WO2014116045A1 - 드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법 - Google Patents

드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for treating a drusen and a method for controlling a drusen treatment device, and more particularly, a method for treating a drusen and a control of a drusen treatment device to transfer energy to a region where drusen is deposited to remove drusen. It is about a method.
  • the retina is a sensitive nerve layer located in the fundus area of eyeball that senses light.
  • the macular the nerve cells called photoreceptor (dense) is concentrated in the macula.
  • These photoreceptors are structures that generate electrical signals when they receive light. Dense macula plays an important role in seeing things and maintaining a central field of view.
  • the fundus region includes a photoreceptor P formed of a plurality of cell layers.
  • Retinal pigmented epithelium cells (RPE cells) (R) and Bruch's membrane (B) are located below the photoreceptor (P).
  • RPE cells Retinal pigmented epithelium cells
  • B Bruch's membrane
  • C is located below the photoreceptor (P).
  • the choroid (C) supplies oxygen and nutrients to the inside of the retina through the Brook membrane (B), and the RPE cells (R) support the photoreceptor (P) while the oxygen and nutrients supplied through the Brook membrane (B) It serves to deliver to the photoreceptor (P).
  • the waste generated in the retina is mainly accumulated between RPE cells (R) and the Brooke membrane (B) or inside the Brooke membrane (B). This waste is called drugen (D).
  • Dry age related macular as drusen (D) accumulates between RPE cells (R) and Brooke membrane (B) as the RPE cell layer (R) separates from the Brooke membrane (B) degeneration occurs.
  • VEGF vascular endothelial growth factor
  • the most widely used treatment method for treating such retinal related diseases is antibody injection therapy for preventing neovascularization. It injects Anti-VEFG, inhibiting abnormally growing VEGF, stopping the angiogenesis process.
  • Anti-VEFG Anti-VEFG
  • VEGF vascular endothelial growth factor
  • these treatments only inhibit additional blood vessel formation, and because drusen is still present between RPE cells and the Bruch's membrane, it is not considered a complete treatment method and treatment must be continued to prevent further blood vessel formation. There was a downside.
  • the present invention is to solve the above problems, to provide a therapeutic method capable of completely removing the drusen present between the RPE cells and the Bruch membrane.
  • the present invention is to determine the location of the drusen located in the patient's fundus (fundus), to determine the treatment area (treatment area) including the location where the drusen is present And delivering energy to the treatment area to remove the drusen.
  • the energy delivered to the treatment area may improve the function of the fundus tissues of the treatment area to discharge the drusen in the choroid direction.
  • the energy delivered to the treatment region is such that the waste between the drusen and the retinal pigment epithelium cell (RPE cell) is separated from the retinal pigment epithelium cell and the Bruch's membrane. Can improve the function of discharging.
  • RPE cell retinal pigment epithelium cell
  • delivering energy to the treatment area is configured to deliver energy to retinal pigment epithelial cells at a location adjacent to the drusen. And, delivering energy to the treatment area is configured to deliver energy by irradiating light to the treatment area.
  • the amount of irradiated light is absorbed into the choroid of the treatment area is less than the retinal pigment epithelial cells, may be greater than the amount absorbed by the photoreceptor.
  • the irradiated light may have a wavelength between 510nm and 590nm.
  • the irradiated light may selectively increase the temperature of the retinal pigment epithelial cell in the treatment region.
  • the temperature rise width of the choroid of the treatment region by the irradiated light may be less than the temperature rise width of the retinal pigment epithelial cells, and larger than the temperature rise width of the photoreceptor.
  • the irradiated light is a pulsed laser, the laser may be configured to have a pulse width of 5 ⁇ s or less.
  • the step of delivering energy to the treatment area may cause thermal damage to the retinal pigment epithelial cells to induce regeneration of the retinal pigment epithelial cells and to deliver energy to the treatment area. May terminate the step of delivering the energy based on the signal generated from the treatment area.
  • the determining of the treatment area may set the boundary of the treatment area outside the boundary of the position of the drusen so that the treatment area is wider than the region where the drusen is located. It may be determined to include the retinal pigment epithelial cells located 2 to 15 cells away from the boundary of the region.
  • an object of the present invention is to determine a treatment region based on the position of the drusen present in the fundus, to transfer energy to the treatment region, and based on the signal detected in the treatment region. It can also be achieved by a method of controlling a drusen treatment device comprising terminating the step of delivering energy.
  • the present invention it is not only limited to further deterioration of the lesion, but it is possible to completely treat and recover the lesion by removing the drusen which is the cause of the lesion.
  • 1 is a cross-sectional view schematically showing the cross-sectional structure of the fundus
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the characteristics of light irradiated to the RPE layer in the retina
  • Figure 3 is a photograph taken to culture after applying thermal damage to the RPE cell layer and choroid
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state that the laser is absorbed by the fundus tissue change occurs
  • Figure 7 is a block diagram schematically showing a drusen treatment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a drusen treatment method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating determining a treatment area in FIG. 8.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating determining a treatment area in FIG. 8.
  • the ocular fundus tissue is composed of a brux membrane (B) that forms an interface with a photoreceptor (P), an RPE cell layer (R), and a choroidal membrane (C), which are formed of a multilayer structure of the optic nerve.
  • the RPE cell layer R supplies oxygen and nutrients supplied from the blood vessels of the choroid C through the Bruch membrane B to the photoreceptor P, and the waste products generated from the photoreceptor P are brucked. It discharges into the blood vessel of choroid (C) through the membrane (B).
