な解釈可能性を表す。本明細書に提示する本方法はまた、ＯＣＴに場合に求められるように画像取得時に患者が微動だにしないでいることを必要としないため、大幅に低いモーションアーチファクトを有する。

実験の実施例
本発明について、以下の実施例を参照して説明する。これらの実施例は説明のみの目的で提示され、本発明はこれらの実施例を限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ、本明細書において提示する教示の結果として明らかになる任意の、かつ全ての変更を包含するものとして解釈されるべきである。

さらなる説明なしに、当業者は上述の説明及び以下の例示的な実施例を利用して本発明を使用し、請求項に記載された方法を実行することができる。したがって、以下の実施例は本発明の特定の実施形態を特に指摘し、以下の開示の任意の方法を限定するものとして解釈されるべきでない。

ヒトの強膜上血管の撮像には、動作可能な撮像システム、Ｃｅｌｌｖｉｚｉｏ（登録商標）（フランス、パリ、Ｍａｕｎａ Ｋｅａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）が利用されていた。本実施例において利用されるシステム構成要素を図２に示す。１０個のブタの目（Ａｌｃｏｎ）及び４つのヒトの目（ＳｉｇｈｔＬｉｆｅ）が利用された。目には０．０４％フルオレセイン（平衡塩類溶液（ＢＳＳ）を用いた１：１の希釈によって０．０４％に希釈されたＦｌｕｒｅｓｓ（商標））が注入され、カスタムメイドの目に取り付けるステーション（図２）を用いた持続注入によって維持される。

図３に示すように、ブタの目が目に取り付けるステーションの平坦なプラットフォーム上に取り付けられ、シリンジを介して提供される吸引部を用いて固定された。虹彩面は地面と平行にされ、ｉＰｈｏｎｅを利用したアプリケーションであるＡｘｉｓ Ａｓｓｉｓｔａｎｔを用いて確認された。３６０度の角膜縁について、ｍｉｎｉ―Ｗｅｓｔｃｏｔｔの鋏を利用して実行され、Ｔｅｎｏｎの組織が鈍く切開され、強膜が露出された。図３をさらに参照すると、ＢＳＳ溶液が２６ゲージの針（２４）を介して７５ｃｍＨ２Ｏの位置で垂下され、目の中に配送された。この高さは、生体外に灌流された目のプラットフォームに２５ｍｍＨｇから３０ｍｍＨｇのＩＯＰを与えるために選択された。注入ポートから９０度離れた場所に通気ポートを作成するために、より小口径の３０ゲージの針（２６）が利用された。Ｔｏｎｏｐｅｎによって、ＩＯＰが３分ごとに確認された。フルオレセインの優先配送を角度の特定の象限に抑えるため、針の先が前部水晶体嚢の中心の１ｍｍ上のべベルアップの位置に到達した後に、５秒間に０．０４％フルオレセインを０．２ｃｃ注入するために、２６ゲージの針（２８）が注入ポートと通気ポートとの間に半分挿入された。

４つのヒトの目の内、死亡したヒトの目は、緑内障または目の手術を経験した、７８歳の男性及び８２歳の高齢男性のものであった。８２歳の男性の目はフルオレセイン注入後の最適な画像時間窓を判断する初期段階の研究のために利用され、一方７８歳の男性の目は全ての後続研究のために利用された。目は、上述の灌流プラットフォーム上に取り付けられた。目の上極は、視神経及び下斜筋挿入の相対位置に基づいて特定された。ヒトの両目は微量の結膜及びＴｅｎｏｎの組織を有しており、切開または組織マニピュレーションは、目の取り付け前にヒトの目では実行されなかった。

