KR20090046832A - 광-화학적 안성형／각막이식술을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
광-화학적 안성형／각막이식술을 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 인간 눈 표면에 광감제 용액을 적용하는 것을 포함하는 안성형을 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 인간 눈 표면 내 치료 영역을 한정하는 것을 포함한다. 이 치료 영역은 미리 정해진 공간적 패턴과 관련되어 있다. 방법은 조절된 광활성화 방사선으로 상기 치료 영역을 조사하는 것을 포함한다. 노안 치료와 관련하여, 공막 스퍼 근처의 부변연 공막 영역의 수축은 원시의 손실 없이 근시의 개선을 가져온다.
Description
배경 기술
본 발명은 눈 수술에 관한 것이다. 현재 눈 수술은 종종 안구 조직의 컷(cut), 절제, 이식, 유화/흡인 및 열적 응고를 활용한 교정을 포함한다. 시간이 지남에 따라, 모든 이러한 수술 과정은 종종 국소 구조적 조직 약화의 결과를 가져온다. 침습성 수술 과정, 예를 들어 LASIK, PRK, INTAC, CK/LTK, 및 RLE/IOL, 라멜라 그래프트(lamellar grafts), 및 이식 및 레이저/비-레이저 플랩 메이커(laser/non-laser flap makers)는 때때로 생물 역학적 결함, 강한 상처 치료(intense wound healing), 퇴화, 및 흉터 및 불투명(opacifying) 조직 형성의 결과를 가져온다. 이 수술은 안구 조직 예를 들어 각막/수정체에 영향을 주어서, 근시, 원시, 노안, 백내장 및/또는 난시를 줄이거나 제거한다. 현재의 임상적 결과는 바람직하지 않은 부작용의 결과, 특히 예측성, 대비 손실, 야간 시력, 눈부심, 할로(halo), 연무 등, 뿐만 아니라 오랜 기간의 안정성의 부족을 가져오며 몇몇의 극단적인 경우에, 각막확장증 또는 국소적 각막의 얇아짐(thinning) 및 융기(bulging)의 결과를 가져온다. 부정확한 수술 결과를 수정하기 위한, 손질(Touchups)은 유사한 단점을 제공한다. 플랩 메이킹(flap making) 중 미립 침윤물은 합병증을 유발하는 것으로 알려져 있다(예를 들어, DLK-"Sands of Sahara" 및 세균 감염). 수술 직후 안구 건조증은 각막 신경 손상 때문에 생기는 것으로, 이는 일반적이다. 유발된 고위 수차(Induced high order aberrations(HOA)), 감염성 각막염(infectious keratitis), 상피안내증식(epithelial ingrowth)/기질 융해(stromal melts), 불규칙 난시, 스트리아(stria)/마이크로-주름 및 시프티드(shifted)/버튼(button) 홀 플랩(hole flaps)은 공개된 문헌에 보고되어 있다. RK에 기인된 약화가 종종 유발된 원시의 결과를 가져온다.
엑시머/펨토세컨드(Excimer/Femtosecond) 기술은 일반적으로 높은 가격/높은 유지 비용/자리를 많이 차지하는 시스템을 요구한다. LTK/CK 기술은 열에 의한 콜라겐 변성 때문에 퇴행의 결과를 제공하는 것으로 알려져 있다.
최근 쾌속 성형 법(rapid prototyping)/광경화 조영법(stereolithography) 도구들은 UVA DLP DMD 기술에 의해 조명되는 경화성 액체 수지 표면을 사용하는 것으로 알려져 있지만, 맞춰진 목적물(custom objects)을 만들기 위한 연속적 가교(sequential crosslinking)를 의미하고, 비-혼탁화 또는 살아 있는 조직의 수축 어느 것도 주요한 바람직한 효과, 주로 쾌속 경화(rapid rigidity)로서 간주되지 않는다.
그래서, 안구 조직의 굴절 특성을 변경하기 위한 개선된 방법 및 장치가 당업에서 요구된다.
발명의 요약
본 발명에 따라, 반응성 표적 영역을 성형하거나 치료 및 더욱 특이적으로 안구 조직의 구조 변경을 수행하는 것은 자외선/청색 방사선을 활용하여 안구 조직의 비-혼탁화 수축 및 강화(stiffening)를 만든다. 맞춰진, 픽셀 기초된 치료 영역 및 낮은 수준에서 중간 수준까지의 자외선/청색 방사선 플루언스(fluence)는 눈 조직의 굴절 변경을 만든다. 노안 치료에 대해서, 공막돌기(scleral spur) 근처의 부변연(paralimbal) 공막 영역의 수축은 원거리 시력 손실 없이 근시력을 개선 시킨다.
