(57)【要約】【課題】網膜が第１の励起放射によって照射される、ｐＨ依存蛍光マーカによってマーキングされる網膜の網膜内ｐＨをマッピングする方法を提供すること。【解決手段】本発明によれば、網膜から発光される蛍光の第１の画像は、蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素として形成される。続いて、網膜は第２の励起放射により照射され、これにより発光される蛍光により第２の画像が形成される。最後に、２つのそれぞれの波長に応じて発光される蛍光のレベル間の比率が各画素に計算される。かかる比率は、網膜のｐＨを示すものであり、これにより網膜のｐＨマップが導き出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光発光スペクトルのうちｐＨに依存する振幅を有する蛍光マーカによってマーキングされる網膜の網膜内ｐＨをマッピングする方法において、
ａ）前記網膜を前記蛍光マーカの励起スペクトル内にある波長を中心とする狭域スペクトルを有する第１の励起放射により照射し、前記網膜から発光される蛍光の第１の画像を前記蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなすように形成し、
ｂ）前記網膜を前記第１の放射と異なる前記蛍光マーカの前記励起スペクトル内にある波長を中心とする狭域スペクトルを有する第２の励起放射により照射し、前記網膜から発光される蛍光の第２の画像を前記蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなすように形成し、
ｃ）各画素に前記２つのそれぞれの励起波長に応じて発光される蛍光レベルの比率であって前記網膜のｐＨを示す比率を計算し、これにより前記網膜のｐＨマップを導き出すこと、を特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の励起放射は前記蛍光マーカの吸収スペクトルのピークに対応する波長を中心とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２の励起放射は前記蛍光マーカの前記励起スペクトルの等吸収点に対応する波長を中心とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
蛍光発光スペクトルがｐＨに依存する蛍光マーカによってマーキングされる網膜の網膜内ｐＨをマッピングする方法において、
ａ）前記網膜を、前記蛍光マーカの励起スペクトル内にある波長を中心とする狭域スペクトルを有する励起放射により照射し、
ｂ）前記網膜から発光される蛍光の第１の画像を、前記蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなすように形成し、
ｃ）前記網膜から発光される蛍光の第２の画像を、前記蛍光発光スペクトルの等吸収点に対応する波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなすように形成し、
ｄ）各画素に前記発光スペクトル内にある前記２つのそれぞれの波長において発光される蛍光レベルの比率であって前記網膜のｐＨを示す比率を計算し、これにより前記網膜のｐＨマップを導き出すことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記励起放射が前記蛍光マーカの吸収スペクトルのピークに対応する波長を中心とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
蛍光発光スペクトルがピーク高さをｐＨ依存とする強度ピークを有する蛍光マーカによってマーキングされる網膜の網膜内ｐＨをマッピングする装置（１）であって、
前記蛍光マーカの励起スペクトルの１又は２つの連続する異なる波長を選択する手段（３、３ａ、３ｂ）が設けられた光源（２）と、
人間の網膜に放射の焦点を合わせる焦点光学機械（５）と、
１つ以上の所定の波長において、前記光源から照射される前記網膜の前記蛍光発光スペクトルをフィルタリングするのに適した１つ以上のフィルタ（６）と、
２Ｄ画像を形成し、画像に、各画素における、蛍光レベルの代表の値を提供するマトリックスカメラ（１０）と、
前記値を保存する手段（１２）と、
各画素に、得られた２つの画像のそれぞれの前記値の前記比率を計算する手段（１１）と、
各画素が計算された前記比率を示す値を有する画像であって前記比率が前記画素によって示される前記網膜の位置のｐＨを示す画像を表示する手段（１３）とを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
前記光源（２）を選択するための前記手段（３）は、前記蛍光マーカの吸収スペクトルのピークに対応する少なくとも１つの波長を選択することが可能な請求項６記載の網膜内ｐＨをマッピングする装置（１）。
