治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的仪器和方法

摘要

一种用于治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的仪器包括一个治疗光源(2)，该治疗光源(2)被设计为发射一个波长介于1.2μm至1.3μm之间的治疗光束。所述光源(2)优选是一个被设计为发射脉冲光束的激光器。

说明书

技术领域

本发明涉及用激光治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积。

背景技术

角膜

角膜嵌在巩膜的前开口，并包括五层。角膜与巩膜之间的边缘叫做异组织边缘(角膜缘)，并构成一个半透明的区域，该区域具有附着于结膜之上的特性，结膜就是覆盖眼睑内表面和巩膜前部的薄膜。

角膜构成眼睛系统的主要透镜。为了该组织能正确实施其功能，它应该是透明的。因此，正常情况下角膜不含血管。与角膜相反的是，异组织边缘则富含神经和血管。

角膜的新血管化

然而，多种原因可以引起新的血管在角膜内形成。通常，可以说角膜的新血管化归因于一种针对处于不良状态下的角膜的组织而请求的帮助。

主要原因之一就是配戴隐形眼镜(柔软型或刚硬型)。

还有许多其它原因：感染、过敏、疱疹、缺氧、对毒剂的反应，等等。

一种个体的影响也被表明了。实际上，患酒糟鼻、爱滋病，或者做过辐射状角膜切开术或例如穿透性角膜移植术的病人，都有更加敏感的角膜，因此就更容易有形成新血管的风险，尤其在配戴隐形眼镜的时候。

无论是哪种原因，新血管的形成都有损于角膜的透明度，并因此而有损于眼系统的透镜功能。根据其位置和其发展的程度，这些新血管可以通过视觉锐敏度的丧失而表现出来。因此，必须能够治疗异常生成血管的角膜，以便使得这些新血管退化，如果可能的话，使它们完全消失。

治疗方法

至今，已经有多种治疗新血管化的方法被提出来。

第一种知名的方法是20世纪70年代之初提出来的激光凝固法。为了最佳效果，所用的激光应该具有577nm的波长。实际上，血红蛋白的吸收峰值之一就准确地位于这个波长。这种采用激光凝固法的治疗方法，尽管构成了一种性能良好的治疗途径，却仍然具有一些弊病。

激光凝固法的目的是通过在新血管区域内释放高热而用热激光烧灼这些新血管。这种热量的释放可能有害地导致眼系统的附带损伤。

最常用于前述的577nm波长的、知名的激光器是染料激光器。不过，购买和维护一台染料激光器的成本太高，使得几乎所有眼科中心都得不到这种类型的机器。

另一种治疗方法基于寻求用象孟加拉玫瑰红(rose Bengale)这样的外来生色团与氩激光器配合使用。该思路就是能够使用一种在眼科诊所中其它方面广泛使用的激光。遗憾的是，该方法要求往静脉内注射一种染料(孟加拉玫瑰红(rose Bengale))，并产生了一些就申请人所知还未解决的法规方面的问题。

最近，有人提出了使用光动力疗法(PDT)，该方法(PDT)通常基于将光敏药物与“非热”激光结合，与在光凝固法中所使用的激光相反。尤其，有人已经提议使用以商标Visudyne投入市场的光敏药物。然而，一方面，就申请人所知，这种药物至今还没有获得应用批准。另一方面，往静脉内注射这种类型的药物具有一些弊病：它有害地产生病人的暂时光敏化，这种光敏化迫使病人在一个较长的时间内(通常48小时左右)避免完全日光曝晒；在某些病人身上，注射光敏药物可能产生不良副作用。

此外，对于所有这些技术，所使用的波长都准确地是视网膜最敏感的波长，从而对视网膜有危险性。

结膜

球部和眼睑的结膜在正常情况下是有血管的。然而，从美学角度而言，血管在结膜上的过度聚积是有害的。血管的聚积可以表现为结膜上血管直径的增加和/或血管数量的增加。在有害于审美的过度聚积情况下，必须治疗这些血管。至今，最普遍的方法基于往眼中滴入几滴血管收缩剂。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种治疗角膜新血管化或结膜上血管过度聚积的新仪器和新方法。

尤其，本发明的另一个目的是对治疗角膜新血管化或结膜上血管过度聚积提出一种新的方案，与激光凝固法相反，该方案不引起过度的、破坏性的发热。

尤其，本发明的另一个目的是对治疗角膜新血管化或结膜上血管过度聚积提出一种新的方案，该方案不要求用某种药品(染料、光敏药物、血管收缩剂)。

尤其，本发明的另一个目的是对治疗角膜新血管化或结膜上血管过度聚积提出一种简易的、维护成本低的，并且/或者体积小的新仪器。

前述目的的全部或部分由本发明实现，本发明的目的是提出一种治疗角膜新血管化或结膜上血管过度聚积的新仪器和新方法。

本发明的用于治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的仪器包括一个治疗光源，该治疗光源被设计为发射一种波长介于1.2μm和1.3μm之间的治疗光束。