  • RPE cell layer (R) and brew are generated by the drusen deposited between RPE cell layer (R) and Brooke membrane (B) or inside the Brooke membrane (B). Separation of the membrane B occurs.
  • This causes a problem that various functions are deteriorated due to insufficient nutrition and oxygen supply to the photoreceptor (P) and the RPE cell layer (R) at the position where the drusen (D) is deposited (a main cause of dry macular degeneration). (Dry age related macular degeneration).
  • the oxygen deficiency caused by drusen induces angiogenesis, there is a possibility that wet age related macular degeneration may proceed as the blood vessel penetrates between the RPE cell layer and the Bruch membrane.
  • the present invention provides a method for treating drusen, which provides energy at the position where drusen is deposited to remove drusen.
  • the energy provided at the position where the drusen (D) is deposited may be light energy.
  • Various kinds of light can be used, and in this embodiment, a laser having good wavelength selectivity is used.
  • various light sources such as a laser diode, an LED, and a lamp may be used.
  • light having a good absorption characteristic can be used for the RPE cell layer containing a pigment such as melanosome (M). In this case, damage to the photoreceptor can be minimized.
  • M melanosome
  • RPE cells are tissues with very good self-renewal ability. This can be confirmed in the result of tissue culture after thermal damage by selectively irradiating light to the RPE cell layer and choroid, as shown in FIG. Therefore, when the RPE cell layer is damaged by irradiating light with a wavelength having excellent tissue selectivity, the RPE cell layer recovers various functions deteriorated by aging while the self-renewal process is actively progressed. Through this regeneration process, the pumping characteristics of the RPE cell layer R are improved, and as a result, it is determined that the characteristics of the drusen (D) discharged to the outside of the Brook membrane (B) are improved.
  • the temperature rise characteristic of the fundus tissue may be different by light irradiation depending on the pulse width of the irradiated light.
  • the temperature of the photoreceptor P adjacent to the RPE cell layer R which is excellent in light absorption characteristics, may be increased by heat transmitted from the RPE cell layer. Therefore, the pulse width of the light that can be thermally damaged by selectively raising the temperature of the RPE cell layer while minimizing the damage of the photoreceptor (P) is used, and the pulse width of the light (the irradiation time of one pulsed light in the pulsed light) ) May be less than or equal to 5 ms.
  • FIG. 5 is a graph showing the temperature change of the RPE cell layer and the photoreceptor when irradiated with a pulsed laser.
  • the RPE cell layer R is observed to have a high temperature rise such that thermal damage is applied to each pulse upon light irradiation.
  • the photoreceptor P has a slight temperature change for each pulse but is not at a level to be damaged.
  • the present invention can induce regeneration of RPE cells without damaging photoreceptors through selective retina treatment.
  • the energy provided to the location where the drusen (D) is deposited may terminate providing energy to that spot based on a predetermined signal generated from the tissue.
  • the signal generated from the tissue may mean various signals.
  • a signal may be a signal caused by thermal damage by provided energy, and the signal may be in various forms such as an optical signal, a sonic signal, an electrical signal, and the like.
  • a signal due to micro cavitation (mc) generated when the temperature of the melanoma (M) of the RPE cells (R) absorbs energy and rises during light irradiation may be used.
  • the RPE cells to which light is irradiated expand as micro bubbles (mc) are generated as the temperature increases, and it is possible to detect whether micro bubbles are generated through analysis of reflected light. Using this, it is possible to control whether or not to provide energy after detecting the thermal damage of the RPE cells (R).
  • the energy provided may selectively provide energy to the RPE cell layer at the corresponding position, thereby improving the pumping capacity of the RPE cell layer through active self-renewal ability of the RPE cell and at the same time preventing damage to adjacent photoreceptors.
  • FIGS. 7 and 8 a drusen treatment method using the above-described contents and a drusen treatment apparatus for implementing the same will be described in detail.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically showing a drusen treatment device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a drusen treatment method according to an embodiment of the present invention.
  • the drusen treatment apparatus may include an inspection unit 10, a control unit 20, a light source 30, a beam delivery unit 40, and a signal detection unit 50. have.
  • the inspection unit 10 may use various fundus photographing devices capable of detecting the position of the drusen as a device for checking the position of the drusen (D).
  • the test unit 10 may be integrally provided in the drusen treatment device, or a separate test device may be used.
  • control unit 20 may set the treatment area based on the positional information of the drusen identified by the inspection unit 10.
  • control unit 20 is configured to control the driving contents of the light source 30 and the beam delivery unit 40 to adjust the output and the irradiation pattern of the light irradiated to the treatment area.
  • the light source 30 generates light energy that is delivered to the treatment area. At this time, the light source 30 is irradiated with light having a high absorption wavelength to the RPE cell layer (R) to enable the SRT treatment, and induce thermal damage of the RPE cell layer (R), but can prevent damage to the photoreceptor (P).
  • Light can be generated with a wide pulse width. For example, in the present embodiment, light having a wavelength between 510 nm and 590 nm and having a pulse width of 5 ⁇ s or less is generated, and more specifically, light having a 527 nm wavelength has a pulse width of 1.7 ⁇ s.
  • the beam delivery unit 40 is configured to deliver a light source generated from the light source to the treatment area.
  • the beam delivery unit 40 may be configured using a plurality of scanners composed of reflective mirrors and various optical elements.
