黃斑變性的治療方法和設備的制作方法

專利名稱：：黃斑變性的治療方法和設備的制作方法黃斑變性的治療方法和設備本發明涉及醫學且是關于眼科學的設備和方法。本發明可以用于視網膜變性疾病的治療，特別是黃斑變性的治療。用低能量X-射線輻射治療黃斑變性(MacularDegeneration,MD)的方法是為人所知的。由Theragenics公司提出的有關眼膜短暫性放射療法系統的建議，已經實施臨床試驗，但對于其應用結果而言，還沒有確實可禾U用的數據。("Radiotherapyinage-relatedmaculardegeneration",Gripp,S.;Stammen,J.;Petersen,C.;Hartmann,A.;Willers,R.;Althaus,C.,Int,J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.2002Feb1;52(2):489-95)另一種已知的黃斑變性治療方法是經瞳孔溫熱療法(TranspupillaryThermotherapy，TTT)。TTT方法是這樣一種技術，其中采用二極管激光器并結合藥物療法，將熱量傳到脈絡膜和視網膜色素上皮。該方法是由IRIDEX公司開發和引入的。實行此方法的特殊設備包括紅外連續激光器(infmredCWlaser)。這個方法的研發旨在應用于"濕"性或新血管化形式(neovascularform)的黃斑治療。然而，關于TTT方法在治療MD的"干"性和非新血管化形式(non-neovascularform)的可用性方面，沒有相關信息。("Transpupillarythermotherapyofjuxtafovealrecurrentchoroidalneovascularization"Cardillo-Piccolino,-F;Eandi,-C-M;Ventre,-L;Rigault-De-La-Longrais,-R-C;Grignolo,-F-M,Eur-J-Ophthalmol.2003Jun;13(5):453-60;websiteofIRIDEXcompany一www.iredex.com)。上述方法的不足之處是對輻射能源的大量使用以保證足夠的熱作用，這必會增加對眼睛組織的不可預知的永久損傷之風險。雖然在眼睛底部的能量估計是低于閾值水平，然而存在的真正危險是熱量對眼組織的傷害。在本發明的方法和設備中，能量水平大大低于閾值水平，因而對眼睛組織的熱傷害的可能性會減少。在物理原理和醫療效果方面與本發明最為接近的現有技術是在被稱為"濕"式MD治療中的一種光能治療方法(photodynamictherapy,PDT)。通過該方法，眼睛的視網膜受到激光照射，該激光照射的能量低于使視網膜組織發生凝結所需要的能量。在這樣的條件下，由光在眼睛組織中引發的改變發生在細胞具備正常功能的生物化學限度之內。在PDT方法中，為了提高光的功效，化工光學增感劑(維速達爾(Visudyne)，諾華公司(Novartis))的使用是不可缺少的。光學增感劑選擇性地放大眼睛組織對激光的吸收。在過程中對于所使用的每一種激光器都配有特定類型的光學增感劑。維速達爾通過靜脈內注射被輸送到視網膜動脈。使用維速達爾，16%的患者的視覺敏銳度(VisualAcuity,VA)比沒有接受PTD和注射維速達爾的患者的視覺敏銳度提高了幾乎兩倍。出自實現了PDT方法的CarlZeissMeditiecCompany的VISULASTM690s系統(見公司宣傳冊)可以被認為是與本發明的設備(proposeddevice)最為接近的現有技術。在上述方法的使用中，影響眼睛組織的能量仍然相當高。此外，此方法要求將光學增感劑注入患者的血液中，而這對于人體組織整體而言具有毒十生〈乍用。