KR20010072307A - Improved method for targeted topical treatment of disease - Google Patents

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KR20010072307A
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디이스에이치.크레이그
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Abstract

질병조직에 PDT 작용제를 국소 또는 전신 적용적용한후에 빛(24)을 국소적으로 적용하는 것을 포함하는, 질병 조직의 국소치료를 위한 방법 및 장치.A method and apparatus for topical treatment of diseased tissue comprising topically applying light (24) after topical or systemic application of a PDT agent to the diseased tissue.

Description

질병의 표적화 국소치료를 위한 개선된 방법{IMPROVED METHOD FOR TARGETED TOPICAL TREATMENT OF DISEASE}IMPROVED METHOD FOR TARGETED TOPICAL TREATMENT OF DISEASE

PDT는 치료개입(therapeutic intervention)의 칩입을 제한, 및 정상적인 비질병 조직의 잠재적인 손상을 감소시킬 가능성을 갖는 것으로, 종양 및 다른 질병을 치료하기 위해 개발되었다. PDT의 핵심 요소는 질병조직에 광민감성 작용제를 선택적으로 적용하거나 선택적으로흡수하게 하고, 활성화광의 부위-특이적 적용을 포함한다. PDT 작용제는 일반적으로 질병조직에 전신 (예를 들면, 정맥주사 또는 경구투여) 또는 국소적 직접 적용(예를 들면, 국소 크림, 연고 또는 분사)된다. 상기 작용제의 투여후에(일반적으로 30분 내지 72시간 후에), 상기 질병부위에 활성화 광을 적용하여 작용제를 국소적으로 활성화함으로써 질병 조직을 파괴한다. 일반적으로 부위에 광을 직접 조사하거나, 광학섬유 카테터 또는 유사한 수단을 이용하여 내부 위치에 광에너지를 전달한다.PDT has been developed to treat tumors and other diseases, with the potential to limit the intrusion of therapeutic interventions and to reduce the potential damage of normal non-disease tissue. Key elements of PDT include the selective application or selective absorption of photosensitive agents to diseased tissue and the site-specific application of activating light. PDT agonists are generally systemic (eg, intravenous or oral) or topical direct application (eg, topical creams, ointments or sprays) to diseased tissue. After administration of the agent (generally between 30 minutes and 72 hours), activating light is applied to the diseased site to locally activate the agent to destroy diseased tissue. Generally, the light is directly irradiated to the site, or optical fiber catheter or similar means is used to deliver the light energy to the internal location.

대부분 현재의 PDT 치료는 포피린-기재 작용제의 전신 적용, 또는 소랄렌-기재 작용제의 국소 또는 전신 적용에 기초하고 있다. 포피린-기재 작용제의 예로는 포르피머 소디움(PHOTOFRIN: 상표명), 헤마토포피린-유도체(HPD), 또는 SnET2을 포함한다. PHOTOFRIN은 미국 식품의약청에 의해서 최근에 허가된 몇몇 작용제중 하나이다. 포피린-기재 작용제는 일반적으로 천연 또는 합성 물질의 복합 혼합물로 부터 유래된다. 포피린-기재 작용제는 친지성이다. 이러한 친지성으로 인해, 포피린-기재 작용제는 몇몇 종양에서 우선적으로 축적되는 경향이 약간 있다. 그러나, 정상 조직의 흡수에 비해서 그러한 작용제를 질병조직으로 표적화하는 것은 여전히 받아들여질 수 없을 만큼 낮다(즉, 정상조직에 비해 질병조직에서 2-10배 더 많이 흡수).Most current PDT treatments are based on systemic application of porphyrin-based agents, or topical or systemic application of soralene-based agents. Examples of porphyrin-based agonists include Porpimer Sodium (PHOTOFRIN ™), Hematopophyrin-derivatives (HPD), or SnET2. PHOTOFRIN is one of several agents recently approved by the US Food and Drug Administration. Porphyrin-based agents are generally derived from complex mixtures of natural or synthetic materials. Porphyrin-based agonists are lipophilic. Because of this lipophilic, porphyrin-based agonists tend to accumulate preferentially in some tumors. However, targeting such agents to diseased tissues is still unacceptably low compared to the uptake of normal tissues (ie 2-10 times more absorption in diseased tissues than normal tissues).

추가로, 깊이 자리한 암종을 치료하기 위해서, 높은 투과력을 갖는 활성화 광과 양립가능한 작용제를 얻을 의도로 우선적으로 포피린-기재 작용제를 개발하였다. 예를 들면, 포피린-기재 작용제는 일반적으로 600-750 nm파장의 광을 이용하여 활성화되며, 이러한 광은 1cm이상의 깊이까지 조직을 투과할 수 있다. 이와 대조적으로, 600 nm이하 파장을 갖는 빛은 단지 1cm 미만의 깊이만을 투과할 것이다.In addition, in order to treat deep-seated carcinomas, porphyrin-based agents have been developed primarily with the intention of obtaining agents compatible with activating light having high penetrability. For example, porphyrin-based agonists are generally activated using light at 600-750 nm wavelength, which can penetrate tissue up to a depth of 1 cm or more. In contrast, light with a wavelength below 600 nm will only transmit a depth of less than 1 cm.

그러나, 대부분 포피린-기재 작용제는 암독성(dark toxicity)이 높다. 암독성이란 활성화 광이 없는 경우에 세포 독성을 말한다. 특정 조직의 치료를 위해서는 높은 투여량의 작용제에 필요한 조사로 인해 단지 세포독성이 증가가 적어야 한다. 더욱이, 작용제 투여후 상당한 농도의 작용제가 피부 및 다른 외부 조직에 존재하는 기간인 전신 제거 시간은 수주에서 수개월로 연장되므로, 심각한 피부염증 및 다른 합병증을 피하기 위해서 밝은 빛이나 햇빛에 환자가 노출되지 않도록 해야 한다. 또한 전신 투여의 경우에는, 상기 질병조직의 탐지에 따라 질병조직의 즉각적인 치료 가능성을 배제하기 위해서, 광활성화와 작용제 투여사이에 30 분 내지 72시간의 지연이 필수적이다. 추가로, 위장질병, 예컨대 바레트 식도의 탐지 및 치료에는 적어도 두가지 내시경 절차를 필요로 한다:한가지 절차는 진단이고 다른 후속적인 절차는 PDT 작용제를 투여한 후에 광으로 질병조직을 치료하는 단계이다.However, most porphyrin-based agonists have high dark toxicity. Cancer toxicity refers to cytotoxicity in the absence of activating light. For the treatment of certain tissues, only a small increase in cytotoxicity is required due to the irradiation required for high dose agents. Moreover, systemic removal time, which is the period during which significant concentrations of agent are present in the skin and other external tissues after administration, extends from weeks to months, so that patients are not exposed to bright light or sunlight to avoid severe dermatitis and other complications. Should be. In addition, in the case of systemic administration, a delay of 30 minutes to 72 hours is necessary between photoactivation and agent administration in order to exclude the possibility of immediate treatment of the diseased tissue upon detection of the diseased tissue. In addition, the detection and treatment of gastrointestinal diseases such as Barrett's esophagus requires at least two endoscopy procedures: one procedure is diagnostic and the other subsequent procedure is to treat the diseased tissue with light after administration of the PDT agent.

대부분의 PDT작용제가 광세포독성 및 암세포독성간에 상당한 차이가 없고 대부분의 PDT 작용제가 우선적 농도비율이 낮기 때문에, 작용제의 투여량이 높아야 한다. 예를 들면, 성인 남성을 PHOTOFRIN으로 치료하기 위한 투여량은 작용제만 $5,000이상의 비용으로 100mg이상의 작용제가 필요할 수도 있다. 이러한 높은 투여량으로 인해, 건강한 조직에서 나쁜 부작용(예컨대 피부 광독성)이 생길 잠재적 위험성이 높고 수주동안 남아있을 수도 있다. 또한, 포피린-기재 작용제는 600 nm 이상의 파장을 갖는 빛으로 활성화되기 때문에(즉, 근적외선(NIR)), 포피린 + NIR에 기초한 방법은 근적외선의 조직 투과 가능성으로 인해 심각한 합병증 발생의 위험이 높다. 국소 처리부위외에 건강한 조직에 존재하는 작용제가 레이저에 의해 바람직하지 못하게 활성화되기 때문에, 합병증으로는 식도질병의 치료중에 내부구조, 예컨대 식도의 천공을 포함할 수 있다.Since most PDT agents do not have a significant difference between photocytotoxicity and cancer cytotoxicity and most PDT agents have a low preferential concentration ratio, the dosage of the agent should be high. For example, a dosage for treating adult males with PHOTOFRIN may require more than 100 mg of the agent at a cost of more than $ 5,000 of the agent alone. Due to this high dosage, there is a high risk of developing adverse side effects (such as skin phototoxicity) in healthy tissue and may remain for several weeks. In addition, because porphyrin-based agonists are activated with light having a wavelength greater than 600 nm (ie, near infrared (NIR)), methods based on porphyrin + NIR are at high risk of serious complications due to the possibility of tissue penetration of near infrared. Since agents present in healthy tissues besides topical treatment sites are undesirably activated by laser, complications may include perforation of internal structures, such as esophagus, during the treatment of esophageal diseases.