  • the beam delivery unit 40 is controlled by the control unit 20 and allows light to be irradiated to a predetermined position in the treatment area according to a predetermined pattern.
  • the signal detection unit 50 may detect a signal transmitted from the treatment area.
  • the tissue of the treatment area may undergo tissue change by the transmitted energy, and thus signals may appear in various forms.
  • the signal detection unit 50 may detect such a signal and confirm whether or not there is a tissue change in the treatment area.
  • it is configured to detect that bubbles are generated in the RPE cells R during light irradiation through sound wave information reflected or phase information of reflected light.
  • the step of detecting the position of the drusen proceeds (S10).
  • This step is performed by the inspection unit 10, such as the above-described fundus photographing device, fundus tomography apparatus, it is possible to detect the position (L1) of the drusen distributed in the fundus by analyzing the image taken by the inspection unit. Do.
  • a step of determining the treatment area L2 may be performed (S20).
  • the treatment area L2 may be determined to include the location L1 of the drusen.
  • the tissues involved in the discharge of drusen (D) are involved not only in the tissues of the exact position of the drusen but also in the tissues of the adjacent positions. Therefore, the step of determining the treatment area may form a treatment area wider than the area where the drusen is located by setting the boundary of the treatment area L2 outside the boundary where the drusen is located, as shown in FIG. 9. Can be.
  • the boundary of the treatment region L2 may be set to be spaced apart from the boundary of the region where the drusen is located by 10 to 200 ⁇ m or more.
  • the boundary of the treatment region may be set to include two to fifteen RPE cells from the boundary of the region where the drusen is located.
  • the treatment area is determined to perform the step of delivering energy to the treatment area (S30).
  • the wavelength of the light, the pulse width of the light, the irradiation pattern of the light, etc. are determined by the control of the control unit 20, and the light source 30 and the beam delivery unit 40 are driven to correspond thereto.
  • Can transfer energy As described above, light having a wavelength between 510 nm and 590 nm and having a pulse width of 5 mW or less is irradiated, and more specifically, light having a pulse width of 1.7 mW is irradiated with light having a 527 nm wavelength.
  • the wavelength is mainly absorbed into the RPE cell layer R, and the temperature of the RPE cell layer R is increased to cause thermal damage.
  • the choroid C may also be partially absorbed due to absorption of light, but may be transmitted through the light receptor P without substantially absorbing light.
  • the signal detection unit 50 can be configured to continuously measure and detect the signal generated in the fundus by energy transfer while this step is performed.
  • the signal may be a signal due to thermal damage occurring in the fundus tissue by energy transmitted, and specifically, may be a signal due to bubbles generated by evaporation of the melanosome (M) inside the RPE cell layer (R).
  • M melanosome
  • R RPE cell layer
  • the control unit 20 may adjust energy transmitted to the treatment area based on the signal (S40). For example, when bubble generation is confirmed, the RPE cells (R) at the location may be regarded as thermally damaged enough to perform a regeneration step, and may be controlled to stop providing energy. Alternatively, when the bubble generation is confirmed, it can be controlled to terminate after irradiating light with a predetermined irradiation pattern from the time when the bubble generation is confirmed.
  • the treatment is completed in one spot, and then, after the irradiation position is moved to the next spot in the treatment area by using the beam delivery unit, the aforementioned treatment steps may be repeated.

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Abstract

본 발명은 드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명은 환자의 안저(fundus)에 위치한 드루젠(drugen)의 위치를 확인하는 단계, 상기 드루젠이 존재하는 위치를 포함하여 치료 영역(treatment area)을 결정하는 단계 그리고 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하여 상기 드루젠을 제거하는 단계를 포함하는 드루젠 치료 방법을 제공한다.

Description

드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법
본 발명은 드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드루젠이 침착된 영역으로 에너지를 전달하여 드루젠을 제거하는 드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어방법에 관한 것이다.
망막(retina)은 안저 영역(fundus area of eyeball)에 위치하고 빛을 감지하는 민감한 신경층이다. 망막의 중심에는 황반(macular)이 존재하며, 황반에는 광 수용체(photoreceptor)라 불리는 신경세포가 밀집되어 있다. 이러한 광 수용체는 빛을 받으면 전기 신호를 발생시키는 구조로, 광 수용체가 밀집된 황반은 사물을 보고 중심 시야를 유지하는데 중요한 역할을 수행한다.
도 1은 안저의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 안저 영역에는 복수개의 세포층으로 형성되는 광 수용체(P)가 구비된다. 광 수용체(P)의 하측에는 망막 색소 상피 세포(retinal pigmented epithelium cell, RPE cell)(R) 및 브루크 막(Bruch’s membrane)(B)이 위치하고, 부르크 막의 하측으로는 혈관이 진행하는 맥락막(Choroid)(C)이 위치한다. 맥락막(C)은 브루크 막(B)을 통해 망막 내측으로 산소 및 영양분을 공급하고, RPE 세포(R)는 광 수용체(P)를 지지하면서 브루크 막(B)을 통해 공급되는 산소와 영양분을 광 수용체(P)로 전달하는 역할을 수행한다.