본 발명에 따라, 안성형을 수행하는 방법은 광감제 용액을 인간 눈 표면에 적용하고 상기 인간 눈 표면 내 치료 영역을 한정하는 것을 포함한다. 상기 치료 영역은 미리 정해진 공간적 패턴과 관련되어 있다. 이 방법은 조절된 광활성화 방사선으로 상기 치료 영역을 조사하는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따라, 살아 있는 조직을 치료하는 방법은 조직의 표면에 광감제 용액을 적용하고 상기 표면 내에 치료 영역을 정의하는 것을 포함한다. 이 치료 영역은 강도의 미리 정해진 공간적 패턴과 관련되어 있다. 이 방법은 또한 상기 공간적 패턴에 따라 조절된 자외선/청색 방사선의 유효량으로 상기 치료 영역을 조사하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따라, 안성형을 수행하는 장치는 인간 눈 표면에 광감제 용액을 적용하기 위한 적용기를 포함한다. 상기 장치는 또한 강도의 미리 정해진 공간적 패턴에 따라 조절된 자외선/청색 방사선의 유효량을 인간 눈 표면 내 정의된 치료 영역을 조사하기 위한 조사기를 포함한다.
본 발명에 의해 통상적 기술에 대해 많은 이점은 달성된다. 예를 들어, 본 발명의 구체예는 비혼탁성, 비침습성 안성형 치료를 제공한다. 더구나, 안구 조직의 수축 및 강화를 위해 제공되도록 구성되어 있는 낮은 전력 자외선/청색 광 공급원을 사용하는 치료 프로토콜을 포함하는 이점이 있다. 본 발명의 구체예는 특정 환자의 필요성에 맞춰진 디지털 픽셀-기초된 치료 영역을 사용하는 치료를 제공한다. 이 구체예에 의존하여, 하나 이상의 이러한 이점뿐만 아니라, 다른 이점들도 달성될 수 있다. 이러한 그리고 다른 이점은 본 명세서를 통해 및 더욱 특별하게는 아래에 첨부된 하기 도면들과 함께 더욱 상세히 기재될 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1A는 본 발명의 구체예에 따른 안구 치료 시스템의 간소화된 개략도이다.
도 1B는 본 발명의 대안적 구체예에 따른 대안적 안구 처리 시스템의 간소화된 개략도이다.
도 2A는 상이한 물질에 대한 파장에 따른 흡수 계수의 간소화된 플롯이다.
도 2B는 물질에 대한 파장에 따른 상대적 투과율의 간소화된 플롯이다.
도 3은 본 발명의 구체예에 따른 처리 과정을 예시하는 간소화된 흐름도이다.
도 4는 리보플라빈 및 재조합 리보플라빈에 대한 파장에 따른 흡수율의 간소화된 플롯이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 대안적 구체예에 따른 또 다른 대안적 안구 처리 시스템의 간소화된 개략도이다.
발명의 상세한 설명
도 1A는 본 발명의 구체예에 따른 안구 치료 시스템의 간소화된 개략도이다. 본 명세서를 통해 기재된 바와 같이, 본 발명의 구체예는 하나 이상의 하기 구성 요소를 활용한다: 공간 광변조기(spatial light modulator: SLM), 예를 들어, DLP® 시스템(텍사스, 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼트), PC 인터페이스, 치료를 위한 광 공급원(예를 들어, 수은 아크 또는 전력 안정화 조절기를 가지는 유사한 공급원), 파키메트리(pachymetry)/웨이브프론트 센싱(wavefront sensing) 등을 위한 광 공급원, 시준 광학기(collimating optics), 하나 이상의 UVA/가시광선 또는 다른 파장을 위한 필터, 하나 이상의 빔 스플리터(예를 들어, 스펙트로포토미터를 위한, 가시/IR 카메라, 또는 다른 모니터 장치), 셔터 빔 블록, 다중 저장소 혼합기를 가진 스프레이 노즐 및 온도 조절기, 및 CCD 카메라/모니터링 장치. 상기 목록되어 있는 구성 요소는 단지 예로서 제공된 것이다. 추가 구성 요소는 제공되고/거나, 구성 요소는 제거되고/거나 일부 구성 요소의 다중 예는 대안적 구체예로서 제공된다. 당업자는 많은 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다.
도 1A에 예시된 바와 같이, 안구 치료 시스템(100)은 인간 눈(110)을 치료하도록 구성되어 있는 장치를 포함한다. 이 도면은 단지 예시적인 것이며, 본원의 청구범위의 범위를 부당하게 제한해서는 안된다. 당업자는 많은 다른 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다. 다른 구체예는 특정 용도에 의존하여 추가 또는 더 적은 구성 요소를 활용할 수 있다.
저장 탱크(130)로부터 광감제는 전기 조절 시스템(136)의 조절 하에서 밸브(132)와 구멍(134)을 통해 제공된다. 구멍(136)을 통한 광감제의 계량, 투여량, 타이밍 및 다른 조절은 공동 출원된 미국 특허 출원 제 10/958,711호(2004년 10월 4일 출원)에 더욱 상세히 기재되어 있으며, 이의 내용은 모든 목적을 위해 그대로 본원 참조로서 통합되어 있다. 특정 구체예에서, 광감제는 리보플라빈을 포함한다.