추가로, 포피린-기재 PDT 작용제는 유형-II 기작, 일반적으로 세포성 O2를 세포독성 산소원자로 전환됨으로써 광-활성화된 세포독성을 초래한다. 유형-II PDT 작용제의 활성화 동안 세포의 O2수준은 쉽게 고갈될 수 있기 때문에, 광활성기간동안 충분한 O2수준이 남아있도록 하기 위해서는, 그러한 작용제를 상대적으로 낮은 강도로 장기간 조사하여야 한다. 예를 들면, PHOTOFRIN으로 바레트 식도를 치료하는 경우에, 치료기간동안 광강도는 일반적으로 100-150 mW/cm2이하로 유지되어야 하고 10-20분 이상 조사하여야 한다. 또한 유형 II-작용제을 이용한 연구로 다수의 수행자들은, 이용가능한 O2의 잠재적 고갈을 방지하기 위해서, 광조사기간 동안 처리부위에서 혈액순환을 저해할 수 있는 어떠한 조직조작을 방지하는 것이 똑같이 중요하다는 것을 알았다. 따라서, 조사 장치 및 방법을 주의깊게 조절하는 것은 혈액순환에 영향을 미치는 방식으로 조직에 영향을 미치지 않으면서 적합한 광강도를 전달하도록 하는 데에 핵심적이다.In addition, porphyrin-based PDT agonists result in photo-activated cytotoxicity by converting type-II mechanisms, generally cellular O 2, into cytotoxic oxygen atoms. Since the O 2 levels of cells can easily be depleted during activation of the Type-II PDT agonists, such agents should be irradiated for a long period of time at relatively low intensity to ensure that sufficient O 2 levels remain during the photoactive period. For example, when treating Barrett's esophagus with PHOTOFRIN, the light intensity should generally remain below 100-150 mW / cm 2 and should be investigated for at least 10-20 minutes during treatment. In addition, studies with type II-agents have shown that a number of practitioners are equally important to prevent any tissue manipulations that could impede blood circulation at the treatment site during light irradiation to prevent potential depletion of available O 2 . okay. Thus, careful control of the irradiation apparatus and method is key to ensuring that the appropriate light intensity is delivered without affecting the tissue in a manner that affects blood circulation.

바레트 식도는 종래의 와과적 수단으로 접근할 수 없으나 내시경을 사용하여 용이하게 접근가능한 위치에 존재하는 PDT에 대한 매력적인 후보인 표층 질병(superficial)의 완벽한 예이다. 이는 장기간에 걸친 위산의 환류로 위식도 접합부위 식도에 염증을 일으켜, 식도의 상피세포가 증식되게 하는 질병이다. 바레트 식도를 갖는 환자는 식도암이 생길 위험성이 상당히 높다. 미국 식품의약 안전청은 바레트 환자에 있어서 증식조직을 파괴하는 PDT(PHOTOFRIN:상표명)를 승인하였다.또한 식도암에 의해 야기되는 식도 협착을 제거하기 위해서 유사한 치료법이 사용될 수 있다.The Barrett's esophagus is a perfect example of superficial disease, which is an attractive candidate for PDT, which is inaccessible using conventional endocrine means but is easily accessible using endoscopy. It is a disease that causes long-term reflux of gastric acid, causing inflammation of the esophageal junctional esophagus, causing epithelial cells of the esophagus to proliferate. Patients with Barrett's esophagus are at an increased risk of developing esophageal cancer. The U.S. Food and Drug Administration has approved PDT (PHOTOFRIN ™) that destroys proliferative tissue in Barrett patients. Similar treatments can be used to eliminate esophageal stenosis caused by esophageal cancer.

PDT를 사용하여 바레트 식도를 치료하는 공통적인 방법을 도 1(a)에서 단면도로 제시하고 있다. 식도(10)는 안쪽 조직표면(12)와 바깥쪽 조직 표면(14)을 가진다. 도 1(a)의 예에서, 식도 부분(10)의 일부는 건강한 조직(16)이고 다른 부분은 질병조직(18)이다. 일반적으로, 치료할 조직을 안정화시키기 위해서 비-순응 풍선(20)을 식도(10)에 삽입하여 사용한다. 상기 풍선은 가스 또는 액체로 충진되어 있어, 식도를 팽창시키지 않으면서 알려진 반경(거의 식도를 채울정도로)으로 풍선을 팽창시킨다. 상기 팽창으로 인해, 치료영역으로의 혈류를 제한하여 광활성화 동안 O2공급을 저하시킬 수 있다. 풍선(20) 중심에 삽입된 광학섬유가 광원(22)으로 작용하여 풍선표면에 일정한 광강도를 제공한다. 이 풍선(20)의 외부 구조는 활성화광(24)을 분산하거나 활성화 광에 투명한 물질로 이루어질 수 있다.A common method of treating Barrett's esophagus using PDT is shown in cross section in Figure 1 (a). Esophagus 10 has an inner tissue surface 12 and an outer tissue surface 14. In the example of FIG. 1A, a portion of the esophagus portion 10 is healthy tissue 16 and the other portion is diseased tissue 18. Generally, non-compliant balloons 20 are inserted into the esophagus 10 to stabilize the tissue to be treated. The balloon is filled with gas or liquid to inflate the balloon to a known radius (almost to fill the esophagus) without inflating the esophagus. Due to this swelling, it is possible to limit blood flow to the treatment area, thereby lowering the O 2 supply during photoactivation. The optical fiber inserted in the center of the balloon 20 acts as a light source 22 to provide a constant light intensity on the surface of the balloon. The outer structure of the balloon 20 may be made of a material that disperses the activating light 24 or is transparent to the activating light.

풍선(20)의 표면에서 방출되는 광에 의해 풍선에 위접한 조직(안쪽 조직 표면 12)에 있는 PDT 작용제가 활성화된다. 풍선(20)이 비순응이기 때문에, 광원(22)의 광방출 특성을 알고 풍선의 기하학적 특성에 기초하여 풍선표면에서 광강도를 추정할 수 있다. 광학섬유 확산기 팁은 그러한 광원의 한 예이다. 그러나, 풍선(20)의 외부 표면은 식도 모양과 완전히 일치하지 않기 때문에, 바깥쪽 조직 표현(12)의 외곽선의 모든 지점에서 광강도를 정확하게 추정하는 것은 불가능하다. 더욱이, 예를 들면 광원(22)의 균일하지 않은 광방출특성 또는 식도(10)에서광원(22)의 위치가 부정확하기 때문에 몸쪽 조직 표면(12)에 존재하는 광영역이 균등하지 않다면, 치료가 균등하게 이루어질 수 없다. 극단적인 경우에는, 그러한 불균일한 치료결과 충분히 조직을 손상시켜 조직 천공 및 환자을 죽음에 이르게 할 수도 있다.Light emitted from the surface of the balloon 20 activates the PDT agent in the tissue abutting the balloon (inner tissue surface 12). Since the balloon 20 is noncompliant, it is possible to know the light emission characteristics of the light source 22 and to estimate the light intensity on the surface of the balloon based on the geometric characteristics of the balloon. The fiber diffuser tip is one example of such a light source. However, since the outer surface of the balloon 20 does not completely match the esophagus shape, it is impossible to accurately estimate the light intensity at all points of the outline of the outer tissue representation 12. Moreover, if the light region present on the body tissue surface 12 is not uniform, for example because of the non-uniform light emission characteristics of the light source 22 or the position of the light source 22 in the esophagus 10 is not uniform, treatment may It cannot be made evenly. In extreme cases, such uneven treatment may damage the tissues sufficiently to result in tissue puncture and death of the patient.

도 1 (b)에 나타낸 바와 같이, 식도조직에서 광조사에 따른 PDT 작용제의 활성화로 처리영역 (26)을 만들 수 있고, 이 처리영역은 도 1(a)에 질병조직 전체를 포함할 수 있고 질병조직 영역 (18)의 여분을 넘어서 방사형 또는 주변으로 상당한 거리까지 확장될 수 있다. 사실상, 작용제 활성화를 위해 NIR 빛을 사용함으로써 식도(10)의 안쪽 조직 표면(12)에서 부터 바깥쪽 조직표면(14)에 까지 상당한 거리까지 확장되는 처리영역을 형성할 수 있다. 이는 NIR의 투과깊이가 매우 큰 특성 및 작용제가 건강한 조직에 상당한 전신 농도로 존재한 결과이다. 극단적인 경우에, 이러한 처리영역의 확장으로 조직 천공 및 환자을 죽음에 이르게 하기에 충분할만큼 건강조직을 손상시킬 수도 있다.As shown in Figure 1 (b), the treatment area 26 can be made by activation of the PDT agonist in the esophageal tissue according to the light irradiation, this treatment area may include the entire diseased tissue in Figure 1 (a) It can extend radially or to a significant distance beyond the excess of diseased tissue area 18. In fact, the use of NIR light for agent activation can form a treatment area that extends a considerable distance from the inner tissue surface 12 of the esophagus 10 to the outer tissue surface 14. This is a result of the very high penetration depth of NIR and the presence of agents at significant systemic concentrations in healthy tissues. In extreme cases, the extension of this treatment area may damage the tissue enough to cause tissue puncture and death in the patient.