(Novartis-http:〃www.novartis.com/;CarlZeissMeditecAG-http:〃www.meditec.zeiss.com;BookletsofCarlZeissMeditecAG;"Photodynamictherapyincreasestheeligibilityforfeedervesseltreatmentofchoroidalneovascularizationcausedbyage-relatedmaculardegeneration.",Piermarocchi,S.;Lo-Giudice,G.;Sartore,M.;Friede，F.;Segato,T.;Pilotto,E.;Midena，E.;Am.J.Ophthalmol.2002Apr;133(4):572-5)。此外，所有被提及的治療方法和設備都是直接作用于眼睛組織的方法和設備。換句話說，它們作用于疾病的癥狀而不是作用于疾病的起因。業已為人所知的是，黃斑變性這種疾病與人的免疫缺陷狀態有關。VISULASTM690s的諸缺點中的一個缺點是，使用它時，需要與有毒的用作光學增感劑的特定化學藥劑相結合。除了使用這些物質之外，還需要為患者提供一些只有醫院住院部才能保證具備的特定條件。這個系統的另一缺點是它的技術復雜性，該復雜性是由于要求照射能量密度在整個患病眼睛區域內都要均勻而造成的。這個問題導致對光束形成系統和光束控制系統的要求非常苛刻。嚴重的技術難題是激光源控制和激光能量穩定性問題。而且，激光輻射的高度相干性預先決定了它會對在視網膜的整個患病區域中形成均勻的光場(lightfield)造成一定的困難。技術復雜性和對于操作條件的特殊要求導致對醫務人員的額外專業需要，并因而導致了在服務和設施方面的費用更高。現有系統共同的缺點是它們僅為"濕"性(黃斑變性中的新血管化形式)療法而設計。對于黃斑變性中的"干"性形式而言，這些系統是不起作用的。所有這些設備和方法，包括VISULASTM690s系統，嚴重缺陷是它們僅僅對系統疾患造成的現象作出癥狀處理，而對導致癥狀發作的原因卻無能為力。本發明的方法和設備能夠實現對人的免疫的刺激，并對眼睛脈管系統具有積極的作用。根據本發明的一種對于包括與年齡有關的黃斑變性(Age-relatedMacularDegeneration,AMD)的黃斑變性的治療方法中，設計使用特定的設備，以特定的方式，用可見近紅外準單色光脈沖對患者的視網膜患病部分進行經瞳孔照射，其平均能量值不會導致被照射的視網膜組織出現凝結。相應的平均輻射能量不超過每脈沖10—5焦耳。上述程序的執行中可以無需對人體注射任何化學制品和醫療物質。本發明的設備的主要差別，是LED(Light-emittingDiode，發光二極管)作為輻射源的使用。它們具有以下有利特征輻射能量高(0.01-0.25微瓦)；光輸出效率高；輻射光譜帶窄(半寬最高為10nm);與激光輻射源相比其供給電流小(<0.25毫安)；輻射功率與供給電流之間為準直線關系；體積小，重量輕，空間構造改變很簡單；費用低；可以以合理的價格從市場上獲得能夠發射不同波段的可視和近紅外光譜的各種LED;根據本發明的設備是一種被編程控制的準單色光輻射LED源，它優選包括一個或多個超亮LED的陣列，這些LED在可見光和紅外光譜范圍內工作。LED代替激光使用，可提高光源的穩定性和可控制性，這是由于LED亮度對于供給電流的強依賴性。這可以使得形成的光脈沖具有穩定性、可再生性、預設的能量/持續時間/形狀/重復率等參數。而且，設備的穩定性提高，而總尺寸和重量卻減小了。與激光對比，LED不需要特別的技術服務。此外，目前LED在市場上容易獲得，而且它們可以在不同的可見光和紅外光的波段范圍內照射，并且幾乎全部地覆蓋這些范圍，這與以固定波長發射的激光器有明顯不同。LED輻射的低相干性簡化了在視網膜必需被照射的那些部分(具體地說，不發生斑點的部分)形成均勻光場的問題。所需的均勻性能夠通過將LED布置成適當構型的陣列而實現。另外，在某些情況下，可以使用漫射器作為光均化器。它可以是例如乳色玻璃漫射器。