(57)【要約】眼のコラーゲン結合組織の治療系および方法は眼の毛様体筋（ＣＭ）と水晶体（Ｌ）の間にわたる眼のコラーゲン結合組織（ＡＺ）の長さの特定を含む。次いで結合組織の縦走部に沿った少なくとも１つの選択された位置にエネルギー源を向ける。そのエネルギー量は結合組織の長さの縦方向の縮小を起こすに十分な量である。
2004526507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼の毛様体筋中へ移行する連結部分を有する眼のコラーゲン結合組織部分を特定し、その結合組織部分に沿った、少なくとも1つの選択された位置にエネルギー源を向け、そのエネルギー量が結合組織の長さの縦方向の縮小を引き起こすに十分であることを含んでなる、眼のコラーゲン結合組織の治療法。
【請求項２】
エネルギー源が、結合組織の温度を上昇させて熱による相転移を引き起こし、それにより縦方向の縮小をもたらすためのコヒーレント光エネルギー源を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
コヒーレント光エネルギー源が赤外線レーザーである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
結合組織の温度上昇がコラーゲンの熱縮小温度（Ｔｓ）の範囲内に入るように制御される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
コラーゲンの熱縮小温度（Ｔｓ）が周囲体温より約２３℃高く約５℃以内であるが、結合組織の凝固および組織破壊温度より低い、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
結合組織の熱縮小をもたらすエネルギー量が外傷を起こさないように制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
選択された結合組織部位が毛様体筋の腱画および房水濾過機構の小柱網双方により占められる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
エネルギー源を向けるために選択される結合組織が、その縮小が小柱網を開放して孔径を広げ、房水流出に対する抵抗を小さくするよう選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
赤外線レーザーが波長約１．３２ミクロン、消滅深度約８００〜１，０００ミクロンの光線を放射する、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
赤外線レーザーが繰り返し数約１Ｈｚ〜約１００Ｈｚで操作されるネオジム: ＹＡＧレーザーを含んでなる、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
エネルギー源が経強膜的経路に沿って毛様体筋のコラーゲン腱画の結合組織へ向けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
エネルギー源が強膜棘を標的とするよう向けられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
エネルギーが直径範囲２００〜３２０ミクロンの石英光ファイバー探査針により送達され、その探査針の総外径が２２標準規格注射針とほぼ等しくなるよう保護用ケーシングに内蔵された、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
手術部位の確認を容易にするために探査針に沿って可視光線の照準を合わせる工程をさらに含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
濾過隅角構造を決定するために診断用隅角鏡検査法の工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
エネルギー源が結合組織を均等に縮小させるために眼球の四分円総てに適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
角膜強膜小柱網の輪郭をはっきりさせるために角膜および球状の結膜をフルオレセイン色素で染色する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ネオジム：ＹＡＧレーザーが約３００マイクロ秒パルス幅、繰り返し数約３〜２０Ｈｚ、出力設定約１〜６ワットで作動する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
レーザーがパルスあたり６ジュールのエネルギーを有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
赤外線レーザーが標的組織の深さに近い消滅深度を持つよう操作される１．３４ミクロンネオジム：ＹＡＰレーザーを含んでなる、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
照準光線が０．５ｍＷヘリウムネオン６３２．８ｎｍレーザーである、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
エネルギー源がマイクロ波、高周波、超音波、音波、電磁波、化学物質またはそれらの1以上の組合せのうちから1以上選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
眼科的局所麻酔を適用する工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
結合組織の表面から熱を逃がす工程をさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
熱が起寒剤スプレーにより表面から除去される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
受動冷却、動的冷却、またはそれらの組合せを用いて熱が結合組織の表面から除去される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
接触ヒートシンクを用いて熱が表面から除去される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
結合組織における縮小が毛様体筋の機能的機械的利益を増大させ、それにより眼の水晶体の調節性状態が高められる、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
結合組織における縮小が房水流出に対する抵抗を小さくする、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
眼のコラーゲン結合組織治療のための系であって、探査針、探査針に付随するエネルギー源を含んでなり、そのエネルギー源がコラーゲンの熱縮小温度まで結合組織の温度を上昇させる熱エネルギーを供給できる系。
【請求項３１】
探査針が直径範囲２００〜３２０ミクロンの石英ファイバー光学探査針を含んでなり、その探査針の総外径が２２標準規格針とほぼ等しくなるよう保護用ケーシングに内蔵されている、請求項３０に記載の系。
【請求項３２】
手術部位の確認を容易にするために探査針に沿って位置する可視光線をさらに含んでなる、請求項３０に記載の系。
【請求項３３】