표면 손상의 치료를 위한 PDT의 사용의 예는, 현재 사용되는 방법 및 장치의 다수 단점을 제시한다. 예를 들면:Examples of the use of PDTs for the treatment of surface damage present a number of disadvantages of the methods and devices currently used. For example:

(1) 작용제의 전신 적용은 높은 투여량의 작용제을 필요로 하기 때문에 비싸다.(1) Systemic application of agents is expensive because they require high doses of the agent.

(2) 작용제의 전신 적용으로 인해 원하는 처리 영역외의 건강한 조직을 민감하게 할 수 있다.(2) Systemic application of agents can make healthy tissue sensitive outside the desired treatment area.

(3) 작용제의 전신 적용으로 인해 장기간의 피부 광민감성을 초래할 수 있다.(3) Systemic application of agents can lead to long term skin photosensitivity.

(4) 작용제의 전신 적용을 위해서는, 주위 건강조직에는 작용제를 없애고 질병조직에 작용제를 도달시키기 위해서 질병 진단과 질병 치료간에 상당한 지연을 필요로 한다.(4) Systemic application of agents requires significant delay between disease diagnosis and disease treatment in order to eliminate agents and reach agents in diseased tissues.

(5) 작용제의 전신 적용으로 PDT 수행자에게 작용제의 전달부위 및 농도의 제한된 조절을 제공한다.(5) Systemic application of the agent provides PDT performers with limited control of the delivery site and concentration of the agent.

(6) 작용제의 전신 적용의 결과, 질병조직에 작용제가 불균일하게 분배되기 때문에 불균일하게 치료된다.(6) As a result of systemic application of the agent, it is treated unevenly because the agent is distributed unevenly to diseased tissue.

(7) 유형-II 작용제의 사용에는, O2고갈을 방지하기 위해 천천히 장기간 작용제를 활성화 해야 한다.(7) The use of type-II agonists requires slow activation of the long term agonists to prevent O 2 depletion.

(8) 유형-II 작용제의 사용에는, 조직 조사중에 혈류제한 및 이에 따른 O2고갈을 방지하기 위해 주의깊게 조직 처리를 할 필요가 한다.(8) The use of type-II agonists requires careful tissue treatment to prevent blood flow restriction and thus O 2 depletion during tissue investigation.

(9) NIR 활성화광과 흔히 병용되는 경우에, 유형-II 작용제의 사용은 대부분의 국소적용에 있어서 처리깊이가 지나치게 깊고, 주위 건강조직에 역효과를 나타낸다.(9) In common use with NIR activating light, the use of type-II agonists is too deep for most topical applications and adversely affects the surrounding healthy tissue.

따라서, 본발명의 목적은 치료방법의 효과 및 안정성을 증가시키면서 처리비용을 감소시키는, PDT의 개선된 적용을 위한 새로운 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide new methods and apparatus for improved application of PDT that reduce treatment costs while increasing the effectiveness and stability of the treatment methods.

발명의 요약Summary of the Invention

본발명은 질병조직의 국소치료를 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 질병조직에 PDT 작용제를 국소 또는 전신적으로 적용한 후에, 국소적으로 광을 적용하는 것을 포함한다. 일반적으로, 상기 방법은 PDT 작용제를 질병조직에 적용하여 처리영역을 형성하는 단계; 과량의 작용제를 제거하는 단계; 및 상기 처리영역에 빛을 조사하여 질병조직에 있는 작용제를 활성화하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 광은 처리영역 외부에 있는 작용제의 활성화는 최소화하며서 처리영역을 투과한다.The present invention relates to a method and apparatus for topical treatment of diseased tissue, which includes topically or systemically applying a PDT agent to the diseased tissue followed by topical application of light. In general, the method comprises applying a PDT agent to diseased tissue to form a treatment area; Removing excess agent; And activating an agent in the diseased tissue by irradiating the treatment area with light. Here, the light penetrates through the treatment area while minimizing the activation of the agent outside the treatment area.

바람직한 예에서, 로즈 벤갈(Rose Bengal)은 PDT작용제이다.In a preferred embodiment, Rose Bengal is a PDT agonist.

추가의 바람직한 예에서, PDT작용제는 단지 처리영역에만 직접적으로 적용된다. 또는 PDT는 전신에 적용될 수도 있다.In a further preferred example, the PDT agent is applied directly only to the treatment area. Or PDT may be applied systemically.

추가의 바람직한 예에서, 건강한 조직에 있는 작용제의 활성화를 방지하기 위해서, 활성화광의 적합한 파장을 선택함으로써 PDT작용제의 활성화 깊이를 조절한다.In a further preferred example, in order to prevent activation of the agent in healthy tissue, the depth of activation of the PDT agent is adjusted by selecting the appropriate wavelength of activating light.

추가의 바람직한 예에서, PDT 작용제를 적용하기 전에, 질병조직을 진단한다.In a further preferred embodiment, disease tissue is diagnosed prior to applying the PDT agent.

또다른 예에서, 별개의 진단 및 치료 과정을 사용하는 대신에, 단일 절차(예컨대 내시경)을 사용하여 단시간에 손상을 탐지하고 및 치료할 수도 있다.In another example, instead of using separate diagnostic and therapeutic procedures, damage may be detected and treated in a short time using a single procedure (such as an endoscope).

또다른 예에서, 산소-의존성 기작에 의해서 처리속도가 제한되지 않는다.In another example, the treatment rate is not limited by oxygen-dependent mechanisms.

또다른 예에서, 작용제의 활성화 효과를 높이기 위해서 열을 처리영역에 적용할 수도 있다.In another example, heat may be applied to the treatment zone to enhance the activating effect of the agent.

또다른 예에서, 질병부위에 존재하는 "풍선" 또는 다른 전달장치을 통해서활성화광을 전달한다.In another example, activating light is delivered through a “balloon” or other delivery device present at the disease site.

또다른 예에서, 본발명의 방법은 위장관 질병의 치료에 사용될 수 있다.In another example, the methods of the present invention can be used to treat gastrointestinal diseases.

본발명의 방법은 또한 순환계 혈관 질병의 치료에 사용될 수도 있다.The method of the present invention may also be used for the treatment of circulatory vascular diseases.

본발명은 또한 질병의 국소치료를 위한 장치에 관한 것이다.The invention also relates to a device for topical treatment of a disease.

따라서, 본발명은 바레트 식도 및 다른 질병을 치료하기 위한, PDT 비용을 감소시키면서 광전달의 균일성을 향상시키고 PDT치료 안정성 및 효능을 향상시킨 방법 및 장치에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to methods and apparatus for improving PDT treatment stability and efficacy while improving PDT treatment uniformity while reducing PDT costs for treating Barrett's esophagus and other diseases.

본 출원은 1996년 10월 30일자로 출원된 미국출원 제 08/739,801에 대한 일부계속출원이다.This application is partly pending on US application Ser. No. 08 / 739,801, filed October 30, 1996.

본 발명은 광역학적 치료(photodynamic therapy, PDT) 및 PDT 작용제를 이용하여 조직, 특히 질병조직을 국소적으로 치료하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 질병조직에 PDT 작용제를 국소 또는 전신으로 적용한 후에, 그 질병조직에 국소적으로 빛을 적용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to methods and apparatus for topically treating tissues, particularly diseased tissues, using photodynamic therapy (PDT) and PDT agents. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for topically applying light to a diseased tissue after topical or systemic application of a PDT agent to the diseased tissue.

바람직한 예를 설명함에 있어서, 다음의 도면을 참고로 한다.In describing the preferred example, reference is made to the following drawings.

도 1(a)은 PDT를 사용하여 바레트 식도를 치료하기 위한 공통된 방법을 설명하는 식도의 단편도이다.1 (a) is a fragmentary diagram of the esophagus illustrating a common method for treating Barrett's esophagus using PDT.

도 1(b)는 도 1(a) 방법의 처리영역을 나타낸다.Fig. 1 (b) shows the processing area of the method of Fig. 1 (a).

도 2(a)는 식도 질병조직의 치료를 위한 본발명의 일례를 나타낸다.Figure 2 (a) shows an example of the present invention for the treatment of esophageal disease tissue.

도 2(b)는 도 2(a)의 또다른 예를 나타낸다.2 (b) shows another example of FIG. 2 (a).

도 2(c)는 도 2(a)의 추가적인 또다른 예를 나타낸다.Fig. 2 (c) shows another further example of Fig. 2 (a).

도 3(a)는 순환계 혈관 질병을 치료하기 위한 본발명의 또다른 예이다.3 (a) is another example of the present invention for treating circulatory vascular disease.

도 3(b)는 PDT를 질병조직에 직접 적용하는 도 3(a)의 또다른 예이다.Figure 3 (b) is another example of Figure 3 (a) that directly applies PDT to diseased tissue.

본발명의 방법 및 장치는 건선 또는 피부 암과 같은 다양한 피부 질환의 개선된 방법에 적용될 수 있고, 소화관 또는 호흡관의 질병과 같은 신체내부의 질병조직에 적용될 수 있다. 본발명은 또한 복강내, 흉부내, 심장내, 두개골내, 및 생식관을 포함하는 다른 해부학적 부위의 치료에도 사용될 수 있다.The methods and devices of the present invention can be applied to improved methods of various skin diseases such as psoriasis or skin cancer, and can be applied to diseased tissues within the body, such as diseases of the digestive or respiratory tract. The invention can also be used for the treatment of other anatomical sites, including intraperitoneal, intrathoracic, intracardiac, intracranial, and reproductive tracts.

