JP2020505193A - 角膜におけるクロスリンキング分布及び/又は角膜の構造的特徴を決定するためのシステム及び方法 - Google Patents
角膜におけるクロスリンキング分布及び/又は角膜の構造的特徴を決定するためのシステム及び方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2017年1月11日に出願された米国仮特許出願第62/444,910号及び2017年10月17日に出願された米国仮特許出願第62/573,440号の利益及びこれらに対する優先権を有し、これら出願の内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本開示は、眼の処置又は手術のためのシステム及び方法、そして、より具体的には、角膜におけるクロスリンキング剤の分布を決定する及び/又は角膜の構造的特徴、例えば、角膜の厚みを決定するためのシステム及び方法に関する。
クロスリンキング処置は、円錐角膜等の障害に罹患している眼を処置するために使用することができる。具体的には、円錐角膜は、角膜内の構造的変化によって角膜が弱くなり、そして、異常な円錐形状に変化する眼の変性障害である。クロスリンキング処置は、円錐角膜によって弱くなった領域を強化及び安定化し、そして、望ましくない形状変化を防ぐことができる。
本開示の態様によれば、システム及び方法は、角膜におけるクロスリンキング剤の分布を決定するために照射及びイメージングの技術を使用する。更に又はあるいは、システム及び方法は、角膜の構造的特徴、例えば、角膜の厚みを決定するために照射及びイメージングの技術を使用する。
図1は、眼1の角膜2においてコラーゲンのクロスリンキングを生じさせるための処置システム100の例を示す。処置システム100は、角膜2にクロスリンキング剤130を適用するためのアプリケータ132を含む。実施態様の例では、アプリケータ132は、角膜2に液滴として光増感剤130を適用する点眼器、シリンジ等であってよい。クロスリンキング剤を適用するためのシステム及び方法の例は、2017年4月13日に出願され、そして、「Systems and Methods for Delivering Drugs to an Eye」と題された米国特許出願第15/486,778号に記載されており、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
1. より有効な時間においてクロスリンキング処置を開始させるために、選択された部位で角膜実質におけるリボフラビンの深さプロファイルの時間発展を測定する。
2. 時間の関数として、角膜実質におけるリボフラビンの三次元(3D)分布を決定する。
3. 制御下で処置手術を維持するために、処置された部位におけるクロスリンキング濃度の深さプロファイルを測定する。
4. 処置後のクロスリンキング濃度の3D分布を再構築する。
5. 角膜実質において混濁した領域を位置づける。
1. 蛍光顕微鏡。
2. 共焦点顕微鏡。
3. Scheimpflug写真法。
4. 3D再構築、画像デコンボリューション、画像レジストレーション、及び他の画像処理技術。
1. デコンボリューション−有限開口部サイズに関連するぼやけ効果を除去する。
2. 視野にわたってScheimpflugレンズの可変倍率を補正する。
3. 屈折補正−角膜前面における光の屈折に起因する画像の歪みを除去する。
4. スムージング−ショットノイズ(画素あたり少数の光子)及び回折パターンに起因する画像の高空間周波数成分を除去する。
5. 画像の記録時間中の眼の動きを補正する。
画像の歪み補正のために適切な較正手段が開発され得る。
Claims (20)
- 角膜の測定システムであって、
角膜に適用された蛍光剤に蛍光発光を生じさせる励起光を発するように構成されている光源と;
前記光源から前記励起光を受け取るように配置され、そして、前記角膜の選択された深さにおける角膜組織の領域に前記励起光の焦点を合わせるように構成されている少なくとも1つの光学素子であって、前記角膜における前記蛍光剤が、前記励起光に応答して前記蛍光発光を生じさせる光学素子と;
開口部を含むピンホール構造であって、前記角膜における前記蛍光剤からの前記蛍光発光を受け取るように配置され、前記開口部が、前記選択された深さにおける前記角膜組織の領域からの前記蛍光発光を選択的に透過するように構成されているピンホール構造と;
前記開口部によって透過された選択された蛍光発光を捕捉するように配置された検出器であって、前記検出器によって捕捉された前記選択された蛍光発光の測定値に関する情報を伝達するように構成されている検出器と;
前記検出器に通信可能に接続されており、かつ、前記検出器から前記情報を受信し、そして、前記情報に基づいて、前記選択された深さにおける前記角膜組織の領域における前記蛍光剤の測定値を決定するように構成されているコントローラと
を含むシステム。 - 前記蛍光剤の前記測定値が、角膜組織の深さに対応する軸及び/又は前記軸に対して横断方向の平面に沿って10μm超の分解能に従って決定される、請求項1記載の測定システム。
- 複数の深さにおいて前記少なくとも1つの光学素子に前記角膜をスキャンさせ、そして、各深さにおける角膜組織のそれぞれの領域に前記励起光の焦点を合わせるように構成されているスキャン機構を更に含み、
