JP2022547791A - 角膜幹細胞の選択的レーザ刺激 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2019年9月12日に出願された米国仮特許出願62/899,162(特許文献1)の利益を主張し、当該文献は参照により本明細書に組み込まれる。
幹細胞は、眼の恒常性と組織の修復に重要な役割を果たす。たとえば、不十分な幹細胞の活性は、ドライアイやその他の角膜の病的症状の原因の1つであるように思われる。幹細胞活性の刺激は、そのような症状の効果的な治療になりうる。
ここで、本発明の一実施形態による、LLLTを使用する眼科治療のためのシステム20を概略的に示す図1および2を参照する。図1はシステムの側面図であり、図2はシステム20のレーザ治療装置21の詳細を示すブロック図である。システム20は、その設計において、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、PCT国際出願公開WO2020/008323に記載される直接レーザ選択的線維柱帯形成術のためのシステムと類似している。しかしながら、本実施形態では、システム20におけるレーザビームパラメータおよび治療モダリティは、線維柱帯網に対するレーザビームの影響を最小限に抑えながら、幹細胞の標的化刺激に特に適合されている。
図3は、本発明の一実施形態による、レーザ放射80による治療下にある眼の角膜輪部領域70内の構造の概略断面図である。(角膜輪部自体は、この領域のほぼ中央に位置する。)角膜輪部領域70は、角膜上皮幹細胞82を含む角膜上皮72を含む。レーザ放射80は、例えば、上記のように、システム20の光学ユニット30によって生成される。レーザパルスの数、パルスあたりのエネルギーと持続時間、および上皮72上のレーザビームの焦点サイズを含むレーザ放射80のビームパラメータは、上皮幹細胞82を選択的に刺激するように選択される。
図6および7は、本発明の代替の実施形態による、それぞれ眼科治療のためのシステム100および110の概略断面図である。これらのシステムは、図1および2に示されるシステム20に類似しているが、眼の光軸の方向に対して斜めの角度で眼の前面に衝突するようにレーザ放射を指向させることを容易にするための追加の光学部品を含む。レーザ放射は、上記のようにパルス化することも、連続波(CW)にすることもできる。前に説明したように、この種の斜角照射は、上皮、間質、または内皮幹細胞などの角膜の特定の層の幹細胞を選択的に刺激するのに役立つ。
Claims (81)
- 光学ユニットであって:
患者の眼の画像を獲得するように構成されたカメラと;
レーザ放射のパルスを放出するように構成されたレーザと;
前記レーザ放射を、集束し前記眼の前面に衝突させるように構成されたビーム調整および走査光学系と;
を有する、光学ユニットと;そして
コントローラであって、前記眼の角膜輪部を識別するように前記画像を分析し、そして前記光学ユニットを制御して、前記レーザ放射が、前記角膜輪部の近くの前記眼の前面の1つまたは複数の場所の1セットに、パルス持続時間が1μs 未満、そしてパルスあたりエネルギーが5mJ 未満で、衝突するようにさせ、それにより、前記レーザ放射が前記1つまたは複数の場所の幹細胞を刺激する、ように構成されたコントローラと;
を有することを特徴とする眼科治療のための装置。 - 前記レーザ放射は、前記1つまたは複数の場所のそれぞれに、1mm 以下のビーム直径で衝突するように集束される、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が100ns 未満である、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が10ns 未満である、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が5ns 未満である、ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記パルス当たりのエネルギーが3mJ 未満である、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記レーザ放射は、0.4J/cm2 未満のフルエンスで前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突するように集束される、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記1つまたは複数の位置のそれぞれに複数のパルスを印加するようにレーザを起動させるように構成される、ことを特徴とする請求項1-7のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のパルスは、各位置で200個以下のパルスを含む、ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記複数のパルスは、各位置において100個以下のパルスを含む、ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記複数のパルスが、各位置において100mJ 以下の累積エネルギーのレーザ放射を送達する、ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記累積エネルギーが70mJ 以下である、ことを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記累積エネルギーが40mJ 以下である、ことを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも1mm 偏位している、ことを特徴とする請求項1-7のいずれかに記載の装置。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも2mm偏位している、ことを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記ビーム調整および走査光学系は、前記光軸の方向に対して斜めの角度で前記眼の前面に衝突するように前記レーザ放射を指向させるように構成される、ことを特徴とする請求項1-7のいずれかに記載の装置。
- 前記ビーム調整および走査光学系は、前記角膜輪部の近くの複数の位置に向かって斜めの角度でビームを反射するように前記眼の光軸の周りに配置される、リングミラーを備える、ことを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 光学ユニットであって:
患者の眼の画像を獲得するように構成されたカメラと;
レーザ放射のパルスを放出するように構成されたレーザと;
前記レーザ放射を、集束し前記眼の前面に衝突させるように構成されたビーム調整および走査光学系と;
を有する、光学ユニットと;そして
