黄斑变性的治疗方法和设备的制作方法

专利名称：：黄斑变性的治疗方法和设备的制作方法黄斑变性的治疗方法和设备本发明涉及医学且是关于眼科学的设备和方法。本发明可以用于视网膜变性疾病的治疗，特别是黄斑变性的治疗。用低能量X-射线辐射治疗黄斑变性(MacularDegeneration,MD)的方法是为人所知的。由Theragenics公司提出的有关眼膜短暂性放射疗法系统的建议，已经实施临床试验，但对于其应用结果而言，还没有确实可禾U用的数据。("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)另一种已知的黄斑变性治疗方法是经瞳孔温热疗法(TranspupillaryThermotherapy，TTT)。TTT方法是这样一种技术，其中采用二极管激光器并结合药物疗法，将热量传到脉络膜和视网膜色素上皮。该方法是由IRIDEX公司开发和引入的。实行此方法的特殊设备包括红外连续激光器(infmredCWlaser)。这个方法的研发旨在应用于"湿"性或新血管化形式(neovascularform)的黄斑治疗。然而，关于TTT方法在治疗MD的"干"性和非新血管化形式(non-neovascularform)的可用性方面，没有相关信息。("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)。上述方法的不足之处是对辐射能源的大量使用以保证足够的热作用，这必会增加对眼睛组织的不可预知的永久损伤之风险。虽然在眼睛底部的能量估计是低于阈值水平，然而存在的真正危险是热量对眼组织的伤害。在本发明的方法和设备中，能量水平大大低于阈值水平，因而对眼睛组织的热伤害的可能性会减少。在物理原理和医疗效果方面与本发明最为接近的现有技术是在被称为"湿"式MD治疗中的一种光能治疗方法(photodynamictherapy,PDT)。通过该方法，眼睛的视网膜受到激光照射，该激光照射的能量低于使视网膜组织发生凝结所需要的能量。在这样的条件下，由光在眼睛组织中引发的改变发生在细胞具备正常功能的生物化学限度之内。在PDT方法中，为了提高光的功效，化工光学增感剂(维速达尔(Visudyne)，诺华公司(Novartis))的使用是不可缺少的。光学增感剂选择性地放大眼睛组织对激光的吸收。在过程中对于所使用的每一种激光器都配有特定类型的光学增感剂。维速达尔通过静脉内注射被输送到视网膜动脉。使用维速达尔，16%的患者的视觉敏锐度(VisualAcuity,VA)比没有接受PTD和注射维速达尔的患者的视觉敏锐度提高了几乎两倍。出自实现了PDT方法的CarlZeissMeditiecCompany的VISULASTM690s系统(见公司宣传册)可以被认为是与本发明的设备(proposeddevice)最为接近的现有技术。在上述方法的使用中，影响眼睛组织的能量仍然相当高。此外，此方法要求将光学增感剂注入患者的血液中，而这对于人体组织整体而言具有毒十生〈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，所有被提及的治疗方法和设备都是直接作用于眼睛组织的方法和设备。换句话说，它们作用于疾病的症状而不是作用于疾病的起因。业已为人所知的是，黄斑变性这种疾病与人的免疫缺陷状态有关。VISULASTM690s的诸缺点中的一个缺点是，使用它时，需要与有毒的用作光学增感剂的特定化学药剂相结合。除了使用这些物质之外，还需要为患者提供一些只有医院住院部才能保证具备的特定条件。这个系统的另一缺点是它的技术复杂性，该复杂性是由于要求照射能量密度在整个患病眼睛区域内都要均匀而造成的。这个问题导致对光束形成系统和光束控制系统的要求非常苛刻。严重的技术难题是激光源控制和激光能量稳定性问题。而且，激光辐射的高度相干性预先决定了它会对在视网膜的整个患病区域中形成均匀的光场(lightfield)造成一定的困难。技术复杂性和对于操作条件的特殊要求导致对医务人员的额外专业需要，并因而导致了在服务和设施方面的费用更高。现有系统共同的缺点是它们仅为"湿"性(黄斑变性中的新血管化形式)疗法而设计。对于黄斑变性中的"干"性形式而言，这些系统是不起作用的。所有这些设备和方法，包括VISULASTM690s系统，严重缺陷是它们仅仅对系统疾患造成的现象作出症状处理，而对导致症状发作的原因却无能为力。本发明的方法和设备能够实现对人的免疫的刺激，并对眼睛脉管系统具有积极的作用。根据本发明的一种对于包括与年龄有关的黄斑变性(Age-relatedMacularDegeneration,AMD)的黄斑变性的治疗方法中，设计使用特定的设备，以特定的方式，用可见近红外准单色光脉冲对患者的视网膜患病部分进行经瞳孔照射，其平均能量值不会导致被照射的视网膜组织出现凝结。