マイクロ内視鏡の３０ミクロンの侵入深度をはるかに超える、強膜の約２００ミクロン下にあるシュレム管の可視化を容易にするために、三角形の角膜縁の強膜弁が作成された。つまり、６９番のＢｅａｖｅｒの刃が利用され、その底部を用いて縁郭において３ｍｍ×３ｍｍの三角形の強膜弁が作成された。三角形の頂点に向かって延在する手術縁の後の範囲から始まる、５０％から７５％の強膜の深さの２つの切開を作成するために、刃は利用された。次に、溝の底から弁の縁を持ち上げるために、６９番のＢｅａｖｅｒの刃が、三角形の頂点を超えてほぼ水平に利用された。その後、弁を持ち上げ、弁と強膜の底部との間にトラクションを作成するために、歯のない鉗子が利用された。強膜の組織を切除するために、６９番の刃が水平に利用された。縁郭が見える青灰色の領域まで前側に切開が行われた。シュレム管を撮像するために、マイクロ内視鏡がその後、青灰色の領域の上に配置された。前眼房へのフルオレセイン注入直後に画像取得が開始された。

（フルオレセイン注入後の）撮像の最適な時間を判断するために、それぞれの目が上述のように取り付けられ、マイクロ内視鏡が注入ポートから１８０度離れた縁郭に静かに押圧された。外科医により、フットペダル１６（例えば図１）を介して、フルオレセイン注入の完了後に映像取得が開始された。マイクロ内視鏡は同じ視野を維持するために外科医によって静止状態に保持され、８分間の管腔内蛍光の増加がモニタ上でリアルタイムで見られた。ブタの目とヒトの目の両方のために同じプロトコルが利用された。ＩｍａｇｅＣｅｌｌ（フランス、パリ、Ｍａｕｎａ Ｋｅａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を利用して、画像分析が実行された。円形の関心領域（ＲＯＩ）がマイクロ内視鏡の視野に適合するように手動で作成された。フレームごとのＲＯＩ内の全信号強度が算出され、時間に対してプロットされた。

血管径及び、縁郭の３６０度に沿った蛍光信号を定量化するために、外科処置用の青いマーカ３０を１５度離して配置し、縁郭をマークした（図２）。マークごとの静止画像が、ブタの目については５分で、ヒトの目については７分で取得された。

上述の有効化された方法で内腔の境界に輪郭を付し、血管径を算出するために、血管セグメンテーションアルゴリズムがフレームごとに応用された（Ｓｍｉｓｔａｄ， Ｅ．， Ａ．Ｃ． Ｅｌｓｔｅｒ， ａｎｄ Ｆ． Ｌｉｎｄｓｅｔｈ， ＧＰＵ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｒｏｍ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅｓ． Ｉｎｔ Ｊ Ｃｏｍｐｕｔ Ａｓｓｉｓｔ Ｒａｄｉｏｌ Ｓｕｒｇ， ２０１４． ９（４）： ｐ． ５６１−７５； ａｎｄ Ｋａｒｌ， Ｋ．， Ｍｏｄｅｌ−Ｂａｓｅｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ３Ｄ Ｉｍａｇｅｓ． ２０００． ８０（２）： ｐ． １３０−１７１）。つまり管は、信号最大値が内腔中心または「ｒｉｄｇｅ（稜線）」を示す、ガウス分布を有する管腔内信号強度を有する管状構造として形成された。血管径は内腔の方向に沿って局所的変化を有することができ、稜線が異なるスケールで検出され、媒体応答が算出され、スケールを通じて応答の最大値が維持される。最大の稜線が検出されたスケールは、血管径の推定値につながった。セグメンテーションアルゴリズムはこのように、各セットが血管の中央線を表し、セット内の各点が関連する径情報の伝送を表す、生成された接続点のいくつかのセットを生成した。これらの点が示され、元画像に重ねられて、血管の境界が存在するグラフィカルな表現を提示した。血管径情報を含むデータテーブルはその後、統計的分析のために、エクセルにエクスポートすることができる。

全ての値は、平均＋／−ＳＤとして表現された。これらは後続実験におけるデータ収集のために最適な時間枠を判断することを目的とした観察実験であったため、３つのブタの目及び２つのヒトの目へのフルオレセイン注入後の信号立ち上がり時間に関して一切の統計的分析が実行されなかった。下象限と他の全ての象限との間の信号強度の比較のために、２つのヒトの目から２２５度から３１５度として定義される下象限からの信号が、他の全ての象限からの信号と比較された。ｐ＜０．０５が有意性を示す統計的有意性を判断するために、シングルテイルドｔ検定が利用された。