연령이 증가함에 따라 망막에서 발생되는 노폐물이 주로 RPE 세포(R)와 브루크 막(B) 사이 또는 브루크 막(B) 내부에 쌓이게 된다. 이러한 노폐물을 드루젠(drugen)(D)이라 한다. 드루젠(D)이 RPE 세포(R)와 브루크 막(B) 사이에 축적됨에 따라 RPE 세포층(R)이 브루크 막(B)으로부터 분리(separation)가 되면서 건식 황반 변성(Dry age related macular degeneration)이 발생하게 된다. 또한, 드루젠(D)이 축적되게 되면 염증이 유발되면서 혈관 내피 성장 인자(VEGF, vascular endothelial growth factor)의 분비가 이루어진다. 이는 신생 혈관의 성장을 촉진시키고, 이러한 신생 혈관은 약해진 브루크 막(B)을 뚫고 망막 안으로 성장하여 심각한 습식 황반 변성(Wet age related macular degeneration)으로 발전하게 되며, 심각한 경우 실명을 야기할 수 있다.
이와 같은 망막 관련 질환을 치료하기 위해 가장 널리 이용되는 치료 방법은 신생 혈관 형성 방지를 위한 항체 주사 요법(antiangiogenic therapy)이다. 이는 Anti-VEFG를 주사하여, 비정상적으로 성장하는 VEGF를 억제하여 혈관 형성 프로세스를 정지시킨다. 다만, 이러한 치료는 추가적인 혈관 형성을 억제하는 것일 뿐, RPE 세포와 브루크 막 사이에는 드루젠이 계속 존재하고 있기 때문에 완전한 치료 방법으로 볼 수 없으며, 추가적인 혈관 형성 방지를 위해 치료를 지속적으로 진행해야하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, RPE 세포와 브루크 막 사이에 존재하는 드루젠을 완전하게 제거할 수 있는 치료 방법을 제공하기 위함이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 환자의 안저(fundus)에 위치한 드루젠(drugen)의 위치를 확인하는 단계, 상기 드루젠이 존재하는 위치를 포함하여 치료 영역(treatment area)을 결정하는 단계 그리고 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하여 상기 드루젠을 제거하는 단계를 포함하는 드루젠 치료 방법을 제공한다.
여기서, 상기 치료 영역으로 전달된 에너지는 상기 치료 영역의 안저 조직들이 상기 드루젠을 맥락막(the choroid) 방향으로 배출시키는 기능을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 치료 영역으로 전달된 에너지는 상기 드루젠과 인접한 망막 색소 상피 세포(retinal pigment epithelium cell, RPE cell)가 상기 망막 색소 상피 세포 및 브루크막(Bruch’s membrane) 사이의 노폐물을 상기 브루크막 외측으로 배출시키는 기능을 개선시킬 수 있다.
여기서, 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 드루젠과 인접한 위치의 망막 색소 상피 세포에 에너지를 전달하도록 구성된다. 그리고, 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 치료 영역으로 광을 조사하여 에너지를 전달하도록 구성된다. 여기서, 조사되는 광이 상기 치료 영역의 맥락막에 흡수되는 양은 상기 망막 색소 상피 세포보다 적고, 상기 광 수용체에 흡수되는 양보다 많을 수 있다. 구체적으로, 상기 조사되는 광은 510nm 내지 590nm 사이의 파장을 갖을 수 있다.
그리고, 상기 조사되는 광은 상기 치료 영역의 상기 망막 색소 상피 세포의 온도를 선택적으로 상승시킬 수 있다. 특히, 상기 조사되는 광에 의해 상기 치료 영역의 맥락막의 온도 상승 폭은 상기 망막 색소 상피 세포의 온도 상승 폭보다 적고, 상기 광 수용체의 온도 상승 폭보다 크게 할 수 있다. 구체적으로, 상기 조사되는 광은 펄스 형태의 레이저이며, 상기 레이저는 5㎲ 이하의 펄스 폭을 갖도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 망막 색소 상피 세포의 재생(regeneration)을 유도할 정도로 상기 망막 색소 상피 세포에 열적 손상(thermal damage)을 가하며, 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 치료 영역으로부터 발생되는 신호에 근거하여 상기 에너지를 전달하는 단계를 종료시킬 수 있다.
그리고, 상기 치료 영역을 결정하는 단계는 상기 드루젠이 위치하는 영역보다 더 넓게 형성되도록 상기 드루젠의 위치의 경계의 외측으로 상기 치료영역의 경계를 설정할 수 있으며, 구체적으로 상기 드루젠이 위치하는 영역의 경계로부터 2개 내지 15개의 세포만큼 떨어져 위치한 상기 망막 색소 상피 세포를 포함하도록 결정할 수 있다.
한편, 상기한 본 발명의 목적은, 안저에 존재하는 드루젠의 위치에 근거하여 치료 영역을 결정하는 단계, 상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계 그리고, 상기 치료 영역에서 감지된 신호에 근거하여 상기 에너지를 전달하는 단계를 종료하는 단계를 포함하는 드루젠 치료 장치의 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 병변이 추가적으로 악화되는 것을 제한하는데 그치지 않고, 병변의 원인인 드루젠을 제거함으로서 병변을 완전하게 치료하여 회복하는 것이 가능하다.