【請求項８】
前記光源（２）を選択するための前記手段（３）は、前記蛍光マーカの前記吸収スペクトルの等吸収点に対応する少なくとも１つの波長を選択することが可能な請求項６又は７記載の網膜内ｐＨをマッピングする装置（１）。
【請求項９】
フィルタは前記蛍光発光スペクトルのピークの波長においてフィルタリングを行うように形成された請求項６又は７記載の網膜内ｐＨをマッピングする装置（１）。
【請求項１０】
フィルタは前記蛍光発光スペクトルの等吸収点の波長においてフィルタリングを行うように形成された請求項６及び７又９記載の網膜内ｐＨをマッピングする装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の網膜内ｐＨをマッピングする装置と、
所定の閾値を下回るｐＨ値に対応する画素によって前記装置（１）によって得られたｐＨマッピング画像上に示された前記網膜上の１つ又は複数の点の上に出力ビームを合わせ指向する手段（１５）を有するレーザ（１４）とを備えた網膜の周辺領域を光凝固させる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、網膜内マッピングの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
網膜内マッピングは通常、血管造影又は眼底撮影によって行われている。しかしながら、これらの技術においては、定性的でかつ時には判断しにくい結果が得られる。
【０００３】
更に、文献ＷＯ９２／１２４１２においては、蛍光マーカを用いて内視鏡的に使用可能なターゲットのｐＨを測定する装置及び方法が開示されている。かかる文献において開示されている方法は、（蛍光レベルそのものではなく）蛍光レベルの比率を取り扱うことによって測定条件の問題を克服している。しかしながら、ターゲット領域について二次元的にｐＨをマッピングすることはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、十分に制御された技術及び手段のみを使用し、かつ後続の診断に直接使用することができる正確な表示が得られる網膜内ｐＨの蛍光マッピングのための非侵襲的な方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様によれば、本発明は、網膜内ｐＨをマッピングする方法を提示する。この方法によれば、網膜が蛍光マーカによってマーキングされると、その蛍光発光スペクトルは振幅がｐＨに依存するピークを有する。この方法は以下の特徴を有する。
【０００６】
ａ）網膜は、蛍光マーカの励起スペクトル内にある波長を中心とする狭域スペクトルを有する第１の励起放射により照射され、網膜から発光される蛍光の第１の画像は、蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【０００７】
ｂ）網膜が、第１の放射と異なる蛍光マーカの励起スペクトルの波長を中心とする狭域スペクトルを有する第２の励起放射により照射され、網膜から発光される蛍光の第２の画像が、蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【０００８】
ｃ）各画素に２つのそれぞれの励起波長に応じて発光される蛍光レベルの比率が計算され、この比率が網膜のｐＨを示し、これにより網膜のｐＨマップが導き出される。
【０００９】
第２の態様によれば、本発明は、網膜内ｐＨをマッピングする方法を提示する。網膜が蛍光マーカによってマーキングされると、その蛍光発光スペクトルは振幅がｐＨに依存するピークを有する。この方法は、単一励起放射のみによって行われ、以下の手順を備える。
【００１０】
ａ）網膜は、蛍光マーカの励起スペクトル内にある波長を中心とする狭域スペクトルを有する励起放射により照射される。
【００１１】
ｂ）網膜から発光される蛍光の第１の画像は、蛍光発光スペクトルのピークの波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【００１２】
ｃ）網膜から発光される蛍光の第２の画像は、蛍光発光スペクトルの等吸収点に対応する波長における二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【００１３】
ｄ）各画素に発光スペクトル内にある２つのそれぞれの波長において発光される蛍光レベルの比率が計算され、この比率が網膜のｐＨを示し、これにより網膜のｐＨマップが導き出される。
【００１４】
第３の態様によれば、本発明は、蛍光発光スペクトルがピーク高さをｐＨ依存とする強度ピークを有する蛍光マーカによってマーキングされる網膜の網膜内ｐＨをマッピングする装置に関する。
【００１５】