일반적으로, 본발명의 방법은 하나 이상의 다음 단계를 포함한다. 먼저, 예컨대 조직검사, 또는 질병조직의 자기형광 특성을 측정하거나, 그러한 질병부위로 형광염료 또는 PDT 작용제와 같은 지시제의 선택적 흡수를 탐지함으로써 질병을 진단한다. 그런 후에, 원하는 PDT 작용제의 국소 또는 전신제제를 충분한 양으로 질병부위에 적용하여 상기 질병조직을 덮거나, 뿌리거나 포화시킨다. 작용제가 코팅되거나, 뿌려지거나 또는 질병조직내에서 활성화되기 위한 약간의 시간이 경과한 후에, 질병부위로 부터 과량의 작용제를 제거 또는 세척하고, 실질적으로 균일한 광영역을 상기 질병부위에 적용하여 질병조직에 있는 작용제를 활성화시킨다.In general, the method of the present invention includes one or more of the following steps. The disease is first diagnosed, for example, by biopsy or by measuring the autofluorescence properties of diseased tissue or by detecting selective absorption of an indicator, such as a fluorescent dye or PDT agonist, into the disease site. Thereafter, a topical or systemic preparation of the desired PDT agent is applied to the diseased site in sufficient amount to cover, spray or saturate the diseased tissue. After some time for the agent to be coated, sprayed or activated in the diseased tissue, the excess agent is removed or washed away from the diseased area and a substantially uniform light area is applied to the diseased area. Activate the agent in the tissue.

표층 질병 조직의 치료를 위해서, 질병조직 아래에 있는 건강한 조직까지 광이 투과하는 것을 최소화하면서 질병조직으로 빛을 투과시킬 수 있도록 광파장을 선택한다. 예컨대, 400-600 nm 영역의 가시광선을 사용하여 수 밀리리터 이하로 얇게 광을 투과시킬 수도 있다. 그러한 광을 사용함으로써 하부조직의 치명적인 광민감화의 가능성을 최소화하면서 표면 질병조직에서 작용제의 활성화 효과를 제공한다. 바람직하게는, 레이저광을 사용한다. 광학 섬유 카테터를 사용하여 전달한다. 또는, 직접 조사로 광을 제공한다. 다른 광원 형태 및 전달장치로는 광학섬유 다발, 빈-코어(hollow-core) 광학 도파관, 및 액체-충진 도파관을 포함한다. 또다른 광원은 광방출 다이오드, 마이크로-레이저, 활성화광을 생성하는 단파장 또는 연속파장 레이저 또는 램프, 및 연속파 또는 펄스 레이저 또는 램프을 포함한다. 작용제를 활성화시키기 위해서는 단일-광자 또는 두-광자 여기(Excitation) 방법을 사용할 수도 있다. 상기 여기방법에 관한 더욱 자세한 설명은 1996년 10월 30일자 출원 미국출원번호 제 08/739,801호에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 참고문헌으로 병합하였다.For the treatment of superficial diseased tissue, light wavelengths are chosen to allow light to pass through the diseased tissue while minimizing light transmission to the healthy tissue beneath the diseased tissue. For example, visible light in the 400-600 nm region may be used to transmit light thinly up to several milliliters. The use of such light provides an activating effect of the agent in surface disease tissue while minimizing the possibility of lethal photosensitization of the underlying tissue. Preferably, laser light is used. Deliver using an optical fiber catheter. Or light is provided by direct irradiation. Other light source forms and delivery devices include optical fiber bundles, hollow-core optical waveguides, and liquid-filled waveguides. Still other light sources include light emitting diodes, micro-lasers, short or continuous wavelength lasers or lamps that produce activating light, and continuous or pulsed lasers or lamps. Single-photon or two-photon excitation methods can also be used to activate the agents. A more detailed description of this excitation method is described in US application Ser. No. 08 / 739,801 filed October 30, 1996, which is incorporated herein by reference.

더욱이, 작용제 및 광의 처리순서 및 시간도 또한 다양한다. 예를 들면, 잔류 질병조직을 없애기 위해서 광 및 작용제의 처리 요법을 1회이상 반복할 수 있다. 추가로, 몇몇 적용에서, 작용제 적용과 광처리간의 지연을 증가시키면 유리하다. 추가로, 진단단계 바로 직후에 PDT작용제의 적용단계, 과량의 작용제 제거단계 및 광 적용단계를 수행하여 상기 진단방법과 치료방법을 단일단계로 수행한다. 질병조직의 진단 또는 탐지를 위해서 PDT 작용제 흡수를 사용하는 경우에, 진단단계직후에 작용제 활성화단계를 수행할 수 있다. 또는 진단 및 PDT치료간에 무한정한 지연이 있을 수도 있다.Moreover, the order and time of treatment of the agent and the light also vary. For example, treatment regimens of light and agents can be repeated one or more times to remove residual diseased tissue. In addition, in some applications it is advantageous to increase the delay between agent application and light treatment. In addition, immediately after the diagnosis step, the step of applying the PDT agent, the step of removing the excess agent, and the step of applying the light are performed to perform the diagnosis and treatment method in a single step. When PDT agonist uptake is used for the diagnosis or detection of diseased tissue, an agent activation step may be performed immediately after the diagnostic step. Or there may be an infinite delay between diagnosis and PDT treatment.

바람직하게, 로스 벤갈은 값싸고, 비독성이고, 사람에 사용해도 안정함이 입증되었고, 상당히 본질적인 친지성을 가지고, 유형-I 및 유형-II 반응을 모두 나타내기 때문에, 유형-I 산소-비의존성 기작으로 활성화될 수 있으며, 500-600 nm 범위의 광활성화에 의해서 강한 광세포독성을 가지기 때문에, 로스 벤갈을 PDT 또는 광민감성 작용제로 사용할 수 있다. 로스 벤갈의 O2-비의존성 반응으로 인해, 로즈 벤갈은 높은 강도의 광활성화와 양립가능하며, 포피린-기재 작용제에 비해 처리시간을 감소시킬 수 있다. 더욱 자세하게는, 하부 건강한 조직의 활성화를 실질적으로 방지하면서 표면 질병조직을 활성화시키기에 충분한 500-600nm 파장의 빛으로 로즈 벤갈을 최적으로 활성화시킬 수 있다. 그러한 PDT 작용제의 예로는 1-옥탄올 또는 리포좀과 같은 적합한 친지성 전달 담체와 함께 로즈 벤갈을 제제화한 용액이다.Preferably, los bengal is inexpensive, non-toxic, stable to human use, has a fairly intrinsic lipophilic character, and exhibits both type-I and type-II reactions, thus providing a type-I oxygen-ratio Los Bengal can be used as a PDT or photosensitive agent because it can be activated as a dependent mechanism and has strong photocytotoxicity by photoactivation in the 500-600 nm range. Due to Los Bengal's O 2 -independent reaction, Rose Bengal is compatible with high intensity photoactivation and can reduce processing time compared to porphyrin-based agents. More specifically, rose bengal can be optimally activated with light of 500-600 nm wavelength sufficient to activate surface diseased tissue while substantially preventing the activation of underlying healthy tissue. An example of such a PDT agent is a solution formulated with rose bengal with a suitable lipophilic delivery carrier such as 1-octanol or liposomes.

또는, 유형-I 또는 유형-II 작용제를 포함하는 다른 PDT작용제를 사용할 수 있다. 그러한 표준 PDT 작용제의 예로는 소랄렌 유도체, 포피린 및 헤마토포피린 유도체; 크롤린 유도체; 프탈로시아닌 유도체; 로다민 유도체; 쿠마린 유도체; 벤조페녹사진 유도체; 클로프로마진 및 클로프로마진 유도체; 클로로필 및 벤테리오클로로필 유도체; 페오포르비드 a (Pheo a); 메로시아닌 540 (MC 540); 비타민 D; 5-아미노-래불린산(ALA); 포토산; 페오포르비드-a(Ph-a); 다양한 포녹사진 염료을포함하는 페녹사진 닐 블루 유도체; PHOTOFRIN; 벤조포피린 유도체 모노산; SnET2; 및 루텍스이다. 본발명의 발명자들은 모든 현존 및 장래의 PDT작용제가 본발명의 방법 및 장치에 사용가능할 것으로 믿는다.Alternatively, other PDT agents can be used, including type-I or type-II agents. Examples of such standard PDT agonists include soralene derivatives, porphyrins and hematopophyrin derivatives; Crawlin derivatives; Phthalocyanine derivatives; Rhodamine derivatives; Coumarin derivatives; Benzophenoxazine derivatives; Clopromazine and clopromazine derivatives; Chlorophyll and benteriochlorophyll derivatives; Pheophorbide a (Pheo a); Merocyanine 540 (MC 540); Vitamin D; 5-amino-lavulinic acid (ALA); Photoacids; Pheophorbide-a (Ph-a); Phenoxazine nil blue derivatives including various phonoxazine dyes; PHOTOFRIN; Benzoporphyrin derivative monoacid; SnET2; And rutex. The inventors of the present invention believe that all existing and future PDT agents can be used in the methods and devices of the present invention.