또한, 광을 이용하여 비 침습적인 방식으로 치료가 진행되므로, 환자가 느끼는 통증이나 치료에 대한 거부감을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 안저의 단면 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 망막내 RPE층으로 조사되는 광의 특성을 도시한 개략도,
도 3은 RPE 세포층과 맥락막에 열적 손상을 가한 후 배양하는 모습을 촬영한 사진,
도 4는 광의 펄스 폭에 따른 안저 조직의 온도 분포 그래프,
도 5는 펄스 타입의 광 조사시 안저 조직의 온도 변화 그래프,
도 6은 안저 조직에 레이저가 흡수되어 변화가 일어나는 모습을 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드루젠 치료장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드루젠 치료 방법을 도시한 순서도이고,
도 9는 도 8에서 치료 영역을 결정하는 단계를 도시한 개략도이다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 드루젠 치료방법 및 드루젠 치료장치의 제어방법에 대해 설명한다. 아래의 설명에서 각 구성요소의 위치 관계는 원칙적으로 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 도면은 설명의 편의를 위해 발명의 구조를 단순화하거나 필요할 경우 과장하여 표시될 수 있다. 따라서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이 이외에도 각종 장치를 부가하거나, 변경 또는 생략하여 실시할 수 있음은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 안저 조직은 시신경의 다층 구조로 이루어지는 광 수용체(P), RPE 세포층(R) 및 맥락막(C)과의 경계면을 형성하는 브루크 막(B)을 포함하여 구성된다. 그리고, RPE 세포층(R)은 브루크 막(B)을 통해 맥락막(C)의 혈관으로부터 공급되는 산소와 영양분을 광 수용체(P)로 공급하고, 광 수용체(P)로부터 발생되는 노폐물을 브루크 막(B)을 통해 맥락막(C)의 혈관으로 배출시키는 구성이다.
안저 조직이 노화가 진행되면서, 발생되는 드루젠들 중 RPE 세포층(R)과 브루크 막(B) 사이 또는 브루크 막(B) 내부에 침착되는 드루젠들에 의해 RPE 세포층(R)과 브루크 막(B)의 분리(separation)이 발생한다. 이로 인해 드루젠(D)이 침착된 위치의 광 수용체(P) 및 RPE 세포층(R)으로는 충분한 영양 및 산소가 공급되지 못하여 각종 기능이 저하되는 문제가 발생한다(건성 황반 변성을 일으키는 주된 원인)(Dry age related macular degeneration). 또한 드루젠으로 인해 발생하는 산소 부족 현상이 신생 혈관 형성을 유도하게 되면서 RPE 세포층과 브루크 막 사이까지 혈관이 침투하면서 습식 황반 변성(wet age related macular degeneration)이 진행될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명은 드루젠이 침착된 위치에 에너지를 제공하여 드루젠을 제거하는 드루젠 치료 방법을 제공한다. 여기서, 드루젠(D)이 침착된 위치에 제공되는 에너지는 광 에너지일 수 있다. 다양한 종류의 광을 이용할 수 있으며, 본 실시예에서는 파장 선택성이 좋은 레이저를 이용한다. 다만, 이 이외에도 레이저 다이오드, 엘이디, 램프 등 다양한 광원을 이용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광 수용체에는 잘 흡수가 되지 않고, 멜라노좀(M)과 같은 색소를 함유한 RPE 세포층에는 흡수특성이 좋은 파장의 광을 이용할 수 있다. 이 경우, 광 수용체에 손상이 발생하는 것을 최소화시킬 수 있다.
테스트 결과, 510nm 내지 590nm의 파장을 갖는 광은 광 수용체(P)에 거의 흡수되지 않고 실질적으로 투과하는 것으로 나타났다. 그리고, 해당 파장의 광은 50% 이상이 RPE 세포층(R)에 흡수되었고, RPE 세포층(R)을 투과한 일부의 광은 맥락막(C)에 흡수되는 것으로 나타났다. 이러한 특성은 520nm 내지 540nm 사이의 파장을 갖는 광에서 더욱 두드러지는 것으로 나타났다.
이와 같이, 드루젠(D)이 침착된 위치에 에너지를 제공하는 경우, 소정 기간이 경과한 후 드루젠과 인접한 안저 조직들의 특성이 개선되면서 RPE 세포층과 브루크막 사이, 또는 브루크막 내에 존재하는 드루젠을 브루크막의 외측, 즉 맥락막 방향으로 배출시키는 것으로 나타났다. 이는 특히 RPE 세포층의 펌핑 특성, 즉 물질을 이동(transportation)시키는 특성이 개선된 것에 의해 야기되는 결과인 것으로 사료된다.
RPE 세포는 자기 재생 능력이 매우 뛰어난 조직이다. 이는 도 3에 도시된 것과 같이, RPE 세포층과 맥락막에 선택적으로 광을 조사하여 열적 손상을 입힌 후 조직 배양을 시킨 결과에서도 확인이 가능하다. 따라서, 조직 선택성이 뛰어난 파장의 광을 조사하여 RPE 세포층에 손상을 입히면, RPE 세포층은 자기 재생 과정이 활발하게 진행되면서 노화로 인해 저하된 각종 기능을 회복하게 된다. 이러한 재생 과정을 통해 RPE 세포층(R)의 펌핑 특성이 개선되고, 이로 인해 드루젠(D)이 브루크 막(B) 외측으로 배출되는 특성이 개선되는 것으로 판단된다.