相应的平均辐射能量不超过每脉冲10—5焦耳。上述程序的执行中可以无需对人体注射任何化学制品和医疗物质。本发明的设备的主要差别，是LED(Light-emittingDiode，发光二极管)作为辐射源的使用。它们具有以下有利特征辐射能量高(0.01-0.25微瓦)；光输出效率高；辐射光谱带窄(半宽最高为10nm);与激光辐射源相比其供给电流小(<0.25毫安)；辐射功率与供给电流之间为准直线关系；体积小，重量轻，空间构造改变很简单；费用低；可以以合理的价格从市场上获得能够发射不同波段的可视和近红外光谱的各种LED;根据本发明的设备是一种被编程控制的准单色光辐射LED源，它优选包括一个或多个超亮LED的阵列，这些LED在可见光和红外光谱范围内工作。LED代替激光使用，可提高光源的稳定性和可控制性，这是由于LED亮度对于供给电流的强依赖性。这可以使得形成的光脉冲具有稳定性、可再生性、预设的能量/持续时间/形状/重复率等参数。而且，设备的稳定性提高，而总尺寸和重量却减小了。与激光对比，LED不需要特别的技术服务。此外，目前LED在市场上容易获得，而且它们可以在不同的可见光和红外光的波段范围内照射，并且几乎全部地覆盖这些范围，这与以固定波长发射的激光器有明显不同。LED辐射的低相干性简化了在视网膜必需被照射的那些部分(具体地说，不发生斑点的部分)形成均匀光场的问题。所需的均匀性能够通过将LED布置成适当构型的阵列而实现。另外，在某些情况下，可以使用漫射器作为光均化器。它可以是例如乳色玻璃漫射器。与激光不同，LED体积小，重量轻，低消耗，简单易用，所有这些特点使得此设备具有发展前景，该设备将是简单易用的，其重量大约300-400克，并具有其校准系统(特殊玻璃，固定器，支架)和作用于患病器官的辐射传送系统。所述设备和方法简单易用，不需要对医务人员进行特别的技术性培训，也不需要对于各操作步骤提供特殊条件。所有的参数和操作规则(procedurealgorithm),包括其照射持续时间，均由软件控制。对于不同情况，医务人员只需选择相关的规则即可。与其它各种竞争性方法和设备相比较，本发明的黄斑变性治疗方法和设备的维护费用是很低的。本发明的方法和设备的实施方面对于"干"性、非脉管形式MD治疗或者视觉功能稳定(视觉敏感度损失50%以上)以及早期的"湿"性、脉管形式黄斑变性治疗而言是最为有效的。视觉功能的再生、稳定和改善与在视网膜细胞核中的DNA含量上升15-20%的试验数据相印证，并且与人体免疫系统对于单色光照射视网膜的可观的正面反馈相印证。因而，可以证明其作用非常明确地指向先天地存在于年龄因素中或者后天的免疫抑制所造成的疾病起因。有一种主要症状特征列表，通过该列表，人们可以诊断黄斑变性。当使用本发明的方法和设备时，在视觉功能方面取得显著的积极改变。症状和改变的列表请参看表1。由于选定波长作用的特定准单色、低强度光脉冲，对MD产生视觉功能剌激并使其稳定和改善。实验研究结果表明，视觉功能剌激的主要原因是免疫系统对单色光照射视网膜的积极反应。换言之，首先是免疫系统被剌激，然后作为结果，眼部脉管系统得到改善，这又进一步导致眼部视觉功能的稳定和再生。以不同的波长辐射影响免疫系统的具体反应。亦即，每个辐射波长对免疫系统有它自己的影响结果(在数量和质量上)。影响效果取决于辐射源的光谱特性以及操作模式。关于操作模式，我们知道照射持续时间，照射期间的照射量、照射能量、光脉冲重复率、光脉冲形状和光脉冲的量，所有这些特征组合对于每个免疫系统组份提供最有效的反应。本发明的设备允许实现MD治疗和眼睛视觉功能刺激需要的每一个操作模式。图1是用于MD治疗的设备的流程图。该设备包括一个电源供应单元1、指示器和控制单元2、控制器3、LED控制单元4，以及单元5。电源供应单元1是蓄电池，它有相应的充电器。充电器电连接到指示器和控制单元2、控制器3，以及LED控制单元4。操作者使用指示器和控制单元2来进行设备操作模式选择并指示该设备的运行状态。具体地说，它能够显示关于所有单元的操作准备完毕的信息、错误信息以及用于操作者的提示信息等数据。指示器和控制单元2电连接到控制器3。控制器3根据程序来执行设备操作控制，其中的程序确定出设备的操作规则。控制器3还执行二极管校准，监测设备操作，紧急保护，记录和存储有关日期、持续时间和设备操作模式等信息。控制器3确保获得对设备的合法控制。控制器3电连接到指示器和控制单元2及LED控制单元4。LED控制单元4将控制器的指令转换成发光二极管的电流供应脉冲。电流供应脉冲参数对应于为操作模式给定的控制程序。LED控制单元4与组装到印刷电路板上的LED电连接，例如形成阵列6，其在照射光单元5上形成一个整体。照射光单元5形成照射光的定向图案，并将光传递到患者的一只眼睛或同时传递到患者的两只眼睛。