(57)【要約】本発明は、患者の網膜へ放射を当てるためのデバイスと方法を提供する。１つの実施形態において、装置は、網膜色素上皮細胞によって吸収されるのに適切な放射ビームを生成するための放射源を含む。ビームを網膜に方向づけるための１以上の光学構成要素が含まれる。網膜上でビームを走査可能とするため、２次元にビームの動きを制御するよう走査器が放射源に光学的に結合されている。コントローラが走査器に制御信号を加えてビームの動きを調節して所定のパターンに従って時間的手順で複数の網膜部位を照射する。デバイスは、網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングを実施するための１つのモード、および網膜の熱光凝固を実施するための別のモードで操作することができる。
2009513279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の網膜に放射を当てるための装置であって、以下、
網膜色素上皮細胞による吸収に適切な１以上の波長を有する放射ビームを生成するための放射源と、
前記ビームを前記網膜に方向づけるための少なくとも１つの光学構成要素と、
前記網膜上に前記ビームを走査するため、前記ビームを制御可能に２次元的に動かすための前記源に光学的に結合された走査器と、
前記ビームの動きを調節して所定のパターンに従って時間的手順で複数の網膜部位を照射するように、制御信号を加えるため前記走査器に連絡しているコントローラと、
を備える装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記走査器を少なくとも２つの走査モードのいずれかにおいて操作することができ、前記走査モードの１つは、前記網膜中の網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングに適しており、別の走査モードは前記網膜に熱光凝固を生じさせるのに適している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記所定のパターンが、少なくとも２つのパターンのいずれかを備え、一方のパターンが分離したラインパターンであり、他方のパターンが交差したラインパターンである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ビームが、約５０ｍＪ／ｃｍ２より大きいフルエンスを前記網膜に伝える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記分離したラインパターンを利用するとき、前記選択的ターゲティングモードにおいて、前記ビームは、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２以下のフルエンスを前記網膜に伝える、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記交差したラインパターンを利用するとき、前記選択的ターゲティングモードにおいて、前記ビームは、約２０００ｍＪ／ｃｍ２以下のフルエンスを前記網膜に伝える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
選択的ターゲティングに適切な前記走査モードは、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２以下のフルエンスを前記網膜に伝え、約５０マイクロ秒未満の滞在時間を有するビームを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
熱光凝固に適切な前記走査モードは、前記交差ラインパターンを利用するとき、約２０００ｍＪ／ｃｍ２を超えるフルエンスを前記網膜に伝え、約１５マイクロ秒を超える滞在時間を有するビームを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
熱光凝固に適切な前記走査モードは、前記分離したラインパターンを利用するとき、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２を超えるインフルエンスを伝えるビームおよび約５０マイクロ秒を超えるビーム滞在時間を特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記選択的ターゲティングモードにおいて、前記網膜の部位上で治療ウィンドウ内のパラメータを特徴とするビームを動かすことにより、前記コントローラが前記走査器を作動させ、前記治療ウィンドウが約１．５を超える値を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記走査モードを選択するための前記コントローラと連絡するユーザーインターフェースをさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記照射された部位において前記網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングをさせるため、前記コントローラが制御信号を前記走査器に加える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記網膜中に熱光凝固を生じさせるため、前記コントローラが制御信号を前記走査器に加える、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記走査器が２つのビーム偏向デバイスを備え、それぞれが前記２次元のうちの１つに前記ビームを走査することができる、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記ビーム偏向デバイスの少なくとも１つが音響光学偏向器を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記次元の１つに沿って前記ビームの動きを生じさせるため、前記コントローラが所定の制御信号を前記音響光学偏向器に加える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記音響光学偏向器へ加えるのに適する複数の所定の制御波形を記憶するためのメモリモジュールを前記コントローラが備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
複数の所定の制御波形が前記所定のパターンに従って前記ビーム移動を生じさせる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ビーム偏向デバイスの少なくとも１つがガルバノメータ走査器を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記ビーム偏向デバイスの少なくとも１つが回転多角形を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記ビーム偏向デバイスの少なくとも１つが共鳴走査器を備える、請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記走査器が、前記網膜に伝搬された前記ビームの強度を選択的にスイッチオンおよびオフするための強度スイッチを備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記コントローラが、前記強度スイッチに切り替え信号を送達するビーム作動信号生成器を備え、前記強度スイッチが、前記切り替え信号に応じて前記伝搬されたビームの強度を選択的にスイッチオンまたはオフする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コントローラが、前記所定のパターンに従ったビームの動きの開始をもたらすトリガ信号を生成するためのトリガ生成器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記コントローラおよび走査器が、前記所定のパターンに従って前記ビームの動きを繰り返すように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記放射源が連続波放射を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記連続波放射が、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの範囲の波長を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記放射源がレーザーである、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記１以上の光学構成要素が、前記走査器に光学的に結合され、前記走査器を通過した後前記放射ビームを前記網膜上に収束する収束光学構成要素を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記放射ビームを前記網膜上に方向づける光学反射要素をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記照射された場所を観測するためのターゲティングデバイスをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記ターゲティング機器が顕微鏡を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記ターゲティング機器が細隙灯を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記ターゲティング機器がレーザー走査検眼鏡を備える、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記ビームが、約５ミクロンから約５０ミクロンまでの断面寸法を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３６】
前記ビームが網膜色素上皮細胞程度のサイズの断面寸法を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３７】
被験者の目に放射を当てるための光学システムであって、以下、
前記目の網膜の色素性の上皮細胞による吸収に適した放射ビームを生成するための源と、
前記ビームを前記目に方向づけるための１以上の光学構成要素と、
それぞれが前記ビームの伝搬軸に直交する２つの次元に沿って前記ビームを動かすため前記源に光学的に結合された走査器と、
前記ビームの動きを調節し、前記目の一部の複数の網膜部位を時間的手順に従って照射するため、前記走査器に制御信号を加えるためのコントローラと、