여기서, 도 4에 도시된 것과 같이, 조사되는 광의 펄스 폭(pulse width)에 따라 광 조사에 의해 안저 조직의 온도 상승 특성이 상이할 수 있다. 광 수용체(P)에서의 광 흡수가 거의 이루어지지 않는다고 하더라도, 광 흡수 특성이 우수한 RPE 세포층(R)과 인접한 광 수용체(P)는 RPE 세포층으로부터 전달되는 열에 의해 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 광 수용체(P)의 손상을 최소화시키면서 RPE 세포층의 온도를 선택적으로 상승시켜 열적 손상을 가할 수 있는 펄스 폭의 광을 이용하며, 이러한 광의 펄스 폭(펄스형 광에서 1개 펄스 광의 조사 시간)은 5㎲ 이하일 수 있다. 이러한 특징은 펄스 폭이 2㎲ 이하인 경우에 더욱 두드러졌으며, 520nm 내지 540nm 사이의 파장의 광은 대략 1.7㎲의 펄스 폭을 갖는 경우 이러한 특징이 잘 나타나는 것으로 관찰되었다. 이 경우, RPE 세포층(R)의 온도가 가장 높게 상승하고, 맥락막(C)의 온도 또한 일정하게 상승하나, 광 수용체(P)는 RPE 세포층(R)과 인접한 위치인 경우에도 온도 상승이 거의 없는 것으로 나타난다.
도 5는 펄스 레이저를 조사하였을 때 RPE 세포층과 광 수용체의 온도 변화를 도시한 그래프이다. 도 5에 도시된 것과 같이, RPE 세포층(R)은 광 조사시 각각의 펄스에 대해 열적 손상이 가해질 정도의 높은 온도 상승이 관찰된다. 이에 비해, 광 수용체(P)는 각각의 펄스에 대해 미세하게 온도 변화가 존재하였으나 손상이 가해질 수준은 아니다. 이처럼, 본 발명은 선택적 레티나 치료(selective retina treatment)를 통해 광 수용체 손상 없이 RPE 세포의 재생을 유도할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 인접한 광 수용체(P)에 손상이 발생하는 것을 방지하고, RPE 세포(R)가 자가 재생을 진행할 수 있을 정도의 열적 손상이 가해지는 에너지를 제공할 수 있다. 따라서, 드루젠(D)이 침착된 위치로 제공되는 에너지는 조직으로부터 발생되는 기설정된 신호에 근거하여 해당 스팟(spot)에 에너지를 제공하는 것을 종료할 수 있다.
여기서, 조직으로부터 발생되는 신호는 다양한 신호를 의미할 수 있다. 이러한 신호는 제공되는 에너지에 의한 열적 손상에 의해 야기되는 신호일 수 있으며, 이러한 신호는 광학적 신호, 음파적 신호, 전기적 신호 등 다양한 형태일 수 있다. 그 중 하나로서, 광 조사시 RPE 세포(R)의 멜라노좀(melanosome)(M)이 에너지를 흡수하여 온도가 상승하면서 발생되는 미세 기포(micro cavitation)(mc)에 의한 신호를 이용할 수 있다. 도 6에 도시된 것과 같이, 광이 조사되는 RPE 세포는 온도가 상승함에 따라 미세 기포(mc)가 발생하면서 팽창하게 되고, 반사되는 광의 분석을 통해 미세 기포의 발생여부를 감지하는 것이 가능하고, 이를 이용하여 RPE 세포(R)의 열적 손상 여부를 감지한 후 에너지의 제공 여부를 제어하는 것이 가능하다.
여기까지 설명한 방법에 의할 경우, 드루젠(D)이 발생한 위치에 에너지를 조사하는 경우 RPE 세포층(R) 또는 브루크 막(B)과 같은 인접 조직의 배출 특성이 개선되어 드루젠을 맥락막 방향으로 제거하는 것이 가능하다. 이 경우, 제공되는 에너지는 해당 위치의 RPE 세포층에 선택적으로 에너지를 제공함로서 RPE 세포의 활발한 자기 재생 능력을 통해 RPE 세포층의 펌핑 능력을 개선함과 동시에 인접한 광 수용체의 손상을 방지하는 것이 가능하다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 전술한 내용을 이용한 드루젠 치료 방법 및 이를 구현하기 위한 드루젠 치료장치에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드루젠 치료장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드루젠 치료 방법을 도시한 순서도이다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이 드루젠 치료 장치는 검사 유닛(10), 제어 유닛(20), 광원(30), 빔 딜리버리 유닛(40) 및 신호 검출 유닛(50)을 포함하여 구성될 수 있다.
검사 유닛(10)은 드루젠(D)의 위치를 확인하기 위한 장치로서 드루젠의 위치를 검출할 수 있는 다양한 안저 촬영 기기를 이용할 수 있다. 이러한 검사 유닛(10)은 드루젠 치료 장치에 일체로 구비될 수도 있으며, 별도의 검사 장치를 이용하는 것도 가능하다.
그리고, 제어 유닛(20)은 검사 유닛(10)에서 확인된 드루젠의 위치 정보에 근거하여 치료 영역을 설정할 수 있다. 그리고, 제어 유닛(20)은 광원(30) 및 빔 딜리버리 유닛(40)의 구동 내용을 제어할 수 있도록 구성되어 치료 영역으로 조사되는 광의 출력 및 조사 패턴 등을 조절할 수 있다.
광원(30)은 치료 영역으로 전달되는 광 에너지를 발생시킨다. 이때, 광원(30)은 SRT 치료가 가능하도록 RPE 세포층(R)에 흡수성이 높은 파장의 광을 조사하고, RPE 세포층(R)의 열적 손상을 유도하되 광 수용체(P)의 손상을 방지할 수 있는 펄스 폭으로 광을 발생시킬 수 있다. 일 예로, 본 실시예에서는 510nm 내지 590nm 사이의 파장을 갖고 5㎲ 이하의 펄스 폭을 갖는 광을 발생시키며, 보다 구체적으로 527nm 파장의 광을 1.7㎲의 펄스폭을 갖도록 발생시킨다.