单元5允许调整阵列6的空间配置，从而以最有效的方式同时向双眼提供光照射。单元5被固定地安装，或可由患者握持并手动地调整。LED阵列6的壳体可以是密封的。单元5的盒子适合于消毒。在独立蓄电池的电源被操作而开启之后，有关电池充放电状态的信息和电源开启指示的信息被显示在控制和显示单元2的显示器上。然后系统进行自测试。当显示"校准"字样时，进行光源校准。根据测试结果，显示设备的真实状态("准备就绪"或"失败")。此程序结束之后，照射光单元5相对于患者的眼睛最适当地设置。启动适当的辐射模式(单独的按钮"模式1"、"模式2"等)。启动照射(单独按钮"开始")。根据先前存储到控制器3的操作模式程序进行照射。控制器3按照这些程序管理下面的参数照射持续时间，光脉冲的振幅，光脉冲的持续时间，光脉冲的重复率，以及用不同波长进行LED辐射的顺序。根据控制程序，该设备能够以脉冲或连续波辐射模式进行操作。供应电流可以在0—40mA的范围内变化，梯级为lmA。照射周期可以在O—15分钟的范围内变化，梯级为1分钟。光脉冲持续时间可以在10微秒至1秒钟的范围内变化。光脉冲重复率可以在0至10kHz的范围内变化。根据试验数据，对于"干"性黄斑变性的治疗过程的最佳表现参数包括每5分钟10个周期(IOsessionsper5minutes),这些参数都是基于在医院外的患者每年三次的基础之上。为此，使用在绿(520nm)和红外线(940nm)光谱区域内发光的LED阵列。照射参数如下光脉冲重复率为30Hz，光脉冲持续时间为10毫秒，照射时间等于5分钟，单色辐射能量位于10—6—10—5焦耳范围内。这些能量值是亚阈值，亦即，它们不会导致所照射的视网膜组织发生凝结。能量值根据变性区域的色素沉着水平、屈光度和位置而在上述范围内具体地分布。在第二天就显现出治疗效果，该效果包括视觉功能的提高(如提高视觉敏锐度，减轻视场中央流动以及减小其密度)。人体器官的免疫反应在照射后的第一时间就己显现，并且在14天内继续变化。例如，免疫调节指数升高数倍(高达8—10倍)，临床效果在3—4个月内得以保持。表格1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1、一种通过瞳孔照射视网膜受损区域来治疗黄斑变性的方法，其中照射技术是采用在可见光和近红外线光谱范围内、能量不超过10-5焦耳的准单色光脉冲来进行的。2、根据权利要求l的方法，其中照射是根据预先给定的程序而进行的，该程序能够允许采用不同的脉冲持续时间，不同的脉冲重复率，不同照射周期或脉冲数，不同的脉冲形状和它们的相对时间延迟，来进行在光谱范围内的准单色光的同歩或连续照射。3、根据权利要求1和2的方法，其中照射结合医疗药品的使用而进行。4、一种用于治疗黄斑变性的设备，该设备包括辐射源，辐射定向图案形成装置，通过瞳孔将辐射传递到视网膜给定部分的装置，电源供应单元，以及指示器和控制单元；该设备包括至少一个作为辐射源的发光二极管(LED)。5、根据权利要求4的设备，其中LED构成至少一个LED阵列。6、根据权利要求5的设备，其中LED阵列包括至少2组能够在两个不同的光谱带中辐射的LED。7、根据权利要求4、5、6的设备，其中它还包括编程控制器和LED控制单元，其中控制器电连接到指示器和控制单元以及LED控制单元，该LED控制单元形成在发光二极管内流动的电流脉冲。8、根据权利要求4、5、6、7的设备，其中的控制器具有其程序编制接口并且根据程序而工作，其参数变化向控制器提供用以传输到LED控制单元中的指令，从而以不同的脉冲持续时间，不同的脉冲重复率，不同的照射期间或脉冲量，不同的脉冲形状和它们的相对时间延迟，来提供在不同范围区域内准单色光的同步或连续照射。9、根据权利要求4、5、6、7、8的设备，其中LED矩阵的形式为多边形或椭圆形。10、根据权利要求4、5、6、7、8、9的设备，其中形成定向图案的设备包括辐射漫射器。11、根据权利要求4、5、6、7、8、9、IO的设备，其中辐射漫射器由乳色玻璃制成。全文摘要本发明涉及眼科。本发明可用于治疗视网膜变性疾病，特别是对黄斑变性的治疗。一种通过瞳孔照射视网膜受损区域来治疗黄斑变性的方法，其中照射技术是采用在可见光和近红外线光谱范围内、能量不超过10^-5焦耳的准单色光脉冲来进行的。一种黄斑变性治疗设备，包括辐射源，辐射定向图案形成装置，通过瞳孔将辐射传递到视网膜给定部分的装置，电源供应单元，以及指示器和控制单元；该设备包括至少一个作为辐射源的发光二极管(LED)。文档编号A61F9/00GK101296676SQ20058005196公开日2008年10月29日申请日期2005年12月14日优先权日2005年8月31日发明者L·A·林尼克,O·S·派卡里克申请人:护眼公司