本发明还有一个目的就是提出一种治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的方法，根据该方法，使用波长介于1.2μm和1.3μm之间的治疗光束，在角膜新血管化的情况下照射角膜或角膜缘，或者，在结膜上血管聚积的情况下照射结膜，最好不预先使用某种药品，尤其如在PDT情况下的染料或光敏药物，或者血管收缩剂。

已经观察到，使用具有前述波长特征的治疗光束有利地而且令人惊异地容许有效地治疗新生了血管的角膜，而不必使用象在PDT情况下的药物，或者还容许降低结膜上血管的密度。此外，在本发明的波长范围内，视网膜的风险比用根据现有技术的前述激光更小。

优先地，更具体地说，该治疗仪器具有部分或全部的下列附加特征，单独或相互组合地采用：

-光源被设计为发射脉冲型治疗光束；

-每个脉冲的时长可调节；

-每个脉冲的时长可以调节到一个低于0.5s的值，最好至少到一个介于0.1s和0.3s之间的值；

-两个脉冲之间的时间间隔可调节；

-两个脉冲之间的时间间隔可以调节到一个高于0.5s的值，最好到一个高于或等于0.9s的值；

-治疗光束的发射时长可调节；

-每次发射的脉冲数量可调节；

-每次发射的脉冲数量至少可以在50与300之间调节；

-治疗光束的功率可调节；

-治疗光束的功率至少可以在1W与5W之间调节；

-脉冲的功率密度至少可以在30W/cm²与300W/cm²之间调节；

-光源是激光源；

-激光源包括一个拉曼光纤激光器；

-拉曼光纤激光器包括一个泵浦激光二极管、一个掺镱光纤激光器、一个功能为变换来自于掺镱光纤激光器的光束的波长的拉曼变换器。

优先地，本发明的治疗方法具有全部或部分的下列附加特征，单独或相互组合地采用：

-有利地是，治疗光束是脉冲型的；

-被照射部位(角膜、角膜缘、或结膜)的激光束的功率密度(d)优选介于30W/cm²与300W/cm²之间，最好为大约100W/cm²；

-每个脉冲的流量优选介于1J/cm²与30J/cm²之间；

-每次发射的总流量介于6000J/cm²和90000J/cm²之间，最好为大约30000J/cm²；

-两次连续脉冲之间的时间间隔(T)高于0.5s，最好高于或等于0.9s；

-每次发射的脉冲数量(N)优选介于50与300个脉冲之间；

-每个脉冲的时长(t)优选低于0.5s，最好介于0.1s与0.3s之间；

-在角膜新血管化的情况下多次重复照射角膜或角膜缘的操作，或者，在结膜上血管聚积的情况下多次重复照射结膜的操作，各次照射操作之间最好休息至少一天。

附图说明

在下文中对本发明的仪器及其使用的一个最佳实施变型的描述的启发下，本发明的其它特征和优点将更清楚地显示出来，该描述作为一个非限制性的实例参照附图1而被给出，附图1描绘了本发明的一个用于治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的仪器的总框图。

具体实施方式

治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积的仪器

参照附图1的框图，治疗仪器1主要包括一个具有光纤输出200的光源2，和一个适配接口3。

适配接口3通常容许把光源2从输出端200发送出的治疗光束(L)指向需要治疗的眼睛区域(角膜、角膜缘、或结膜)。该接口3可以采用各种已知的形状。

作为实例，并且不穷尽地，接口3例如是一个手持物，该手持物容许用手操作光源2的光纤输出端，或容许通过一个裂隙灯(角膜显微镜)来实现。尤其在专利US 4900 143、US 5 346 468、US 5 951 544中描述了一些手持物的实例。在专利US 5 002 336中描述了裂隙灯(角膜显微镜)的一个实例。在使用裂隙灯(角膜显微镜)的情况下，裂隙灯(角膜显微镜)最好、并且通常本身包括一个瞄准激光器。

无论适配接口3是哪种，照明光源2都被设计为在输出端200发射一个具有介于1.2μm和1.3μm之间的发射波长的治疗光速。

优选地，该治疗光束是一个相干光束(激光)。不过，在另一种实施方式下，该治疗光束可以是非相干光束，该非相干光束产生于一个足够功率的光源，然后被滤光，以便只保留1.2μm和1.3μm范围内的频率成分。

参照图1，仪器1的光源2还包括一些容许医生调节光束(L)的主要发射参数(尤其是功率、脉冲次数、每次脉冲的时长、两次脉冲之间的时间间隔)的装置(208、209、210、S1、S2、S3、S4、S5)；这些调节装置将在下文中更详细描述。