を備える光学システム。
【請求項３８】
前記コントローラが、前記走査器を少なくとも２つの操作モードのうちのいずれかで操作することが可能であり、前記モードのうちの１つは、前記照射された網膜部位の網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングに適しており、別のモードは、前記網膜中に熱光凝固を生じさせるのに適している、請求項３７に記載の光学システム。
【請求項３９】
選択されたパターンに従って前記ビームの動きを生じさせるため、前記コントローラが前記走査器に制御信号を加える、請求項３７に記載の光学システム。
【請求項４０】
前記選択されたパターンは、処置を必要とする全体の網膜ターゲット領域の照射を特徴とする、請求項３９に記載の光学システム。
【請求項４１】
前記選択されたパターンは、処置を必要とするターゲット領域内で、照射されていない網膜部分によって互いに分離された複数の照射された網膜部分を特徴とする、請求項３９に記載の光学システム。
【請求項４２】
前記選択的ターゲティングモードにおいて、約２０００ｍＪ／ｃｍ２以下のフルエンスを前記網膜に伝えるビームによって、前記コントローラが前記選択されたパターンの生成をもたらす、請求項４０に記載の光学システム。
【請求項４３】
前記熱光凝固モードにおいて、約２０００ｍＪ／ｃｍ２を超えるフルエンスを前記網膜に伝え、約１５ミリ秒を超える滞在時間を有するビームによって、前記コントローラが前記選択されたパターンの生成をもたらす、請求項４０に記載の光学システム。
【請求項４４】
前記選択的ターゲティングモードにおいて、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２以下のフルエンスを前記網膜に伝えるビームによって、前記コントローラが前記選択されたパターンの生成をもたらす、請求項４１に記載の光学システム。
【請求項４５】
前記熱光凝固モードにおいて、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２を超えるフルエンスを伝えるビーム、および約５０マイクロ秒を超えるビーム滞在時間によって、前記コントローラが前記選択されたパターンの生成をもたらす、請求項４１に記載の光学システム。
【請求項４６】
前記走査器が、２つのビーム偏向デバイスを備え、前記デバイスの一方が前記次元のうちの一方において前記ビームを動かすことができ、他方のデバイスが他方の方向において前記ビームを動かすことができる、請求項３７に記載の光学システム。
【請求項４７】
前記走査器に加える制御信号を記憶するための少なくとも１つのメモリモジュールを前記コントローラが備える、請求項４６に記載の光学システム。
【請求項４８】
前記放射源が連続波放射を生成する、請求項３７に記載の光学システム。
【請求項４９】
前記偏向デバイスが音響光学偏向器を備える、請求項４６に記載の光学システム。
【請求項５０】
前記コントローラが、少なくとも２つの信号チャンネルを備え、前記チャンネルの１つが制御信号を前記偏向デバイスの一方に加え、別のチャンネルが制御信号を他方の偏向デバイスに加える、請求項４６に記載の光学システム。
【請求項５１】
前記コントローラが、少なくとも２つのメモリモジュールを備え、１つのメモリモジュールは、前記信号チャンネルの一方へ加えるための制御信号を記憶するためであり、別のメモリモジュールは、他方の信号チャンネルへ加えるための制御信号を記憶するためである、請求項５０に記載の光学システム。
【請求項５２】
網膜に放射を当てるための装置であって、以下、
網膜色素上皮細胞による吸収のために適した１以上の波長を有する放射ビームを生成するための手段と、
前記網膜へ前記ビームを方向づけるための光学手段と、
２次元で前記網膜上で前記ビームを動かすための走査手段であって、前記放射源を生成するための手段に光学的に結合されている走査手段と、
少なくとも２つの走査モードのうちのいずれか１つに従って時間的手順で複数の網膜部位を照射するための制御手段であって、ビームの動きを調節するために前記走査手段へ制御信号を加える制御手段と、
を備える装置。
【請求項５３】
前記走査モードのうちの１つが、網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングに適しており、別の走査モードが前記網膜中に熱凝固を生じさせるのに適している、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
光凝固を実施するための方法であって、
連続波放射ビームを走査し、所定のパターンに従って時間的手順で複数の網膜部位を照射し、網膜の少なくとも一部に熱光凝固を生じさせる工程を備える方法。
【請求項５５】
前記所定のパターンが、処置に必要な実質的に全体の網膜ターゲット領域を照射する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記所定のパターンが交差ラインパターンである、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記複数の照射された部位は、処置が必要な網膜ターゲット領域の一部である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
前記所定のパターンが分離したラインパターンである、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングを実施するための方法であって、
網膜上に連続波放射ビームを走査し、所定のパターンに従って時間的手順で複数の網膜部位を照射し、前記照射された網膜部位で網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングを生じさせる工程、を備える方法。
【請求項６０】
前記所定のパターンは、処置を必要とする網膜ターゲット領域の照射されていない部位によって互いに分離された複数の照射された部位を特徴とする、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記照射されていない場所の前記網膜色素上皮細胞が、前記照射された部位における放射で堆積された熱によって損傷されない、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記所定のパターンが分離したラインパターンである、請求項６０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
政府支持の記述
本発明は、ＡＦＯＳＲにより与えられた契約第Ｆ４９６２０−００−１−０１７９、およびＮＩＨによって与えられた契約第ＥＹ１２９７０−０３の下、政府支援でなされた。政府が発明に一定の権利を有している。
【０００２】
発明の背景
本発明は、目に処置放射を当てる光学デバイスおよび方法に概ね関し、さらに詳細には、特に網膜に処置放射を当てる該デバイスおよび方法に関する。
【０００３】
網膜レーザー光凝固は最も一般に適用される処置法のうちの１つである。光凝固を達成するため、（典型的には５１４ｎｍまたは５３２ｎｍの波長における）緑の波長の単一レーザーパルスは、光が吸収されて網膜色素上皮（ＲＰＥ）細胞に存在するメラニン（メラノソーム）の小微粒子によって熱に変換されるように網膜に当てられ得る。レーザーパルスの継続時間は、典型的には５０ｍｓから２００ｍｓの範囲であり、生成された熱は、そのような吸収体から他の構造へと拡散して網膜の熱凝固を生じさせる。網膜光凝固は、瘢痕化および／または高照射線量が要求される網膜疾患（例えば、網膜剥離、糖尿病性網膜症）の処置に使用できる。
【０００４】
しかしながら網膜光凝固は、光受容体の凝固を生じ、それにより盲点および視覚障害につながる場合がある。そのため、この処置法は、黒点、特に窩への適用にはふさわしくない。このような欠点を改善するため、短レーザーパルスの使用によるＲＰＥ細胞の選択的光凝固が、ＲＰＥの機能障害によって主として引き起こされると考えられる網膜の疾病用の治療法として開発された。選択的網膜処置（ＳＲＴ）として通常知られているこの処置法は、隣接する感覚網膜の光受容体を保護しながらＲＰＥ細胞をターゲットとするため短レーザーパルスを使用する。
【０００５】
かなりの進展が、上記技術およびその実施のための光学デバイスの設計に見られたが、光凝固およびＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを実施する向上した光学デバイスおよび方法になお必要性がある。
【０００６】
そのような処置法を適用するさらに効率的な方法を提供する光学デバイスおよび方法の必要もある。さらに、いずれか１つの処置法の適用に容易に構成可能なデバイスが必要である。
【０００７】
発明の要旨
１つの本発明の局面は、被験者の（例えば患者の）網膜に放射を当てる装置を提供することである。この装置は、網膜色素上皮（ＲＰＥ）細胞による吸収に適している１以上の波長を有する放射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）ビームを生成するための放射源、およびビームを患者の網膜に方向づけるための少なくと１つの光学構成要素を含む。装置は、網膜にビーム走査を可能とするため、ビームを制御可能に２次元的に動かすように源に結合された走査器も含む。コントローラは、ビームの動きを調節して所定のパターンに従って時間的手順で１以上の網膜部位を照射することができるように走査器に制御信号を加える。所定のパターンは、少なくとも次の２つのパターンを備えることができる。すなわち、一方は分離したラインパターンを特徴とするものであり、他方は交差したラインパターンを特徴するものである、
【０００８】
関連する局面において、コントローラは、走査器を少なくとも２つの走査モードにおいて操作することができ、その一方は、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングに適しており、他方は、網膜に熱光凝固を生じさせるのに適している、走査モードのうちのいずれかを選択するためのコントローラとユーザーが連絡することができるユーザーインターフェースも含まれ得る。
【０００９】