特に内部神経網膜の酸性化によって特徴付けられる網膜虚血によって、網膜の新血管が形成されることが知られている。これらの網膜血管は出血したり、繊維化したり、著しい視力低下の問題を引き起こしたりする可能性がある。本発明による方法と装置を使用することによって、従来技術の方法や手順より良好な網膜虚血の定量化が可能になり、医師による診断が容易になり、後続治療の決定がより容易になる。
【００１６】
第４の態様によれば、本発明は、マッピング装置の構成要素を組み込むことができる網膜の周辺領域を光凝固させる装置に関する。この光凝固装置は、網膜内ｐＨマッピング装置と同じ構成要素と、所定の閾値を下回るｐＨ値に対応する画素によってかかる装置によって得られたｐＨマッピング画像上に示された網膜上の１つ又は複数の点の上に出力ビームの焦点を合わせ配向する手段が設けられたレーザとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の他の特徴と利点は、非限定的な例と添付の図面を参照して記載される以下の実施形態の説明によってわかるであろう。
【００１８】
各図面において、同じ符号は、同一又は同様の構成要素を示している。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態における蛍光マーカでマーキングされた網膜の網膜内ｐＨをマッピングするための装置１の概略図を示している。装置１には、光源２が含まれている。光源２の放射スペクトルには、使用する蛍光マーカの励起スペクトルの少なくとも一部が含まれている。この光源２には、フィルタシステム３が設けられている。このフィルタシステムは、連続的に選択可能な２つのフィルタ３ａ、３ｂを備えている。これらのフィルタ３ａ、３ｂは、狭帯域フィルタで、それぞれ蛍光マーカの励起スペクトルの別個の波長λｅｘｃ１、λｅｘｃ２を中心とする。一方のフィルタから他方のフィルタへの切替えは、２つのフィルタを支持するアーム４を作動させることによって行われる。
【００２０】
光源２は、例えばキセノンランプである。出力は、例えば１５０Ｗである。フィルタ３ａ、３ｂの帯域（ｎｍ）は、例えば、中央高さ幅１０ｎｍを有する。フィルタシステム３に付随する光源２の代わりに、それぞれ波長λｅｘｃ１、λｅｘｃ２のレーザダイオードを使用することも可能である。
【００２１】
装置１は、ヒトの網膜上に放射の焦点合せを行う焦点光学機械５を更に含む。
【００２２】
光のリターンパスに沿って、装置はフィルタ６を含む。このフィルタ６は、ｐＨ感度におけるピークに対応する蛍光発光スペクトルのピークの波長λ０を含む狭帯域のみを通すよう設計されている。したがってこのフィルタは、光源から照射された網膜から蛍光を受け取る。
【００２３】
有利な一実施方法において、装置は血管網膜撮影装置に組み込まれ、装置は、リターンパスの折り返しを行う２つのミラー７、８を更に含む。ミラー８内のアパーチャ９によって、発光蛍光が通過可能となり、入射経路が網膜のリターン経路から分離可能となる。
【００２４】
装置１は、２Ｄ画像を形成するマトリックスカメラ１０を更に含む。このカメラによって、蛍光レベルを示す値が各画素に画像に与えられる。
【００２５】
装置は、得られた２つの画像の各画素における値の比率を計算する手段１１も含む。また装置は、これらの値を保存する手段１２も有する。一般に装置１は、画像を表示する手段１３も含む。
【００２６】
カメラは例えば、ＢＣＥＣＦの発光スペクトルの波長に感応するＣＣＤカメラであってよい。この場合、画素数は５１２×５１２ピクセルである。計算手段１１、保存手段１２、表示手段１３は、例えばマイクロプロセッサ、ハードディスク、コンピュータのモニタである。
【００２７】
本発明による第１のマッピング方法は、以下のような一実施方法において行われる。蛍光がｐＨに依存する蛍光マーカを、前もって血管に注入する。多くのｐＨ依存蛍光マーカを使用することができる（ＳＮＡＦＬ、ＳＮＡＲＦ、ＨＰＴＳ、フルオレセイン、カーボフルオレセインなど）。下記の実施の方法においては、感度範囲が生理的ｐＨ値の範囲内にある、ＢＣＥＣＦ（２’，７’−ビス（２−カルボキシエチル）５（及び６）カルボキシフルオレセイン）を使用する。ＢＣＰＣＦ（２’，７’−ビス（２−カルボキシプロピル）−５（及び６）カルボキシフルオレセイン）を使用してもよい。ＢＣＰＣＦは、ＢＣＥＣＦの誘導体であって、カルボキシエチル基がカルボキシプロピル基で置換されている。ＢＣＰＣＦは、励起スペクトルの等吸収点の波長が４５４ｎｍで、発光スペクトルの等吸収点の波長が５０４ｎｍである。
【００２８】
注入するＢＣＥＣＦの量は、例えば患者の体重１ｋｇあたり０．１〜１０ｍｇの範囲である。下記の実施方法において、この量は１ｍｇ／ｋｇである。
【００２９】