ブタの目は、フルオレセイン注入の５分後に蛍光信号の定常期に到達し始めた。ヒトの目については、フルオレセイン注入の７分後にピーク時間が発生した。図３のグラフに示されるプロットは、画像を撮像するために最適な時間が、ブタの目では注入の５分後、ヒトの目では注入の７分後であることを示す。

最小限の組織マニピュレーションでの強膜上血管の可視化（図４Ａ及び４Ｂ）及びシュレム管（図４Ｃ及び４Ｄ）を示す。強膜上血管は、より深い、大口径の管構造から現れて見えた。図４Ａにおける白いバー４０は、５０ミクロンの長さを表す。１０ミクロンから５０ミクロンに及ぶ径を有する強膜上血管は、強膜の表面（図４Ａ及び４Ｂ）内に現れて見えた。マイクロ内視鏡は強膜の組織において３０ミクロンの深さに限定されるため、シュレム管の可視化は強膜弁が作成された後にのみ可能である。図４Ｃ及び４Ｄ内の白いバー４５は、１２０ミクロンの長さを表す。強膜弁の作成後に、シュレム管は可視化されたが、フルオレセインが強膜弁の縁から漏洩するにつれて画質はすぐに劣化した。図４Ａ〜４Ｄに示す画像は組織を処理することなくヒトの目から取得された。

縁郭に沿ったフルオレセインの濃度の局所的な変化は、図５Ａに示すように、定性的に理解することが可能である。縁郭に沿った蛍光信号差異を強調するために、個別の象限からの代表フレーム５０が選択された。血管セグメンテーションアルゴリズムが、縁郭に沿って１５度離れて取得された個別のフレームに応用された。差異は図５Ｂ及び５Ｃに示すように、選択した関心領域における血管の境界６２及び中央線６４を自動的に検出し、血管径及び信号強度を定量化する血管セグメンテーションアルゴリズムを利用して、定量化することができる。血管の境界が青６２で、血管中央線が赤６４で輪郭を付された、例示的な合成画像６０が示される。ヒトの目の縁郭に沿った血管径分布は、図６のグラフに示すように、大口径の強膜上血管が４０度から５０度に広がるクラスタにグループ化されているように見え、不均一である。蛍光信号強度は図７Ａのグラフに示すように、ヒトの両目の下象限においてより周注意しているように見える。実際に、組み合わされた他の象限と比較すると、図７Ｂのグラフに示すように、下象限は、統計的に高い蛍光量（１７４２＋／−２７１対１３００＋／−３１６、ｐ＜０．０５）を有する。

本明細書において実証するように、最小限の組織マニピュレーションでヒトの目の強膜上血管を可視化するために、本発明の共焦点レーザマイクロ内視鏡システムを利用することができる。さらに、灌流された目に関する生体外システムにおいて、強膜上血管を撮像する最適な時間は、前眼房へのフルオレセイン注入の７分後である。さらに、強膜上血管径及び密度はリアルタイムで取得することができ、本研究において２つのヒトの目の下象限が他の象限と比較して統計的に高い蛍光量を示す。

本研究は、マイクロ内視鏡が表面強膜上血管を撮像することが可能であったことを示す。マイクロ内視鏡のカテーテルの柔軟性はまた、オペレータが内視鏡を容易に回転させて、縁郭の他の領域を撮像することを可能にする。マイクロ内視鏡は、その組織侵入は３０ミクロンしかないため、シュレム管切り込みを可視化することができなかった。強膜弁の構成により、管状構造の寸法（７５〜１００ミクロン）及びその角膜縁周辺の位置によって確認されたシュレム管を可視化の補佐を行うことができる。しかしながら、おそらく目が積極的に灌流され、フルオレセインが強膜弁の切り口に沿って強膜内の血管から出ていたため、フルオレセイン注入後の１０秒未満に、シュレム管の視野を維持することができた。本明細書において実証するように、強膜上血管を非侵襲的に撮像する能力は、固有かつ大きな診断値である。