추가로, 본발명은 PDT 작용제의 용도에 제한되지 않는다. 대신에, 하나 이상의 PDT 작용제를 처리요법중에 사용될 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the use of PDT agents. Instead, one or more PDT agents can be used during the treatment regimen.

추가적인 예에서, 본발명에 사용된 PDT작용제는 하나 이상의 표적화 부분(targeting moiety)을 포함할 수 있다. 그러한 표적화 부분의 예로는 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 헵텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 작용제, 지질 수용체 또는 복합 작용제, 단백질 수용체 또는 복합 작용제, 킬레이터 및 캡슐화 담체를 포함한다. 그러한 표적화 부분은 질병조직으로 작용제의 전달선택성을 향상시키기 위해서 사용될 수도 있고, 광민감화 PDT 작용제(여기서, PDT작용제가 표적화부분을 포함하는 담체에 캡슐화되어 있음)와 관련되거나, 광민감화 PDT작용에 부착되어(여기서, PDT작용제는 표적 부분에 공유결합되어 있음) 기능할 수도 있다.In a further example, the PDT agent used in the present invention may comprise one or more targeting moieties. Examples of such targeting moieties include DNA, RNA, amino acids, proteins, antibodies, ligands, heptenes, carbohydrate receptors or complex agents, lipid receptors or complex agents, protein receptors or complex agents, chelators and encapsulation carriers. Such targeting moieties may be used to enhance delivery selectivity of the agent to diseased tissue and may be associated with, or attached to, the photosensitized PDT agent, where the PDT agent is encapsulated in a carrier comprising the targeting moiety. Function, wherein the PDT agent is covalently bound to the target moiety.

추가 바람직한 예에서, PDT작용제를 직접 질병조직에 적용할 수도 있다. 국소 직접 적용은 많은 잇점이 있다. 구체적으로, 국소 직접 적용에 의해서, 질병조직에 특이적인 작용제의 표적화가 향상되고, 작용제 투여와 광 활성화간의 필수적인 잠재기간이 감소되어 처리주기를 감소시킬 수 있고, 전신 광민감화의 가능성을 실질적으로 제거할 수 있고, 작용제 소비를 감소시킬 수 있고, 작용제에 노출됨으로 인한 부작용 가능성을 감소시킨다. 바람직하게는, 국소 분사 또는 세척으로 상기 작용제를 적용한다. 짧은 축적기간(일반적을 30분을 초과하지 않음) 후에, 물이나 식염수와 같은 액체로 세척함으로써 조직표면에서 과량의 작용제를 제거한다. 이러한 세척후에, 400-600 nm의 가시광선을 질병조직에 조사함으로써 질병조직에 남아있는 작용제를 활성화시킨다. 임의적으로, 상기 광을 위에서 언급한대로 적용할 수도 있다.In a further preferred embodiment, the PDT agent may be applied directly to the diseased tissue. Topical direct application has many advantages. Specifically, by topical direct application, the targeting of agents specific to diseased tissue is improved, the essential potential between agent administration and photoactivation is reduced, thereby reducing treatment cycles and substantially eliminating the possibility of systemic photosensitization. Can reduce the agent consumption and reduce the likelihood of side effects from exposure to the agent. Preferably, the agent is applied by topical spraying or washing. After a short accumulation period (typically not exceeding 30 minutes), excess agent is removed from the tissue surface by washing with a liquid such as water or saline. After this washing, 400-600 nm visible light is irradiated to the diseased tissue to activate the agent remaining in the diseased tissue. Optionally, the light may be applied as mentioned above.

또는, PDT 작용제를 전신에 적용할 수도 있다. 예컨데, 이러한 적용은 정맥주사 또는 비경구 투여(예컨대 PDT 작용제의 정제 또는 액상 제제로 투여)로 작용제를 전신으로 투여할 수 있다.Alternatively, PDT agonists may be applied systemically. For example, such an application can be administered systemically by intravenous or parenteral administration (eg, as a tablet or liquid formulation of a PDT agent).

추가의 예에서, 고체온을 통해 PDT 효능을 향상시키기 위해서, 처리영역에 열을 적용할 수도 있다. 예컨대, 광조사 풍선에 가열된 액체를 사용하거나, 광조사원 및 조직사이에 위치한 투명 가열패드를 사용하거나, 적외선 에너지를 동시에 처리영역에 조사함으로써 열을 가할 수 있다.In a further example, heat may be applied to the treatment zone to enhance PDT efficacy through solidus temperatures. For example, heat can be applied by using a liquid heated to a light emitting balloon, using a transparent heating pad located between the light source and the tissue, or irradiating infrared energy to the treatment area at the same time.

본발명의 몇몇 실시예는 도 2(a), 2(b), 및 2(c)에 단면형태로 나타낸다.Some embodiments of the present invention are shown in cross-section in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c).

도 2(a)는 비순응 풍선(20) 조사기구를 사용하여 식도 질병조직의 치료를 위한 한 예이다. 먼저, 처리영역(30)을 확정한다. 이러한 확정은 식도의 내시경조사 및 질병조직의 육안 또는 현미경 확인으로 수행한다. 그러한 확인에는 조직변화의 탐지 또는 다른 육안적인 질병의 지시자, 자기형광상의 변화, 또는 PDT 작용제 또는 다른 작용제의 질병조직으로 흡수를 포함한다. 예컨대 전신 적용, 더욱 바람직하게는 노즐 또는 내시경 말단에 있는 다른 수단을 사용하여 직접 분사로 작용제를 적용할 수 있다. 예컨대 자연적인 전신 제거 또는 액체로 세척함으로써 과량의 작용제를 제거한다.Figure 2 (a) is an example for the treatment of esophageal disease tissue using a non-compliant balloon 20 irradiation apparatus. First, the processing area 30 is determined. Such confirmation is performed by endoscopy of the esophagus and visual or microscopic examination of diseased tissue. Such identification includes detection of tissue changes or indicators of other gross diseases, changes in autofluorescence, or absorption into diseased tissue of PDT agents or other agents. The agent can be applied by direct injection, for example using systemic application, more preferably using a nozzle or other means at the end of the endoscope. Excess agent is removed, for example by natural systemic removal or by rinsing with liquid.

투명한, 비순응 풍선 장치(20)을 식도에 삽입하여 처리영역(30)을 넓힌다. 미리 결정된 반경을 갖도록 미리 결정된 압력으로 가스 또는 액체를 비순응 풍선(20)에 충진한다. 풍선의 중심축을 따라 위치한 광원(22), 예컨대 광학섬유 확산기를 사용하여 풍선벽을 통해 처리영역으로 가시광선(24)을 방사상으로 균일하게 전달한다.A transparent, non-compliant balloon device 20 is inserted into the esophagus to widen the treatment area 30. The non-compliant balloon 20 is filled with a gas or liquid at a predetermined pressure to have a predetermined radius. A light source 22 located along the central axis of the balloon, such as an optical fiber diffuser, is used to uniformly and radially transmit visible light 24 through the balloon wall to the processing area.

추가로, 상기 풍선(20)은 분산매질, 예컨대 내부지질의 묽은 용액으로 충진하여, 풍선표면에서 전달되는 광강도의 균일성을 향상시킨다. 추가로, 상기 풍선(20)은 풍선표면에 전달되는 빛(24)을 분산하는 물질을 포함하거나 이들 물질로 이루어져, 풍선표면에 전달되는 광강도의 일정성을 향상시킬 수 있다. 그러한 물질의 예로는 라텍스; 특별한 분산 물질을 포함하는 폴리머; 또는 거칠게 처리된 표면을 갖는 폴리머와 같은 천연적으로 반투명한 물질을 포함한다.In addition, the balloon 20 is filled with a dilute solution of a dispersing medium, for example, internal lipids, to improve the uniformity of light intensity transmitted from the surface of the balloon. In addition, the balloon 20 may include or consist of a material for dispersing the light 24 transmitted to the balloon surface, thereby improving the uniformity of the light intensity transmitted to the balloon surface. Examples of such materials include latex; Polymers comprising special dispersion materials; Or naturally translucent materials such as polymers having roughened surfaces.

도 2 (a)의 예에서, 비순응 풍선(20)의 충진 반경 및 풍선 표면의 광강도 및 광량에 기초하여 미리 결정된 기간동안 미리 결정된 수준으로 광원(22)의 강도를 조절한다.In the example of FIG. 2 (a), the intensity of the light source 22 is adjusted to a predetermined level for a predetermined period based on the filling radius of the non-compliant balloon 20 and the light intensity and light quantity of the balloon surface.

본 구체예의 또다른 예를 도 2(b)에서 단면형태로 예시하고 있으며, 확장된 비-순응 풍선(40)을 사용하여 식도 질병조직을 치료한다. 본 실시예에서, 질병조직을 확인 후에, 확인된 질병 조직에 PDT 작용제를 적용한다. 상기 부위에서 과량의 작용제를 제거한다.Another example of this embodiment is illustrated in cross-section in FIG. 2 (b), and an expanded non-compliant balloon 40 is used to treat esophageal disease tissue. In this example, after identifying the diseased tissue, the PDT agent is applied to the identified diseased tissue. Excess agent is removed at this site.