コントローラであって、前記眼の角膜輪部を識別するように前記画像を分析し、そして前記光学ユニットを制御して、前記レーザ放射が、前記角膜輪部の近くの前記眼の前面の1つまたは複数の場所の1組に、パルス持続時間が1ms~500ms の間、そしてパルスあたりエネルギーが100mJ 未満で、衝突するようにさせ、それにより、前記レーザ放射が前記1つまたは複数の場所の幹細胞を刺激するように構成されたコントローラと;
を有することを特徴とする眼科治療のための装置。 - 前記レーザ放射は、1mm以下のビーム直径を有する1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突するように集束される、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が50ms 未満である、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が10ms 未満である、ことを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記パルス持続時間が5ms 未満である、ことを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記パルス当たりエネルギーが50mJ 未満である、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記パルス当たりのエネルギーが5mJ 未満である、ことを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記レーザ放射は、30J/cm2 未満のフルエンスで前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突するように集束される、ことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記レーザが前記1つまたは複数の位置のそれぞれに複数のパルスを印加するように前記レーザを起動するように構成される、ことを特徴とする請求項18~25のいずれかに記載の装置。
- 前記複数のパルスは、各位置で2000個以下のパルスを含む、ことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記複数のパルスは、各位置で500個以下のパルスを含む、ことを特徴とする請求項27に記載の装置。
- 前記複数のパルスは、各位置で200個以下のパルスを含む、ことを特徴とする請求項28に記載の装置。
- 前記複数のパルスが、各位置で10J 以下の累積エネルギーでレーザ放射を送達する、ことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記累積エネルギーが1J 以下である、ことを特徴とする請求項30に記載の装置。
- 前記累積エネルギーが400mJ 以下である、ことを特徴とする請求項31に記載の装置。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも1mm 偏位している、ことを特徴とする請求項18~25のいずれかに記載の装置。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも2mm偏位している、ことを特徴とする請求項33に記載の装置。
- 前記ビーム調整および走査光学系は、前記眼の光軸の方向に対して斜めの角度で前記眼の前面に衝突するように前記レーザ放射を指向させるように構成される、ことを特徴とする請求項18~25のいずれかに記載の装置。
- 前記ビーム調整および走査光学系は、前記角膜輪部の近くの複数の位置に向かって斜めの角度でビームを反射するように前記眼の光軸の周りに配置される、リングミラーを備える、ことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 患者の眼の角膜輪部を特定するステップと;そして
レーザ放射のパルスを、1μs 未満のパルス持続時間と1パルスあたりエネルギー5mJ 未満で、前記角膜輪部の近くの前記眼の前面の1つまたは複数の場所のセットに衝突するように指向させ、前記1つまたは複数の場所で幹細胞を刺激するステップと;
を有することを特徴とする眼科治療の方法。 - 前記レーザ放射のパルスを指向させる前記ステップは、前記レーザ放射を集束させて、ビーム直径が1mm 以下で前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突させるステップを有する、ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が100ns 未満である、ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が10ns 未満である、ことを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が5ns 未満である、ことを特徴とする請求項40に記載の方法。
- 前記前記パルス当たりエネルギーが3mJ 未満である、ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記パルスを指向させるステップは、0.4J/cm2 未満のフルエンスで前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突するように前記レーザ放射を集束させるステップを有する、ことを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記レーザ放射の前記パルスを指向させるステップは、前記1つまたは複数の位置のそれぞれに複数の前記パルスを印加するステップを有する、ことを特徴とする請求項37~43のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のパルスが、各位置で200個以下のパルスを有する、ことを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記複数のパルスが、各位置で100個以下のパルスを有する、ことを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 前記複数のパルスを印加するステップは、各位置で100mJ 以下の累積エネルギーで前記レーザ放射を送達するステップを有する、ことを特徴とする請求項44に記載の方法。
- 前記累積エネルギーが70mJ 以下である、ことを特徴とする請求項47に記載の方法。
- 前記累積エネルギーが40mJ 以下である、ことを特徴とする請求項48に記載の方法。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも1mm 偏位している、ことを特徴とする請求項37~43のいずれかに記載の方法。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも3mm偏位している、ことを特徴とする請求項50に記載の方法。