概ね、発明の多くの実施形態において、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングは、網膜を照射する放射に関する１以上のパラメータを調節することで達成することができ、それにより照射されたＲＰＥ細胞に堆積された熱がそこから（例えば隣接する光受容体に）拡散することを最小化することができる。そのようなパラメータには、網膜に堆積した放射のフルエンス（すなわち、放射ビームの出力、網膜におけるその断面サイズ、および網膜上を走査する時のビームの滞在時間に依存し得る。）、利用した走査パターン、および走査パターンの繰り返し数が含まれ得る。発明の光学デバイスの多くの実施形態において、１以上のそのようなパラメータは、さらに以下に詳述するようにＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを達成するように制御され得る。例えば、ＲＰＥ細胞から隣接構造（例えば光受容体）への熱拡散は、短い滞在時間、および／または網膜ターゲット領域内において照射されていない部位によって分離された照射された部位（例えば分離したラインパターン）を特徴とする走査パターン、および／または低い繰り返し数の走査パターンを採用することで最小化することができる。例えば、発明の実施形態によっては、約１ナノ秒から約５０マイクロ秒（μｓ）の範囲のビーム滞在時間で、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２未満の入射フルエンス（例えば、約５０ｍＪ／ｃｍ２から約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲）で、約１０の繰り返しの走査パターンで、分離したラインパターン（ＳＥＰ）を採用することで、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングが達成され得るものもある。あるいは、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングは、約１ナノ秒から約１５μｓの範囲のビーム滞在時間で、約２０００ｍＪ／ｃｍ２未満の入射フルエンス（例えば、約５０ｍＪ／ｃｍ２から約２０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲）で、交差したラインパターン（ＩＮＴ）を採用することで達成され得る。ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングに対して、照射されたＲＰＥ細胞から隣接する構造へ熱拡散が容易になるように上記のパラメータを調節することで網膜の熱光凝固が達成され得る。例えば、光凝固は、低いビーム走査速度、および／またはＲＰＥ層に堆積した熱が、層自体内ではなくさらに容易に隣接する構造に拡散するように、全体（または実質的に全体）の網膜ターゲット領域の照射を特徴とする走査パターン（例えば交差したラインパターン）を利用することで、および／または高い繰り返し率を採用することで達成され得る。例えば、実施形態によっては、約５０μｓ以上のビーム滞在時間で、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２以上の入射フルエンスで、例えば約１０の繰り返しの走査パターンで、分離したラインパターンを採用することで網膜光凝固が達成され得るものもある。あるいは、網膜光凝固は、約１５μｓ以上のビーム滞在時間で、約２０００ｍＪ／ｃｍ２以上の入射フルエンスで、交差したラインパターン（ＩＮＴ）を採用することで達成され得る。さらに、多くの実施形態において、選択的ターゲティングモードと光凝固モードの両方において、約５０ｍＪ／ｃｍ２以上である入射フルエンスが好ましくは採用される。
【００１０】
発明の関連する局面において、コントローラは、（例えばビーム出力および／または寸法を調節することで）ビームのフルエンスを調節するため、放射源、および／またはそのような源に結合された光学要素に制御信号を提供する。このような制御信号は、例えば、走査器に加えられる制御信号と組み合わされ、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングまたは通常の光凝固を提供するように利用され得る。さらに、コントローラは、網膜走査を開始または繰り返しのため、トリガ信号を走査器および／または源に加えることができる。
【００１１】
関連する局面において、ビームは、約５ミクロンから約５０ミクロンの範囲、または約５ミクロンから約３０ミクロンの範囲の断面寸法（例えば直径）を有することができる。場合によっては、例えば選択的ターゲティングモードにおいては、ビームの断面寸法は、ＲＰＥ細胞のサイズと同程度である。
【００１２】
放射源は、例えばレーザー生成連続波放射であり得る。実施形態によっては、放射源は、約４００ナノメールから約７００ナノメートルまでの範囲、または約５００ｎｍから約６００ｎｍまでの範囲の波長を含む連続波放射を発するものもある。
【００１３】
発明の関連する局面において、装置の光学構成要素によっては、例えばビームが走査器を通過した後、放射ビームを患者の目に収束するため、走査器に光学的に結合された１以上の収束光学素子を含むものもある。場合によっては、光学構成要素は、ビームを患者の網膜に方向づける１以上の光学反射素子を含み得る。
【００１４】
発明の別の局面において、走査器は、１以上のビーム偏向デバイスを含み得る。多くの実施形態において、各ビーム偏向デバイスは、放射ビームを走査次元の１つにおいて走査するように構成され得る。発明の実施に使用するのに適したビーム偏向デバイスには、限定されないが、音響光学偏向器（ＡＯＤ）、ガルバノメータ走査器、回転多角形、および共鳴走査器が含まれる。コントローラは、１つの走査次元に沿ってビームを動かすためビーム偏向デバイスに所定の制御信号を加えることができる。その場合、コントローラは、ＡＯＤまたは他の好適なビーム偏向デバイスに加えるための１以上の所定の制御波形を記憶するメモリモジュールを含むこともできる。例えば、所定の制御波形は、所定の速度に従ってビームを動かすことができる。実施形態によっては、走査器は、互いに直交して取り付けられ、コントローラの制御のもとで動作して２次元走査のビームを提供する２つのＡＯＤを含むものもある。
【００１５】
走査器は、伝搬する照射ビームの強度を選択的にスイッチオンおよびオフするための、コントローラの制御のもとで操作される強度スイッチを含むこともできる。そのような場合には、コントローラは、スイッチング信号を強度スイッチに送達するためのビーム作動信号生成器を含むことができる。作動信号生成器は、強度スイッチに信号を提供し、伝搬されたビームの強度をオンおよびオフベースで、例えば走査器に加わる制御信号上で選択的に切り替えることができる。実施形態によっては、作動信号生成器がウィンドウコンパレータとして実装されているものもある。
【００１６】
（例えば、１以上の走査の前、間、または後に）網膜を観察するため、および／またはビームを網膜に方向づけるため、ターゲティングデバイスも含まれ得る。可能性のあるターゲティングデバイスには、限定されないが、顕微鏡、細隙灯、およびレーザー走査検眼鏡が含まれ得る。
【００１７】
発明の別の局面は、被験者（患者等）の目に放射を当てるのための光学システムを提供する。システムには、目のＲＰＥ細胞による吸収に適した放射ビームを生成するための源が含まれる。ビームを目に方向づけるため１以上の光学構成要素がシステムに含まれる。システムは、ビームを動かすため源に光学的に結合された走査器も含む。走査器は、各次元がビームの伝搬軸に直交する２つの相互に直交する次元に沿って、ビームを動かすことができる。さらに、システムには、ビームの動きを調節するため制御信号を走査器に加えるためのコントローラが含まれる。ビームは、少なくとも２つの走査モードのうちの１つに従って時間的手順で１以上の網膜部位を照射するように網膜上で動かされ（走査され）得る。
【００１８】
発明の関連する局面において、上記光学システムのコントローラは、制御信号を走査器に加えて網膜の選択されたターゲット領域上で、選択されたパターンでビームを動かすことができる。パターンは、処置が必要な実質的に全網膜ターゲット領域の照射に対応することができる。また、そのようなターゲット領域の一部の照射に対応して、ターゲット領域の照射されていない部分によって照射された部分が互いに分離されているようにすることができる。
【００１９】
発明の関連する局面において、上記の光学システムの走査器は、２つのビーム偏向デバイスを含むことができる。その一方は、ビームを１つの次元に沿って走査することができ、他方が別の次元（直交する次元等）に沿ってビームを走査することができる。さらに、コントローラは、少なくとも２つの信号チャンネルを含むことができ、その１つは、制御信号をそのようなビーム偏向デバイスの一方に加えることができ、別のチャンネルが制御信号を他方に加えることができる。コントローラは、少なくとも２つのメモリモジュールも含むことができる。一方は、そのような信号チャンネルの一方に関連する制御信号を記憶するためのものであり、他方は、他方の信号チャンネルに関連する制御信号を記憶するためのものである。
【００２０】
本発明の別の局面において、放射を網膜に当てるための装置が開示される。装置には、ＲＰＥ細胞による吸収に適した１以上の波長を有する放射ビームを生成するための手段、ビームを網膜に方向づけるための光学手段が含まれる。装置には、ビームを網膜上で２次元で動かすため、放射生成手段に光学的に接続された走査手段も含まれる。装置には、さらに、複数の網膜部位を走査モードに従って時間的手順で照射するための制御信号を走査手段に加える制御手段が含まれる。制御手段は、網膜部位を少なくとも２つの走査モードで照射することができる。走査モードの１つは、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングに適し得、他方で別の走査モードは、網膜中に熱光凝固を生じさせるのに適し得る。
【００２１】
本発明の別の局面は、光凝固を実施するための方法に関する。方法には、１以上の網膜部位を照射するための連続波放射ビームを走査する工程が含まれる。照射は、所定のパターンに従って時間的手順において、網膜の少なくとも一部で熱光凝固を生じさせる。所定のパターン（交差ラインパターン等）は、光凝固を受ける実質的に全ての網膜ターゲット領域を照射することができる。あるいは、照射された部位（単数または複数）は、全ターゲット領域のほんの一部であり得る。後者の場合、所定のパターンは、例えば分離したラインパターンであり得る。
【００２２】
本発明のさらに別の局面は、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを実施する方法を提供するる。この方法には、連続波放射ビームを網膜上で走査して所定のパターンに従って時間的手順で１以上の部位を照射する工程が含まれる。照射された部位におけるビームのフルエンスおよびその滞在時間は、そのような部位でＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングが生じるように選択される。所定のパターン（分離したラインパターン等）は、処置を必要とする網膜のターゲット領域内で、ＲＰＥ細胞の照射された領域を照射されていない領域と混ぜることができ、それにより照射されていないＲＰＥ細胞を、例えば放射により網膜中で堆積された熱によって等、照射工程によって損傷されない（または少なくとも実質的に損傷されない）ままとする。発明のさらなる理解は、添付の図面とともに次の詳細な説明を参照することで得られる。以下に簡潔に記載する。