안구 처리 시스템(100)은 또한 자외선/청색빛 공급원(120), 시준 렌즈(122), 픽셀-기초된 공간 광변조기(124), 프로젝션 렌즈(126), 및 전환 거울(128)을 포함한다. 특정 구체예에 의존하여, 펄스된 빛(pulsed light), CW 빛 또는 이의 조합이 치료 중에 사용된다. 자외선/청색빛 공급원으로부터의 방사선은 시준 렌즈(122)에 의해 초점화되어 픽셀-기초된 공간 광변조기(124)를 조명한다. 픽셀-기초된 공간 광변조기(124)의 더욱 상세한 설명은 본 명세서를 통해, 더욱 특별하게는 아래에 제공된다. 안구 치료 시스템(100)을 활용하면, 인간 눈(110)은 구멍(134)을 활용하여 저장 탱크(130)로부터 광감제로 처리되고, 그 다음에 (도시되지 않은) 전자 조절기를 사용하여 픽셀-기초된 공간 광변조기(124)를 조절하여 미리 정해진 공간적 패턴으로 조사된다.
도 2A-2B를 참조하여, 많은 스펙트럼 구성 요소를 포함하는 광대역 공급원의 사용은 치료 파장이 특정 용도에 맞춰지는 시스템을 본 발명의 구체예가 제공할 수 있도록 함이 인식될 것이다. 예를 들어, 상기 공급원의 스펙트럼 필터링은 이 시스템이 미리 정해진 흡수율 및 투과 깊이로 작동되도록 한다. 아래에 논의되는 바와 같이, 유체를 증가시키는 것은 치료 중 투과 깊이를 증가시키고 처리 후에 투과 높이를 정상 수준으로 되돌리는, 비혼탁화 방식으로 투과 깊이를 일시적으로 변경하기 위해 사용된다. 따라서, 본 발명의 구체예는 표면 처리를 위해 제공되고, 뿐만 아니라 예를 들어 처리 파장에 의존적인 더 깊은 치료 처리를 위해 제공된다.
한 구체예에서, 픽셀-기초된 공간 광변조기(124)는 조절될 수 있는 마이크로-미러의 2차원적 어레이를 가진다. 특정 구체예에서, 상기 조절될 수 있는 픽셀-기초된 어레이(124)는 1,024×768 픽셀의 해상도를 가지며, 프로그래밍될 수 있는 1,000수준의 "그레이 스케일" 휘도 변조(intensity modulation) 능력을 가진다. 이 광학 시스템은 치료를 받는 눈의 표면에 맞춰진 초점 면이 40㎛인 픽셀 사이즈를 제공하도록 구성되어 있다. 본 발명의 구체예는 1,024×768 픽셀의 해상도에 제한되는 것이 아니며, 상이한 픽셀 수, 픽셀 크기, 배열 구조 및 "그레이 스케일" 휘도(intensity) 수준의 수를 활용할 수 있다. 대안적 구체예에서, 광자의 전달은 DLP, 파이버, 다른 접촉/비접촉 수단, 이의 조합 등에 의해 제공된다. 당업자는 많은 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다.
맞춰진(customized) 마이크로-미러 기초된 디지털 빛 프로젝션(예를 들어, 텍사스 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)로부터 가용되는 DLP® 프로젝터) 시스템을 사용하는 맞춤 패턴화(custom patterning)는 휘도 변조된(즉, 그레이 스케일) 치료 패턴을 제공하고, 이 패턴 위에서 수축은 만들어진다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 마이크로-미러 기초된 시스템은 자외선/청색 방사선 및 특이적으로 UVA 방사선의 운반이 눈의 미리 정해진 영역에 제공되도록 사용된다. 비록 도 1A가 마이크로-미러 기초된 프로젝션 시스템의 사용을 예시하지만, 다른 픽셀-기초된 광학 프로젝션 시스템은 본 발명의 구체예에 따라 사용된다. 예를 들어, LCD-기초된 시스템, LOCOS-기초된 시스템, 등은 사용될 수 있다. 당업자는 변화, 변경 및 대안을 이식할 것이다.