赤外線レーザーが約３００マイクロ秒パルス幅、繰り返し度約３〜２０Ｈｚ、出力設定約１〜６ワットで作動するネオジム：ＹＡＧレーザーを含んでなる、請求項３０に記載の系。
【請求項３４】
レーザーがパルスあたり６ジュールのエネルギーを有する請求項３０に記載の系。
【請求項３５】
赤外線レーザーが標的組織の深さに近い消滅深度を持つよう操作される１．３４ミクロンネオジム：ＹＡＰレーザーを含んでなる、請求項３０に記載の系。
【請求項３６】
ヘリウムネオンレーザー光線が０．５ｍＷヘリウムネオン６３２．８ｎｍレーザーである、請求項３２に記載の系。
【請求項３７】
エネルギー源が赤外線レーザー、マイクロ波、高周波、超音波、音波、電磁波、化学物質またはそれらの１つ以上の組合せから選択される、請求項３０に記載の系。
【請求項３８】
熱が起寒剤スプレー冷却により表面から除去される、請求項３０に記載の系。
【請求項３９】
受動冷却、動的冷却、またはそれらの組合せを用いて熱が結合組織の表面から除去される、請求項３０に記載の系。
【請求項４０】
接触シートシンクにより熱が除去される、請求項３８に記載の系。
【請求項４１】
老視の治療方法であって、眼の毛様体筋中に移行する連結部分を有する眼のコラーゲン結合組織部分を特定し、結合組織の部分に沿って少なくとも１つの選択された位置にエネルギー源を向け、そのエネルギー量が結合組織の長さの縦方向の縮小を引き起こすに十分であることを含んでなる、方法。
【請求項４２】
筋肉の機械的利益を増大させる方法であって、結合組織が付着している筋肉と基底部の間にわたるコラーゲン結合組織部分を特定し、結合組織の部分に沿って少なくとも１つの選択された位置にエネルギー源を向け、そのエネルギー量が結合組織の長さの縦方向の縮小を引き起こすに十分であることを含んでなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野および背景
本発明は、コラーゲン結合組織の相転移を調節し、これによりコラーゲン繊維の直線の長さを収縮または縮小させるための方法および装置に関するものである。この方法および系のより具体的な適用は眼のコラーゲン毛様体筋の腱挿入部位に向けられる。
【０００２】
本発明は遠近調節の機能強化および房水流出に対する抵抗の低減に使用される特定の適用を有する。
【０００３】
眼のコラーゲンの解剖学的位置は、房水濾過システムおよび毛様体筋の腱画誘導部双方の場である。この濾過システムは眼の前房周辺の隅角部に位置する小柱網により促進される。この毛様体筋は眼の集束機構または遠近調節の動力源である。
【０００４】
小柱網の機能学的形態学
上述の前房の隅角部は虹彩基部、毛様体前部の結合組織およびシュヴァルベ線に至る小柱網により形成される。これを図１および２に示す。強膜の後方は毛様体筋前部の先端が終わり、小柱網の大部分が始まる幅広いくさび形の強膜棘を形成して内側に向けて突出している（いわゆる角膜強膜部分）。小柱網の内部は毛様体筋前部の結合組織および虹彩基部に固定されており、後方はブドウ膜につながる（いわゆる小柱網のブドウ膜部分）。
【０００５】
このように眼内圧に影響する房水流出に対する抵抗の正確な位置は、小柱網中のシュレム管に内在すると結論づけられてきた。
【０００６】
小柱網のそれぞれの層板は主として赤道方向に走行する密度の高いコラーゲン繊維の中核を有する。この小柱層板の中核は均質な基質中に埋め込まれた非常に多くのコラーゲンと弾性繊維を包含している。
【０００７】
毛様体筋の腱
毛様体筋の腱の前部は小柱網の繊維網状組織と密接な関係がある。毛様体筋前部の先端が小柱網および角膜強膜につながる腱には、３つの異なるタイプがある。
【０００８】
I型の腱は最外部の縦筋束由来で、強膜または強膜棘に入り、筋肉を眼球の外膜に固定する。II型の腱は小柱網の内部にしっかり固定するために強膜棘を通過する。III型の腱は、幅広く細長い束であり、小柱網を貫通して角膜基質内部に挿入する。これらの腱は全毛様体筋系を眼球の外膜に固定する主要なものであり、従って遠近調節機構にとって重要である。これらの腱はまた、毛様体筋が前方へ、または内側へ動く時に小柱内の空間が開放または膨張するように小柱層板系の拡張も助ける。
【０００９】
正常な眼において流出抵抗の影響はほとんどない。毛様体筋の腱および小柱網付近を図２に示す。
【００１０】
房水流出抵抗に対する主要な効果は弾性様タイプのIおよびII型腱の作用によるものと考えられる。I型の腱は最も外側の毛様体筋繊維束を強膜棘に集め、筋肉の収縮が強膜棘の後方移動をもたらし、次いで流出経路の形態が変化する。
【００１１】
筋肉収縮時のII型の腱の内部移動も同様の効果をもたらす。毛様体筋収縮後、篩状の弾性様繊維網状組織が内部に引っ張られ、結合微小繊維がまっすぐになり、それゆえに篩状層全体が拡張する。さらに、シュレム管の内腔が広がり、濾過領域が増大して流出抵抗が低下する。図３はこの緊密な関係を示している。Ａは小柱網の非濾過部分を示し、Ｂは１．虹彩網；２．ブドウ膜網；３．角膜強膜網；４．篩状層および５．毛様体網を含んでなる小柱網の濾過部分を示す。
【００１２】
以前から縮瞳薬ピロカルピンは眼内圧を低下させることが知られている。ピロカルピンによる流出抵抗の低下効果は専ら毛様体筋の収縮によるものであることが示されている。
【００１３】
この仮説は研究者らにより解離試験によって積極的に実証されている。毛様体筋前部の先端が強膜棘および小柱網の両方と接触しないように毛様体筋前部の腱を切断した場合、縮瞳薬はその抵抗低下効果をほぼ失う。
【００１４】
既存技術の説明
遠近調節に関する従来の学説では、遠近調節をしていない安定状態の眼における毛様体の相対径は多くの放射状のコラーゲン繊維、その内端が水晶体嚢に付着する毛様小帯の円形または円周に配置した集まりに一定の緊張度を維持しているとされている。毛様小帯の外端は眼の外部支持構造である強膜内部に位置する筋肉輪組織である毛様体に付着する。この配置は光軸において水晶体の前後の大きさを最小限に維持する役割を果たす。水晶体の屈折力または集束力はこのように比較的低く、眼は遠方の物体を明視するために焦点を合わせる。
【００１５】
眼が近くの物体に焦点を合わせようとする時、毛様体の筋肉が収縮して毛様体を前方および内側に移動させ、それにより水晶体嚢赤道上の毛様小帯の緊張を弛緩させる。水晶体嚢および／または水晶体それ自体の特有の弾力性が水晶体の前後の大きさを受動的に増大させる。水晶体はより球状に近づき、水晶体の屈折力または集束力が増大する。これが水晶体の遠近調節状態である。
【００１６】
従来の見方によれば、加齢に伴って水晶体の可塑性または嚢の弾性が失われ、水晶体上の毛様小帯の緊張度が低下するにもかかわらず水晶体は屈曲しなくなる。水晶体および嚢の弾性の喪失は不可逆的であると考えられる。これが老視である。
【００１７】
Schacharは、老視の性質である遠近調節幅の喪失の原因に関して異なる学説を寄稿した。この考え方によれば、老視ではない眼の遠近調節は毛様体筋が収縮し、毛様小帯の緊張が弛緩した際の水晶体および嚢の弛緩によるものではない。これに対して毛様体の収縮は毛様小帯繊維を緊張させ、次に実質的には水晶体の赤道径の増大および水晶体の中心体積の付随する増大を起こす。これらの局所の体積変化が水晶体の屈折力および遠近調節の変化をになう。この学説によれば、老視は継続的な水晶体の正常な成長の結果、毛様体と水晶体およびその嚢の赤道の間の距離が加齢とともに減少した時に引き起こされる。それゆえに水晶体および嚢の赤道と毛様体間のラジアル距離は一生を通じて減少する。
【００１８】