【００２３】
本発明は、網膜に処置放射を当てる光学デバイスおよび方法を提供する。一局面において、発明は、網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングおよび網膜光凝固を実施する能力を単一の光学デバイス内に組み込む。例えば、光学デバイスは、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングまたは光凝固を提供するため、網膜を照射するビームの操作パラメータ（例えば、滞在時間および／または出力および／または走査パターンの繰り返し数）を調整できるコントローラを含むことができる。ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングとは、ある場所において１以上のＲＰＥ細胞を照射するため放射を利用して、入射光によって生成された熱の拡散を（空間的および／または時間的に）制限することによって、隣接するＲＰＥ細胞を実質的に損傷させることなく、および／または光受容体があり過ぎること（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）なく、照射された細胞を選択的に損傷することを言う。特定の滞在時間で動く放射ビームを使用するとき、滞在時間が、ＲＰＥ細胞の熱緩和時間（約５μｓである。）より短い時（または同程度で）、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを実現できる。
【００２４】
走査放射ビームに使用される用語「滞在時間（ｄｗｅｌｌ  ｔｉｍｅ）」は、当業者に公知である。さらに何らかの説明が必要となり得る程度まで、本明細書中で使用する「滞在時間」という用語は、ビーム走査の間に特定の部位が放射ビームに晒される時間の量を意味する。例えば、ビームが等速ｖ０で移動し、直径ｄ０を備えた円形断面を有するとすると、走査ラインの中央で滞在時間τは、
【数１】
2009513279.tif 000003
で与えられる。
【００２５】
本明細書で使用する用語「フルエンス」は、１回の放射曝露の間に放射ビームによって照射されたターゲットに伝わる単位面積あたりのエネルギー量を意味する。
【００２６】
例示の実施形態に転じると、図１Ａは、被験者の網膜に処置放射を当てるのにふさわしい本発明の例示の実施形態に従った例示の光学デバイス１００を概略的に示す。以下にさらに詳細に説明するように、被験者の目を処置するため、光学デバイス１００は、特定の方式で放射ビームを制御する（特定の時間的シーケンスおよび／または空間的パターンによってビームを移動等する）ことができる。より具体的には、光学デバイスは、少なくとも２つの処置モードの１つで動作することができる。例えば、１つの処置モードが、網膜色素上皮（ＲＰＥ）細胞を選択的にターゲットとし、一方で他のモードが、網膜熱光凝固を達成する。
【００２７】
選択的ターゲティングは、隣接した光受容体の機能を保護するため、ＲＰＥ細胞に溜められた熱を、隣接光受容体へ最小で拡散することを通常特徴とする。特定の滞在時間で動く放射ビームを使用するとき、吸収するＲＰＥ細胞からの熱拡散が減少し、好ましくは最小化するようＲＰＥ細胞の熱緩和時間（ＴＲＴ：約５μｓ）よりも短いか同程度に滞在時間を選択することによって、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを実現できる。これに対して、例えば長い曝露時間から生じる照射領域から隣接領域へのかなりの熱拡散が、熱凝固を容易にしている可能性がある。網膜における熱光凝固は、ＲＰＥ細胞の熱的破壊を特徴とし、その後、神経網膜組織の不可逆的凝固となる。網膜剥離および糖尿病性網膜症のような特定の疾患は、熱凝固によって首尾よく処置できる。動くビームの放射を使用すると、網膜における熱光凝固は、ＲＰＥ細胞のＴＲＴよりはるかに長くビーム滞在時間を選択することにより（例えば、滞在時間はＲＰＥ細胞のＴＲＴよりも約３倍（例えばＩＮＴパターンを使用して）から約１０倍（例えばＳＥＰパターンを使用して）まで長くなり得る。）達成することができる。
【００２８】
例示のデバイス１００に再び転じて、これは、網膜へ当てる処置放射１１５のビームを生成する放射源１１０を含んでいる。可能性のある放射源には、網膜色素上皮のメラノソームによって主に吸収される放射を生成することができるものが含まれる。さらに詳細には、源１１０によって生成された放射には、網膜色素上皮細胞による吸収に適切な１以上の波長が含まれ得る。多くの実施形態では、源１１０は可視の範囲（約４００ｎｍから約７００ｎｍまで）に、および好ましくは約４８０ｎｍから約５５０ｎｍの範囲に波長を有する連続波放射を生成するレーザーである。そのようなレーザーの例には、限定されないが、アルゴン−イオン、銅、クリプトン、ヘリウム−ネオン、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｎｄ：ＹＬＦおよびＮｄ：ＹＡＧレーザーが含まれる。つまり緑色の（例えば４８８ｎｍ、５１１ｎｍ、５１４ｎｍ、５２７ｎｍ、および５３２ｎｍ、５４３ｎｍ、または同様の）波長、あるいは他の好適な波長範囲での適切な出力を提供することができる任意のレーザーが含まれる。
【００２９】
図１Ａを引き続き参照すると、走査器１２０（コントローラー１３０の制御で動作する）は、放射ビーム１１５を受けることができ、２次元でビームの動きを生じさせることができる。特に、走査器は、ビームの伝搬方向に対して直交する２次元でビームを走査できる。
走査器１２０を通過した後のビーム１２５は、１以上の光学素子によってターゲット部位（例えば被験者の網膜）へ方向づけられる。例えば、この例示の実施形態では、走査器１２０は、収束レンズ１６２にビームを反射するミラー１６１に放射ビームを方向づけ、収束レンズ１６２は、次には、特定の部位１５０（例えば被験者の網膜の一部）に放射ビームを収束させる。ビームを網膜に向けるのにふさわしい光学デバイスの限定されない例には、レンズ、分布屈折率レンズ、反射デバイス、ビーム分割器、減衰器、およびコリメータまたはそれらの組み合わせが含まれる。光学デバイスは、所望にビームを方向づける（例えば、レンズ、および／または反射素子あるいは、光ファイバやその組み合わせのような光導波路等の光学素子を使用して、放射源から走査器にビームを方向づける）ためには、光学システムのいずれかにおいて使用することもできる。
【００３０】
さらに、例示のデバイスには、処置ビームを網膜のターゲット部分に狙いを定め、および／またはデバイス１００によって走査されたターゲット付近を見るための（生体顕微鏡等の）ターゲティングデバイス１４０が含まれる。医療関係者は、なされた処置を評価するため、デバイス１００によって走査された患者の網膜の領域を見るデバイス１４０を採用することができる。他のターゲティングデバイスの限定されない例には、細隙灯、レーザー走査型眼底鏡または眼底部を視覚化できる何らかの装置が含まれる。実施形態によっては、処置デバイスおよびターゲティングデバイス１４０は、１以上の光学構成要素（例えば、収束するレンズ１６２）を共有する。例えば、レンズおよび／または反射素子は、ターゲティングデバイスの一部（例えば、細隙灯）として、および放射ビームをターゲットに方向づける光学構成要素として、の両方で作用することができる。とにかく、レンズおよび／または反射素子は、その鮮明な画像を提供するため調節可能であり、処置ビームもその網膜部分に焦点を当てるように調節可能である。言いかえれば、処置デバイスおよびターゲティングデバイスは、焦点の面を共有することができる。この例示の実施形態では、ターゲティングデバイス１４０の光軸に沿ってビーム１２５を偏向するようにミラー１６１が配向されている。さらに実施形態によっては、処置デバイスは、部分的にまたは全体的にターゲティングデバイス１４０内に一体化することができるものもある。
【００３１】
引き続き図１Ａを参照すると、コントローラ１３０は、所定のパラメータに従って網膜に入射するビームを走査させるように、走査器１２０に制御信号を加えることができる。より具体的には、この図示の実施形態で、コントローラ１３０は、走査器を２つのモードで作動できる。すなわち、コントローラは、いずれか１つのモードに従ってビームを走査するように走査器に制御信号を加えることができる。一方のモードにおいては、走査パラメータは、入射ビームによる網膜色素上皮細胞の選択的ターゲティングに適しているのに対して、他方のモードでは、走査パラメータは網膜熱光凝固を生じさせるのに適している。
【００３２】
この実施形態において用いられる走査パラメータには、ビーム滞在時間、入射フルエンス（照射の単位面積あたりに溜められたエネルギー）、特定の走査パターン、および走査パターンの反復数が限定することなく含まれる。１つの例示の実施形態では、約５０μｓ未満の滞在時間（例えば、約１ｎｓから約５０μｓまでの範囲の滞在時間）および約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２未満の入射フルエンス（例えば、約５０ｍＪ／ｃｍ２から約１０，０００のｍＪ／ｃｍ２までの範囲のフルエンス）で、分離したライン走査パターン（図３ｂ参照）を用い、ヒトの網膜でのＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを実現できる。図３Ｂで明らかなように、分離したラインパターンは、未処置の網膜部分によって互いに分離された少なくとも２つの細長い処置部（例えば、網膜の長さ寸法に沿ってビームを動かすことにより、またはライン状パターンで相互接続された一連のスポットを照射することにより得られた処置部分）を特徴としている。さらに、実施形態によっては、分離したラインパターンが、選択的ターゲティングモードで約１００Ｈｚの繰り返し率で約１００回繰り返しが行なわれるものもある。
【００３３】
あるいは、ヒトＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングは、約２０００ｍＪ／ｃｍ２未満の入射光フルエンスで、約１５μｓ以下の短い滞在時間で、交差（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ）ライン走査パターン（例えば、互いに交差する複数の細長い処置部分を使用して、例えば網膜の実質的に全網膜ターゲット領域を照射することを特徴とする）を利用することにより達成できる。
【００３４】