與激光不同，LED體積小，重量輕，低消耗，簡單易用，所有這些特點使得此設備具有發展前景，該設備將是簡單易用的，其重量大約300-400克，并具有其校準系統(特殊玻璃，固定器，支架)和作用于患病器官的輻射傳送系統。所述設備和方法簡單易用，不需要對醫務人員進行特別的技術性培訓，也不需要對于各操作步驟提供特殊條件。所有的參數和操作規則(procedurealgorithm),包括其照射持續時間，均由軟件控制。對于不同情況，醫務人員只需選擇相關的規則即可。與其它各種競爭性方法和設備相比較，本發明的黃斑變性治療方法和設備的維護費用是很低的。本發明的方法和設備的實施方面對于"干"性、非脈管形式MD治療或者視覺功能穩定(視覺敏感度損失50%以上)以及早期的"濕"性、脈管形式黃斑變性治療而言是最為有效的。視覺功能的再生、穩定和改善與在視網膜細胞核中的DNA含量上升15-20%的試驗數據相印證，并且與人體免疫系統對于單色光照射視網膜的可觀的正面反饋相印證。因而，可以證明其作用非常明確地指向先天地存在于年齡因素中或者后天的免疫抑制所造成的疾病起因。有一種主要癥狀特征列表，通過該列表，人們可以診斷黃斑變性。當使用本發明的方法和設備時，在視覺功能方面取得顯著的積極改變。癥狀和改變的列表請參看表1。由于選定波長作用的特定準單色、低強度光脈沖，對MD產生視覺功能剌激并使其穩定和改善。實驗研究結果表明，視覺功能剌激的主要原因是免疫系統對單色光照射視網膜的積極反應。換言之，首先是免疫系統被剌激，然后作為結果，眼部脈管系統得到改善，這又進一步導致眼部視覺功能的穩定和再生。以不同的波長輻射影響免疫系統的具體反應。亦即，每個輻射波長對免疫系統有它自己的影響結果(在數量和質量上)。影響效果取決于輻射源的光譜特性以及操作模式。關于操作模式，我們知道照射持續時間，照射期間的照射量、照射能量、光脈沖重復率、光脈沖形狀和光脈沖的量，所有這些特征組合對于每個免疫系統組份提供最有效的反應。本發明的設備允許實現MD治療和眼睛視覺功能刺激需要的每一個操作模式。圖1是用于MD治療的設備的流程圖。該設備包括一個電源供應單元1、指示器和控制單元2、控制器3、LED控制單元4，以及單元5。電源供應單元1是蓄電池，它有相應的充電器。充電器電連接到指示器和控制單元2、控制器3，以及LED控制單元4。操作者使用指示器和控制單元2來進行設備操作模式選擇并指示該設備的運行狀態。具體地說，它能夠顯示關于所有單元的操作準備完畢的信息、錯誤信息以及用于操作者的提示信息等數據。指示器和控制單元2電連接到控制器3。控制器3根據程序來執行設備操作控制，其中的程序確定出設備的操作規則。控制器3還執行二極管校準，監測設備操作，緊急保護，記錄和存儲有關日期、持續時間和設備操作模式等信息。控制器3確保獲得對設備的合法控制。控制器3電連接到指示器和控制單元2及LED控制單元4。LED控制單元4將控制器的指令轉換成發光二極管的電流供應脈沖。電流供應脈沖參數對應于為操作模式給定的控制程序。LED控制單元4與組裝到印刷電路板上的LED電連接，例如形成陣列6，其在照射光單元5上形成一個整體。照射光單元5形成照射光的定向圖案，并將光傳遞到患者的一只眼睛或同時傳遞到患者的兩只眼睛。單元5允許調整陣列6的空間配置，從而以最有效的方式同時向雙眼提供光照射。單元5被固定地安裝，或可由患者握持并手動地調整。LED陣列6的殼體可以是密封的。單元5的盒子適合于消毒。在獨立蓄電池的電源被操作而開啟之后，有關電池充放電狀態的信息和電源開啟指示的信息被顯示在控制和顯示單元2的顯示器上。然后系統進行自測試。當顯示"校準"字樣時，進行光源校準。根據測試結果，顯示設備的真實狀態("準備就緒"或"失敗")。此程序結束之后，照射光單元5相對于患者的眼睛最適當地設置。啟動適當的輻射模式(單獨的按鈕"模式1"、"模式2"等)。啟動照射(單獨按鈕"開始")。根據先前存儲到控制器3的操作模式程序進行照射。