Schacharは彼の発明の方法では、水晶体と毛様体間のラジアル距離を増大させるいずれの方法も効果的であると主張している。彼は、筋肉の有効動作距離を増大させるために用いることができる、毛様体筋それ自体の短縮または強膜棘および脈絡膜中の挿入部を移動させる処置も含めている。
【００１９】
しかし彼の開示の大部分は強膜の弱化に向けられている。彼は種々のタイプの放射線を用いて毛様体筋そのものを傷つけることにより短縮する方法を開示している。これはまた、この結果を得るために隣接する組織を傷つけることにもなる。有効動作範囲はまた筋肉の挿入部を移動させることにより増大させてもよい。
【００２０】
Schacharは外部の干渉を介して毛様体筋を操作し、水晶体の赤道と毛様体筋の内径の間のラジアル距離を増大させることにより毛様体筋の有効動作距離を増大させるための方法を開示した。Schacharは筋肉の有効動作距離を増大させるために毛様体に隣接する強膜を膨張させる。彼はさらに外科的にまたは筋肉もしくは眼内部の隣接する組織に熱を直接適用することにより毛様体筋の挿入部を整復する方法を記載している。この熱は超音波またはコヒーレントエネルギーにより発生させたものであろう。報告されたこの処置の合併症は前部分の虚血および整形傷である。
【００２１】
もう一つの強膜弱化法はDr. J. T. Linにより記載されている。この方法はレーザー老視補正法（ＬＰＣ）と呼ばれる。この方法では２．９３μで放射するエルビウム：ＹＡＧレーザーが毛様体上を覆っているまばらになった強膜組織を通して脈絡膜が見えるまで強膜組織を連続して切除する。この方法は強膜が加齢とともに柔軟性を失い、それゆえに毛様体筋の動きが弱まっているという仮説に基いている。この組織の各四分円におけるレーザー切除（外眼筋挿入部の間）により強膜を弱め、陥入させることにより毛様体筋の働きを促進し、それにより水晶体の形状を変化させて遠近調節させる。この方法の可能性のある合併症は眼球破裂である。
【００２２】
ヒトの身体内部における多数の非破壊的かつ有益な構造的変化および補正をもたらす、制御されたコラーゲン繊維の線形収縮または縮小のための方法および装置を開示したSandに特許が付与された。この発明が体中のコラーゲン結合組織の変化に対する適用を持つ一方で、眼の角膜屈折障害の補正に関する具体的な参考文献が作成されている。
【００２３】
従前の発明は持続的または永続的なコラーゲン収縮のための適当な熱プロフィールの非外傷性実現の重要性が考慮されていなかった。周囲体温より約２３℃±４〜５℃高く、組織の外傷性閾値より低いコラーゲンの熱収縮温度（Ｔｓ）の範囲内に標的組織の熱プロフィールを維持する重要性が考慮されていなかった。この熱プロフィールの維持が水晶体コラーゲン組織の複屈折または光軸回転の変化を妨げる。外傷閾値を越えれば、通常結晶性の分子が凝固および瘢痕化し、それゆえに組織の置換および創傷修復カスケードが促進される。
【００２４】
外傷がなければ、コラーゲンの半減期は実験動物の一生と一致することが示されている。現在の成果は適当な熱プロフィールの維持が時間の関数としての収縮作用の喪失を予防するであろうことを考慮していない。従って腱組織のコラーゲン基質の制御された収縮を達成し、そして非コラーゲン筋肉に対する作用におけるその機能的機械的利益を増大させることが望まれる。本発明は一つの態様において、非コラーゲン筋肉組織中に挿入するコラーゲン腱を外傷を起こさず縮小させることにより、非コラーゲン筋肉組織の有効動作距離または範囲を増大させることを検討する。
【００２５】
Dorlandsの図解医学辞書は、腱を「それにより筋肉が付着している繊維性の索」と定義している。繊維性の索とは腱が構築されているコラーゲン結合組織を表す。すべての結合組織中の基本構造繊維はコラーゲンである。
【００２６】
腱の生体力学は実質的に筋組織とは異なる。従って図４に図示したように階層的構造の点からコラーゲン結合組織の機械的応答を理解することが重要である。分子レベルではトロポコラーゲンに始まり、徐々に大きく、より複雑な構造がナノおよびミクロスケールで組み立てられる。最も基本的なレベルはトロポコラーゲンらせん構造である。これらの分子が集まってミクロフィブリルを形成し、次にこれらが格子構造にぎっしり詰まってサブフィブリルとなる。このサブフィブリルは結合して特徴的な６４ｎｍの帯状パターンが明らかなフィブリルを形成する。腱において小束と呼ばれる単位を形成するのがこれらの基本的な構成単位である。小束レベルではコラーゲンの波状の性質が明らかである。２、３本の小束が一緒に腱と呼ばれる構造を形成する。腱に強靭性を与えているのがこの多層組織である。この腱が過度の応力に曝された場合、階層的構造の異なるレベルの個々の要素は独立して機能しなくなる。
【００２７】
腱はもっぱらその縦方向に沿った一軸引張り応力を受けている。このような状況から、筋肉により生じた力を効果的に伝えるために腱が弾性を有し、さらに十分固いことが求められる。同時に、裂けることなく大量のエネルギーを吸収できなければならない。腱は分子的から肉眼的に至るまで総てのレベルの組織が裂けることなく縦方向の可逆的および不可逆的引張り特性を最大化するような方向に置かれている独特な階層構造によってこれを達成する。
【００２８】
腱のコラーゲン繊維は筋肉組織には存在しない平面捲縮構成を有する。この繊維形態学は応力−歪み曲線の形に反映される。この曲線はコラーゲン繊維の変形の状態に相当する３つの明確な領域を有する。これらは、繊維の捲縮が徐々にまっすぐになる弾性率の増加の先端領域、コラーゲン繊維が弾力的に伸びた一定の弾性率の領域、そして繊維が不可逆的に変形または損傷した弾性率減少の屈曲領域である。
【００２９】
この種および組織の境界線を超えた一般論は、この捲縮形態学の遍在性および腱のような総ての軟質結合組織の機械的応答を測定することの重要性を示している。
【００３０】
これまで、熱水縮小で腱のコラーゲン基質に生じ、毛様体筋の短縮、筋肉または隣接組織の損傷または瘢痕化、そして筋肉挿入部の移動または再配置を行うことなく関連する筋肉に付与された機械的利益の増大について説明した。
【００３１】
慢性開放隅角緑内障および眼の高血圧症の治療において房水流出抵抗を小さくする方法が開示された。この病気のために２０年以上にわたりアルゴンレーザー繊維柱帯形成術（ＡＬＴ）が推奨されてきたが、今なおこの方法は症例の３〜６％において既存の緑内障を悪化させるであろう。ＡＬＴはこれらの症例の約１５％において視野低下の進行を止めることができない。従ってこれらの症例においては薬物療法を続けなければならない。可能性のある合併症もまた考慮に入れなくてはならない。より重篤な合併症の中には、虹彩毛様体炎として現れる炎症および周辺虹彩前癒着、または濾過隅角を横断する癒着がある。しかし最も重大な懸念は、この方法は有効ではないかもしれない、もしくはこの処置の後に緑内障が悪化するかもしれないということである。
【００３２】
実際、ＡＬＴは通常、症例の２３％において処置後１年以内に失敗することが示されている。
【００３３】
８１０ｎｍのダイオードレーザー繊維柱帯形成術およびＱ−スイッチ型倍周波 Ｎｄ：ＹＡＧ５３２ｎｍレーザー（ＳＬＴ）の有効性を比較する試験では、従来のＡＬＴを上回る利点はほとんど示されなかった。
【００３４】
発明の概要
一つの態様において、本発明はコラーゲン結合組織の相転移の制御のための方法および装置であり、結果として眼の強膜棘領域のコラーゲン基質の非外傷性収縮を引き起こす。一つの適用においては、本法は老視の治療に有効である。
【００３５】
従って、本発明の一つの態様は老視の治療のための装置および方法を提供することである。