あるいは、網膜の光凝固を生じるようにコントローラは走査器を操作することが可能である。実施形態によっては、ヒトの網膜でのＲＰＥ細胞の光凝固では、約２０００ｍＪ／ｃｍ２を超える入射光フルエンスで、約１５μｓより長い滞在時間で、約１００Ｈｚの繰り返し率で、交差ラインパターンの約１００の繰り返し照射（図３Ｃ参照）を使用できるものもある。代替の実施形態においては、熱凝固も約５００Ｈｚの繰り返し率で、交差ラインパターンの繰り返し照射を使用して達成することができる。
【００３５】
先述の走査パラメータは、例示の範囲に該当する。そのような範囲外の走査パラメータも、所望の処置結果を達成するために使用することができる。例えば、ビーム滞在時間が約５０μｓ未満の場合、ヒトのＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングは、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２未満の入射フルエンスを使用して、分離したライン走査パターンにおいて達成され得る。別の例では、隣接領域に凝固のため十分な熱の拡散が生じるように（例えば、約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２を上回る入射フルエンスおよび約５０μｓを上回るビーム滞在時間を使用して）、選択された時間中に適切なエネルギーがＲＰＥ細胞に溜ると、分離したライン走査パターンを使用してヒトのＲＰＥ細胞の熱凝固を達成できる。
【００３６】
別の例の実施形態では、選択的ターゲティングを実施するための走査モードは、特定の処置ウィンドウ内のパラメータ（上述したようなもの）を特徴とするビームを利用する。処置ウィンドウは、特定のビーム滞在時間について、いわゆる検眼鏡的ＥＤ５０フルエンスのいわゆる血管造影的ＥＤ５０フルエンスに対する比率によって定義できる。また、等価な検眼鏡／血管造影出力比によっても定義することができる。本明細書に使用されるように、検眼鏡的ＥＤ５０フルエンスとは、約５０％の確率を伴って検眼鏡で明らかな網膜中の光凝固の兆候（網膜の増白）という結果になるであろう特定のビーム滞在時間でのフルエンスを意味する。血管造影的ＥＤ５０フルエンスとは、検眼鏡では見るこができない（すなわち網膜の増白が無い）が、約５０％の確率を伴って眼底造影を使用して観察できる網膜損傷の徴候という結果になるであろう特定の滞在時間でのフルエンスを意味する。言い換えると、ＲＰＥ細胞への選択的損傷が見られ得るとき、血管造影的ＥＤ５０フルエンスは状態を切り分ける。従って実施形態によっては、血管造影的ＥＤ５０に対する検眼鏡的ＥＤ５０の好適な比によって規定される処置ウィンドウで作動するような特性を持つビームを利用するものもある。例えば、小さい（例えば１に極めて近い）処置ウィンドウでは、選択的ターゲティングと熱光凝固との間のビーム特性を術者が調節するための安全裕度がほとんど提供されないかもしれない。従って、実施形態によっては、選択的ターゲティングのための走査モードは、約１．５より大きいかまたは約２より大きい値を有する処置ウィンドウとなる走査パラメータを特徴とするものある。１に近い処置ウィンドウは、熱凝固を生じるような動作を容易にする。
【００３７】
引き続き図１Ａを参照すると、走査器１２０に入るビームの１以上の特性を変化させるために、コントローラ１３０はまた、放射源１１０および／または１以上の光学構成要素を制御できる１以上のデバイス（図示せず）へ制御信号を供給することができる。例えば、コントローラは、発する出力を増加または減少するため、レーザー源を（例えば、コントローラからの制御信号に応答して）調整できる。別の例では、入力フルエンスを調節するため、網膜上に入射するビームの断面サイズを例えば、当業者に公知の技術の利用によって変更することができる。例えば、これは、光学素子の軸上の焦点の位置を互いに変更することで達成することができる。
【００３８】
図１Ｂは、装置１００に似ているがコントローラ１３０と連絡するユーザーインターフェース１７０も含む例示のデバイス１０１を示す。ユーザーインターフェース１７０は、特定のパラメータで走査器１２０（および／または源１１０）を動作させるように、ユーザー選択された信号をコントローラ１３０に送り、あるいは走査器の特定の走査モードを利用するように構成され得る。例えば、コントローラが選択的ターゲティングモードまたは熱光凝固モードで走査器を動作させることが可能であるとき、ユーザー（例えば、医療関係者）がいずれか１つのモードを選択するようにユーザーインターフェースを利用できる。ユーザーインターフェース１７０は、多様な異なる方法で実施できる。例えば、それは各位置が特定の走査モードに対応する２位置間で回転可能なノブを有するデバイスとして具体化できる。特定の走査モードが選択されると、選択されたモードに従って走査器を操作するため、ユーザーインターフェースはコントローラに信号を送る。特定の走査モードに伴う所定の信号を記憶するため、メモリモジュールがコントローラに含まれ得、ユーザーインターフェースは、コマンドをコントローラに送信でき、そのような信号から選択されたものをメモリから取得し走査器にこれらを加える。別の例では、ユーザーインターフェースは、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）として実装できる。そのようなＧＵＩは、ユーザーが異なる走査モード間で選択を可能にするドロップダウンメニューのような代表的な画面構成、または、特定の走査モードに対応する信号を送るようにコントローラを作動させることに対応する場所を伴ったタッチスクリーンを含むことができる。さらに、所与の走査モード（例えば、光凝固）で、そのようなＧＵＩは、走査の特定のパラメータ（例えば走査パターン（例えば分離したラインパターンまたは交差ラインパターン））を選ぶ選択肢を提供し得る。
【００３９】
図１Ａおよび１Ｂに示すデバイス１００、１０１は、走査器１２０、コントローラ１３０およびユーザーインターフェース１７０を物理的に明瞭に示しているが、別の実施形態においては、これらの要素の２つまたは全ての機能が単一デバイス内に一体化することができる。例えば、ユーザー入力を受け取り、走査器へ制御信号を提供し、放射ビームの１以上のパラメータを制御するように、マイクロコンピュータは、ユーザーインターフェースおよびコントローラとして機能するよう構成できる。別の例では、コントローラおよび走査器の機能が単一デバイス内で一体化できる。
【００４０】
上記の光学デバイス１００、１０１は、多様な異なる方法で実施できる。例として図２は、そのような実施の１つとして光学デバイス２００を表す。光学デバイス２００は、緑の波長（例えば、５１４ｎｍ、５３２ｎｍくらい）のような適切な波長を有する連続波放射ビーム２１５を発するレーザー２１０を含む。ミラー２１１は、ビームを２次元に制御可能に動かすように構成されており、ビーム２１５を走査器２２０へ方向づける。走査器は、２つのビーム偏向デバイス２２１、２２２を備え、それぞれ相互に直交する次元（その両方がビームの伝搬方向に直交する。）のうちの１つにおいてビーム２１５を走査することができる。コントローラ２３０は、ビーム移動を制御するためにビーム偏向デバイス２２１、２２２へ制御信号を与える。この実施例では、ビーム偏向デバイスは、２次元ビーム走査（例えば、ＡＯＤは、２つの相互に直交する次元においてビームを移動させることができる。）を提供するように取り付けられている２つの音響光学的偏向器（ＡＯＤｓ）を含む。ＡＯＤの動作原理は、当業者に公知である。簡潔に言うと、ＡＯＤ結晶を伝搬する音波は、結晶中に（例えば正弦波的に）変化する屈折率を作る。変化する率は、結晶を通過する入射光ビームに対して回折格子として機能し、ここで音響波長は格子の幅を決定する。そのため、ＡＯＤを通過しているビームは様々な次数に回折される。図示の実施形態では、一次回折が網膜を照射するために利用される。音響周波数を掃引することによって、光回折格子の有効な間隔に変化が生じ、それにより回折パターンがシフトする。これは次いで、一次ビームを偏向し、それにより所与の方向にビーム走査を可能とする。より詳細には、この図示の実施形態では、偏向デバイス２２１、２２２からの一次偏向ビーム２３５は、レンズ２６０ａおよびミラー２６０ｂを含む光学素子２６０によって網膜へと方向づけされる。さらに、零次トラップ２６１が零次ビームを捕捉する。この実施において、レーザー２１０、走査器２２０およびコントローラ２３０は、細隙灯２４０に取り付けられている。コントローラ２３０および走査器２２０のさらに完全な説明は以下に提供する。
【００４１】
この実施においてＡＯＤは、ビーム偏向デバイスとして利用されているが、別の実施では異なるデバイスが採用され得る。例示のために、他の好適なビーム偏向器には、限定されないが、ガルバノ走査器、回転多角形、共鳴走査器、および、本明細書に記述したデバイスと方法の機能に従って放射ビームを動かすことができる他のタイプの音響光学または電気光学走査器を含んでいる。走査器は、放射ビームの所望の動きを達成するためには、異なるビーム偏向デバイスの組み合わせも利用できる（例えば、１つの次元において比較的速い動きのためにはＡＯＤまたは共鳴走査器を使用し、第２の次元における比較的遅い動きのためにはガルバノ走査器を使用する。）。
【００４２】
図３Ａは、上記の実施その他に利用され得るレーザー３１０、走査器３２０、およびコントローラ３３０、ならびにそのような機能的構成要素の代表的な動作上の配置を示すブロック図を提供する。走査器３２０は、（前述のＡＯＤｓとして実装した）ｘビーム偏向器３２２およびｙビーム偏向器３２３を含むことがある。ここで、ｘおよびＹ軸はビームが伝搬するＺ軸（図示せず）とも互いに垂直である。
【００４３】
各ビーム偏向器３２２、３２３によって偏向された放射ビーム３２７の動きは、コントローラ３３０によって制御でき、このコントローラ３３０は、２つの電圧チャンネルを有する電圧信号生成器３３２によって生成された走査電圧信号３４２、３４３を、各ビーム偏向器３２２、３２３にそれぞれ加える。あるいは、別の生成器が使用されてそれぞれの個別の電圧信号を生成してよい。ＡＯＤがビーム偏向器３２２、３２３として利用される場合、各電圧信号３４２、３４３は、対応するＡＯＤのドライバに供給され得る。これは、電圧信号をＡＯＤ結晶に加えるための高周波信号に変換するデバイス（例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ））を含む。高周波信号の周波数を（例えば、ドライバに加えられた電圧を変化させることで）変更することによって、ＡＯＤを通過するビームの一次（または別の次数）のシフトが影響され得る。言いかえれば、ビームの動きは、ＡＯＤに加えられた電圧の大きさを変えることにより制御され得る。ガルバノ走査器がビーム偏向デバイスとして利用される場合、ビーム偏向の角度は、ガルバノ走査器に供給される電圧に比例する。つまり比較的低い電圧は、ガルバノ走査器が比較的低い角度でビームを偏向するよう位置決めする。明瞭にしておくと、利用され得るコントローラおよび制御信号のタイプは、本明細書に特定的に記載したものに限定されず、走査器に利用されたビーム偏向デバイスの特性と整合するように選択されることが好ましい。