仪器1还包括一些控制装置4，这些控制装置4容许医生根据已经调节好的发射参数来控制光束的触发。这些控制装置4包括例如一个启动踏板或等价的任何其它手动触发装置。

当治疗光束是激光光束时，在更普遍的范围内，本发明不局限于一种特定类型的激光源2，任何容许发射一个符合上述波长条件的激光束的、为专业人士所知的激光源都可以被使用。尤其地，而不是穷尽地，可以使用如下的光源类型：

-拉曼光纤激光器，持续型或脉冲型的；

-脉冲型或持续型的铬：镁橄榄石(Cr：Forsterite(Cr+：Mg₂SIO₄))激光器，由一个掺钕(Nd)光纤或固态激光器激发，由一个掺镱光纤或固态激光器泵激，或由二极管泵激。

-脉冲或持续的参数振荡器，由另一个激光源泵激；

-激光二极管；

-由另一个激光源泵激的持续或脉冲的固态拉曼变换器或激光器。

由于下列主要原因，优先使用上述激光器中的拉曼光纤激光器：

-该激光器的光纤输出便于将光束输送至输出端200；

-所产生的激光束具有良好的光谱质量和空间质量；

-有利的是，激光源2结构紧凑；

-激光源2可靠，不需要任何维护；

-这种类型的激光器提供激光器制造质量/成本的最佳折衷。

波长介于1.2μm和1.3μm之间的拉曼光纤激光器的最佳实施实例

参照图1，光源2是一个拉曼光纤激光器，并包括一个波长为910-930nm或970-980nm的泵浦激光二极管201、一个掺镱Yb光纤激光器202，以及一个拉曼变换器204，该拉曼(Raman)变换器204的功能为改变光纤激光器202的输出端处的光束的波长，以便获得波长1260nm-1270nm的激光光束。

掺镱(Yb)光纤激光202构成如下：一个双套光纤205，该双套光纤205的芯掺杂了镱；位于输入和输出端的两个布拉格(Bragg)网207a，这两个布拉格(Bragg)网207a被光刻在光纤中。激光器202的光纤的输出端203直接焊接在拉曼变换器204的输入端上。

拉曼变换器204包括一个具有掺磷芯的光纤206和位于输入端和输出端的两个布拉格光栅，该布拉格光栅被调节到1260-1270nm范围内的一个波长。该转移器204容许在单独一步中改变激光器202的发射波长。

在另一个变型中，可以用一个单模式光纤，不同于前述的前纤；在这种情况下，最好根据光纤的性质，尤其是根据所用的掺杂剂的类型来调整拉曼变换器204的转换步骤的数量。

还可以用单模式耦合器来替换布拉格光栅。

刚参照图1描述过的、容许发射波长介于1.2μm和1.3μm之间的治疗激光束的拉曼光纤激光器本身是新的，因此除了用于治疗角膜新血管化或结膜上血管聚积这一特定领域之外，还可以有利地被用于其它应用(医疗或非医疗)。

参照图1，对激光束的功率的调节是通过一个具有低耦合率的耦合器208和一个连接在电子控制装置210上的光电二极管209来实施的。电子控制装置210还从输入端接收一个第一持续设定信号(S1)，该信号(S1)的值由医生手动调节(例如通过一个电位器或等价的装置)，并且该信号(S1)表征激光光束在持续工况的设定功率。根据该设定值(信号S1)，电子控制装置210通过直接在输出端影响泵浦二极管201的电流来自动调节所发射的激光光束的功率。因此，该电子控制装置210容许医生手动调节治疗激光束的功率到一个预定值(设定信号S1)。

此外，电子控制装置210还在输入端接收四个其它的接续设定信号S2、S3、S4、S5，四个信号的值由医生手动调节：

-例如，设定信号S2表征运行工况(持续的或脉冲的)；

-例如，设定信号S3在脉冲工况的情况下表征治疗激光束的每个脉冲的时长；

-例如，设定信号S4在脉冲工况的情况下表征两个连接脉冲之间的时间间隔；

-设定信号S5在控制装置4每次启动时表征治疗激光束的发射时长(换句话说，在脉冲工况下的脉冲数量)。

由此，电子控制装置210根据设定信号S1至S5和根据耦合器201及光电二极管209采样的信号来操纵泵浦二极管201的电流，以便自动调节所发射的激光束的物理特性[功率、工况(脉冲型或持续型)、发射时长，以及在脉冲工况下：每次脉冲的时长和各次脉冲之间的时间间隔]。

治疗方法

本发明的仪器的应用方法如下：

步骤1：医生手动调节治疗激光束的发射参数[功率、工况(持续型或脉冲型)、发射时长(或者，在脉冲工况的情况下，脉冲的数量)，以及在脉冲工况下：每次脉冲的时和长、两个脉冲之间的间隔]。