各深さごとに、
(i)前記ピンホール構造の前記開口部が、前記角膜組織のそれぞれの領域からの前記蛍光発光を選択的に透過するように構成されており、そして、
(ii)前記検出器が、前記開口部によって透過された前記選択された蛍光発光を捕捉し、そして、前記検出器によって捕捉された前記選択された蛍光発光の測定値に関する情報を伝達するように構成されており、そして、
前記コントローラが、各深さごとに前記検出器から前記情報を受信し、そして、前記複数の深さについての前記情報に基づいて、深さの関数として前記角膜における前記蛍光剤の測定値を決定するように構成されている、請求項1記載の測定システム。 - 前記複数の深さが、前記角膜の前面から前記角膜の後面まで及び、そして、前記コントローラが、更に、前記複数の深さについての前記情報に基づいて、前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角膜のセクション間の界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するように構成されている、請求項2記載の測定システム。
- 前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角膜のセクション間の界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するために、前記コントローラが、前記複数の深さにわたる前記角膜における前記蛍光剤の前記測定値の変化を評価し、前記変化が、前記角膜の構造的特徴に対応する、請求項3記載の測定システム。
- 前記コントローラが、更に、前記複数の深さにわたる前記角膜における前記蛍光剤の前記測定値の変化を評価することによって前記角膜の不完全なスキャンを検出するように構成されており、前記変化が、前記角膜の構造的特徴に対応する、請求項2記載の測定システム。
- 前記スキャン機構が、前記複数の深さにおいて前記少なくとも1つの光学素子に前記角膜を1回超スキャンさせるように構成されており、そして、前記コントローラが、更に、前記1回超のスキャンからの情報に基づいて、深さの関数として前記角膜における前記蛍光剤の量を決定するように構成されている、請求項2記載の測定システム。
- 前記複数の深さが、前記角膜の前記前面から前記角膜中に少なくとも約200μmまで及び、そして、前記複数の深さにおける隣接する深さが、約10μm〜約100μm離れている、請求項2記載の測定システム。
- 前記スキャン機構が、更に、前記少なくとも1つの光学素子を操作して、各深さにわたる複数の横断方向位置において前記角膜をスキャンさせ、そして、各深さにおける各横断方向位置における角膜組織のそれぞれの領域に前記励起光の焦点を合わせるように構成されており、
各深さにおける各横断方向位置ごとに、
(i)前記ピンホール構造の前記開口部が、前記角膜組織のそれぞれの領域からの前記蛍光発光を選択的に透過するように構成されており、そして、
(ii)前記検出器が、前記開口部によって透過された前記選択された蛍光発光を捕捉し、そして、前記検出器によって捕捉された前記選択された蛍光発光の測定値に関する情報を伝達するように構成されており、そして、
前記コントローラが、各横断方向位置ごとに前記検出器から前記情報を受信し、そして、前記複数の深さにおける前記複数の横断方向位置についての前記情報に基づいて、横断方向位置及び深さの関数として前記角膜における前記蛍光剤の測定値を決定するように構成されている、請求項2記載の測定システム。 - 前記複数の深さが、前記角膜の前面から前記角膜の後面まで及び、そして、前記コントローラが、更に、前記複数の深さにおける前記複数の横断方向位置についての前記情報に基づいて、前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角膜のセクション間の界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するように構成されている、請求項8記載の測定システム。
- 前記蛍光剤が、クロスリンキング剤であり、そして、前記コントローラが、更に、前記角膜の前記選択された深さにおける前記角膜内の前記クロスリンキング剤の測定値が、前記角膜のクロスリンキング処置を開始するための閾値を満たしていることを伝達するように構成されている、請求項1記載の測定システム。
- 角膜の測定システムであって、
入射光を発するように構成されている光源と;
前記光源から前記入射光を受け取るように配置され、そして、前記角膜の選択された深さにおける角膜組織の領域に前記入射光の焦点を合わせるように構成されている少なくとも1つの光学素子であって、前記角膜組織の領域が前記入射光を反射する光学素子と;
複数の深さにおいて前記少なくとも1つの光学素子に前記角膜をスキャンさせ、そして、各深さにおける角膜組織のそれぞれの領域に前記入射光の焦点を合わせるように構成されているスキャン機構であって、前記複数の深さが、前記角膜の前面から前記角膜の後面まで及ぶスキャン機構と;
開口部を含むピンホール構造であって、各深さごとに、前記角膜組織のそれぞれの領域からの反射光を受け取るように配置され、前記ピンホール構造の前記開口部が、各深さごとに、前記角膜組織のそれぞれの領域からの前記反射光を選択的に透過するように構成されているピンホール構造と;