【００３６】
本発明のさらなる態様は、毛様体筋のコラーゲン腱を縮小させ、それにより筋肉を短縮したりその挿入部を移動させずに機能的機械的利益を増大させることにより、老視および／または遠視治療のための方法を提供することである。
【００３７】
本発明のさらなる態様は、眼の遠近調節域および遠近調節幅を増大させるための方法を提供することである。
【００３８】
本発明のさらなる態様は、遠近調節眼内水晶体の嚢内移植により天然の水晶体レンズを交換し、遠近調節を容易にする方法を提供することである。
【００３９】
本発明のまたさらなる態様においては、慢性開放隅角緑内障および眼の高血圧治療における房水流出に対する抵抗の低減のための方法を提供する。
【００４０】
発明の具体的説明
遠近調節および老視
水晶体の遠近調節状態は毛様体筋肉組織の作用の結果である。正確なメカニズムはほとんど不明であるが、筋肉の総ての繊維はその部位に関係なく、収縮時には厚くなるという、この一つのことに異論はない。この結果として、筋肉全体の断面直径が増大し毛様体の内部の縁に向かって筋肉の縁が内側に動く。このようにして縦走繊維を含む筋肉全体が実質的に括約筋のように毛様体輪へと動く。これに関連して、毛様体筋は最も厚く水晶体の赤道とほぼ向かい合うことが知られている。毛様体筋の収縮は遠近調節に影響する。
【００４１】
いずれの場合においても、筋肉の平行部分またはその直接的挿入部の収縮または縮小による縦方向の筋肉の短縮は筋肉の機械的利益を増大させ、その作用も増大させる。これは結果として水晶体の遠近調節域および遠近調節幅を向上させる。副次的な意味においては、筋肉の強膜棘挿入部におけるこの作用は房水濾過小柱網の孔径を増大させ、同様に眼内圧を低下させる。
【００４２】
遠近調節は眼の網膜上に像を結ばせるために眼の全体的な屈折力が変化するプロセスである。ヒトは動物界の他の動物とは違って、広範囲に及ぶ焦点範囲を得るためにヒト自身の独特の解決法を持っているらしい。それは眼の水晶体の形および厚さの変化を注意深く制御することと関係している。
【００４３】
眼が無限点に焦点を合わせた時（約２０フィートおよびもっと遠く）、水晶体は光軸に対して最も平らで薄くなる。眼がこれより近くに焦点を合わせる時は毛様体筋が収縮し、収縮の程度は水晶体の曲率の鋭さの増加および光軸に沿った水晶体の厚さの増大と相関する。水晶体と毛様体筋は毛様小帯（または靭帯）器官を介してただ間接的に付着しているだけなので、ここでの遠近調節に関する主要な問題は、毛様体筋の収縮および水晶体の変形が連動しているメカニズムである。しかし、筋肉の収縮が遠近調節を行うために必要な要素であることは疑う余地がない。
【００４４】
総ての霊長類に共通している遠近調節に関するもう一つの問題は、加齢により遠近調節幅の範囲が狭くなり、このため焦点を合わせられる最も近い点が徐々に後退する。このため読書のような精密な仕事、最終的には中距離に焦点を合わせるためにさえ眼の人工補助物が必要となる。この短焦点の喪失は実質的には彼または彼女が正視、近視、または遠視であるにかかわらず生涯にわたり進行する。
【００４５】
ヒトの焦点合わせのメカニズムについては多くの仮説が提案されてきたが、最も良く知られ、最もゆるぎないのはHermann von Helmholtzの生理学的光学についての論文である。彼の学説を図５に図示した。無調節状態から遠近調節状態になる時の前眼部構成の変化は、前房が水晶体の形および厚さの変化によって全面的に薄くなることを示す。質量中心は前方に移動するが、一方角膜から水晶体後部表面の距離は変化しない。
【００４６】
Hehnholtz-Gullstrandの遠近調節のメカニズムの最新版では、このプロセスは毛様体筋収縮の水晶体への直接作用を包含し、収縮においては毛様体筋の正味質量は前方および内側に移動し、後者の結果内部の直径は減少する。
【００４７】
Rohenの遠近調節の説明を図６（ａ）および６（ｂ）に示す。図では、毛様小帯が毛様体に一点で付着しており、それは筋肉収縮時に旋回軸または支点のように動き、その結果この点は遠近調節時に前方および内側に移動する。前毛様小帯（ＡＺ）は完全に弛緩し、一方後毛様小帯（ＰＰＺ）の方向は水晶体後部の曲率の鋭さの増大と一致して変化する。
【００４８】
FamsworthおよびBurkeの研究に基く毛様小帯器官の構成が図７に略図で示されている。Rohenのモデルとは対照的に前および後毛様小帯（図７でＡおよびＰ）の毛様体への付着部はそれらの水晶体嚢への付着部より後極になっている。毛様体筋の収縮は水晶体の緊張力により複雑な弛緩をもたらすであろう。
【００４９】
D. Jackson Colemanは図８に示したように遠近調節に関してまた別の説明をしており、毛様筋の収縮の結果、硝子体中で圧力が少し上昇し、それが遠近調節をしている間持続する。Fisherは１９７７年に毛様体筋の力は水晶体嚢の弾性成形特性と相まって遠近調節を説明するに十分であるというもう一つの学説を提起した。
【００５０】
遠近調節時に起こっている事象に関しては意見が質的に十分一致していることは明らかに見えるが、このプロセスにおいて水晶体と結合した構造の役割に関しては重大な意見の不一致がある。これらの点が解決されるまでヒトの眼における遠近調節の「真のメカニズム」の疑問は個人の好みの問題のままであろう。遠近調節のモデルがどんなものであろうとも、毛様体筋の収縮が中心的な役割を果たし毛様小帯器官および水晶体嚢を介して直接的に、または硝子体の水圧力もしくはそれらのいくつかの組合せを介して間接的に水晶体に作用することに異論はない。このように、毛様体筋および関連した組織が年をとる状態が最も重要である。
【００５１】
毛様体筋標本で加齢について研究したRohenおよびLutjen-Drecollらは、毛様体筋は遠近調節幅の喪失に関連したタイムスケールに従って加齢に関連する構造的変化（例えば、リソソーム数の増加、いくつかの筋肉細胞の変性等）およびピロカルピンに対する薬理学的感受性の喪失を示すことを発見した。このタイムスケールは若年者（１６〜２０歳）における筋肉構造および機能の変性的変化を示唆している。さらに、ヒト毛様体の内部先端領域の位置は加齢に伴い前方および内側に移動し、このことは毛様小帯器官が水晶体に及ぼす緊張力が低下する可能性を示唆している。このデータの総ては、ヒトにおける毛様体筋の超微細構造および機能研究の重要性を示唆する点で重要である。
【００５２】
毛様体筋収縮と水晶体の形状変化の間の直接的な連結を仮定するこれらのモデルに関して、筋肉、毛様小帯、または水晶体のいずれかの性質における変化が遠近調節域の喪失を引き起こし得る。このように、筋肉の収縮能力の低下および／または毛様体筋−毛様小帯−水晶体系の三次元配置の変化が遠近調節プロセスに影響するであろう。
【００５３】
もし筋肉の収縮力が長い時間をかけて低下し、その他の総ての因子が影響を受けなければ、水晶体の弾性回復が筋肉収縮程度と直接連結しているため、遠近調節域に直接影響するであろう。あるいは、筋肉収縮は加齢に伴って低下しないかもしれないが、遠近調節機構の一環としてその可動域は減少するであろう。この仮説はまだ発展の過程であるが、この喪失の実効性のある成果は水晶体が遠近調節を許容される程度が減少することを示唆している。
【００５４】
本発明は毛様体筋腱挿入部および房水濾過機構の小柱網の両方により占有される部位のコラーゲン結合組織の縮小を引き起こす、制御された熱相転移のための方法および装置を開示する。
【００５５】