본원에 기재된 본 발명의 구체예는 인간 조직 및 특히 안구 조직이 절개 또는 열적 전달 또는 혼탁화 없이 그리고 생화학적 조절 및 굴절 수정에 이로운 광자 여기(photonic excitation)로 정확하게 재성형되고 강화될 수 있다는 놀라운 발견을 이용하고 있다. 본 발명의 구체예는 안성형 및 안성형에 속해 있는 각막 이식술(keratoplasty), 및 열에 의하지 않고 비침습성인(절단하지 않는) 분자의 크기 조정/콜라겐 수축, 밑에 있는(underlying) 콜라겐에 광화학적으로 영향을 줌에 의한 안구 조직(예를 들어 각막, 공막, 모양체, 수정체, TM 등)의 가교를 통한 굴절 지수 및 생화학적 조절을 포함하는 방법 및 기술을 제공한다. 정확한 안구 패턴화, 효과의 조절된 깊이 및 온라인 계량된 광감제 분무를 위한 신규한 리소그래픽(lithographic) 노출 기술은 몇몇 구체예에 포함되어 있다. 예를 들어, 한 구체예에서, 방법 및 시스템은 UVA 영역에서 작동되는 DLP® 기술(텍사스 인스투루먼트로부터 가용됨) 및 발로이스(Valois)로부터의 기술과 같은 맞춰진(customized) 계량된 용량의 비강 분무 기술에 영향을 준다. 광자 공급원으로서의 레이저의 사용은 수은 아크 램프(또는 LED 또는 광공급원)가 또한 파이버 커플링으로/없이 변형에 요구되는 스펙트럼 파워를 전달할 수 있기 때문에, 그리고 또한 부분적으로 출력 빔 균일성 때문에 필수적이지 않다. DLP® 칩 세트는 눈 트랙킹 기능뿐만 아니라 치료 노출 중 토포그래피(topography) 프로젝션 기능을 위해 온라인으로 활용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 안구 표면이 절개되지 않기 때문에, 수술 중 웨이브프론트 감지, 파키메트리/OCT, 및 토포그래피 모니터링 중 하나 이상이 제공된다. 추가로, 평균 플루언스(fluence)을 줄이지만 최대 크로스-수축(cross-shrinkage) 분지(cleaving) 효과를 얻기 위해, 광자 방사선(예를 들어, 펨토초(femtosecond) 펄스 또는 더 긴 또는 더 짧은 펄스)의 펄스화(pulsing)를 활용하는 치료법은 특정 구체예에 제공된다. 안구 조직에 더 우수하게 침투하며, 치료된/치료되지 않은 조직을 노출 중에 더 우수하게 보호하고, 노출 후에 더 우수한 전체적 결과(예를 들어, 아포토시스/불투명화/수화/재생/골격(scaffolds))를 제공하도록 치료 전, 중 및 후에 스프레이 예비 혼합, 다중 스프레이, 열적으로 또는 화학적으로 변조되는 광화학물질은 또한 본 발명의 구체예의 범위 내에 포함된다. 광감제에 추가하여 예를 들어, 마취제, 고장제(hyperosmotic agents)(예를 들어, DMSO 및 글리세롤 등의 조합), 점탄성제, 액체 콜라겐, pH 조절제, 수화/팽창 조절제, 특정 성장 인자, 상처 치료 활성제, 금속단백질분해효소(metalloproteinase)의 조직 억제자, 조직 접착제(tissue glue), 가교 분해제, 로딩된 미소구체(loaded microspheres) 및 항산화제의 사용/조합은 특정 구체예에 노출 전/중/후에 제공된다. 몇몇 구체예에서, 분광광계도(spectrophotometer)는 정위(in situ)에 존재하는 광감제 농도를 모니터하고 분배 조절 시스템과의 피드백으로 광감제의 남아 있는 1중항산소(singlet-oxygen) 생산 잠재력을 특정하고/특징을 부여하기 위해 활용된다. 1중항산소는 가시광선뿐만 아니라 UVA/청색 방사선에 의해 만들어질 수 있다. 더구나, 리보플라빈에 추가로, 조합으로 또는 대체하여, 다른 광감제는 몇몇 구체예에서 활용된다. 조직 두께 변화를 모니터하기 위해 OCT/파키미터는 광학 시스템의 구체예에 제공된다. 시스템 특징부는 제한 없이 홍채 인식 또는 동공 트래킹에 의한 환자 조절을 포함한다. 다수의 환자 치료 방문(예를 들어, 3개월마다) 또는 낮은 플루언스 노출 또는 낮은 투여 에너지가 동시에 바람직한 경우에, 패턴의 낮아진 휘도 변조는 본 발명의 구체예를 활용하여 쉽게 추정된다. 내부 또는 외부 토포그래피/웨이브프론트/파키메트리 맵 데이터 또는 기초적으로 요구되는 굴절 수정의 수동적 도입 등은 수정 노모그램(nomogram)/치료 계획을 만들기 위해, 이 시스템에 도입될 수 있다.
대안적 구체예에서, 레이처르트(Reichert) ORA 또는 프리아비젼 소닉아이(PriaVision SonicEye)을 활용하는 것과 같이 안구 조직 강도를 측정하는 방법 및 시스템은 치료 계획을 개선하기 위해 본 발명의 구체예와 함께 사용될 수 있다. 광학 굴절/수차 수정/변경에 부가하여, 안구 투명화, 굴절 지수 및 자국을 매끄럽게 하는 개선(stria smoothening improvements)은 본 발명의 구체예에 제공된다. 라멜라 그래프트/렌티큘(lenticules)은 본 발명의 구체예에 따라 정위(in situ)에 맞춤형(custom)으로 미리 형성되거나 처리될 수 있다. 순차적으로 가교되는 안구 조직에 있는 콜라겐 바스/스프레이로부터 만들어지는 3D 조직 층은 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다. 수술 중, 본 발명의 구체예는 빠른 비디오 프레임 속도(예를 들어, XGA 해상도 또는 그 초과의 해상도) 이미지를 전달할 수 있는 소프트웨어를 활용하여, "동영상"은 치료 영역에 직접적으로 "플레이"될 수 있다. 프로젝션 시스템은 임의의 PC가 생성한 이미지의 각막, 수정체 또는 망막에 직접 초점이 맞춰진 전달을 또한 가능하게 한다. 특정 구체예에서, 단일/복수의 DLP를 가지는 이러한 시스템은 스넬렌 도표(Snellen charts)(예를 들어, 근시 또는 원시)를 프로젝팅할 수 있다.