各深さごとに前記開口部によって透過された選択された反射光を捕捉するように配置された検出器であって、各深さごとに、前記検出器によって捕捉された前記選択された反射光の測定値に関する情報を伝達するように構成されている検出器と;
前記検出器に通信可能に接続されており、かつ、各深さごとに前記検出器から前記情報を受信し、そして、前記複数の深さについての前記情報に基づいて、前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は角層下界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するように構成されているコントローラと
を含むシステム。 - 前記選択された反射光の前記測定値が、角膜組織の深さに対応する軸及び/又は前記軸に対して横断方向の平面に沿って10μm超の分解能に従って決定される、請求項12記載の測定システム。
- 前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角膜のセクション間の界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するために、前記コントローラが、前記複数の深さにわたる前記反射光の前記測定値の変化を評価し、前記変化が、前記角膜の構造的特徴に対応する、請求項12記載の測定システム。
- 前記コントローラが、更に、前記複数の深さにわたる前記角膜における前記反射光の前記測定値の変化を評価することによって前記角膜の不完全なスキャンを検出するように構成されており、前記変化が、前記角膜の構造的特徴に対応する、請求項12記載の測定システム。
- 前記スキャン機構が、複数の深さにおいて前記測定システムに前記角膜を1回超スキャンさせるように構成されており、そして、前記コントローラが、更に、前記1回超のスキャンからの情報に基づいて、前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角層下界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するように構成されている、請求項12記載の測定システム。
- 前記スキャン機構が、更に、各深さに沿って複数の横断方向位置において前記少なくとも1つの光学素子に前記角膜をスキャンさせ、そして、各深さにおける各横断方向位置における角膜組織のそれぞれの領域に前記入射光の焦点を合わせるように構成されており、
各深さに沿った各横断方向位置ごとに、
(i)前記ピンホール構造の前記開口部が、前記角膜組織のそれぞれの領域からの前記反射光を選択的に透過するように構成されており、そして、
(ii)前記検出器が、前記開口部によって透過された前記選択された反射光を捕捉するように構成されており、そして、前記検出器によって捕捉された前記選択された反射光の測定値に関する情報を伝達するように構成されており、そして、
前記コントローラが、各横断方向位置ごとに前記検出器から前記情報を受信し、そして、前記複数の深さにおける複数の横断方向位置についての前記情報に基づいて、前記後面の位置、前記前面と前記後面との間の距離、又は前記角層下界面の位置のうちの少なくとも1つを決定するように構成されている、請求項12記載の測定システム。 - 角膜の測定システムであって、
角膜に適用された蛍光剤に蛍光発光を生じさせる励起光を発するように構成されている光源と;
前記光源から前記励起光を受け取るように配置され、そして、前記励起光を送達するように構成されている少なくとも1つの光学素子であって、前記励起光が、前記角膜の複数の深さを貫通し、前記角膜における前記蛍光剤が、前記励起光に応答して前記蛍光発光を生じさせる光学素子と;
前記角膜からの前記蛍光発光の画像を捕捉するように配置される検出器と;
前記検出器に通信可能に接続されており、かつ、前記検出器から前記画像を受信し、前記画像をスキャンして前記複数の深さにおける前記蛍光発光を測定し、そして、前記複数の深さにおける前記蛍光発光の測定値に基づいて、深さの関数として前記角膜における前記蛍光剤の前記測定値を決定するように構成されているコントローラと
を含むシステム。 - 前記コントローラが、前記複数の深さに沿って画素のアレイをスキャンするスリット開口部を用いて前記画像をスキャンする、請求項18記載の測定システム。
- 前記励起光が、更に、前記角膜の前記複数の深さを貫通するにつれて少なくとも1つの横方向に広がり、そして、前記コントローラが、更に、前記画像をスキャンして前記複数の深さにおいて前記少なくとも1つの横方向に沿って前記蛍光発光を測定し、そして、前記複数の深さにおける少なくとも1つの横断方向に沿った前記蛍光発光の測定値に基づいて、深さ及び横方向位置の関数として前記角膜における前記蛍光剤の測定値を決定するように構成されており、前記コントローラが、前記角膜を通じて前記複数の深さに沿って横方向画素のアレイをスキャンするピンホール開口部のレンズ状アレイを用いて前記画像をスキャンする、請求項18記載の測定システム。
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