그런 후에, 투명한 비-순응 풍선 장치(40)을 식도에 삽입하고 처리영역 (30)을 채운다. 비-순응 풍선(40)을 가스 또는 액체로 충진하여 식도를 실질적으로 팽창하고 약각 확장하며 식도 표면의 주름을 제거함으로써 광조사를 위해 더욱 균일한 조직 표면(12)을 제공한다. 충진된 풍선의 반경을 얻기 위해서 충진 압력을 측정한다. 그런 후에, 풍선의 중심축을 따라 위치한 광원(22), 예컨대 광학섬유 확산기을 이용하여 풍선벽을 통해 가시광선(4)을 방사상으로 균일하게 처리영역으로 전달한다.Thereafter, a transparent non-compliant balloon device 40 is inserted into the esophagus and fills the treatment area 30. Filling the non-compliant balloon 40 with gas or liquid substantially expands and weakens the esophagus and removes wrinkles on the esophagus surface to provide a more uniform tissue surface 12 for light irradiation. The filling pressure is measured to obtain the radius of the filled balloon. Thereafter, the visible light 4 is uniformly transmitted radially and uniformly to the treatment area through the balloon wall using a light source 22 located along the central axis of the balloon, such as an optical fiber diffuser.

추가로, 풍선(40)을 분산매질, 예컨대 내부지질의 묽은 용액으로 충진하여, 풍선표면에 전달된 광강도의 균일성을 향상시킨다. 추가로, 상기 풍선(40)은 풍선표면에 전달된 빛(24)을 분산시키는 물질을 포함하거나 이들 물질로 이루어진다.그러한 물질의 예로는 천연 반투명 물질, 예컨대 라텍스; 특히 분산물질을 포함하는 폴리머; 또는 거칠게한 표면을 갖는 폴리머를 포함한다.Additionally, the balloon 40 is filled with a dilute solution of a dispersing medium, such as internal lipids, to improve the uniformity of the light intensity delivered to the balloon surface. Additionally, the balloon 40 includes or consists of a material that disperses the light 24 transmitted to the balloon surface. Examples of such materials include natural translucent materials such as latex; In particular polymers comprising dispersants; Or a polymer having a roughened surface.

풍선을 충진하기 위해 사용된 압력을 측정하여 충진된 풍선의 반경을 확정하는데 사용하고, 풍선표면에 바람직한 광강도 및 강량을 전달하기 위해서 충진된 비순응 풍선(40)의 조작 반경에 기초하여 선택된 수준으로 광원의 강도를 조작한다. 또다른 예에서, 잠재적 협착증 또는 식도 조직의 다른 비-특이적 염증을 방지하기 위해서 기관을 확장시키기 않으면서 처리된 기관 영역의 주름을 최소화하기 위해서 충분한 압력을 사용하는 것이 바람직한다.The pressure used to fill the balloon is measured to determine the radius of the filled balloon, and a level selected based on the operating radius of the non-compliant balloon 40 filled to deliver the desired light intensity and intensity on the balloon surface. The intensity of the light source. In another example, it is desirable to use sufficient pressure to minimize wrinkles in the treated organ area without expanding the organ to prevent potential stenosis or other non-specific inflammation of the esophageal tissue.

본 구체예의 추가적인 예를 도 2(c)의 단면형태에서 예시하고 있으며, 순응풍선을 사용하여 식도 질병조직을 처리한 것이다. 본 예에서, 질병조직을 확인한 후에, 확인된 질병조직에 PDT작용제를 적용한다. 상기 부위로부터과량의 작용제를 제거한다.An additional example of this embodiment is illustrated in the cross-sectional form of FIG. 2 (c), whereby a compliant balloon is used to treat esophageal disease tissue. In this example, after identifying the diseased tissue, the PDT agent is applied to the identified diseased tissue. Excess agent is removed from the site.

그런 후에 투명한 순응 풍선장치(50)을 식도에 삽입하여 처리영역(30)을 채운다. 순응풍선(50)을 가스 또는 액체로 충진하여, 식도를 충진, 확장 또는 약간 팽창시키고, 식도 표면과 풍선사이의 불균일한 접촉을 없애서 광조사를 위한 균일한 조직표면을 제공한다. 충진된 풍선의 대략적인 반경을 얻기 위해서 충진압력을 측정한다. 그런 후에, 풍선의 중심축을 따라 위치하는 광원(22), 예컨대 광학섬유 확산기를 사용하여 풍선의 벽을 통해 가시광선(24)을 균일하게 방사상으로 처리영역으로 전달한다.Then a transparent compliant balloon device 50 is inserted into the esophagus to fill the treatment area 30. The compliant balloon 50 is filled with gas or liquid to fill, dilate or slightly expand the esophagus and eliminate uneven contact between the esophagus surface and the balloon to provide a uniform tissue surface for light irradiation. The filling pressure is measured to obtain an approximate radius of the filled balloon. Thereafter, a light source 22 located along the central axis of the balloon, such as an optical fiber diffuser, is used to uniformly and radially transmit visible light 24 through the wall of the balloon to the treatment area.

또는, 풍선(50)을 분산매질, 예컨대 내부 지질의 묽은 용액으로 충진하여,풍선표면에 전달되는 광강도의 균일성을 증가시킨다. 추가로, 풍선(50)은 풍선표면에 전달될 광(245)을 분산하는 물질을 포함하거나 이들 물질로 이루어질 수 있다. 그러한 물질의 예로는 천연 반투명 물질, 예컨대 라텍스; 구체적 분산물질을 포함하는 폴리머; 또는 거칠게 처리된 표면을 갖는 폴리머를 포함한다.Alternatively, the balloon 50 is filled with a dilute medium, such as a dilute solution of internal lipids, to increase the uniformity of the light intensity delivered to the balloon surface. In addition, the balloon 50 may include or consist of a material that disperses the light 245 to be delivered to the balloon surface. Examples of such materials include natural translucent materials such as latex; A polymer comprising a specific dispersion; Or polymers having roughened surfaces.

풍선의 충진에 사용된 압력을 측정하여 충진된 풍선의 조작반경을 얻는다. 따라서, 본 예에서, 풍선 표면에 원하는 광강도 및 광량을 전달하기 위해 충진된 순응 풍선(50)의 조작반경에 기초하여 선택된 수준으로 광원의 강도를 조작한다. 바람직하게는, 또다른 예에서, 충분한 압력을 사용하여 (식도조직의 잠재적인 협착증 또는 다른 비특이적 염증을 방지하기 위해서) 식도를 팽창시키지 않으면서 처리된 식도 영역의 주름을 최소화한다.The operating radius of the filled balloon is obtained by measuring the pressure used to fill the balloon. Thus, in this example, the intensity of the light source is manipulated to a selected level based on the operating radius of the compliant balloon 50 filled to deliver the desired light intensity and amount of light to the balloon surface. Preferably, in another example, sufficient pressure is used to minimize wrinkles in the treated esophageal region without dilatating the esophagus (to prevent potential stenosis or other nonspecific inflammation of the esophageal tissue).

순환계 혈관의 질병치료에 대해서(예컨대 동맥 또는 정맥 플락), 도 3(a), 및 도 3(b)에 본발명의 바람직한 실시예를 예시하였다.Preferred embodiments of the present invention are illustrated in FIGS. 3A and 3B for the treatment of diseases of the circulatory vessels (eg arterial or venous flocs).

도 3(a)의 예에서, 정맥주사를 통해 광민감성 작용제를 비경구로 적용한다. 작용제가 혈관벽(60)의 질병조직에 축적되어 처리영역(62)을 형성한다. 원하는 처리영역에 존재하는 질병물질에 우선적인 농도에 기초하여 이 작용제를 선택하였다. 짧은 축적기간후에, 질병물질에 결합된 작용제를 활성화하기 위해서 광(64)을 질병부위에 처리하였다. 광전달을 공간적으로 조절하기 위해서 광학섬유 카테터 또는 촛점, 시준 도는 확산 말단을 갖는 유사한 수단을 사용하여 이러한 광의 적용을 수행한다. 광학섬유 카테터(66)는 광(64)을 직접 처리영역(62)에 전달하여 국소적으로 광을 적용가능하게 한다. 하부의 건강한 조직으로 광이 잠재적으로 투과할 가능성을 최소화 하기 위해서, 수 밀리미터 이하의 깊이로 얇은 두께 투과영역을 제공하는 스펙트럼 영역 400-600 nm의 가시광선을 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 빛의 사용으로, 표면 질병물질에 있는 작용제를 활성화시키나 하부 조직의 치명적인 광민감화 가능성을 동시에 최소화한다.In the example of FIG. 3 (a), the photosensitive agent is applied parenterally via intravenous injection. The agent accumulates in the diseased tissue of the vessel wall 60 to form the treatment area 62. The agent was selected based on the concentration preferential to the disease agent present in the desired treatment area. After a short accumulation period, light 64 was applied to the diseased site to activate the agent bound to the diseased substance. The application of this light is carried out using an optical fiber catheter or similar means having focusing, collimation or diffusion ends to spatially control the light transmission. The optical fiber catheter 66 delivers the light 64 directly to the treatment area 62 to enable local application of light. In order to minimize the potential for light transmission to the underlying healthy tissue, it is desirable to use visible light in the spectral region 400-600 nm which provides a thin thickness transmission region to a depth of several millimeters or less. The use of such light activates agents in surface disease agents but simultaneously minimizes the potential for lethal photosensitization of underlying tissues.