빔 딜리버리 유닛(40)은 광원으로부터 발생되는 광원을 치료 영역으로 전달하는 구성이다. 빔 딜리버리 유닛(40)은 반사 거울로 구성되는 복수개의 스캐너 및 다양한 광학 소자를 이용하여 구성될 수 있다. 이러한 빔 딜리버리 유닛(40)은 제어 유닛(20)에 의해 제어되며, 기 설정된 패턴에 따라 치료 영역 중 기 설정된 위치에 광이 조사되게 한다.
한편, 신호 검출 유닛(50)은 치료 영역으로부터 전달되는 신호를 검출할 수 있다. 빔 딜리버리 유닛(40)에 의해 치료 영역으로 광이 조사되면, 치료 영역의 조직은 전달된 에너지에 의해 조직 변화가 발생되고 이로 인해 다양한 형태로 신호가 나타날 수 있다. 신호 검출 유닛(50)은 이러한 신호를 검출하여 치료 영역의 조직 변화 여부를 확인하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 광 조사시 RPE 세포(R)에서 기포가 발생되는 것을 반사되는 음파 정보 또는 반사 광의 위상 정보를 통해 검출할 수 있도록 구성된다.
이상에서 본 실시예에 따른 드루젠 치료 장치(1)에 대해 개략적으로 설명하였으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 구성에 불과하며 이 이외에도 다양하게 변경 실시할 수 있음은 물론이다.
도 8에서는 도 7의 드루젠 치료 장치(1)를 이용한 드루젠 치료 방법 및 치료장치의 제어방법을 설명하고 있다. 우선, 드루젠(D)을 치료하기 위해 드루젠의 위치를 검출하는 단계를 진행한다(S10). 본 단계는 전술한 안저 촬영 장치, 안저 단층 촬영 장치와 같은 검사 유닛(10)에 의해 수행되며, 검사 유닛에서 촬영된 이미지를 분석하여 안저에 분포한 드루젠의 위치(L1)를 검출하는 것이 가능하다.
드루젠의 위치(L1)가 검출되면, 치료 영역(L2)을 결정하는 단계를 수행할 수 있다(S20). 치료 영역(L2)은 드루젠의 위치(L1)를 포함하도록 결정될 수 있다. 그리고, 드루젠(D)의 배출에 관여하는 조직들은 드루젠의 위치와 정확하게 일치하는 위치의 조직들 뿐 아니라 인접한 위치의 조직까지도 관여한다. 따라서, 치료 영역을 결정하는 단계는 도 9에 도시된 바와 같이, 드루젠이 위치하는 경계의 외측으로 치료 영역(L2)의 경계를 설정함으로서 드루젠이 위치하는 영역보다 치료 영역을 더 넓게 형성할 수 있다.
치료 영역(L2)의 경계는 드루젠이 위치하는 영역의 경계로부터 10 내지 200㎛ 이상 이격되도록 설정할 수 있다. 다른 예로는, 치료 영역의 경계는 드루젠이 위치하는 영역의 경계로부터 RPE 세포가 2개 내지 15개만큼 떨어진 위치까지 포함하도록 설정하는 것도 가능하다.
한편, 치료 영역이 결정되면 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계를 수행한다(S30). 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 제어 유닛(20)의 제어에 의해 광의 파장, 광의 펄스 폭, 광의 조사 패턴 등이 결정되고, 이에 대응되도록 광원(30) 및 빔 딜리버리 유닛(40)이 구동하여 에너지를 전달할 수 있다. 여기서는 앞서 설명한 바와 같이, 510nm 내지 590nm 사이의 파장을 갖고 5㎲ 이하의 펄스 폭을 갖는 광을 조사하며, 보다 구체적으로 527nm 파장의 광을 1.7㎲의 펄스폭을 갖는 광을 조사한다.
이와 같이 치료 영역으로 에너지가 전달되면, 파장 특성상 RPE 세포층(R)으로 주로 흡수되고, RPE 세포층(R)의 온도가 상승하여 열적 손상이 발생한다. 본 단계에서 RPE 세포층 이외에도 맥락막(C) 또한 일부의 광이 흡수되어 온도가 다소 상승할 수 있으나, 광 수용체(P) 측으로는 실질적으로 광이 흡수되지 않고 투과될 수 있다.
본 단계가 수행되는 동안 신호 검출 유닛(50)은 지속적으로 에너지 전달에 의해 안저에서 발생되는 신호를 측정하고 검출하도록 구성될 수 있다. 이때의 신호는 전달되는 에너지에 의해 안저 조직에서 발생하는 열적 손상에 의한 신호이며, 구체적으로는 RPE 세포층(R) 내부에서 멜라노좀(M)의 기화에 의해 발생되는 기포에 의한 신호일 수 있다. 그리고, 에너지 전달 단계에서는 이러한 신호 발생 시점에 도달하는 것이 용이하도록, 동일한 스팟(spot)에 펄스 형태의 광을 조사함에 있어 각 펄스마다 광의 출력을 점차적으로 증가시키면서 조사하도록 제어하는 것도 가능하다.
그리고, 치료 영역의 특정 지점으로 에너지를 전달하는 중, 조직 변화에 기인한 신호가 감지되면, 제어 유닛(20)은 이러한 신호에 근거하여 치료 영역으로 전달되는 에너지를 조절할 수 있다(S40). 예를 들어, 기포 발생이 확인되면 해당 위치의 RPE 세포(R)는 재생 단계를 수행할 정도로 열적 손상을 입은 것으로 간주하고 에너지 제공을 중단하도록 제어하는 것도 가능하다. 또는, 기포 발생이 확인되면 기포 발생이 확인된 시점으로부터 일정 조사 패턴으로 광을 조사한 후 종료하도록 제어할 수 있다.