骨格または非骨格筋系の機械的利益を増進させる実用的な方法は以前にはなかった。しかし、コラーゲン結合組織の熱縮小作用の研究は、屈折障害治療のためのレーザー熱角膜移植（ＬＴＫ）をはじめとして、繊維輪の熱縮小による脱出円板の治療、レーザー補助嚢移動による一方向性および多方向性の関節上腕不安定性の治療、レーザー誘導熱縮小による膝の内側副靭帯弛緩の靭帯短縮、不安定性関節疾患ためのレーザー誘導前十字靭帯短縮、および腱形成術として公知のレーザー熱縮小による斜視における外眼筋腱の短縮などの他の臨床学的処置に影響を与えた。
【００５６】
それぞれの症例において赤外線レーザーエネルギーの非切除的適用は、コラーゲン基質の温度をコラーゲン熱縮小温度まで上昇させる（Ｔｓ、周囲体温より約２３℃高く、凝固及び組織破壊温度よりも低い）。コラーゲンがその温度に達するやいなや、その線状のサイズは１／３に収縮することは１００年以上にわたり公知である。
【００５７】
しかし議論の余地がない一つの事実が残っている。それは提示された学説にかかわらず、遠近調節を行うためには毛様体筋の収縮が必要とされ、老視における加齢に伴う構造的変化が、適切な遠近調節域および遠近調節幅を効果的に維持する能力を直接変化させるということである。
【００５８】
筋肉を増強することはできないが、コラーゲン筋肉腱を短縮することは（レーザー誘導熱縮小により）筋肉の機械的収縮効果に直接作用するであろう。
【００５９】
水晶体嚢内摘出術の術中の観察から、年齢に関係なく白内障の水晶体のほとんどは比較的制限された角膜強膜切開を通して取り出すに十分な可塑性があることが明らかになった。同様に、より進行した白内障は例外として水晶体超音波吸引術では超音波吸引エネルギーを変える必要はない。
【００６０】
上述のように、毛様体筋肉の明らかな機械的利益を増進させるために本明細書に開示された方法は水晶体がまだ可塑性を保持している若年の老視患者に対するより具体的な適用が可能であろう。
【００６１】
従前に述べたように、遠近調節機能は複雑で多くの因子がある。毛様体筋の収縮は毛様体の正味質量を前方へ、また同様に内側へ移動させる。
この前極への移動はまた遠近調節域および調節幅の増大をもたらす。従って老年の老視患者は水晶体の弾力性および形状を変える能力の喪失にもかかわらず、焦点を合わせる能力にまだいくらかの改善がみられる。
【００６２】
顕微解剖学
毛様体筋の解剖学および組織学の再調査がこれらの因果関係を理解する鍵である。
毛様体筋は以前から経線状、放射状、輪状の３つの部分を持つと考えられてきた。筋肉を３つの部分に分類する正当な理由がないと考える人もいる。全体の筋肉は筋束が筋肉細胞が層から層へとかなり織り交ざった三次元網状組織を形成し、相互に関連し合う。全体の毛様体筋は強膜棘領域から始まり虹彩、毛様体突起、及び脈絡膜中へと挿入すると考えられている。Calasansは、筋肉は強膜棘および隣接結合組織を含む毛様体腱から生じると記載している。経線状、放射状、輪状部分の筋束はそれらの体系が強膜棘およびそれらの筋細胞の方向を起源としているからこそ、毛様体においてある特定のパターンの方向性を持っている。
【００６３】
毛様体腱は多くの対を成すＶ字形の縦走筋の束状構造である。このＶ字の基部は強膜棘でありその先端は脈絡膜中にある。縦走部分の束状構造は毛様体外部に存在し、それらはいわゆる脈絡膜の前極１／３の脈絡膜上の筋痕内で終わる。この脈絡膜上の付着はそのいくらかを強膜に固定し、Ｖ字形の束がかなり相互に織り交ざっている。縦走筋束の内部には別の束のグループがあり、毛様体筋の放射状または斜めの部分である。これらの織り交ざり交差している細胞はまた毛様体腱から対をなすＶ字形グループとして現れる。これらのＶ字形束は総て、強膜棘からのそれらの起点に応じて強膜棘腱突起により前部または後部毛様体突起の結合組織に挿入する。輪状筋束を形成するＶ字形帯の２本のアームは毛様体腱への大変幅広い付着部から生じ、毛様体突起の前極終末部領域中の結合組織へ挿入する。さらなる筋束は虹彩部分で毛様体腱の最も内部から一対のアームとして生じ、それもまたＶ字形帯中に統合される。それらは２本の細い腱突起を形成し散大筋の終末部に近い虹彩中に挿入する。
【００６４】
筋束を分離している結合組織は、縦走部分では薄くコンパクトであり、放射状部分では筋束をより大きく分離するために高密度でより厚い。
毛様体筋の前極延長部およびその小柱網との関係は詳細に研究されてきた。筋肉の縦走部分の一部は腱が棘から後極角膜強膜小柱網中へと通り抜ける強膜棘に端を発する。シュレム管に隣接する部分は例外として筋肉と網状組織の間には連続性があり、大部分の網状組織は角膜のシュヴァルベ輪へ挿入する経線状筋肉の腱に相当する。平滑筋細胞は薄い繊維芽細胞鞘により取り囲まれ、コラーゲン、血管および繊維芽細胞により互いに分離されている。
【００６５】
作用機構
本発明はその機械的利益を増大させる目的で毛様体筋系の腱部分を短縮または縮小させるために必要な技術を包含する。このメカニズムは老視の始まりによりもたらされる遠近調節機能の生理的弛緩を克服するために必要である。
【００６６】
副次的な作用としてこの部位の細胞の縮小は効果的に小柱網を引っ張って開放し、そのため孔径を広げて眼内圧を低下させる。レーザー照射はまた、熱−誘発縮小によりコラーゲンの小柱シートを環の中心部へ押しやって小柱環の円周を小さくするであろう。これは効果的に小柱シートを上げて小柱間の空間を広げ、それにより流出抵抗を低下させる。
【００６７】
関連組織をほんのわずかしか傷つけずにコラーゲン結合組織を収縮または縮小させるために適当な波長領域のコヒーレントエネルギーを使用する技術が先行技術において開示されてきた。目的組織の所望の組織学的深度と一致させるために消滅深度(extinction depth)またはその相互スペクトル吸収係数によってパルス波および持続波双方の赤外線レーザーエネルギーが選択されてきた。例えば、約２ミクロンの波長を放射する中赤外線レーザーエネルギーは水中では約３５０ミクロンの深さで吸収される。この深さは水分を含有する前極中部の角膜基質の厚さと偶然に一致する。これが吸収熱プロフィールであり、眼の角膜の縮小と再屈曲のために適切であり、この処置はレーザー熱角膜形成術（ＬＴＫ）と呼ばれる。
【００６８】
この考え方を利用して本発明は消滅深度約８００〜１０００ミクロン、波長１．３２ミクロンを放射する赤外線レーザーの選択を開示する。図９に示したようにこの吸収深度は毛様体筋腱の含水コラーゲン基質の深さと一致する。この変数の波長依存性は従前に開示されており、この図は教科書の波長に対する吸収係数（水）のグラフである。固体ダイオードレーザーはこの波長を放射するために製造されたが、繰り返し数１Ｈｚ〜100Ｈｚで操作されるパルスネオジム：ＹＡＧレーザーが商業的に入手できる。このレーザーはコラーゲンの熱水収縮を引き起こすのに適当なエネルギー範囲内で操作される。しかし最近は同じ波長を放射するダイオード・アレー固体レーザーシステムが利用できるようになった。この持続波レーザーは好ましい熱プロフィールを発生できる。
【００６９】
このコヒーレントエネルギーを経強膜経路により直接毛様体筋のコラーゲン腱挿入部に向けるのが好ましいであろう。このエネルギーを毛様体腱から縦走毛様体筋のＶ字形束の基部が始まる強膜棘領域に向けるのがさらにより好ましいであろう。このエネルギーは、水晶体または毛様体のような他の重要な構造を損傷する危険がなく直接可視下で強膜棘に容易に向けることができる。
【００７０】