또는, 도 3(b)에 예시한 바와 같이, 처리영역(62)의 질병 물질에 직접 국소적으로 작용제를 적용함으로써, 광민감성 작용제를 투여할 수 있다. 처리영역 근처 또는 직접적으로 소량, 즉 70 스트림(stream) 또는 다른 흐름의 작용제를 전달하기 위해서 사용되는, 광학섬유 카테터(60)에 부착되고 그 말단근처에서 끝나는 작용제 전달 장치(68), 예컨대 모세튜브을 통해 작용제를 쉽게 투여할 수 있다. 또는, 이 전달장치(68)는 광학섬유 카테터(66)와 분리되어 있어 작용제 전달장치(68) 및 광학 섬유 카테터(66)의 말단에 대해 독립적인 위치설정을 용이하게 한다. 또다른 예에서, 처리영역(62)의 질병물질에 소량의 광민감성 작용제를 전달한 후 짧은 축적기간후에, 질병부위로 광(64)을 적용하여 질병물질에 결합된 작용제를 활성화한다.Alternatively, as illustrated in FIG. 3B, the photosensitive agent may be administered by applying the agent directly to the disease substance in the treatment region 62. Agent delivery devices 68, such as capillary tubes, attached to the optical fiber catheter 60 and ending near the end thereof, which are used to deliver a small amount, i. The agent can be easily administered through. Alternatively, the delivery device 68 is separate from the optical fiber catheter 66 to facilitate independent positioning relative to the distal end of the agent delivery device 68 and the optical fiber catheter 66. In another example, after a small accumulation period after delivering a small amount of photosensitive agent to the diseased substance in the treatment area 62, light 64 is applied to the diseased portion to activate the agent bound to the diseased substance.

바람직하게는, 이들 구체예에서, 로즈 벤갈이 광민감성 작용제로 사용된다. 500nm-600 nm 범위의 빛으로 로스 반갈을 최적으로 활성화시키며, 이 파장은 하부 건강조직의 활성화 위험을 실질적으로 방지하면서 표면 질병 물질의 활성화에 충분하다. 추가로, 이 작용제는 고강도 활성화 빛과 양립가능하므로, 유형-II PDT작용제와 같은 다른 작용제에 필요한 처리시간을 실질적으로 감소시킬 수 있다.Preferably, in these embodiments, rose bengal is used as the photosensitive agent. Light in the 500 nm-600 nm range optimally activates los bengal, and this wavelength is sufficient for the activation of surface disease agents while substantially preventing the risk of activation of underlying health tissue. In addition, this agent is compatible with high intensity activating light, which can substantially reduce the treatment time required for other agents, such as type-II PDT agents.

본 상세한 설명은 다음에 기재된 청구범위에 정의된 본발명의 적용을 제한할 의도는 아니며 단지 예시적인 목적으로 제시된 것이다.This detailed description is not intended to limit the application of the invention as defined in the following claims, which are presented for illustrative purposes only.

특허권에 의해서 보호받기에 바람직하고 새로운 청구사항은 다음 첨부된 청구범위에서 나타낸다.New claims that are preferred and protected by patent rights are set forth in the appended claims.

Claims (67)