【００４４】
走査器３２０には、選択された部分の２次元走査の間に放射ビームのオンおよびオフを切り替える強度スイッチ３２１も含まれ得る。他のデバイスと同様ＡＯＤ自体はスイッチとして作用することができる。例えば、印加された高周波をオンおよびオフすることによって、一次ビームは選択的にオンおよびオフを切り替えることができる。コントローラ３３０は、その制御のためスイッチ３２１に作動信号３４１を加えることができる。以下に詳述するように、スイッチおよび１以上の走査電圧の間の協調した相互作用によって、ビームを所定のパターンおよび時間的手順で動かすことができる。
【００４５】
この図示の実施形態では、図３Ａに示したコントローラ３３０および走査器３２０は、少なくとも次の２つのタイプの走査パターンを実施するために採用することができる。すなわち、（図３Ｂに示すような）分離したラインパターンおよび（図３Ｃに示すような）交差ラインパターンである。図３Ｂに示す分離したラインパターンは、６個の等間隔の水平ラインを備えるパターンを照射するように、放射ビームスポットの二次元の動きを制御することによって作製する。この例では、走査されたライン間の間隔は約２走査ライン幅であるが他の間隔も利用できる。図３Ｂに示す分離したラインパターンを３回繰り返すことによって図３Ｃに示す交差ラインパターンが作製される。ここで、各ラインの中心は、全ターゲット領域が効果的に照射されるように、隣接のものから１走査ラインの幅（すなわちビームの径）だけずらされる。
【００４６】
図３Ｄは、２ビーム偏向デバイスへ加えるため選択された電圧波形を、コントローラ３３０が記憶するように構成され得る点を概略的に示す。より具体的には、コントローラ３３０は、ビーム偏向器３２２、３２３にそれぞれ制御信号を加えるため、それぞれメモリを伴う２つの信号チャンネル３６１、３６５を含む。各信号チャンネル３６１、３６５に伴うメモリモジュール（単数または複数）は、ビーム偏向器へ加えるため制御信号（例えば、電圧波形のような所定の波形）を記憶することができる。これを実施する際、この信号チャンネル３６１は、ｘビーム偏向器３２２へ加えるのに適している３つの典型的な制御波形３７２、３７３、３７４を保持するメモリモジュールに結合されており、他方で別の信号チャンネル３６５が、ｙビーム偏向器３２３へ加えるのに適している２つの典型的な制御波形３７６、３７７を記憶するメモリモジュールに結合されている。
【００４７】
引き続き図３Ｄを参照すると、コントローラ３３０のビーム作動信号生成器３６７は、信号チャネル３６１の出力を利用するウィンドウコンパレータ３６８を含み、ｘビーム偏向器に結合されており、スイッチ３２１へ加えるために方形波パターン３６９を生成する。この例示の実施形態で、信号チャンネル３６１からの電圧信号が所定の上方および下方閾値間にある場合、スイッチ３２１は、レーザー３１０によって生成された放射ビームがビーム偏向器に伝搬することを可能とする。しかし、信号チャンネル３６１からの電圧信号が、所定の低閾値未満であるか、または所定の高閾値を超える場合は、作動信号生成器は、スイッチ３２１を切ってビーム偏向器へビームが伝搬することを防ぐ。さらに後述するように、方形波信号３６９は、傾斜波形３７２の期間３７１、３７５の間に効果的にターゲットの照射を防ぐことによって、各走査された線分の終点を決定する。これを図３Ｅに示し、以下に詳述する。
【００４８】
図３Ｅおよび３Ｆを参照すると、一方のチャンネルに伴う任意の制御波形が、他方のチャンネルに伴う任意の波形と同時に利用され得て、そのような波形の組み合わせによって決まる２次元走査パターン内でビームを動かすことができる。例えば、図３Ｅに示すように、Ｘ軸ビーム偏向器３２２へ制御波形３７２を加え、一方で同時にＹ軸ビーム偏向器３２３へ波形３７６を加えることによって、分離したラインパターン３８１が形成され得る。傾斜波形３７２は、時間に対して電圧の直線的な増加に対応する。水平方向（図３Ｅおよび３Ｆにおいて軸３９０で示すｘ軸とも言う。）にビームを動かすように構成されたＡＯＤのドライバに、電圧信号の変化率に相当する、このような直線的に変化する電圧信号を加えると、電圧信号の変化率に対応する実質的に一定速度で、水平線に沿ってビームが動く結果となる。階段波形３７６は、時間に対して電圧が増加する階段パターンに対応する。すなわち、つまり電圧３７７のステップ変化によって分離された電圧３７８の６つの連続的に増加する平坦域である。この階段電圧信号を、垂直方向（本明細書において軸３９０によって示すｙ軸とも言う。）にビームを動かすように構成されたＡＯＤのドライバに加えると、ビームの垂直位置中で離散的なジャンプ（この場合は６個のジャンプ）となり、ここで、各垂直位置は関連する電圧平坦域の継続時間に対応する時間中維持される。従って、波形３７２および３７６を、ｘおよびｙ偏向器に同時に加えると、ビームは、分離したラインパターン３８１に従って網膜を走査することができる。例えば図３Ｅに示すように、波形３７６について１つの電圧平坦域についての時間（例えば平坦域３７８の時間）が、傾斜波形３７２の全長に渡って増加すべき電圧についての時間に対応する場合、傾斜波形３７２を連続６回繰り返すと、階段波形３７６の電圧のステップ変化に対応してずれる６個のライン走査の形成が可能となる。
【００４９】
図３Ｆは、ｘビーム偏向器（ビームの水平方向の動きに関連するビーム偏向器）へ傾斜波形３７２、およびｙビーム偏向器へ階段波形３７７を加えると、網膜に交差ラインパターン３８２を特徴とする２次元走査パターンとなることを示す。この例では、階段波形３７７には、３つの別個の階段変化電圧信号が含まれる。それぞれ別個の階段変化電圧信号をビームの垂直方向の動きに関連したビーム偏向器に加え、それと共に対応する傾斜波形３７２をビームの水平方向の動きに関連したビーム偏向器に加えると、図３Ｅで概略的に示すものと類似の分離したラインパターンとなる。それぞれ連続する階段変化電圧信号は、得られた分離したラインパターンが、先に形成された分離したラインパターンに対して垂直にほぼ１ライン幅ずれるように先のものに対してシフトしている。このようにして、３つの食い違った分離したラインパターンが形成され組み合わされて全領域を照射する。図３Ｅの分離したラインパターン３８１と同様に方形波３６９がウィンドウコンパレータから作られてオン／オフ切り換え信号を提供し、交差パターンの線分に伴う走査時間中にビームをスイッチオンする。
【００５０】
上述のように、発明の光学システムは、複数の走査パターンを生成するように構成することができる。例えば上述のように分離したラインパターンまたは交差したラインパターンのようなものである。上記の分離したラインパターンや交差ラインパターン中の線分の方向を変えるため、他の走査パラメーターが利用され得ることが理解されるべきである。例えば、ラインは水平ではなく垂直に配向することができる。またラインは、頂部から底部へまたは底部から頂部へ、あるいは選択的ターゲティングまたは光凝固を実施するための何らかの他の順序で形成することができる。
【００５１】
実施形態によっては、網膜の未処置部分に各網膜処置部分が囲まれるように、処置が要求される網膜の領域に部分的照射パターンを生成するよう光学システムが構成され得るものもある。そのような部分的パターンにおいてターゲット（処置）領域内のＲＰＥ細胞の一部が照射されつつ、そのターゲット領域の残りのＲＰＥ細胞を照射しないかまたは少なくとも損傷しないでおく。そのような部分的に照射されたパターンは、フルエンスおよび／または滞在時間のような照射ビームの特性を慎重に選択することで、ＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングまたは光凝固を達成するために使用することができる。走査器は、個別のビームスポット（図４Ａ）または個別の線分（図４Ｂ）を使用して、部分的に照射されたパターンを生成することができる。上述の分離したラインパターンは、部分的に照射されたパターンとしても特徴づけられ得る。実施形態によっては、そのようなパターンが、例えばビーム偏向器と共にチョッパホイールによって作製され得るものもある。場合によっては、全体のラインの異なる部分が、適当な光学系を使用して同時に照射されることができるものもある。非照射（損傷されていない）網膜部分が、処置後の網膜を治癒しやすくするため、部分的に照射された／処置パターンは有利であり得る。
【００５２】
実施形態によっては、走査パターンが複数回繰り返されて、ターゲット部位へ照射する放射に対する全体の曝露を増加することができるものもある。選択的ターゲティングまたは光凝固を達成するために必要な繰り返しの数は、フルエンス、滞在時間、および繰り返し率（例えば約５００Ｈｚ未満）のようなビーム特性に依存する。多くの実施形態において、約１から約１０，０００の範囲、または約１から約１０００の範囲、または約１から約１００の範囲の繰り返し数を、例えば約１Ｈｚから約１０，０００Ｈｚの範囲、または約１Ｈｚから約５，０００Ｈｚの範囲、または約１Ｈｚから約５００Ｈｚの範囲（例えば約１０Ｈｚから約５００Ｈｚ）の範囲の繰り返し率で使用することができる。しかしながら他の繰り返し率および数も採用され得ることが理解されるべきである。複数走査が利用される場合、光学デバイスのコントローラのトリガ生成器は、走査パターンの開始および／または繰り返しのためのトリガ信号を生成することができる。そのようなトリガ信号は、走査パターンを生成するために（ビームの走査等）必要な動作を開始することができる。
【００５３】
実施形態によっては、網膜ターゲット領域を照射するために使用されるビームが、ターゲットに衝突する際に約５μｍから約５０μｍまでの断面寸法（例えば直径）を有するものもある。場合によってはビーム断面寸法がＲＰＥ細胞径とほぼ同程度である。これは、特にＲＰＥ細胞の選択的ターゲティングを達成する走査モードにおいて有用である。多くの実施形態において、ビームは実質的に円形断面を示すが、実施形態によっては、ビームが非円形断面（例えば楕円形や他の幾何形状）を有することができるものもある。いずれにしても少なくとも一つのビーム断面の大きさは、特定の適用に適合する（例えば上述の範囲の）サイズを有するように選択される。
【００５４】
上記の実施形態は例示のものであり、発明の光学デバイスが異なる方法で実施され得ることが理解されるべきである。例えば、ファンクションジェネレータと協働するウィンドウコンパレータは、走査プロセスを制御する波形を提供する唯一の方法ではない。例えば、コントローラーは、コンピュータに充分に実装することができる。マイクロプロセッサーのクロックは、制御波形を互いに同期するために使用されることができる。波形を生成するためにコンピュータを使用する場合は、作動生成器は省略することができる。代わりに、全ての走査パラメーターは、繰り返しの数を含み（上述のような）ＧＵＩにより選択されることが可能である。例示のために、走査プロセスは、ユーザーによるフットスイッチ、マウスクリック等によって開始され得る。