步骤2：通过适配接口3，医生非常精确地而且本身已知的方式调节激光束相对于要照射的点(角膜、角膜缘、或结膜)的空间位置。

步骤3：当完全对准时，医生启动控制踏板4，从而触发治疗(照射要治疗的点)光束发射以预定的发射参数发射。

当所瞄准的点被治疗时，医生对一个新的要治疗的点重复步骤2和3，重复为扫描整个要治疗的表面所需要的次数。根据具体情况，该表面可能是角膜的整个表面或只是角膜表面的一部分。在角膜新血管化的情况下，新血管从角膜缘向角膜延伸；因此，为了治疗角膜新血管化还推荐照射角膜缘，尤其是在角膜边缘的部分。在结膜上血管聚积的情况下，根据情况照射球部的和眼睑的结膜的全部或部分表面。

上述手术根据这样一个频率来重复：该频率根据医生逐个病例确定的治疗规程而变。

在实验室进行的比较试验已经可以显示：用脉冲型激光束(L)比用持续型激光束更可取，因为它可以降低烧伤角膜、角膜缘、及结膜的风险。

更具体地说，本发明的治疗方法和治疗仪器优先具有如下技术特征中的全部或部分。

被瞄准的点(角膜、角膜缘、或结膜)范围内的激光束的功率密度(d)优先介于30W/cm²和300W/cm²之间，最好为大约100W/cm²，注意功率密度(d)由如下公式定义：

$>>d>=>>P>S>\; >s>$

其中P表示每次脉冲的功率，S表示激光束在被照射点范围内形成的光点的表面积。

脉冲的流量优选介于1J/cm²和30J/cm²之间。此处注意每个脉冲的流量(F)由如下公式定义：

F＝d×t

其中d表示每个脉冲的功率密度，t表示脉冲的时长。

光点的表面积(S)依赖于光纤输出端的激光束的直径、光束的“腰(waist)”、和激光器的光纤输出端与被照射点之间的距离。对于激光束的一个给定的腰和直径，将激光器的光纤输出端移得越远，光点的面积就越大，功率密度和脉冲的流量就越小。

每次发射的总流量优先介于6000J/cm²和90000J/cm²之间，最好为大约30000J/cm²，注意每次发射的总流量(FT)由如下公式定义：

FT＝F×N

其中N表示每次发射的脉冲数量，F表示每个脉冲的流量。

两个连续脉冲之间的时长(T)应该大到足以避免组织(角膜、角膜缘、或结膜)的过热。两次连续脉冲之间的时长(T)优先高于0.5s，最好高于或等于0.9s。

更具体地说，在每次发射的脉冲数量(N)优先介于50与300个脉冲之间及每个脉冲的时长(t)介于0.1s与0.3s之间的情况下，获得了令人满意的折衷，该折衷容许在限制每次发射的治疗时间以便不让病人太长时间地静止的情况下满足前述的流量数值。

更具体地说，该治疗仪器的特征优先在于这样一个光束：该光束的每个脉冲功率介于1W与5W之间、最好为大约3W；该光束的每个脉冲在仪器输出端的功率密度介于30W/cm²和300W/cm²之间，最好为大约100W/cm²。

在一个起纯粹说明性作用的确切实施实例中，该治疗仪器是带手持物的光纤激光器，该仪器所发出的治疗激光束具有大约2mm的直径，并在将光纤输出端定位于距需要照射的点大约10cm处的情况下使用。

治疗规程由医生尤其根据血管的大小(角膜上的新血管或结膜上的血管的密度和/或大小)以及希望病人保持静止的时间长度来定义。

治疗规程的实例：每天，连续多日；或每三天，连续多日。在所有的情况下，最好是对需要治疗的区域多次重复照射手术，在各次照射手术之间休息至少一天。

不过，强调下面一点仍然是有益的：有利的是，本发明的治疗能够不产生任何有害副作用，尤其不会引起角膜、角膜缘、或结膜的过度过热。因此还可以考虑通过如下方式来缩短治疗规程的总时间长度：将多个连续的照射角膜、角膜缘、或结膜的手术合并到同一天，而不必象在前述规程的实例中那样在各个手术之间提供一个休息日。

规程的时间长度将依赖于新血管或血管的增生规模以及所要获得的效果。

在角膜新血管化的情况下，可以根据情况只照射角膜被新血管蔓延的区域，或者还照射这些新血管发源处的角膜缘；在这种情况下，观察到这些血管扩张然后出血。最好还可以预防性地照射那些凭肉眼看来新血管还没有到达的角膜区域，从而可以限制新血管的增殖。

然而，本发明并不局限于上述的使用参数和条件，这些使用参数和条件仅仅是为了起说明作用而给出的。