본원에 기재되어 있는 기술의 다른 비-제한적 적용은 고려된다: 예를 들어, CNV, 황반 부종(Macular Edema), 및 노화 관련된 황반 변성(age-related macular degeneration: AMD)을 위한 광역학 치료(photodynamic therapy: PDT), IOP 조절 등을 위한 정위 마이크로유체기술(in situ microfluidics) ("채널(channels)"), 또는 정위 국소 스트럿(struts)(INTACS와 같은) 만듬, 프리아비젼(PriaVision) 노안 PACT 수술 전달 시스템, 다중스펙트럼 광 공급원으로부터 필터 선택에 따른 그린, 레드, UVA에 추가하여 적외선 및 청색 파장과 같은 다른 스펙트럼의 전달, 및 렌즈의 조명에 의한 빛 조절가능한 수정체(light adjustable Lens: LAL) 조절, 생체 내/생체 외 임의의 조직/맥관 조직의 정위 가교/패턴화, 전신성 조직 병원체 감소 등이다. LASIK, PRK, LTK/CK, INTACS, RK 및 라멜라(lamellar) 또는 PKP 수술 후 손질(Touchups)은 본 발명의 구체예에 따라 또한 제공된다. 추가로 몇몇 구체예는 굴절 중성 그래프트(refractive neutral grafts)를 위한 조직 재성형/안정화를 위한 방법 및 시스템을 포함한다.
본 발명의 구체예를 따라, 굴절 수술뿐만 아니라 +/- 3디옵터의 노안 교정을 수행하는 방법 및 기술이 제공된다. 본 발명자는 노안 치료에 관하여 공막 돌기 근처의 부변연(paralimbal) 공막 영역의 수축이 원거리 시력에 손실 없이 근 초점을 개선하는 결과를 가져온다. 본 발명의 구체예는 절개 없는, 약점 없는 방법의 장점을 포함하는 특별한 이점을 제공한다. 본원에 기재되어 있는 이 방법 및 시스템은 안구 조직의 중요한 안정성 및 강화를 만든다.
국소 광감제의 선택은 내피, 렌즈 모양 및 망막의 잠재적 손상을 분석하는 것을 포함한다. 본 명세서를 통해 더욱 완전하게 기재되는 바와 같이, 인간 눈(110)의 표적 영역에서 리보플라빈(비타민 B12) 용액의 적용은 스펙트럼의 UV-A 부분에서의 흡수 방사선을 증가시킨다. 일반적으로, UV-A 방사선은 320nm-400nm 범위에서의 방사선으로 정의된다. 본 발명자는 리보플라빈이 375nm 및 436nm를 포함하는 여러 파장에서의 여기 상태에서 형광을 내는 것을 증명하는 연구를 수행하였다.
본 발명의 구체예에서, 내피, 렌즈 모양 및 망막 UVA 손상을 줄이는 일회용 적용기를 활용하여 운반되는 광감제 용액을 활용한다. 따라서, 정위 "스트러트(struts)"는 본 발명의 구체예를 활용하여 각막 불량(dystropies)/원추각막(keratoconics)을 위해 만들어질 수 있다(다시 말해, INTACS에 유사하지만 이식은 없다). 더구나 본 발명의 구체예는 IOP 감소를 위한 공막(scleral) 수축, PACT-노안 및 수정체 모양 이상 또는 난시 교정을 위한 조뉼라(zonular) 수축을 제공한다. 추가로, LASIK 후 플랩 스트리아(LASIK flap stria) 감소는 또한 본 발명의 구체예에 따라 수행되는 처리에 포함된다. 특정 구체예에서, 본원에 기재되어 있는 시스템을 사용하여 조명되는 치료가 UVA 치료 접착제를 활용하는 백내장 수술 후에 제공된다.
본 발명의 구체예를 활용하여 수행되는 예시적인 연구에서, 돼지 각막은 365nm의 파장에서 약 12mW/cm2의 플루언스에서 보우티(bowtie) 패턴으로 조사되었다. 이 보우티 패턴을 10분 동안 노출시켰다. 조사 전에, 돼지 각막에 BSS를 드롭(drop)(대조를 위해) 또는 프리아라이트(PriaLight) 광감제를 적용하였다. 이 BBS 드롭 또는 프리아라이트(PriaLight) 광감제를 치료 중 5분 간격에서 분배시켰다. 대략적으로 1/4cm 직경 각막 표면을 노출시키는 것을 가정하여, 약 ~2J 총 UVA의 투여량을 전달시켰다. 다른 예시적 치료는 이 기술을 사용하여, 디스크, 고리(annulus), 다수의 고리, 연속적 고리 및 텍스트 모양 임프린팅을 포함하였다.