水晶体が損傷すると白内障が形成されるであろう。２つの安全因子がこの懸念を回避する。１．３２ミクロンの放射は水により強く吸収される。標的組織を突き抜けるエネルギーはいずれも、水晶体を損傷するに十分な房水温度の上昇を引き起こす前にすぐに消滅するであろう。また、本発明は直接可視下で赤外線エネルギーを標的強膜棘に向ける直接的接触送達系を記載する。虹彩基部はさらにレーザーによる水晶体へのアクセスを保護する。
【００７１】
毛様体の損傷は炎症および房水分泌不全を引き起こす可能性がある。選択的経強膜送達系の使用は、眼の後房部のこの領域に熱エネルギーが加わるのを防ぐ。
【００７２】
レーザー送達系
接触レーザー送達系は直径２００または３００ミクロンの石英光ファイバー探査針で、保護用ケーシングに内蔵され総外径が２２標準規格注射針と等しい探査針を含んでなる。この光ファイバーの先端はファイバー軸に対して約９０度の角度でエネルギーが送られ、エネルギーの後方散乱を防ぐよう後方は金で被覆して製造してもよい。送達探査針のもう一つの具体例では、眼にエネルギーを送達する時に取り扱いやすいように光ファイバーケーブルが一直線のハンドピースであってよい。これは図１０に図面で示してある。この送達系のその他のバリエーションも有利である。
【００７３】
赤外線レーザーは不可視波長の光を放射するので、手術部位の確認を容易にするため探査針に沿ってヘリウムネオンレーザー照準光線を向ける。
【００７４】
手順
外科手術に先立ち、濾過隅角構造の診断的隅角鏡検査を総ての眼について行う義務がある。
【００７５】
Goldmann単一鏡レンズも用いてよいが、構造の高画質観察のためにはGoldmann３−鏡隅角プリズムが推奨される。レーザーエネルギーの標的部位であるシュヴァルベ輪および強膜棘も確認するべきである。毛様体筋腱を均等に縮小させるためにエネルギーは球体の四分円４つ総てに適用する。多くの場合、その色素のために総ての四分円において強膜棘を可視化することは難しい。この場合、患者に試験鏡の方向を注視するよう求め、鏡と同じ方向に固定光を再配置すべきである。
【００７６】
遠近調節の促進のために強膜棘部位における毛様体筋腱の光熱縮小法を細隙灯を用いて行う。
【００７７】
眼の濾過隅角を可視化する焦点検査のための細隙灯の使用においては６つの方法が利用できる。拡散照明、直接照明、後方照明、正反射、間接側面照明および振動照明は、それぞれ所望の内容の選択により使用してよい。
【００７８】
従前には記載されていない新規方法は、他の方法を越えるかなりの利点を有する。
【００７９】
２％アルカリ溶液中のフルオレセイン色素を用いる角膜および眼球結膜の染色は、生体顕微鏡的照明のみの従前に記載された方法では可視化できなかった角膜強膜小柱網の輪郭を描くのに役に立つ。他の色素も用いてよいが、フルオレセイン色素が最も有効である。色素の好適な式を次に示す：
フルオレセインナトリウム    ２．０部
硝酸フェニル水銀            ０．００４（無菌用）
蒸留水                  １００．００
局所麻酔を結膜嚢へ注入し、次いで色素を注入した。麻酔薬およびフルオレセイン両方を組み合わせた無菌溶液は商業的に入手可能である。この麻酔は無傷の角膜への色素の吸収を促進する。
【００８０】
色素が結膜嚢中に注入された後、眼の表面上に均一に色素が分布するように瞼を閉じると明緑色の層ができる。この色素をすぐに洗い流さず投与した瞼の後ろ側で数分間留まらせる。このようにして色素は無傷の上皮を通過する。色素は最終的に濾過網状組織により除去される前房に到達する。普通のオレンジフルオレセイン色素はコバルトブルーフィルター処理した細隙灯の後方照明により励起されるため小柱網は鮮やかな緑色に染まる。
【００８１】
今般、細隙灯はさらに毛様体腱の強膜棘挿入部の位置を確認するために用いられる。通常見つかりにくい網状組織は細隙灯により可視化する。次いでブドウ膜網状組織の若干後方の部位およびシュレム管を選び赤色ＨｅＮｅ照明を若干後方および垂直に対し斜めに向けて照射した。角膜強膜小柱網は１１／２ｍｍ幅で前方にシュヴァルベ輪、後方は強膜棘に制限される前房隅角内部に円状に配置される。
【００８２】
より詳細は以下に記載するが、表面の冷却は熱プロフィールを適当な深度に限定する。
【００８３】
レーザーの繰り返し数が３〜２０Ｈｚで出力設定１〜６ワット、３００μｍ秒パルス幅で操作する１．３２ミクロンのＮｄ：ＹＡＧ赤外線レーザーシステムのフットペダルを押し下げる。パルスあたり６ジュールのエネルギーが得られ、ＣＷに対し３パルスの照射が可能である。０．５ミリワットＨｅＮｅ６３２．８ｎｍ照準レーザーは同様の光学的経路を通して伝わる。
【００８４】
緑内障および眼の高血圧における房水流出に対する抵抗の低下
慢性開放隅角緑内障または眼の高血圧の房水流出抵抗を低下させるために用いられるこの方法は遠近調節の増進に用いられるものと本質的には同じである。
【００８５】
その差異は、標的部位に円状に配置されたレーザー照射適用数に関する。さらに、正常な眼において遠近調節の増進のための治療は流出抵抗にはほとんど影響しない。
【００８６】
先行技術を越えるこの方法の有効性に関して２つの説明がある。
【００８７】
第一の説明はコラーゲン繊維の光熱縮小由来の毛様体筋腱の作用増強は篩状網状組織全体を内側に引っ張るという仮説に基く。濾過領域が増大し、流出抵抗が低下するように篩状層が膨張し、シュレム管の内腔が拡大する。Baranyはこの仮説および標的部位の解剖学的位置を確認し、それを図１および２に示す。
【００８８】
第二の学説は小柱輪の組織学的変化に基く。ＡＬＴの有効性を評価する遡及的分析によりレーザー照射はコラーゲンシートの熱誘導縮小またはアルゴンレーザー焼灼部位の瘢痕組織収縮によって小柱輪の円周を小さくすることが説明された。次いでこれは輪を前房の中心部へ押しやり、シートを持ち上げて小柱内の空間を引っ張って広げそれにより流出抵抗を低下させる。
【００８９】
小柱網の円周は約３６，０００ミクロンである。１００回のアルゴンレーザー焼灼において１回に５０ミクロンが焼灼されると、円周の約14％、５０００ミクロンの網状組織が焼灼され、８６％が損傷を受けない。もし、それぞれの焼灼について直径のわずか約５％の縮小が起こるならば、小柱円周を２５０ミクロン、輪の直径は８０ミクロン減少させることになり、小柱の側面をそれぞれ４０ミクロン押し上げる。その最も厚いところでさえ、小柱はわずかに１５〜２０層であり、平均の増加／単一小柱内空間は２ミクロンまたはそれ以上であろう。
【００９０】
通常の小柱内の空間は０．５ミクロンであると見積もられてきた。２ミクロンの増加は小柱シート管の房水流出に利用できる間隙の５倍の増加に相当する。これらの容積を用いれば、レーザー焼灼による１％の縮小でさえも小柱間の空間の５０〜100％の増加をもたらすであろう。
【００９１】
そのスペクトル吸収特性に関して適切に選択された中赤外線コヒーレントエネルギー源のわずかなコラーゲン縮小エネルギーを用いる小柱輪に対する経強膜的アプローチが所望の方法である。この方法による外傷はほとんどなく、それゆえに生物学的創傷修復応答は起こらないであろう。
【００９２】
１．３２ミクロンＮｄ：ＹＡＧまたは１．３４ミクロンＮｄ：ＹＡＰレーザーは図９に示したようにそれぞれ消滅深度が標的組織の深さに近い、適切なコヒーレントエネルギー源である。双方とも光ファイバー送達系により送達できる。現在では、レーザー系および光エネルギーの光学的フィルターリングの極めて精密な方法が存在する。共鳴光学および／または反射防止コーティングの適当な組合せの選択により、１０６４ｎｍの範囲を標準的に放射するレーザーにこの範囲の波長を発生させ得る。
【００９３】