이상의 단계를 통해 하나의 스팟에서 치료가 완료된 것으로 보고, 이후에는 빔 딜리버리 유닛을 이용하여 치료 영역 내에서 다음 스팟으로 조사 위치를 이동시킨 후 전술한 치료 단계를 반복하여 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 드루젠 치료 방법에 의할 경우, 드루젠이 침착된 위치의 인접 조직들, 즉 RPE 세포와 브루크 막의 기능을 개선하여 드루젠을 맥락막 방향으로 배출시켜 망막 내 드루젠을 제거하는 것이 가능하다. 이로 인해, 건식 황반 변성의 병변을 갖고 있는 환자를 근본적으로 치료하는 것이 가능하며, 향후 습식 황반 변성으로 발전할 위험을 효과적으로 차단하는 것이 가능하다.
다만, 이상에서는 본 발명의 일부 실시예들에 대해 상세하게 기술하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 대해 통상의 지식을 가진 사람이면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 기술적 특징의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 밝혀둔다.

Claims (20)

  1. 환자의 안저(fundus)에 위치한 드루젠(drugen)의 위치를 확인하는 단계;
    상기 드루젠이 존재하는 위치를 포함하여 치료 영역(treatment area)을 결정하는 단계; 그리고
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하여 상기 드루젠을 제거하는 단계;를 포함하는 드루젠 치료 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 전달된 에너지는 상기 치료 영역의 안저 조직들이 상기 드루젠을 맥락막(the choroid) 방향으로 배출시키는 기능을 개선시키는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 전달된 에너지는 상기 드루젠과 인접한 망막 색소 상피 세포(retinal pigment epithelium cell, RPE cell)가 상기 망막 색소 상피 세포 및 브루크막(Bruch’s membrane) 사이의 노폐물을 상기 브루크막 외측으로 배출시키는 기능을 개선시키는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 드루젠과 인접한 위치의 망막 색소 상피 세포에 에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 치료 영역으로 광을 조사하여 에너지를 전달하는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조사되는 광은 상기 치료 영역의 상기 망막 색소 상피 세포에 흡수되는 양이 상기 치료 영역의 광수용 세포에 흡수되는 양보다 많은 것을 특징으로 하는 드루젠 치료방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조사되는 광이 상기 치료 영역의 맥락막에 흡수되는 양은 상기 망막 색소 상피 세포보다 적고, 상기 광 수용체에 흡수되는 양보다 많은 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 조사되는 광은 510nm 내지 590nm 사이의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 조사되는 광은 상기 치료 영역의 상기 망막 색소 상피 세포의 온도를 선택적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 치료 영역에서 조사되는 광에 의해 상기 망막 색소 상피 세포의 온도가 가장 높게 상승하고, 상기 광 수용체의 온도는 실질적으로 상승하지 않는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조사되는 광에 의해 상기 치료 영역의 맥락막의 온도 상승 폭은 상기 망막 색소 상피 세포의 온도 상승 폭보다 적고, 상기 광 수용체의 온도 상승 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 조사되는 광은 펄스 형태의 레이저이며, 상기 레이저는 5㎲ 이하의 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 망막 색소 상피 세포의 재생(regeneration)을 유도할 정도로 상기 망막 색소 상피 세포에 열적 손상(thermal damage)을 가하는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계는 상기 치료 영역으로부터 발생되는 신호에 근거하여 상기 에너지를 전달하는 단계를 종료시키는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 신호는 상기 망막 색소 상피 세포의 열적 변화에 의해 발생되는 신호인 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  16. 제4항에 있어서,
    상기 치료 영역을 결정하는 단계는 상기 드루젠이 위치하는 영역보다 더 넓게 형성되도록 상기 드루젠이 위치하는 경계의 외측으로 상기 치료영역의 경계를 설정하는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 치료 영역을 결정하는 단계는 상기 드루젠이 위치하는 영역의 경계로부터 2개 내지 15개의 세포만큼 떨어져 위치한 상기 망막 색소 상피 세포를 포함하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 방법.
  18. 안저에 존재하는 드루젠의 위치에 근거하여 치료 영역을 결정하는 단계;
    상기 치료 영역으로 에너지를 전달하는 단계; 그리고,
    상기 치료 영역에서 감지된 신호에 근거하여 상기 에너지를 전달하는 단계를 종료하는 단계;를 포함하는 드루젠 치료 장치의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 치료 영역으로 전달된 에너지는 상기 드루젠과 인접한 망막 색소 상피 세포(retinal pigment epithelium cell, RPE cell)가 상기 망막 색소 상피 세포 및 브루크막(Bruch’s membrane) 사이의 노폐물을 상기 브루크막 외측으로 배출시키는 기능을 개선시키는 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 장치의 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 치료 영역에서 감지된 신호는 상기 전달된 에너지에 의해 상기 망막 색소 상피 세포의 열적 변화에 의해 발생되는 신호인 것을 특징으로 하는 드루젠 치료 장치의 제어방법.
PCT/KR2014/000684 2013-01-23 2014-01-23 드루젠 치료 방법 및 드루젠 치료 장치의 제어 방법 WO2014116045A1 (ko)

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