도 1A에 예시되어 있는 시스템을 활용하여, 광감제로 처리된 샘플 눈의 노출은 국소적이지 않은 눈 전이 영역/스트레스 라인/핫 스팟과 같은 모양의, 100-150㎛의 비혼탁 축 수축/임프린트의 결과를 가져온다. 치료된 영역은 조직 안정성에서의 큰 증가(즉, 단단함) 및 두드러진 매끄러움(smoothening) 및 스트리아 감소(즉, "사란-랩(Saran-wrap)"과 같은 효과)에 의해 처리 후 특징된다. 치료되지 않은 영역은 균질하고 균일한 수축/스트레스 라인을 처리 12시간 후에 보여주었다. 비코(Veeco) 간섭계(interferometer) 하에서 그리고 고배율 현미경(high magnification microscopes) 하에서 샘플을 시험하였고, 표면 혼탁이 없음과 핫 스팟(hot spot)을 가지지 않는 날카로운/투명한 균질 수축 영역을 증명하였다.
대조군 유체(즉, BSS)로 처리된 샘플은 확대경을 사용하여 시험 중 식별가능한 수축을 보여주지 않았고, 온도 증가(레이테크 미니템프(RayTech Minitemp) IR 레이저 열 스캐너를 사용하여 측정)도 모든 치료 중 또는 치료를 통해 노출 영역에서 나타나지 않았다.
본원에 기재되어 있는 시스템은 LASIK과 같은 통상적 굴절 치료 시스템보다 훨씬 적은 비용의 시스템으로서 특징된다. 상업적으로 가용되는 마이크로-미러-기초된 프로젝터를 사용하는 레이저-없는 굴절 시스템의 비용은 LASIK 시스템보다 일반적으로 적을 것이다. 특정 구체예에서, 텍사스 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼트로부터의 $10,000 미만의 비용이 드는 DLP® 엔진은 $1,000 미만의 비용이 드는 자외선/청색 전구(bulb) 및 다른 시스템 구성 요소와 함께 사용된다.
일부 LASIK 시스템과 대조하여, 일부 구체예는 매우 정교한 눈 트랙커(tracker)를 사용하지 않는다. 본 명세서를 통해 기재되어 있듯이, 본 발명의 구체예에서 사용되는 과정은 본래 절제 또는 국소화된 수축 과정에 비해 상대적으로 느린 생화학 과정이다. 따라서, 본 발명의 일부 구체예는 수술시 요구되는 비싸고 복잡한 웨이브프론트(wavefront) 모니터링 및 토포그래피(topography) 모니터링의 필요성을 줄인다.
본 발명의 대안적 구체예는 하나 이상의 토포그래피 센서, 웨이브프론트 센서, 및/또는 온라인 실시간 교정을 위한 눈트랙커를 통합한다. 피드백 루프는 이 대안적 구체예에서 이 장치로부터 조절가능한 공간 광변조기까지 제공된다. 이러한 피드백 루프를 가지는 일부 구체예에서, 웨이브프론트 수차 데이터 또는 다른 데이터로부터 미리 정해진 공간적 패턴의 변경을 유도하는 방법은 제공되며, 이는 측정된 웨이브프론트 수차 또는 다른 데이터에 반응하여 치료 중에 미리 정해진 공간적 패턴을 조절한다. 다른 구체예에서, 각막 토포그래피가 웨이브프론트 수차 데이터를 보완하거나 대신하여 사용된다.
도 1B는 본 발명의 대안적 구체예에 따라 대안적 안구 치료 시스템의 간략화된 개략적 도면이다. 특정 구체예에서, 근시, 원시, 난시, HOA, PACT 수정 등을 포함하여, 도 1A에 예시된 것과 같은 시스템은 싼 패턴 조사기를 사용하여 여러 미리 정해진 조명 패턴을 제공함에 의해 크기 시스템 비용을 줄인다.
저장 탱크(230)로부터 광감제는 밸브(232) 및 구멍(234)을 통해 전자 조절 시스템(236)의 조절 하에서 제공된다. 구멍(236)을 통해 광감제의 계량, 투여량, 타이밍 및 다른 조절은 이전에 참조된 미국 특허 출원 제 10/958,711호에 더욱 상세히 기재되어 있다. 특정 구체예에서, 광감제는 리보플라빈을 포함한다.
안구 치료 시스템(200)은 또한 자외선/청색 빛 공급원(220), 시준 렌즈(222), 패턴 조사기(224), 프로젝션 렌즈(226), 및 전환 거울(228)을 포함한다. 자외선/청색 공급원(220)으로부터의 방사선은 시준 렌즈(222)에 의해 초점화되어 패턴 조사기(224)를 조사한다. 특정한 패턴 조사기를 사용하여, 미리 정해진 패턴은 치료를 받는 인간 눈(110)의 표면 상에 형성될 수 있다. 단지 예로서, 광선 패턴이 인간 눈(110)의 표면에 요구된다면, 방사상의 패턴 조사기가 활용된다. 다른 용도에서, 눈의 주변 영역에 있는 조직의 제어된 수축은 원형 패턴을 가진 패턴 조사기를 사용하여 수행된다. 당업자는 많은 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다.