本研究における共焦点レーザマイクロ内視鏡は、コントラストを提供するためにフルオレセインを利用する。前房内のフルオレセインは機能している房水静脈及び強膜上血管を追い、それによってその輪郭を付すため、強膜上血管の径及び密度は、マイクロ内視鏡によって撮像される角膜縁の領域に関連する流れのための、代理の機能的マーカとして作用する。本明細書において実証するように、強膜上血管の形態、さらに、いずれも局所的な変化を示す血管径及び流量を定量化するために、血管セグメンテーションアルゴリズムを応用することができ、その流れは研究された２つのヒトの目の下象限においてより集中している。過去の研究と一致するこの観察は、集合管がヒトの目側頭下象限においてより集中していることを示す（ＭｃＫｅｅ ｅｔ ａｌ； ａｎｄ Ｍｅｙｅｒ， Ｐ．Ａ．， Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｂｌｏｏｄ ｆｌｏｗ ｉｎ ｅｐｉｓｃｌｅｒａｌ ｖｅｓｓｅｌｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｌｏｗ−ｄｏｓｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ ｖｉｄｅｏａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ． Ｅｙｅ （Ｌｏｎｄ）， １９８８． ２ （ Ｐｔ ５）： ｐ． ５３３−４６）。さらにマイクロ内視鏡は、組織マニピュレーションがほとんどなく、または一切なく、強膜上血管を撮像した。マイクロ内視鏡の柔軟性及びフット１６ペダル（図１）はまた、オペレータの操作能力を向上させる。これらの特徴はいずれも、画像取得は外来患者の設定において実行することができるため、マイクロ内視鏡の臨床的解釈を拡張する。

フルオレセインはヒトの目（Ｂｅｎｅｄｉｋｔ）の眼球内利用にとって安全であったが、インドシアニングリーンは代替的に、コントラストのソースを提供するために利用することができる。６００ｎｍのインドシアニンのピーク吸収で励振するレーザスキャニングユニットは現在、この目的を容易にするために開発されている。

全ての特許、特許出願、及び本明細書にて引用した公報の開示が、本明細書においてその全体が参照文献として組み込まれる。

本発明について具体的な実施形態を参照して開示したが、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって本発明の他の実施形態及び変更が考案されてもよいことが明らかである。添付の請求項は、全てのこのような実施形態及び同等な変更を含むものであると解釈されることを意図している。

Claims (35)