【００５５】
実施例
次の実施例を発明の特徴をさらに説明するために提供する。これらは、説明の目的のためのみのために提供するものであり、発明のさまざまな局面を実行することによって得られるれ得る最適な処置結果を必ずしも示す意図ではなく、発明の範囲を限定する意図であるものでもない。
【００５６】
実施例１：牛のＲＰＥシートのインビトロ照射
若い牛の目からのＲＰＥシート上で次のインビトロ実験が実施された。
【００５７】
光学デバイス
インビトロ実験用ベンチトップ光学デバイスの概略図を図５に示す。５Ｗｃｗレーザー（ＶＥＲＤＩ，Ｃｏｈｅｒｅｎｔ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ，ＵＳＡ）が照射用レーザー源として作用した。マルチモードファイバから送達された４８８ｎｍにおけるアルゴンイオンレーザー（ＩＮＮＯＶＡ９０，Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）が、以下に記載する蛍光性細胞生存率プローブが励起のために使用された。照射の前後で蛍光画像を捕捉するため特製複合蛍光顕微鏡が設置された。
【００５８】
２次元のビーム移動を可能とするよう互いに直交する２個のＡＯＤ結晶（２ＤＳ−１００−３５−．５３２，Ｂｒｉｍｒｏｓｅ，Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，ＭＤ，ＵＳＡ）を取り付けることによって、２次元（２Ｄ）音響光学偏向器（ＡＯＤ）が走査パターンを生成するために使用された。２Ｄ−ＡＯＤを制御するためには４つの電気信号が必要である。すなわち、結晶または走査軸あたりそれぞれ１つの周波数変調（ＦＭ）信号、一次ビームを可能とするための振幅変調（ＡＭ）（スイッチング）信号、および制御ユニットを同期するためのトリガパルスである。適切な２−チャンネルファンクションジェネレータ（例えばＴｅｋｔｒｏｎｉｘ，ＡＦＧ３２０）は、２つの特製プログラムのＦＭ信号を作製する。生成器の任意の波形のための４個の固定メモリを利用することで、ユーザーは走査パターンの異なる特性間でいろいろ切り替えることができる。作動信号は、自作ウィンドウコンプレータによって生成され、このウィンドウコンパレータは、走査フィールドの左端を決定する低い方の電圧設定ポイントをＦＭ１電圧が交差するとき、ビームをＯＮに切り替える。同様に、ＦＭ１が走査フィールドの右端に対応する高い方のＦＭ１基準電圧を交差するとき、コンパレータはビームをＯＦＦに切り替える。このようにしてユーザーは、そのサイズを変更することなく走査パターンの異なる特性間で切り替えることができる。例えば、異なる走査スピードを生成するためには、ＦＭ傾斜信号のスルーレートを変更すれば十分である。各照射部位に適用される走査パターンの繰り返し率および繰り返し数を規定するためには、全制御ユニットをトリガするため、別にデジタルパルス生成器（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ，ＰＦＧ５１０５）が使用される。
【００５９】
２Ｄ−ＡＯＤの全帯域の中央音響周波数がデバイスの光学軸を規定するように、光学デバイスは位置合せされた。ラインとフレーム走査に対する走査角度は、この光学軸廻りに半角として得られ、コマ収差が最小化された。コマ収差は、デフォルトによりビームが光軸から進路を外れるため、何らかの走査プロセスによって生じ得る。一次ビームを収束するため、単一の色消レンズが、２つの２Ｄ−ＡＯＤ結晶の中点から１焦点距離に配置され、走査器の焦点面の曲率を最小化するようにほぼテレセントリック光学系が形成された。
【００６０】
スポット径とビームプロファイルが、走査パターンの中心の静止スポット上でナイフエッジ法を使用して決定された。レーザースポットを走査することによって、走査スピードが顕微鏡スケール（１００Ｄｉｖ．／１ｍｍ）に従って測定され、フォトダイオードで伝達された光を検出し、スポットがスケールの十字線を超えるであろう時に生成された２つの最小値間の時間を測定した。このような方法を使用して、サンプル上のスポット径が２０μｍと測定された。走査フィールドは、３００μｍの走査ラインの長さとパターンの高さを有してほぼ正方形であった。
【００６１】
インビトロサンプルの調製と照射
インビトロ実験のために若い牛の目のＲＰＥシートが使用された。各目の後部から約１５ｍｍ径のサンプルが調製された。神経網膜（ｎｅｕｒｏｒｅｔｉｎａ）を取り除いた後、カルセインＡＭにおけるインキュベーションによって、各サンプルから生存度アッセイが調製された。カルセインＡＭは、非蛍光染料であり無極性でもあるため、細胞に拡散し、そこでエステラーゼによりカルセインまで分解され、これが実際の蛍光マーカーとして機能する。カルセインのスペクトルは、４９０ｎｍの波長で励起ピークと５２０ｎｍで最大発光を示す。カルセインは極性であるため細胞を出ることができない。従って生細胞は蛍光照射条件下で明るく見えるであろうし、一方で死細胞はその細胞膜の整合性が欠損しており暗く見えるであろう。
【００６２】
インキュベーションの後、各サンプルはペトリ皿に置かれた。中心に穴を備えた蓋が適所にサンプルを保持した。皿はリン酸緩衝溶液で満たされ、蓋の開口は顕微鏡カバーグラスで閉じた。照射の後、蛍光画像を取り込み、生存度アッセイにより損傷が評価された。
【００６３】
分離したライン走査パターン（ＳＥＰ）を使用してサンプルはさまざまなレベルのレーザー出力に曝露され、ライン中心間で６０μｍ間隔を空けた６つの走査ラインを有する面積３００μｍ×３００μｍの走査パターンを作り出した。照射ビームの出力は、ＲＰＥ細胞損傷に対して５０％効果線量（ＥＤ５０）を決定するように変更した。ＥＤ５０は、曝露された細胞が死ぬであろう５０％の確率に対応する。
【００６４】
３つの異なるパラメータが変更された。すなわち、滞在時間、繰り返し曝露の数、および繰り返し周波数である。３μｓおよび１０μｓの滞在時間が利用された。また１０回および１００回の繰り返し曝露が、各曝露時間に対して１００Ｈｚおよび５００Ｈｚの繰り返し周波数で適用された。全測定は２度実施された。
【００６５】
結果
牛のＲＰＥシートの照射後のカルセイン生存度は、図６Ａ〜６Ｃに示したような適用された走査パターンに似て、蛍光画像中に暗い細胞の分離したラインを示した。全ての走査は、１０繰り返したパターンを利用し、１００Ｈｚで３μｓの滞在時間でビームを使用して部位を照射した。図６Ａで利用したビームは、ＥＤ５０を達成するのに必要な平均出力の約０．８に対応する。画像は、ほとんどの曝露された細胞が損傷されていないことを示す。図６Ｂで使用されたビームは、２１５ｍＷの出力を有し、ＥＤ５０を達成するのに必要な平均に対応していた。見てわかるとおり、死細胞のラインは、約１または２細胞幅に限定されているように見える。走査ライン間の細胞は生存可能に残存し、ＲＰＥ単層内での選択性を示唆している。図６Ｃの画像を作製するため、ＥＤ５０を達成するのに平均出力の約１．１に対応する２３０ｍＷビームが使用される。この画像中、全ての曝露された細胞は損傷されラインの拡張が観測された。
【００６６】
さまざまな走査パラメータのもと、インビトロで実施された走査の結果を、ＥＤ５０、ＥＤ１５、およびＥＤ８５を達成するのに必要な平均出力に関して表１に示す。ＥＤ５０を達成するようＲＰＥ細胞を照射するために使用されたビームのフルエンスも列挙する。ここで利用されたガウシアンビームに対して、走査ラインの中央に沿ったフルエンスは、
【数２】
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で与えられる。ここで、Ｐはビームの出力であり、τは滞在時間であり、ｄ０はガウスのプロファイルの１／ｅ２半径の２倍である。
【表１】
2009513279.tif 000005
【００６７】
１０から１００の繰り返し曝露に、繰り返し数／繰り返し走査（Ｎ）を増加することで、細胞損傷に対するＥＤ５０出力が減少した。３μｓから１０μｓに滞在時間を増加する（すなわち飛点の速度を遅くする）と、細胞を損傷するのに必要な出力も減少した。繰り返し周波数に対するＥＤ５０の依存は観測されなかった。しかし、５００Ｈｚ繰り返し周波数で照射している間に組織の可逆的縮小が生じた。この時サンプルは、１００の繰り返し１０μｓ曝露で走査している間に損傷限界（ＥＤ５０）の３倍を超える出力レベルに曝露された。
【００６８】
実施例２
ウサギの目のインビボ照射    
ウサギの目に次のインビボ実験を行った。
【００６９】
光学デバイス
インビボ実験のため、図７の概略図に示すように、細隙灯の頂部に取り付けられる光学システムが開発された。このようなシステムはインビトロ実験で利用したベンチトップシステムよりも相当小さい。ｃｗ−レーザー（ＶＥＲＤＩ  Ｖ−１０，Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）の発光（５３２ｎｍ）は、定偏波単一モードファイバ（ＰＭファイバ）（ＨＢ４５０，Ｆｉｂｅｒｃｏｒｅ  Ｌｔｄ．，ＵＫ）に結合された。ＰＭファイバは、回折限界ビーム特性を維持するために採用された。これはＡＯＤの最適動作に対して直線偏光が要求されたからである。その使用は、約３００ｍＷまでの設定に送達されるであろう出力を制限した。２つのＡＯＤの典型的な回折効率（６４％）では、目に入る可能な最も高い出力は、１８５ｍＷであった。
【００７０】
インビトロ実験において利用された走査設計は、その機械的構成要素、平行光学系、および収束光学系とともに細隙灯（ＳＬ１３０，Ｚｅｉｓｓ，Ｏｂｅｒｋｏｃｈｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）の頂部に垂直に組み込まれた。ブラッグの条件および２Ｄ−ＡＯＤの好適な偏光方向に整合するため、ＰＭファイバ出力及びコリメータが６軸ステージ（ｘ，ｙ，ｚ，傾き（ｔｉｐ）、傾斜（ｔｉｌｔ）、回転）に取り付けられた。図７に示すように、細隙灯の２つの立体対物レンズ間に配置されたミラーは、一次ビームを細隙灯の光学軸に沿って対物レンズから水平方向に目へと方向づけた。
【００７１】
網膜上にインビトロ実験で使用した同じサイズの走査パターンを達成するために、空中の走査フィールドが、ＳＥＰパターンに対するライン中央間９０μｍの間隔で、４５０μｍの幅と高さに拡大された。ウサギの目へのエネルギーは、Ｇｏｌｄｍａｎコンタクトレンズを介して適用された。これは、網膜上でウサギの目の視覚系と共に全ての距離を０．６６倍拡大し、網膜上の走査領域を６０μｍ間隔で３００μｍ×３００μｍとした。