- 前記パルスを指向させる前記ステップは、前記眼の光軸の方向に対して斜めの角度で前記眼の前面に衝突するように前記レーザ放射を指向させるステップを有する、ことを特徴とする請求項37~43のいずれかに記載の方法。
- 前記レーザ放射を指向させるステップは、前記角膜輪部の近くの複数の位置に向かって斜めの角度で前記ビームを反射するように、前記眼の光軸の周りにリングミラーを配置するステップを有する、ことを特徴とする請求項52に記載の方法。
- 患者の眼の角膜輪部を特定するステップと;そして
レーザ放射のパルスを、100ms 未満のパルス持続時間とパルスあたりエネルギー100mJ 未満で、前記角膜輪部の近くの前記眼の前面の1つまたは複数の場所のセットに衝突するように指向させ、前記1つまたは複数の場所で幹細胞を刺激するステップと;
を有することを特徴とする眼科治療の方法。 - 前記レーザ放射のパルスを指向させる前記ステップは、前記レーザ放射を集束させて、ビーム直径が1mm 以下で前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突させるステップを有する、ことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が50ms 未満である、ことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が10ms 未満である、ことを特徴とする請求項56に記載の方法。
- 前記パルス持続時間が5ms 未満である、ことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 前記パルス当たりエネルギーが50mJ 未満である、ことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 前記パルス当たりのエネルギーが5mJ 未満である、ことを特徴とする請求項59に記載の方法。
- 前記パルスを指向させるステップは、30J/cm2 未満のフルエンスで前記1つまたは複数の場所のそれぞれに衝突するように、前記レーザ放射を集束させるステップを有する、ことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 前記レーザ放射の前記パルスを指向させるステップは、前記1つまたは複数の位置のそれぞれに複数のパルスを印加するステップを有する、ことを特徴とする請求項54~61のいずれかに記載の方法。
- 前記複数のパルスは、各位置で2000個以下のパルスを有する、ことを特徴とする請求項62に記載の方法。
- 前記複数のパルスは、前記各位置で500個以下のパルスを有する、ことを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 前記複数のパルスは、前記各位置で200個以下のパルスを有する、ことを特徴とする請求項64に記載の方法。
- 前記複数のパルスを印加するステップは、各位置で10J 以下の累積エネルギーで前記レーザ放射を送達するステップを有する、ことを特徴とする請求項62に記載の方法。
- 前記累積エネルギーが1J 以下である、ことを特徴とする請求項66に記載の方法。
- 前記累積エネルギーが400mJ 以下である、ことを特徴とする請求項67に記載の方法。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも1mm 偏位している、ことを特徴とする請求項54~61のいずれかに記載の方法。
- 前記眼の前面上の前記1つまたは複数の位置が、前記角膜輪部から少なくとも3mm偏位している、ことを特徴とする請求項69に記載の方法。
- 前記パルスを指向させるステップは、前記眼の光軸の方向に対して斜めの角度で前記眼の前面に衝突するように前記レーザ放射を指向させるステップを有する、ことを特徴とする請求項54~61のいずれかに記載の方法。
- 前記レーザ放射を指向させるステップは、前記角膜輪部の近くの複数の位置に向かって斜めの角度で前記ビームを反射するように、前記眼の光軸の周りにリングミラーを配置するステップを有する、ことを特徴とする請求項71に記載の方法。
- 光学ユニットであって:
レーザ放射を放出するように構成されたレーザと;
前記眼の光軸の周りに配置された1つまたは複数のミラーと;そして
前記光軸に対して斜めの角度で前記眼の前面に衝突するように、前記1つまたは複数のミラーから反射する前記レーザ放射を集束させそして指向させるように構成されたビーム調整および走査光学系と;
を有する光学ユニットと;
コントローラであって、前記レーザ放射が、角膜輪部の近くの1つまたは複数の場所のセットにおいて、斜めの角度で、前記1つ以上の場所において幹細胞を刺激するように選択されたフルエンスで、前記眼に衝突するように前記光学ユニットを制御するように構成される、コントローラと;
を有することを特徴とする、患者の眼を治療するための装置。 - 前記1つまたは複数のミラーは、前記光軸を取り囲むリングミラーを有する、ことを特徴とする請求項73に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記レーザ放射が前記眼の角膜上皮内の幹細胞に衝突して刺激するように、前記光学ユニットを制御するように構成される、ことを特徴とする請求項73または74に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記レーザ放射が前記眼の角膜実質内の幹細胞に衝突して刺激するように、前記光学ユニットを制御するように構成される、ことを特徴とする請求項73または74に記載の装置。
- 前記コントローラは、前記レーザ放射が前記眼の角膜内皮内の幹細胞に衝突して刺激するように、前記光学ユニットを制御するように構成される、ことを特徴とする請求項73または74に記載の装置。
- ゴニオスコープを患者の眼の角膜に接触させるステップと;そして
レーザ放射のパルスを、前記ゴニオスコープを通過して、ゴニオスコープのサイドミラー表面から反射し、次に角膜を斜めに通過し、前記眼の線維柱帯網の近くの内皮組織に、前記内皮組織の幹細胞を刺激するように選択されたパルスのエネルギーおよび持続時間で、衝突するように指向させるステップと;
を有することを特徴とする眼科治療の方法。 - 前記パルスは、1μs 未満のパルス持続時間およびパルス当たり0.1mJ 未満のエネルギーを有する、ことを特徴とする請求項78に記載の方法。
- 前記パルスを指向させるステップは、0.1J/cm2 以下のフルエンスで前記角膜内皮組織に衝突するように前記レーザ放射を制御するステップを有する、ことを特徴とする請求項79に記載の方法。
- 前記パルスは、1~500ms の間のパルス持続時間を有し、10J/cm2 以下のフルエンスを有する、ことを特徴とする請求項78~80のいずれかに記載の方法。
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