1. 目の強膜上血管の撮像方法であって、
   前記目に造影剤を注入することと、
   前記目の縁郭の近位に撮像プローブを位置決定することと、
   前記縁郭の円周に沿って複数の画像を取得することと、
   強膜上の径及び密度をリアルタイムで定量化するために、血管セグメンテーションアルゴリズムを前記複数の画像に応用することと、
   を含む、方法。
2. 前記縁郭の前記円周に沿ってほぼ１５度の間隔で前記複数の画像が取得される、請求項１に記載の方法。
3. 前記造影剤がフルオレセインを備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記造影剤がほぼ０．０４％のフルオレセインを備える、請求項３に記載の方法。
5. 前記造影剤がインドシアニングリーンを備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記撮像プローブがマイクロ内視鏡である、請求項１に記載の方法。
7. 前記マイクロ内視鏡が前記縁郭のほぼ１ｍｍ後方に位置する、請求項６に記載の方法。
8. シュレム管を撮像するために、前記目の中の切開によって弁が作成される、請求項１に記載の方法。
9. 複数の画像を取得する前記ステップが、前記目に前記造影剤を注入する前記ステップの約７分後に行われる、請求項１に記載の方法。
10. 前記強膜上の径及び密度が視覚表示装置上の画像に表示される、請求項１に記載の方法。
11. 前記画像が、合成画像、血管の中心線を表す第１のインジケータ、及び、血管の境界を表す第２のインジケータを備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記画像に基づいて標的処置領域を特定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法を含む目の眼圧の軽減方法。
13. 切除処置及びＭＩＧＳ装置の移植の１つであるＭＩＧＳ処置を前記標的処置領域に応用することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 目の縁郭の円周に沿った局所的な流量の変化の定量化方法であって、
    前記目に造影剤を注入することと、
    前記目の前記繊維柱帯の近位に撮像プローブを位置決定することと、
    前記繊維柱帯の前記縁郭の前記円周に沿って複数の画像を取得することと、
    局所的な流量の変化をリアルタイムで定量化するために、血管セグメンテーションアルゴリズムを前記複数の画像に応用することと、
    を含む、方法。
15. 前記血管セグメンテーションアルゴリズムが局所的な流量の変化を定量化するために、撮像された強膜上血管の径及び密度を利用する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記縁郭の前記円周に沿って約１５度の間隔で前記複数の画像が取得される、請求項１４に記載の方法。
17. 前記造影剤がフルオレセインを備える、請求項１４に記載の方法。
18. 前記造影剤がほぼ０．０４％のフルオレセインを備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記造影剤がインドシアニングリーンを備える、請求項１４に記載の方法。
20. 前記撮像プローブがマイクロ内視鏡である、請求項１４に記載の方法。
21. 前記マイクロ内視鏡が前記縁郭のほぼ１ｍｍ後方に位置する、請求項２０に記載の方法。
22. シュレム管を撮像するために、前記目の中の切開によって弁が作成される、請求項１４に記載の方法。
23. 複数の画像を取得する前記ステップが、前記目に造影剤を注入する前記ステップの約７分後に行われる、請求項１４に記載の方法。
24. 前記強膜上の径及び密度が視覚表示装置上の画像に表示される、請求項１４に記載の方法。
25. 前記画像が、合成画像、血管の中心線を表す第１のインジケータ、及び、血管の境界を表す第２のインジケータを備える、請求項２４に記載の方法。
26. 前記画像に基づいて標的処置領域を特定することをさらに含む、請求項２５に記載の方法を含む目の眼圧の軽減方法。
27. 切除処置及びＭＩＧＳ装置の移植の１つであるＭＩＧＳ処置を前記標的処置領域に応用することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
28. 撮像プローブ及び視覚フィードバック装置に作動可能に接続される処理ユニットであって、
    造影液を用いて灌流される目の縁郭の円周に沿って撮られた複数の画像に血管セグメンテーションアルゴリズムを応用するものと考えられ、
    前記血管セグメンテーションアルゴリズムに基づいて、強膜上の径及び密度を定量化する合成画像を備える画像を前記視覚フィードバック装置上にリアルタイムで生成するものと考えられる前記処理ユニットと、
    を備える目の強膜上血管を撮像するためのシステム。
29. 近位端、遠位端、及び、それを通る少なくとも１つの内腔を備える、ハンドピースと、
    前記ハンドピースの前記遠位端に位置し、撮像トランスデューサを有する遠位部及び、灌水ポートを有する遠位部を備える、眼球内チップと、
    前記ハンドピースの前記少なくとも１つの内腔を通って延在し、前記撮像トランスデューサに作動可能に接続される、少なくとも１つのケーブルと、
    前記ハンドピースの前記少なくとも１つの内腔を通って延在し、前記灌水ポートに接続される、少なくとも１つの灌水チューブと、
    を備える、マイクロ内視鏡装置。
30. 前記撮像トランスデューサが少なくとも１つの前方視鏡及び少なくとも１つの側方視鏡を備える、請求項２８に記載の方法。
31. 前記撮像トランスデューサが少なくとも１つの共焦点鏡を備える、請求項２８に記載の方法。
32. 前記撮像トランスデューサが少なくとも１つの超音波トランスデューサを備える、請求項２８に記載の方法。
33. 前記眼球内チップが切り込みまたは切り出し手順に利用に適した大きさである、請求項２８に記載の方法。
34. 前記眼球内チップが前記目の解剖学的構造を撮像することが可能である、請求項２８に記載の方法。
35. 前記目の前記解剖学的構造が、シュレム管、シュレム管内の隔壁、及びシュレム管の下流の管を含む排水構造である、請求項３４に記載の方法。