도 1A에 예시되어 있는 안구 치료 시스템(200)은 특정 용도에 의존하여 교환할 수 있는 패턴 조사기(224)를 위해 제공된다. 따라서, 이 안구 처리 시스템(200)은 조절될 수 있는 픽셀 기초된 공간 광변조기(124)를 활용하는 시스템보다 비용이 낮은 용액을 제공한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 대안적 구체예에 따른 또 다른 대안적 안구 처리 시스템의 간단한 개략적 도면이다. 도 5는 도 1A에 예시되어 있는 시스템과 일부 공통 구성 요소를 공유한다. 도 5에 예시되어 있는 시스템은 또한 센서(Sensor) 1 및 센서 2와 같은 하나 이상의 센서를 포함하는 추가 시스템 구성 요소를 또한 제공한다. 특정 구체예에서, 센서 1은 눈 위치에 대한 이미지 데이터를 제공하는 CCD 센서이고, 센서 2는 PC에 스펙트럼 데이터를 제공하는 분광계와 같은 스펙트럼 센서이다. 또한, 이 광학 시스템에 커플링되어 있는 광학 간섭성 단층 촬영기(optical coherence tomographer(OCT))/파키미터가 예시되어 있다. 복수의 저장소 및 적당한 밸브는 분무 시스템을 위해 제공된다. 당업자는 많은 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다. 도 5에 예시되어 있는 시스템은 본 발명에 구체예의 범위를 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 구체예의 범위 내에 제공되는 여러 시스템 구성을 단지 예시하기 위함이다.
도 3은 본 발명의 구체예에 따른 치료 방법을 예시하는 간단한 흐름도이다. 치료 방법(300)은 인간 눈 표면(310)에 광감제 용액을 적용하는 것을 포함한다. 구체예에서, 광감제 용액은 약 0.05% 내지 약 0.2%의 범위에 있는 농도의 리보플라빈을 포함한다. 이 방법은 또한 인간 눈 표면(312) 내 치료 영역을 정의하는 것을 포함한다. 이 치료 영역은 미리 정해진 공간적 패턴과 관련되어 있다. 이 방법은 조절된 자외선/청색 방사선(314)으로 이 치료 영역을 조사하는 것을 추가로 포함한다.
단지 예로서, 눈의 조사는 다수의 선택될 수 있는 그레이-스케일 강도에 의해 특징되는 픽셀에 기초한 출력을 제공하는 마이크로-미러의 어레이를 사용하여 수행된다. 구체예에서, 그레이-스케일 강도의 수는 1,000 또는 그 초과이다.
도 3에 도시되어 있는 특정 단계는 본 발명의 구체예에 따른 안구 치료를 수행하는 특정 방법을 제공하는 것임이 인식되어야 한다. 단계의 다른 순서는 또한 대안적 구체예에 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 대안적 구체예는 상이한 순서로 상기 설명된 단계를 수행할 수 있다. 더구나, 도 3에 예시된 개별적 단계는 개별적 단계에 적당한 여러 순서로 수행될 수 있는 복수의 하부 단계를 포함할 수 있다. 더구나, 추가 단계는 특정 용도에 의존하여 추가되거나 제거될 수 있다. 당업자는 많은 변화, 변경 및 대안을 인식할 것이다.
본 발명의 구체예에 따라, 비 독성 산화제는 광감제의 적용 전에 미리 로딩되고 내피/AC를 보호하기 위해 활용된다. 이 비독성 항산화제는 쿠머린(Coumarin), PENT, ALDH3A1 비타민 C/A/E, 알파 리포산(Alpha Lipoic acid), 알부민, G6PDH 펜토산 포스페이트 등을 포함한다. 내피/AC 영역에 광감제의 농도를 모니터하는 장치는 수술 중 안정성/생생함(freshness) 체크를 위한 치료 중 실시간 모니터로서 일부 구체예에서 활용된다. 안전 역치의 기초선으로서, 스포얼(Spoerl)은 리보플라빈 로드(load) 때문에 각막 스트로마에서 20 내지 1 UVA 흡수율을 보고 하며, 반면에 슬리니(Sliney)는 (임의의 리보플라빈 로딩 없이) 365 nm에서 1mW/cm2 연속적(16분 최대 시간) 노출을 알렸다. 이러한 결과에 기초하여, 본 발명자는 각막이 완전히 리보플라빈으로 로딩된다면 20mW/cm2 까지 "연속적" UVA 역치가 허용되는 것을 추론한다.
본 발명의 구체예는 이식 없이 하나의 인자 또는 2-4개의 인자에 의한 생화학적 안정성을 개선하기 위한 조직의 각막/안구 가교에 의한 정위 INTACS 생성(creation); 공막/조뉼라(scleral/zonular) UVA 수축 및 모양체 전좌(translocation)에 의한 노안 인공수정체(presbyopic pseudophakia) 교정; PACT-UVA; 수정체 수차 교정; IOL, ICL 조절; 공막 돌기 섬유주(scleral spur trabecular meshwork)에서의 수축에 의한 IOP 감소를 위한 녹내장(glaucoma) 치료; 예방 치료 및 감소된 퇴화를 위한 사전-사후 LASIK을 포함하는 다양한 용도에 적용될 수 있다. 본 발명의 구체예는 원추각막(Keratoconus), PMD, 각막 불량(Dystrophy), 궤양(Ulcers) 등과 같은 케라큐어(KeraCure)의 모든 알려진 이점을 제공한다. 이 케라큐어 방법의 추가 논의는 이전에 참조된 미국 특허 출원 제 10/958,711호에 제공된다.