PDT 작용제를 질병조직에 적용하여 처리영역을 형성하고;Applying a PDT agent to diseased tissue to form a treatment area; 과량의 작용제를 제거하고;Removing excess agent; 상기 처리영역에 빛을 적용하여 상기 조직에 결합된 작용제를 활성화하는 것을 포함하며, 상기 빛은 처리영역을 투과하나 처리영역 바깥에 존재하는 작용제의 활성화를 최소화하는, 질병 조직의 국소 치료방법Applying light to the treatment zone to activate an agent bound to the tissue, wherein the light penetrates the treatment zone but minimizes activation of the agent present outside the treatment zone. 제 1 항에 있어서, 상기 빛은 주위조직의 투과를 최소화하면서 처리영역을 투과하는 파장인 방법.The method of claim 1, wherein the light is a wavelength that transmits through the treatment area while minimizing transmission of surrounding tissue. 제 2 항에 있어서, 상기 빛의 파장은 약 400-600 nm인 방법.The method of claim 2, wherein the wavelength of light is about 400-600 nm. 제 1 항에 있어서, 상기 빛은 단일 광자 여기(exitation)로 상기 작용제를 활성화시키는 방법.The method of claim 1, wherein the light activates the agent with single photon excitation. 제 1 항에 있어서, 상기 빛은 두개 광자 여기로 상기 작용제를 활성화시키는 방법.The method of claim 1, wherein the light activates the agent with two photon excitation. 제 1 항에 있어서, PDT 작용제를 적용하는 단계, 과량의 작용제를 제거하는단계, 및 빛을 적용하는 단계를 일회 이상 반복하는 방법.The method of claim 1, wherein applying the PDT agent, removing excess agent, and applying light one or more times. 제 1 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 적용하기 전에, 질병조직을 진단하는 단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising diagnosing the diseased tissue prior to applying the PDT agent. 제 7 항에 있어서, 상기 진단단계는 상기 질병 조직의 자기형광 특성을 이용하는 것을 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the diagnosing step comprises using autofluorescence properties of the diseased tissue. 제 7 항에 있어서, 상기 진단단계는 지시제의 선택적 흡수를 탐지하는 것을 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein said diagnosing comprises detecting selective absorption of the indicator. 제 9 항에 있어서, 상기 지시제는 형광 염료 및 PDT 작용제로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 방법.10. The method of claim 9, wherein the indicator is selected from the group consisting of fluorescent dyes and PDT agents. 제 7 항에 있어서, 상기 진단단계 직후에, PDT 작용제를 적용하는 단계, 과량의 작용제를 제거하는 단계 및 빛을 적용하는 단계를 수행하여, 상기 진단 및 치료를 단일절차로 수행하는 방법.8. The method of claim 7, wherein immediately after the diagnosis step, applying the PDT agent, removing the excess agent, and applying light, thereby performing the diagnosis and treatment in a single procedure. 제 7 항에 있어서, 상기 진단단계와 상기 PDT 작용제의 적용단계사이에 지연이 있는 방법.8. The method of claim 7, wherein there is a delay between the diagnosis step and the step of applying the PDT agent. 제 1 항에 있어서, 상기 PDT 작용제는 로스 벤갈인 방법.The method of claim 1, wherein the PDT agent is los bengal. 제 13 항에 있어서, 상기 빛은 약 500-600 nm 범위의 파장을 갖는 방법.The method of claim 13, wherein the light has a wavelength in the range of about 500-600 nm. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 PDT 작용제를 상기 질병조직에 적용하는 방법.The method of claim 1, wherein at least one PDT agent is applied to the diseased tissue. 제 1 항에 있어서, 상기 PDT 작용제가 표적화 부분을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the PDT agent comprises a targeting moiety. 제 16 항에 있어서, 상기 표적화 부분은 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 헵텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 작용제(complexing agent), 지질 수용체 또는 복합 작용제, 단백질 수용체 또는 복합 작용제, 킬레이터, 및 캡슐화 운반체로 이루어진 군에서 선택되는 방법.The method of claim 16, wherein the targeting moiety comprises a DNA, RNA, amino acid, protein, antibody, ligand, heptene, carbohydrate receptor or complexing agent, lipid receptor or complex agent, protein receptor or complex agent, chelator, and The method is selected from the group consisting of encapsulated carriers. 제 1 항에 있어서, 상기 질병조직에 상기 PDT 작용제을 직접 적용하는 방법.The method of claim 1, wherein the PDT agent is applied directly to the diseased tissue. 제 1 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 전신에 적용하는 방법.The method of claim 1, wherein said PDT agent is applied systemically. 제 1 항에 있어서, 상기 과량의 작용제가 자연적인 전신 청정(clearance)에의해서 제거되는 방법.The method of claim 1, wherein the excess agent is removed by natural systemic clearance. 제 1 항에 있어서, 상기 과량의 작용제가 액체로 세척함으로써 제거되는 방법.The method of claim 1 wherein the excess agent is removed by washing with a liquid. 제 1 항에 있어서, 상기 처리영역에 열을 가하여 상기 작용제의 활성화를 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.2. The method of claim 1, further comprising applying heat to the treatment zone to increase activation of the agent. 제 1 항에 있어서, 풍선 카테터 장치을 통해 상기 빛을 적용하는 방법.The method of claim 1 wherein the light is applied through a balloon catheter device. 제 23 항에 있어서, 상기 풍선 카테터 장치가 비-순응(non-compliant)인 방법.The method of claim 23, wherein the balloon catheter device is non-compliant. 제 24 항에 있어서, 상기 비-순응 풍선 카테터 장치를 팽창하여, 상기 처리영역을 실질적으로 확장하는 방법.25. The method of claim 24, wherein the non-compliant balloon catheter device is inflated to substantially expand the treatment area. 제 23 항에 있어서, 상기 풍선 카테터가 순응인 방법.The method of claim 23, wherein the balloon catheter is compliant. 제 23 항에 있어서, 상기 풍선 카테터를 분산 매질로 채우는 방법.The method of claim 23, wherein the balloon catheter is filled with a dispersion medium. 제 23 항에 있어서, 상기 풍선 카테터는 빛을 분산시키는 물질을 포함하는 방법.24. The method of claim 23, wherein the balloon catheter comprises a material that scatters light. 제 1 항에 있어서, 직접 조사로 상기 빛을 적용하는 방법.The method of claim 1 wherein the light is applied by direct irradiation. 제 1 항에 있어서, 상기 빛은 광학섬유 다발, 빈-코어(hollow-core) 광학 도파관, 액체 충진 도파관, 광방출 다이오드, 마이크로-레이저, 단파장 레이저, 연속 레이저, 램프, 연속 파장 레이저, 및 펄스 레이저로 이루어진 군에서 선택된 광원으로 적용되는 방법.2. The light beam of claim 1, wherein the light is a bundle of optical fibers, hollow-core optical waveguides, liquid filled waveguides, light emitting diodes, micro-lasers, short wavelength lasers, continuous lasers, lamps, continuous wavelength lasers, and pulses. Method applied to a light source selected from the group consisting of lasers. PDT 작용제를 순환계 혈관의 질병조직에 적용하여 처리영역을 형성하고;Applying a PDT agent to diseased tissue of circulatory vessels to form a treatment area; 상기 처리영역에 빛을 적용하여 상기 조직에 결합된 작용제를 활성화하는 것을 포함하며, 상기 빛은 처리영역을 투과하나 처리영역 바깥에 있는 작용제의 활성화를 최소화하는,Applying light to the treatment zone to activate the agent bound to the tissue, wherein the light penetrates the treatment zone but minimizes activation of the agent outside the treatment zone, 순환계 혈관의 질병을 치료하는 방법.How to treat diseases of the circulatory vessels. 제 31 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 비경구로 적용하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said PDT agent is applied parenterally. 제 31 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 정맥 주사로 적용하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said PDT agent is applied intravenously. 제 31 항에 있어서, 상기 빛을 광학섬유 카테터로 적용하는 방법.32. The method of claim 31 wherein the light is applied to an optical fiber catheter. 제 31 항에 있어서, 상기 빛은 약 400-600 nm범위의 파장을 갖는 것인 방법.32. The method of claim 31, wherein the light has a wavelength in the range of about 400-600 nm. 제 31 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 질병조직에 직접 적용하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said PDT agent is applied directly to diseased tissue. 제 36 항에 있어서, 모세튜브을 통해 상기 작용제를 적용하는 방법.The method of claim 36, wherein said agent is applied via a capillary tube. 제 31 항에 있어서, 상기 PDT 작용제는 로즈 벤갈인 방법.32. The method of claim 31, wherein said PDT agent is rose bengal. 제 38 항에 있어서, 상기 빛은 약 500-600 nm 범위의 파장을 갖는 것인 방법.The method of claim 38, wherein the light has a wavelength in the range of about 500-600 nm. 처리영역을 형성하기 위해서 질병조직에 적용될 PDT 작용제;PDT agents to be applied to diseased tissue to form treatment zones; 과량의 작용제를 제거하는 수단; 및Means for removing excess agent; And 처리영역에서 상기 PDT 작용제를 활성화하기 위한 빛의 광원을 포함하며,A light source of light for activating the PDT agent in the treatment zone, 여기서 상기 빛은 상기 질병조직을 투과할 수 있으나 질병조직 바깥에 있는 작용제의 활성화를 최소화하는, 질병 조직의 국소치료를 위한 장치.Wherein the light can penetrate the diseased tissue but minimize activation of an agent outside the diseased tissue. 제 40 항에 있어서, 상기 빛은 주위조직으로 추가 투과를 최소화하면서 상기처리 영역으로 투과하는 파장을 갖는 장치.41. The apparatus of claim 40, wherein the light has a wavelength that transmits to the treatment area while minimizing further transmission to surrounding tissue. 제 41 항에 있어서, 상기 파장은 약 400-600 nm범위인 장치.42. The apparatus of claim 41 wherein the wavelength ranges from about 400-600 nm. 제 40 항에 있어서, 상기 빛은 단일 광자 여기로 상기 작용제를 활성화하는 장치.41. The device of claim 40, wherein the light activates the agent with single photon excitation. 제 40 항에 있어서, 상기 빛은 두개 광자 여기로 상기 작용제를 활성화는 장치.41. The device of claim 40, wherein the light activates the agent with two photon excitation. 제 40 항에 있어서, 지시제의 선택적 흡수를 탐지함으로써 상기 질병조직을 진단하는 지시제를 포함하는 장치.41. The device of claim 40, comprising an indicator for diagnosing the diseased tissue by detecting selective uptake of the indicator. 제 45 항에 있어서, 상기 지시제는 형광염료 및 PDT 작용제로 이루어지는 군에서 선택되는 장치.46. The device of claim 45, wherein said indicator is selected from the group consisting of fluorescent dyes and PDT agents. 제 40 항에 있어서, 상기 PDT 작용제는 로즈 벤갈인 장치.41. The device of claim 40, wherein the PDT agent is rose bengal. 제 47 항에 있어서, 상기 빛은 약 500-600 nm 범위의 파장인 장치.48. The device of claim 47, wherein the light has a wavelength in the range of about 500-600 nm. 제 40 항에 있어서, 하나 이상의 PDT 작용제를 상기 질병조직에 적용하는 것을 추가로 포함하는 장치.41. The device of claim 40, further comprising applying one or more PDT agents to the diseased tissue. 제 40 항에 있어서, 상기 PDT 작용제는 표적화 부분을 포함하는 장치.41. The device of claim 40, wherein the PDT agent comprises a targeting moiety. 제 50 항에 있어서, 상기 표적화 부분은 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 헵텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 작용제, 지질 수용체 또는 복합 작용제, 단백질 수용체 또는 복합 작용제, 킬레이터, 및 캡슐화 운반체로 이루어진 군에서 선택되는 장치.51. The method of claim 50, wherein the targeting moiety consists of DNA, RNA, amino acids, proteins, antibodies, ligands, heptenes, carbohydrate receptors or complex agents, lipid receptors or complex agents, protein receptors or complex agents, chelators, and encapsulation carriers. Device selected from the military. 제 40 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 질병조직에 직접 적용하는 장치.41. The device of claim 40, wherein the PDT agent is applied directly to diseased tissue. 제 40 항에 있어서, 상기 PDT 작용제를 전신에 적용하는 장치.41. The device of claim 40, wherein the PDT agent is applied systemically. 제 40 항에 있어서, 상기 작용제의 활성화를 증가시키기 위해 상기 처리영역에 열을 가하는 것을 추가로 포함하는 장치.41. The device of claim 40, further comprising applying heat to the treatment zone to increase activation of the agent. 제 54 항에 있어서, 풍선 카테터 장치중 가열된 액체로서 상기 열을 적용하는 장치.55. The device of claim 54, wherein said heat is applied as a heated liquid in a balloon catheter device. 제 54 항에 있어서, 투명한 가열패트로 상기 열을 적용하는 장치.The apparatus of claim 54 wherein the heat is applied with a transparent heating pat. 제 40 항에 있어서, 풍선 카테터 장치를 통해 빛을 적용하는 장치.41. The device of claim 40, wherein light is applied through the balloon catheter device. 제 57 항에 있어서, 상기 풍선 카테터 장치는 비-순응인 장치.59. The device of claim 57, wherein the balloon catheter device is non-compliant. 제 58 항에 있어서, 상기 비-순응 풍선 카테터 장치를 팽창시켜 상기 처리영역을 실질적으로 확장하는 장치.59. The apparatus of claim 58, wherein the non-compliant balloon catheter device is inflated to substantially expand the treatment area. 제 57 항에 있어서, 상기 풍선 카테터는 순응인 장치.59. The apparatus of claim 57, wherein the balloon catheter is compliant. 제 57 항에 있어서, 상기 풍선 카테터는 분산매질로 충진된 장치.59. The device of claim 57, wherein the balloon catheter is filled with a dispersion medium. 제 57 항에 있어서, 상기 풍선 카테터를 빛을 분산시키는 물질을 포함하는 장치.59. The device of claim 57, wherein the balloon catheter comprises a material that disperses light. 제 40 항에 있어서, 직접 조사로 상기 빛을 적용하는 장치.41. The apparatus of claim 40 wherein the light is applied by direct irradiation. 제 40 항에 있어서, 상기 빛은 광학섬유 다발, 빈-코어 광학 도파관, 액체-충진 도파관, 광방출 다이오드, 마이크로-레이저, 단파장 레이저, 연속 레이저, 램프, 연속 파장 레이저, 및 펄스 레이저로 이루어진 군에서 선택된 광원에 의해서 적용되는 장치.41. The group of claim 40, wherein the light consists of a fiber bundle, a hollow-core optical waveguide, a liquid-filled waveguide, a light emitting diode, a micro-laser, a short wavelength laser, a continuous laser, a lamp, a continuous wavelength laser, and a pulsed laser. Applied by the light source selected in. 제 1 항에 있어서, 상기 PDT 작용제가 하나 이상의 표준 PDT 작용제인 방법.The method of claim 1, wherein the PDT agent is one or more standard PDT agents. 제 31 항에 있어서, 상기 PDT 작용제가 하나 이상의 표준 PDT 작용제인 방법.32. The method of claim 31, wherein said PDT agent is one or more standard PDT agents. 제 40 항에 있어서, 상기 PDT 작용제가 하나 이상의 표준 PDT 작용제인 장치.The device of claim 40, wherein the PDT agent is one or more standard PDT agents.
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