【００７２】
１／ｅ２スポット径がナイフエッジ法によって、空中で２７．５μｍと測定された。ウサギ網膜上のスポットサイズは、Ｇｏｌｄｍａｎコンタクトレンズとウサギの視覚系を考慮して１８μｍであると計算された。ナイフエッジ測定の微分は、ビームがほぼガウス的であることを示唆した。光軸に沿ったビームウェストを介する微小増分におけるナイフエッジの変換は、焦点周囲のビーム伝搬を決定もした。利用したデバイスにおいて、ターゲット部位に加えられた輝度は、いずれの側の焦点においても＋／−２００μｍの範囲を１０％だけ超えて変化した。
【００７３】
ウサギの目の調製および照射
ウサギの眼底における光吸収色素の密度と場所が比較的均一で人間の目のそれに類似するため、ダッチベルト種ウサギが選ばれた。動物は、麻酔されてホルダーシステムに配置され、細隙灯に対して動物が傾いたり回転できるようにした。コンタクトレンズが、コンタクトジェルとして２％メチルセルロースを使用して散瞳した目に配置された。レンズは、望ましくない動きを抑えるため特別の締結方式で動物ホルダーに取り付けられた。
【００７４】
検眼鏡で見ることができる方向づけのための標識損傷が、各目に配置された。検眼鏡では見えない選択された処置損傷が、このような標識損傷の間に、異なる出力レベルを使用して所定の格子パターンで配置された。１２の目の全数３０８の損傷がさまざまなパラメータセットをカバーした。各パラメータに対して、異なる個体の２つの目においてＥＤ５０が決定された。
【００７５】
照射の１時間後に、１０％フルオレセインナトリウムを耳静脈へ注射することで蛍光血管造影を行った。ＲＰＥが損傷を受ける場合、血液眼関門が損なわれ、フルオレセインは脈絡毛細管板から網膜下腔に溜まり得る。蛍光照射において、その後損傷は明るく見える一方で損傷していない領域は暗いままである。このようにフルオロセイン血管造影は、ＲＰＥ関門の損傷（ｄａｍａｇｅ）を検出し、損傷（ｌｅｓｉｏｎ）を識別するために使用された。ＥＤ５０値がプロビット解析を使用して計算された。終点は、血管造影的に見ることができる損傷の外見に基づいた。このようにして血管造影的ＥＤ５０は、上記技術を使用して５０％の確率の蛍光の外見となる状態の集合として規定される。これに対して検眼鏡的ＥＤ５０は、ビーム曝露の結果、光受容体の凝固から検眼鏡的に見ることができる５０％の確率の灰色の損傷の外見となる状態の集合として規定される。
【００７６】
インビボにおける全パラメータセットに対する繰り返し周波数は１００Ｈｚであった。分離したライン走査パターン（ＳＥＰ）および交差ライン走査パターン（ＩＮＴ）の両方が実施された。６個の分離したラインからなるＳＥＰ走査パターンに対して、走査ラインの中心で７．５μｓおよび１５μｓ曝露を生じるように速度が変更された。照射部位あたり１０と１００の繰り返しが両方の走査速度に適用された。ＩＮＴパターンについては、間隔なしの２１交差ライン、７．５μｓの１０の繰り返しおよび１５μｓの１００の繰り返し曝露が、それぞれおそらくは最小または最大侵襲性パラメータとして試験された。ＩＮＴパターンにおいては、隣接するラインは約３ミリ秒の遅延時間で作製される。この時間で、パターンの最初のラインに隣接する細胞は、曝露された隣接する細胞からの熱拡散で加熱されるであろうから、戻ってくるスポットは隣接する細胞にさらにエネルギーを加える。
【００７７】
結果
図８Ａ〜８Ｃで示したように、感覚神経網膜の可視的凝固を同時に伴うことなく、走査パターンの形態でフルオレセインイン色素の漏れで示すように、ＲＰＥ細胞はインビボで選択的に損傷され得る。検眼鏡で見ることができない損傷は、眼底造影で視覚化でき、その場合、レーザー媒介ＲＰＥ細胞損傷によって血眼関門が損われた領域において、フルオレセインは目に溜り得る。図８Ｃは、ウサギの目の眼底で実施された様々なタイプの照射の概略図を表す。「Ｍ」と標識のある２列の標識損傷は、配向ポイントとして作用した。標識損傷は、ＩＮＴ走査パターンを使用して低走査速度で作られた。高い走査速度で作られた選択的損傷（領域１，２，３，４と示す。）が標識指標の間に位置決めされた。ブロック１および２がＳＥＰ走査パターンを使用して作られ、ブロック３および４がＩＮＴ走査パターンを使用して作られた。図８Ａは、照射後１分の走査領域の眼底写真である。画像の左側の灰色の可視的損傷は、標識損傷（凝固）である。標識損傷の右の全ての４つの選択的損傷は、図８Ａで検眼鏡的に見ることができない（すなわち網膜の増白が無い）。図８Ｂは、照射後１時間での図８Ａの同一部位の蛍光画像を示す。ここで、標識損傷は、縁が明るく中心で暗く見え、先の不可視的選択的損傷が高蛍光で現れている。
【００７８】
さまざまな走査パラメータのもとインビボで実施された走査の結果を、血管造影的ＥＤ５０、ＥＤ１５、ＥＤ８５、を達成するのに必要な平均出力、および先に示したのと同じ式を使用して計算されたＥＤ５０を達成するのに使用したビームのフルエンスに関して表２に示す。血管造影的ＥＤが損傷の血管造影的視覚性によって決定された。
【表２】
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【００７９】
ＳＥＰパターンについて、曝露時間を７．５μｓで９３ｍＷから１５μｓ曝露で６６ｍＷにすると細胞損傷ＥＤ５０は減少した。これは、血管造影的ＥＤ５０放射曝露を３４０ｍＪ／ｃｍ２から４８２ｍＪ／ｃｍ２へ増加することに対応する。曝露の数Ｎを増加するにつれ、（出力および放射曝露の両方の点で）血管造影的ＥＤ５０も減少した。システムの最大可能出力では、交差走査パターンで１５μｓ曝露の１００の繰り返しを例外として、全照射パラメータに対して可視的網膜凝固（すなわち見てわかる灰色の白色損傷）で示されるような検眼鏡的損傷限界には到達しなかった。従って、「処置ウィンドウ」（ＴＷ）に関して、これは検眼鏡的ＥＤ５０の血管造影的ＥＤ５０に対する比率であり、ここで試験したＳＥＰパターンに対しては、ＴＷは３．２を超えている。これは、１８５ｍＷの最大可能出力が血管造影的ＥＤ５０よりも３．２倍高いからである。
【００８０】
ライン間に間隔無く交差するラインを使用するＩＮＴ走査パターンで照射すると、細胞損傷に必要な限界出力が、分離したラインに比較して減少した。検眼鏡的限界は、使用した最も「侵襲的な」パラメータ−１５μｓ曝露時間で１００の繰り返し（表２の「凝固」と言う行を参照）に対して達した。この場合、ＴＷは１．７であった。すなわち、神経網膜は、血管造影的ＥＤ５０の１．７倍に対応するフルエンスで凝固した。
【００８１】
実施例３：選択的ターゲティングと熱凝固を達成するためＳＥＰ走査パターンを使用してウサギの網膜をインビボ照射
一例においては選択的ターゲティングを達成するため、および別の例においては熱光凝固を達成するため、ウサギの網膜がインビボで照射された。照射された領域の組織部が、照射後、レーザーがもらたした損傷を評価するために調製された。
【００８２】
図９は、ＳＥＰ走査パターンを使用して選択的に損傷したウサギのＲＰＥ細胞の組織部を表す。ビームは、７．５μｓおよび４７０ｍＪ／ｃｍ２の滞在時間を有した。後者は、ＥＤ５０フルエンスの約１．５倍に対応する。ＳＥＰ走査パターンの１０の繰り返しが実施された。矢印は、個別に損傷したＲＰＥ細胞を示す。視細胞は損なわれていない。他方、図１０は、３０μｓのビーム滞在時間を使用する凝固した視細胞を示す組織部を表す。１０の繰り返しが１８００ｍＪ／ｃｍ２（約ＥＤ５０フルエンスの３倍）の入射フルエンスを使用して実施された。
【００８３】
当業者であれば、発明の範囲を逸脱することなく上記の実施形態に様々な修正がなされ得ることを理解するであろう。例えば、発明の光学デバイスにおけるコントローラおよび走査器は、発明を実施するための必要な機能を提供する限りにおいて、本明細書に記載したものとは異なって実装され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１Ａ】網膜へ放射を当てるための発明の一実施形態に従った光学システムの概略図。
【図１Ｂ】ユーザーインターフェースをさらに含む図１Ａの光学システムの概略図。
【図２】図１Ａに示す光学デバイスの例示的実施の概略図。
【図３Ａ】図２の光学デバイスで使用されるのに適したレーザー、コントローラ、および走査器の例示的実施を示すブロック図。
【図３Ｂ】発明の実施形態に従ってウサギの網膜の一部を照射することでそこに形成された分離したラインパターンの画像。
【図３Ｃ】発明の実施形態に従ってウサギの網膜の一部を照射することでそこに形成された交差したラインパターンの画像。
【図３Ｄ】図３Ａに示すレーザー、コントローラ、および走査器の例示的実施をさらに詳細に示すブロック図。
【図３Ｅ】図３Ｄに示した実施に従って分離したラインパターンを作るため、２つのチャンネル信号生成器に記憶された代表的波形の使用を示す概略図。
【図３Ｆ】図３Ｄに示した実施に従って交差したラインパターンを作るため、２つのチャンネル信号生成器における代表的波形の使用を示す概略図。
【図４Ａ】発明の実施形態に従って複数の離散した網膜部位を照射することで作られた走査パターンの概略。
【図４Ｂ】発明の実施形態に従って複数の網膜の線分を照射することで作られた走査パターンの概略。
【図５】インビトロで牛の網膜色素上皮シートを照射するために利用された発明の一実施形態に従った例示の光学システムの概略図。
【図６Ａ】１７０ｍＷのビーム出力で、図５のシステムを使用して図３Ｂの分離したラインパターンで照射した後のインビトロにおける牛の網膜色素上皮シートの画像。
【図６Ｂ】２１５ｍＷのビーム出力で、図５のシステムを使用して図３Ｂの分離したラインパターンで照射した後のインビトロにおける牛の網膜色素シートの画像。
【図６Ｃ】２３０ｍＷのビーム出力で、図５のシステムを使用して図３Ｂの分離したラインパターンで照射した後のインビトロにおける牛の網膜色素シートの画像。
【図７】インビボでウサギの網膜を照射するために利用した発明の一実施形態に従った例示の光学システムの概略図。
【図８Ａ】図７に示すシステムを使用して、放射ビームにより照射されたウサギの網膜領域の数分後の、インビボで走査された領域の画像（眼底写真）。
【図８Ｂ】図７に示すシステムを使用して、放射ビームにより照射されたウサギの網膜領域の約１時間後の、インビボで走査された領域の画像（蛍光造影）。
【図８Ｃ】図８Ａおよび８Ｂに写真撮影されたウサギの網膜上で実施されたビーム走査のタイプの概略図。
【図９】インビボでウサギの網膜を照射することで生じた選択的損傷の組織部の画像。
【図１０】図９に示す損傷を生じるために利用した同一の光学システムでインビボで生じたウサギの網膜の凝固した損傷の組織部の画像。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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