본 발명자에 의해 수행되는 여러 연구의 결과는 아래에 기재되어 있다. 이 연구를 위해, 측정된 플루언스는 12 mW/cm2-15 mW/cm2에서 375nm 이고, 130 mW/cm2에서 436 nm이고, 잠긴(soak) 기간 예비 노출은 5분이었고 노출 중 적량(drops)을 매 3분 마다 주입하였고, 돼지 눈을 탈상피화(deepithelialized)하지 않았다. 이 예시적 연구에서 노출 기간은 10분 내지 45분으로 다양하였다.
예시적 연구 #1을 수행하여, 부분적으로, UVA/청색 파장을 사용하여 광감화되지 않은 조명과 비교하여 광감화된 정확한 패턴화된 국소 각막 수축의 실용성을 증명하였다. 단지 예로서, 대조군으로 BSS 로딩된 10개의 돼지 눈과 프리아라이트(PriaLight) 로딩된 10개의 샘플을 10-40분 동안 원형 패턴 또는 보우티(bowtie)로 패턴화하였다.
예시적 연구 #2를 수행하여, 부분적으로, 텍스트의 형태인 복잡한 패턴의 리소그래피를 증명하였다. "PRIA" 및 "HELLO"를 포함하는 텍스트를 프리아라이트(PriaLight) 광감제 +UVA/청색 노출에 의해 리소그래프화하였다.
예시적 연구 #3을 수행하여, 부분적으로 UVA/청색 패턴화된 프리아라이트(PriaLight) 광감제 수축으로 굴절 각막 변경을 증명하였다. 단지 예로서, 12개의 돼지 눈을 프리아라이트(PriaLight)로 로딩하였고, 디스크, 전이 영역을 가진 디스크, 고리형, 고리형들, 시간 연속적 고리형들, 기록된 토포그래피(topography) 등으로 패턴화하였다.
본 발명이 특정 구체예 및 이의 특정 예를 참조하여 기재되어 있지만, 다른 구체예는 본 발명의 취지 및 범위 내에 해당될 수 있음을 이해해야 한다. 그래서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여 이의 대응되는 전체 범위에 따라 결정되어야 한다.
Claims (19)
- 안성형(oculoplasty)을 수행하기 위한 방법으로서,인간 눈 표면에 광감제 용액을 적용하는 단계;상기 인간 눈 표면 내에 미리 정해진 공간적 패턴과 관련되어 있는 치료 영역을 한정하는 단계; 및조절된 광활성화 방사선으로 상기 치료 영역을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광활성화 방사선이 자외선/청색 방사선을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미리 정해진 공간적 패턴이 자외선/청색 방사선의 지향된(directed) 전달에 의해 한정됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 조사 단계가 상기 공간적 패턴 내의 복수의 위치에서, 방사선 강도의 범위의 미리 선택된 강도로, 미리 정해진 파장 범위의 자외선/청색 방사선을 지향(direct)시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 조사 단계가 일련의 마이크로-미러 매체를 통해 수 행됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 일련의 마이크로-미러 중 마이크로-미러가 복수의 선택될 수 있는 그레이-스케일(grey-scale) 강도에서의 출력을 산출함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광감제가 리보플라빈을 포함하는 용액을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 리보플라빈의 농도가 0.05% 내지 0.2%의 범위임을 특징으로 하는 방법.
- 제 8 항에 있어서, 리보플라빈의 농도가 실질적으로 0.1%임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인간 눈 표면이 각막 영역임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미리 정해진 공간적 패턴이 2차원 패턴임을 특징으로 하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 2차원 패턴이 래스터 스캐닝된 패턴을 포함한다.
- 제 12 항에 있어서, 상기 래스터 스캐닝된 패턴이 1024×868 픽셀 이상을 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 각 마이크로-미러의 공간해상도가 실질적으로 20㎛임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조절된 자외선/청색 방사선이 350nm 내지 380nm의 미리 정해진 파장 범위를 가짐을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자외선/청색 방사선이 20 mW/cm2 미만의 광 플루언스(optical fluence)을 가짐을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 광 플루언스이 15 mW/cm2 미만임을 특징으로 하는 방법.
- 간 조직을 치료하는 방법으로서,상기 조직의 표면에 광감제 용액을 적용하는 단계;상기 표면 내에 미리 정해진 공간적 패턴의 강도와 관련되어 있는 치료 영역을 한정하는 단계; 및상기 공간적 패턴에 따라 조절된 자외선/청색 방사선의 유효량을 치료 영역에 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
- 안성형을 수행하는 장치로서,인간 눈 표면에 광감제 용액을 적용하기 위한 적용기(applicator); 및미리 정해진 공간적 패턴의 강도에 따라 유효량의 조절된 자외선/청색 방사선으로 상기 인간 눈 표면 내 정의된 치료 영역을 조사하기 위한 조사기(illuminator)를 포함하는, 안성형을 수행하는 장치.
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