網膜へのマーカの注入後いったん十分な時間が経過したら、網膜を、蛍光マーカの励起スペクトルの波長λｅｘｃ１を中心とする狭域スペクトル（中央高さ幅１０ｎｍ）を有する第１の励起放射で照射する。この放射は、フィルタシステム３の波長λｅｘｃ１の第１のフィルタによってフィルタリングされる光源２の放射に対応している。網膜から発光される蛍光の第１の画像は、カメラ１０の感応部材に同時に形成される。この二次元マトリックス状の画素の形態をなす第１の画像は、波長λ０においてフィルタシステム６によってフィルタリングされた網膜からの蛍光を示している。
【００３０】
図２は、ｐＨの関数としてのＢＣＥＣＦの励起蛍光スペクトルを示している。この図は、様々な励起波長における蛍光効果の変化を示している。
【００３１】
図３は、ｐＨの関数としてのＢＣＥＣＦの発光スペクトルを示している。このスペクトルは、波長λ０にピークを有する。
【００３２】
有利な点として、λｅｘｃ１は蛍光マーカの励起スペクトルのピークの波長に等しい。ＢＣＥＣＦの場合、その励起スペクトルは図２に示したとおりであるので、λｅｘｃ１は４９０ｎｍに等しいとみなしてよい。
【００３３】
次に、アーム４を移動させて第１のフィルタをλｅｘｃ２を中心とする第２のフィルタに取り替える。第１の放射と異なる蛍光マーカの励起スペクトルの波長λｅｘｃ２を中心とする狭域スペクトルを有する第２の励起放射を網膜に照射する。網膜から発光される蛍光の第２の画像が、前記同様波長λ０における二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【００３４】
例えば、λｅｘｃ２は、４７０ｎｍに等しいとみなしてよい。
【００３５】
有利な点として、本発明の他の実施方法において、λｅｘｃ２は、図２に示した励起スペクトルの等吸収点（ｐＨの値に関わらず同じレベルの吸収を有する点）である波長４５０ｎｍに等しいように選択してもよい。
【００３６】
マイクロプロセッサ１１は、２つのそれぞれの励起波長λｅｘｃ１、λｅｘｃ２に応じて発光された波長λ０における蛍光レベルの比率を、おそらく保存後に各画素に計算する。
【００３７】
最後に、この比率から網膜のｐＨマップが定まる。この比率は、網膜のｐＨを示すものである。この画像は、スクリーン１３に表示することができる。
【００３８】
ｐＨ測定は、２つの異なる励起波長の蛍光強度比率を使用するので、信頼性があり測定条件に依存しない。ｐＨ値は、所定の比率／ｐＨ対応曲線を使用して、計算された蛍光比率から得る。
【００３９】
本発明の他の実施方法においては、他の実施形態による装置を使用する。この装置において、フィルタシステム３は、蛍光マーカの励起スペクトルの波長λｅｘｃを中心とする少なくとも１つの狭帯域フィルタ（中央高さ幅１０ｎｍ）を含む。装置は、フィルタ６の代わりに、光源により照射される網膜からの蛍光を、２つの異なる波長λ０、λＩｂＥｍにおいて連続的にフィルタリングを行うのに適したフィルタシステムを含む。λ０とλＩｂＥｍはそれぞれ、蛍光発光スペクトルにおける、ピークの波長と等吸収点の波長に対応する。図４は、蛍光マーカＳＮＡＦＬ−１の発光スペクトルを示している。この場合、λ０は５４０ｎｍ、λＩｂＥｍは６３５ｎｍである。一方のフィルタから他方のフィルタへの切替えに際しては、前記と同じシステムを使用してもよい。
【００４０】
この後者の装置を使用する方法は以下のとおりである。
【００４１】
ｐＨ依存蛍光マーカを注入する。次に、その発光が波長λｅｘｃを中心とするフィルタ３によってフィルタリングされる光源２を使用して、蛍光マーカの励起スペクトルの波長λｅｘｃを中心とする狭域スペクトル（通常、中央高さ幅１０ｎｍ）を有する励起放射により網膜に照射を行う。カメラ１０は、蛍光発光スペクトルのピークであるλ０における二次元マトリックス状の画素の形態をなす網膜から発光された蛍光の第１の画像を形成する。対応するデータは、保存手段１２によって保存される。
【００４２】
次に、フィルタシステムの第１のフィルタをλＩｂＥｍを中心とする第２のフィルタに取り替え、網膜から発光される蛍光の第２の画像が、発光スペクトルの等吸収点に対応する波長λＩｂＥｍにおける第２の二次元マトリックス状の画素の形態をなして形成される。
【００４３】
有利な点として、光学系は、ＣＣＤカメラが蛍光の両方の画像を形成することが可能なように使用することができる。
【００４４】
最後に、各画素ごとに、蛍光発光スペクトルの２つの波長において発光された蛍光レベルの計算された比率から網膜のｐＨマップが決定される。この比率は、網膜のｐＨを示すものである。
【００４５】
本発明の有利な一実施方法において、励起スペクトルのピークに対応する波長を、励起波長λｅｘｃとして選択することができる。
【００４６】
例えば、蛍光マーカＣ−ＳＮＡＦＬ−１を使用する場合、上記の方法は、５１４ｎｍにおける単一励起を使用して、各波長５４０ｎｍ、６３５ｎｍにおける蛍光に対応する２つの画像を形成することにより実施することができる。
【００４７】
本発明による方法において、測定は、注入後、最小３分〜最大３時間の範囲にある期間（通常は数分）内に実施される。