控制器3按照這些程序管理下面的參數照射持續時間，光脈沖的振幅，光脈沖的持續時間，光脈沖的重復率，以及用不同波長進行LED輻射的順序。根據控制程序，該設備能夠以脈沖或連續波輻射模式進行操作。供應電流可以在0—40mA的范圍內變化，梯級為lmA。照射周期可以在O—15分鐘的范圍內變化，梯級為1分鐘。光脈沖持續時間可以在10微秒至1秒鐘的范圍內變化。光脈沖重復率可以在0至10kHz的范圍內變化。根據試驗數據，對于"干"性黃斑變性的治療過程的最佳表現參數包括每5分鐘10個周期(IOsessionsper5minutes),這些參數都是基于在醫院外的患者每年三次的基礎之上。為此，使用在綠(520nm)和紅外線(940nm)光譜區域內發光的LED陣列。照射參數如下光脈沖重復率為30Hz，光脈沖持續時間為10毫秒，照射時間等于5分鐘，單色輻射能量位于10—6—10—5焦耳范圍內。這些能量值是亞閾值，亦即，它們不會導致所照射的視網膜組織發生凝結。能量值根據變性區域的色素沉著水平、屈光度和位置而在上述范圍內具體地分布。在第二天就顯現出治療效果，該效果包括視覺功能的提高(如提高視覺敏銳度，減輕視場中央流動以及減小其密度)。人體器官的免疫反應在照射后的第一時間就己顯現，并且在14天內繼續變化。例如，免疫調節指數升高數倍(高達8—10倍)，臨床效果在3—4個月內得以保持。表格1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1、一種通過瞳孔照射視網膜受損區域來治療黃斑變性的方法，其中照射技術是采用在可見光和近紅外線光譜范圍內、能量不超過10-5焦耳的準單色光脈沖來進行的。2、根據權利要求l的方法，其中照射是根據預先給定的程序而進行的，該程序能夠允許采用不同的脈沖持續時間，不同的脈沖重復率，不同照射周期或脈沖數，不同的脈沖形狀和它們的相對時間延遲，來進行在光譜范圍內的準單色光的同歩或連續照射。3、根據權利要求1和2的方法，其中照射結合醫療藥品的使用而進行。4、一種用于治療黃斑變性的設備，該設備包括輻射源，輻射定向圖案形成裝置，通過瞳孔將輻射傳遞到視網膜給定部分的裝置，電源供應單元，以及指示器和控制單元；該設備包括至少一個作為輻射源的發光二極管(LED)。5、根據權利要求4的設備，其中LED構成至少一個LED陣列。6、根據權利要求5的設備，其中LED陣列包括至少2組能夠在兩個不同的光譜帶中輻射的LED。7、根據權利要求4、5、6的設備，其中它還包括編程控制器和LED控制單元，其中控制器電連接到指示器和控制單元以及LED控制單元，該LED控制單元形成在發光二極管內流動的電流脈沖。8、根據權利要求4、5、6、7的設備，其中的控制器具有其程序編制接口并且根據程序而工作，其參數變化向控制器提供用以傳輸到LED控制單元中的指令，從而以不同的脈沖持續時間，不同的脈沖重復率，不同的照射期間或脈沖量，不同的脈沖形狀和它們的相對時間延遲，來提供在不同范圍區域內準單色光的同步或連續照射。9、根據權利要求4、5、6、7、8的設備，其中LED矩陣的形式為多邊形或橢圓形。10、根據權利要求4、5、6、7、8、9的設備，其中形成定向圖案的設備包括輻射漫射器。11、根據權利要求4、5、6、7、8、9、IO的設備，其中輻射漫射器由乳色玻璃制成。全文摘要本發明涉及眼科。本發明可用于治療視網膜變性疾病，特別是對黃斑變性的治療。一種通過瞳孔照射視網膜受損區域來治療黃斑變性的方法，其中照射技術是采用在可見光和近紅外線光譜范圍內、能量不超過10^-5焦耳的準單色光脈沖來進行的。一種黃斑變性治療設備，包括輻射源，輻射定向圖案形成裝置，通過瞳孔將輻射傳遞到視網膜給定部分的裝置，電源供應單元，以及指示器和控制單元；該設備包括至少一個作為輻射源的發光二極管(LED)。文檔編號A61F9/00GK101296676SQ20058005196公開日2008年10月29日申請日期2005年12月14日優先權日2005年8月31日發明者L·A·林尼克,O·S·派卡里克申請人:護眼公司