この適用に適当なレーザー系は、３００ミクロ秒パルス幅、繰り返し数３〜２０Ｈｚおよび出力１〜６ワットで動作する、New Star Lasers, Inc.（Roseville, California）で製造されたような１．３２ミクロンＮｄ：ＹＡＱレーザーであろう。パルスあたり６ジュールのエネルギーが得られ、持続波に対し３パルスの照射が可能である。この送達系には０．５ｍＷヘリウムネオン（ＨｅＮｅ）６３２．８ｎｍレーザー由来の照準光線が組み込まれてもよい。
【００９４】
さらなる具体例では、持続波を１．３２μで放射するダイオード・アレー固体レーザーを使用してもよい。このＣＷレーザーの利点はピーク強度およびピーク放射露光がないため組織焼灼のリスクが低いことであろう。ＣＷ放射は組織内部でのより均質な熱プロフィールの可能性を提供する。
【００９５】
かかる系から得られる熱的効果は組織の色素吸収とは無関係である。このレーザーエネルギーの前房の房水による高度の吸収はエネルギーを弱め、小柱網を越える前に自消させる。次いでこのことはアルゴンレーザー繊維柱帯形成術（ＡＬＴ）で見られる虹彩毛様体炎および眼内圧の一過性上昇のような可能性のある続発症を未然に防ぐ。ＡＬＴで通常観察される外傷性創傷治癒応答はこの方法においては経験されないであろう。コラーゲンに対する実際の外傷はわずかで、相転移の時に存在するのみである。無傷で代謝的に不活性なコラーゲンは半減期が長いため通常は置換されない。従って血圧低下効果は永続しないにしても長続きするはずである。
【００９６】
発明者らは、コラーゲン縮小のための中赤外線コヒーレント放射線治療の使用が臨床学的に成功したモデルを開発してきた。Sunrise Technologies International Inc. (Fremont, California)は波長２．１２μで動作するホルミウム：ＹＡＧパルス・レーザーを入射瞳孔の６．５〜７．５ｍｍの光学部に集中させて角膜上の８〜１６ヶ所のレーザースポットに放射状に同時適用し屈折異常の補正に用いた。この特定の波長はレーザーの吸収深度が標的組織の深さと一致するように選択した。このように、組織内部の適切な深さにおいてコラーゲン結合組織の熱縮小温度（Ｔｓ）に到達するために最適な熱プロフィールが得られた。
【００９７】
外部からのレーザー適用法は細隙灯のもと、患者の楽な座位で表面冷却および特別に設計された石英光ファイバー送達系を用いて行われるであろう。通常の研究室に準拠する無菌的手法が推奨されるが、この方法は診療行為ではないので無菌的環境でなくともよい。
【００９８】
角膜強膜小柱帯は１ｍｍ幅であり前極のシュヴァルベ輪、後極の強膜棘の間の前房隅角中に円周状に配置している。
【００９９】
結膜円蓋中にＯｐｈｔｈａｉｎｅのような眼科用局所麻酔薬を１、２滴注入した。患者は細隙灯の前にあごをあご当てに置き、前額部を頭支えに当てて楽に座った。レーザー処置に先立ち、解剖学的構造を把握するために濾過隅角構造の診断的隅角鏡検査を行う義務がある。Goldmann単一鏡レンズも用いてよいが、構造の高画質観察のためにはGoldmann３−鏡隅角プリズムが推奨される。
【０１００】
好適な色素による角膜および眼球結膜の染色は疾病進行の程度を示すのに大変有益な方法であり、本法の変法はレーザー繊維柱帯形成術において標的組織を特定するのに使用される。２％アルカリ溶液中のフルオレセイン色素の注入はcomeo-強膜小柱網の輪郭を描くのに特に有用である。麻酔薬およびフルオレセイン両方を組み合わせた無菌溶液は商業的に入手可能であり、麻酔薬は無傷の角膜から前房への色素の浸透を促進する。
【０１０１】
他の色素を用いることもできるが、フルオレセインが最も有効である。色素が注入された後、眼の表面上に均一に色素が分布するように瞼を閉じる。色素は最終的には濾過網状組織により除去される前房に到達する。色素は細隙灯からのコバルトブルーフィルター処理光により励起されるため小柱機構は鮮やかな緑色に染まる。次いで通常は見えにくい標的組織を細隙灯を通して可視化するために後方照明を用いる。
【０１０２】
表面の冷却は標的組織のコラーゲン縮小のための適当な熱プロフィールを制限する。
【０１０３】
標準的治療法においては、慢性開放隅角緑内障または眼の高血圧において房水の抵抗を低下させる本法は全層結膜および強膜を通して外部から適用する。約５０回レーザーを１８０度にわたって小柱網に適用する。
【０１０４】
１．３２ミクロンの放射線を放射する赤外線レーザー系を用いるこの方法は有利である。
【０１０５】
このレーザーは８００〜９００ミクロンの好ましい吸収深度を有し、眼の小柱濾過網状組織の解剖学的深度と一致する。このレーザーは市販されておりマルチパルスモードで動作できるためＰＰＴＲ（パルス光熱放射分析）によりレーザー−組織熱相互作用の閉系モニタリングが可能となる。別の手法では固体ダイオードＣＷレーザー系を同じ波長で用いる。
【０１０６】
この好ましい熱による方法は赤外線波長領域でコヒーレントエネルギーを用いる光生物学的方法である。本発明はまた、コラーゲン縮小のためのマイクロ波および高周波技術のような他の熱による方法の使用も包含する。
【０１０７】
発明に関する光生物学的基礎
種々のタイプの組織の治療におけるレーザー光の利点は、それが単色光であるため、高エネルギーの光線と特定の光生物学的効果を得るために焦点を合わせ、操作できることにある。所望の結果を得るため、放射線照射条件は標的組織の特定の物理的、化学的および生物学的性質と一致させ得る。
【０１０８】
組織はそれらの（１）光学的性質（吸収、散乱および散乱異方性）、（２）熱に関する性質（熱容量、温度伝導率）、（３）物理的性質（粘弾性、引っ張り強さ、断裂点）、（４）化学組成（水分および他の内在性、外在性吸収剤）、（５）解剖学（細胞小器官、細胞、および組織の物理的配置）、（６）生理学（組織および器官の代謝状態および機能）により定義されてよい。放射条件および所望の終点によりいくつかの性質はレーザー−組織相互作用の最終的な効果の主要決定因子として他よりも優位に立つ。
【０１０９】
例えば、赤外線領域の電磁気スペクトルを放射するレーザーは実質的に光熱効果である光生物学的効果で組織と相互作用する。光熱効果は吸収された光エネルギーを熱に変換することに起因し、これが標的組織の収縮、凝固または破壊を引き起こす。レーザー−組織相互作用の性質および光熱効果の範囲は（１）組織内部における光の分配、（２）組織温度、（３）組織がその温度に保たれる継続時間、および（４）組織の熱的性質、拡散率、熱容量に支配される。これらの因子は総合的に組織の「熱履歴」として知られる。
【０１１０】
組織温度が水の蒸発閾値温度（１００℃）に近づくにつれて、レーザー−組織相互作用の光熱効果は（１）水の相変化に必要なエネルギーの影響、（２）組織の乾燥、（３）組織内の蒸気空胞の形成、および（４）組織内に捕捉される急速に膨張する蒸気空胞の物理的作用の影響を受ける。
【０１１１】
深度の関数としての「効果的な光吸収」という概念は組織に衝突する初期光線の分布の効果（例えば標準的入射平行光線、非標準的入射拡散光線等）、空気／組織接触面の反射指数、組織内部における吸収および散乱事象、および組織からのレミッタンスの変化（空気／組織接触面の反射および組織内部からの後方散乱による）を含むMonte Carloモデリング計算により最もよく示される。約１．３および１．４ミクロンの間の波長のレーザーエネルギーの消滅深度は約１．８ｃｍである。この波長範囲は水に比較的吸収されにくいが、散乱を伴う光熱メカニズムにより小柱網内部のコラーゲン中核の温度を臨界縮小温度である５８〜６５℃まで上昇させる。
【０１１２】