【００４８】
発光比率とｐＨとの間の対応関係を示す参照テーブルは、例えば、同様の組織にｐＨ電極を適用し、この方法を使用して実施される測定と同一の照射条件下にて得られたデータと比較して、使用する予定の条件を再現した事前測定によって確立することができる。図６は、かかる事前測定の結果として確立された対応曲線の一例である。この対応関係を確立するための既知の他の方法もある。かかる方法については、例えば、論文「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｐｈ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」（Ｓ．  Ｂｒａｓｓｅｌｅｔ、Ｗ．  Ｅ．  Ｍｏｅｒｎｅｒ著、Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐａｐｅｒ，Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ（２０００））に記載されている。
【００４９】
装置には、治療用レーザをマッピング装置に追加することによって本発明による網膜内ｐＨマッピングに基づいた網膜の領域を光凝固させる手段を追加してもよい。
【００５０】
網膜の領域、特にその周辺領域を光凝固させることによって、新血管の形成につながる虚血領域を破壊することができる。
【００５１】
図６に示した装置を使用する手順は、以下のように実施することができる。麻酔用目薬を一滴目に滴下した後、目のｐＨを図１に示した装置１により本発明の一方法を使用してマッピングする。
【００５２】
次に、ｐＨが所定の閾値を下回る網膜上の点に対応する画素を識別し、これらの点にのみレーザパルスを送る。
【００５３】
当該ｐＨ閾値は、例えば７．２に等しい。虚血領域に対応する網膜上のこれらの点に対して、レーザ治療を行う。
【００５４】
上記の実施にあたっては、図６に示した場合、網膜内ｐＨマッピング装置１に連結したレーザ１４を使用する。レーザ１４の出力とパルス幅は調整可能で、レーザ１４には焦点合せ配向手段１５が設けられている。レーザは例えば、制御レバーを使用して、いずれもレーザに接続する細隙灯又は生体顕微鏡を介して、網膜の識別された点に当てることができる。
【００５５】
レーザは、上記の装置１の実施形態で使用した網膜撮影装置に直接連結させてもよい。
【００５６】
図７は、本発明の一実施形態における光凝固装置を示している。この場合レーザは、追加の折返しミラー１６、１６’を介して、本発明の一実施方法において前述したマッピング装置１の一部を形成する網膜撮影装置に直接連結している。図７には、装置１のディスプレイスクリーン１３、ミラー７、９のみが示されている。例えば網膜撮影装置のスクリーンなどのディスプレイスクリーン１３に接続する制御ユニット１８に接続する制御レバー又はミニジョイスティック１７は、ｐＨがスクリーン１３にリアルタイムで表示される領域に渡ってレーザビームを動かすために使用する。
【００５７】
レーザは例えば、緑色単色アルゴンレーザでも、５３２ｎｍ周波数倍化Ｎｄ：ＹＡＧレーザでもよい。
【００５８】
網膜混濁の場合、クリプトンレーザを使用してもよい。マップ上で識別された点へのインパクトは、通常暴露時間０．１〜０．２秒で直径２００μｍ〜５００μｍの範囲で焦点合わせする手段によって行われる。
【００５９】
使用するレーザの出力は、例えば１００〜５００ｍＷで、この出力は、効果に応じて、またレーザビームを減衰させる白内障の可能性の有無に応じて調整される。澄んだ白い外観を有する網膜を得るために、それぞれ５００インパクトからなる４〜６セッションを実施してよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施方法における網膜内ｐＨマッピング装置の一実施形態の概略図である。
【図２】ｐＨの関数としてのＢＣＥＣＦの蛍光励起スペクトルを示している。
【図３】ｐＨの関数としてのＢＣＥＣＦの発光蛍光スペクトルを示している。
【図４】ｐＨの関数としてのＳＮＡＦＬ−１の発光蛍光スペクトルを示している。
【図５】蛍光比率とｐＨとの間の対応関係を示す曲線である。
【図６】本発明による網膜の周辺領域を光凝固させる装置の概略図である。
【図７】本発明による他の光凝固装置の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【国際調査報告】
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2006520230.tif 000011
2006520230.tif 000012
2006520230.tif 000013
2006520230.tif 000014
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