水は２０００ｎｍの光を強く吸収し、水の急速な蒸発をもたらす。組織の乾燥は組織の光学特性、特に赤外線レーザー照射の吸収特性を根本的に変化させる。光学的性質の変化に加え、水の損失は熱伝導度および組織固有の熱を低下させる。組織の「熱履歴」とは動的機能であり、従って所望の終点に到達するためには絶えずモニタリングしなければならない。
【０１１３】
パルス光熱放射分析
組織の熱履歴をモニタリングする一つの方法は、赤外線レーザーの光熱組織効果を理解することから得られる。この方法は「パルス光熱放射分析」またはＰＰＴＲとして公知であり、その熱履歴を特別に参照することにより組織応答を測定する技術である。ＰＰＴＲは例えば皮膚、腱および角膜のような種々の組織に適当なレーザー治療を決定するための間接的手法として研究されてきた。この方法は、これまで眼の濾過機構領域のコラーゲン結合組織の縮小に必要な熱エネルギーを調節するために使用されていない。
【０１１４】
光熱効果は、適当なレーザー照射パラメーターによりその放射エネルギーが組織の変化に必要な閾値を越えた時に標的組織内部で生じる。この光熱変化は生物学的応答を起こす誘引となり、照射された組織内部の複雑な事象を連続して引き起こす。これらの変化は相転移のみにより示されてもよく、または創傷修復応答および新組織合成を伴う組織破壊に進行してもよい。いずれにせよ、最終的な変化は熱応答の大きさまたは組織の「熱履歴」により決定されるであろう。
【０１１５】
PPTRはパルス放射線を照射された試験試料中で誘導された温度変化を測定するための速効力のある赤外線検出器を用いる非接触法である。光吸収の結果表面下の発色団により試料中で生じた熱は表面に拡散し、表面における赤外線放射レベルが増大する。放射された放射線を赤外線検出器上の一点に集めることにより試験試料表面近くの温度の時間変遷を示すＰＰＴＲシグナルを得る。試験試料（例えば角膜または皮膚組織）に関する有用な情報は放射されたコヒーレントエネルギーの調節に用いてもよいＰＰＴＲシグナルの分析から推定してよい。このようにして、標的組織の縮小に必要な熱エネルギーのリアルタイムの手術中モニタリングを提供する、閉系フィードバック機構がもたらされる。
【０１１６】
Beckman Laser Institute (University of California, Irvine)において皮膚組織におけるレーザー光線の深度プロフィールを測定するための実験が行われた。後方散乱光が前表面を通過する間に散乱した光のいくらかは吸収されるので、吸収に比較して強い散乱は前表面の温度を上昇させる傾向があることが測定された。もし散乱が重要な事象ならば放射線の輸送、温度分布および浸透深度は総て第一に散乱により支配されるが発色団の吸収には支配されない。小柱網領域における強膜を介する輸送は同様の光熱メカニズムを示すであろう。
【０１１７】
テキサス大学(Austin)のColin Smithpeterらは、コラーゲン縮小のために適当な熱プロフィールを発生させるにはパルス放射より持続レーザー光線（ＣＷ）がより有効であることを示した。同じ波長でより長時間動作するＣＷレーザーの熱伝導はより深い凝固および円錐形の損傷をもたらす。サファイアレンズ接触探査針は光線の拡散および有効ビーム直径を減少させる。ビーム直径が小さいほど標的部位内部の放射照度が増大する。探査針に組み込まれた接触レンズはまた、上皮組織から熱を除去することにより角膜表面を冷却し、表面の熱損傷の恐れを低減する。
【０１１８】
強膜棘部位の治療の場合、接触レンズまたは表面ヒートシンクが無い場合の熱プロフィールはＶ字形である。表面からの熱を除去することは８００ミクロンの深さの小柱網での組織の最大の熱変化を保証する。より表面に近い角膜強膜基質および結膜表面を覆っている部分の生理的温度は維持される。
【０１１９】
Brinkmannら（Lubeck, Germany）はレーザーパルスエネルギーおよび繰り返し数の影響について研究した。彼らはダイオードレーザーにより放射されるようなＣＷ放射線は、ピーク強度およびピーク放射露光がないため組織損傷に必要な閾値に到達しないので組織焼灼のリスクを低減させることを示した。ＣＷ照射は空間的および一時的に均質な熱プロフィール達成の可能性を提供する。
【０１２０】
ＣＷ放射の理論上の利点はパルスレーザー系の照射パラメーターのＰＰＴＲモニタリングから得た利益によりバランスが保たれている。
【０１２１】
表面の接触冷却
最適な熱プロフィールを保証するには結膜および強膜の表面から熱を取り除くことが有利であろう。これは小柱網は最大温度でレーザーエネルギーが通過するより表面の組織は普通と変わらない温度として定義される。種々の熱急冷装置がこの機能を提供すると仮定され得る。
【０１２２】
パルスレーザー照射および起寒剤スプレー冷却の適当な適用の組合せを表面組織の保護および熱傷のより深い標的組織への空間的分配の制限のために使用できることが発見された。
【０１２３】
本発明による動的冷却法は、起寒剤を直接レーザー適用部位に噴霧し、蒸発により表面を冷却することにより利用してよい。起寒剤の例としては１，１，１，２テトラフルオロエタン（起寒剤名、Ｒ１３４ａ（the National Institute of Standards and Technology）；沸点約−２６℃）がある。この起寒剤は環境に適合し、毒性も無く不燃性であって表面眼組織を損傷しないであろう。
【０１２４】
接触ヒートシンクは、レーザー接触送達探査針内部に受動静電気冷却系として組み込まれたもの（レーザーが通過して送達される石英またはサファイア接触表面）、または同材質の分離角強膜レンズのいずれかがレーザー通過時のその光熱容量のために静電放熱版として動作する。
【０１２５】
この冷却系のもうひとつの具体例は起寒剤スプレーをレンズ上に噴霧するか、さもなければ眼に適用する前にレンズを冷却する半動的な系であってよい。
【０１２６】
さらなる表面冷却法はレーザー照射部位における熱伝導法であってよい。
今般完全に記載された本発明は、その精神または本質的な特性から逸脱しない限り他の特定の方法または変法において具体化され得ると考えられる。このように、上記に示された具体例はあらゆる点で例示であって限定されるものではないと考えられ、本発明の範囲は前述の説明ではなく付属のクレームにより示され、またクレームと同等の意味および範囲内にある総ての改変がそこに包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】眼の前房隅角の拡大図を示す。
【図２】眼の毛様体筋の解剖学的位置およびその腱を房水濾過システムと関連付けながら示す。
【図３】眼の前房隅角および毛様体筋と濾過システムの関係の概略図を示す。
【図４】腱の階層的構造を示し、筋肉と差別化している。
【図５】HehWoltzの生理学的光学についての論文に図示された、前眼部の構成の無調節時（左）から遠近調節時（右）への変化を示す。
【図６】６（Ａ）および６（Ｂ）はRohenによる遠近調節機構の略図を示す。
【図７】FamsworthおよびBurkeの研究に基く毛様小帯の構成の略図を示す。
【図８】Colemanの水圧緩衝装置モデルの略図を示す。
【図９】水の吸収係数（汎用発色団）を入射波長の関数として表したグラフ。
【図１０】本発明の一つの態様に従って受動ヒートシンクと一体化したレーザー送達系を示す。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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