An analysis of retinal safety when using a laser based low-level red light therapy device for myopia

本研究は、低レベル赤色光療法用のアイライジング近視管理装置（EMMD）が、実験室測定、モデリング、およびヒトボランティアデータによって確認された実質的な安全マージンを有し、その曝露パラメータが確立された熱的および光化学的損傷閾値を十分に下回るものであるため、網膜への使用において安全であると結論づける。

要約

この論文の説明を、概念を視覚化するための比喩を用いて、日常言語に翻訳して以下に示します。

全体像：「赤色光」の目の治療は安全か？

目のための新しい種類の「ジム」を想像してください。医師たちは、子供の近視（近視性）の進行を遅らせるために、Eyerising 近視管理装置（EMMD） という装置を使用してきました。これは、1 日数分間、非常に穏やかで低レベルの赤色レーザー光を目に照射して機能します。

しかし、レーザーを伴うため、親や医師は懸念を抱いてきました。「子供の網膜をじっと見つめることは安全なのか？長期的に目を焼いたり損傷させたりする可能性があるのか？」

この論文は安全性に関する報告書です。カール・シュルマイスターとジョン・マーシャルという 2 人の専門家が、その疑問に答えるために装置を顕微鏡の下に置きました。彼らは単に推測したのではなく、光を測定し、コンピュータシミュレーションを実行し、その結果を既知の目の損傷に関する知識と比較しました。

調査：安全性をどのように確認したか

著者たちは装置を法廷の容疑者扱いし、危険であるという罪状が成立するかどうかを確認するために、3 つの異なる「テスト」を課しました。

1. 「懐中電灯」テスト（光の測定）

まず、彼らは実験室に入り、装置が実際に何をしているかを正確に測定しました。

• 設定： 赤色光の色（波長）と強度（出力）を測定しました。
• 発見： 光は深い赤色（654–655 nm）です。出力は約1 ミリワットです。
• 比喩： プレゼンテーションで使う標準的なレーザーポインターを想像してください。それらは通常、クラス 2（1 mW 未満）またはクラス 3R（最大 5 mW）です。この装置は境界線上にあり、わずかに「クラス 3R」ゾーンに踏み込んでいます。それは小さな懐中電灯よりも強いですが、レーザーカッターや高出力の産業用レーザーよりはるかに弱いです。

2. 「日焼け」対「熱」テスト（熱的および光化学的安全性）

著者たちは、光が目を傷つける 2 つの方法を、2 つの異なる比喩を用いて検討しました。

• 「熱」のリスク（熱的損傷）：
  晴れた日に葉っぱの上に虫眼鏡を当てている様子を想像してください。太陽光を強く絞りすぎると、葉っぱが燃えます。これが熱的損傷です。

  • 論文の主張： この装置は非常に弱いため、子供が瞬きをせずにじっと見つめたとしても（装置はそれを防ぎますが）、発生する熱は火ではなく、穏やかな暖かい風のようなものです。彼らのコンピュータモデルは、この光が実際に装置の出力よりも2.5 倍強くなければ、網膜を損傷させるほど加熱し始めないことを示しました。

• 「日焼け」のリスク（光化学的損傷）：
  皮膚の日焼けを想像してください。これは紫外線が化学反応を引き起こすために起こります。目の中では、通常、青い光がこの「日焼け」（ブルーライトハザードと呼ばれる）の犯人です。

  • 論文の主張： 赤い光は青い光とは非常に異なります。危険な化学反応を簡単に引き起こすだけのエネルギーを持っていません。著者たちは計算により、この装置の光は、理論的に「日焼け」が始まる限界値よりも38 倍弱いことを示しました。1 日に 2 回治療を受けたとしても、「安全マージン」は依然として巨大です。

3. 「人間のボランティア」テスト（現実世界の証拠）

時には、コンピュータモデルだけでは不十分です。著者たちは、人間のボランティアが意図的にレーザービームをじっと見つめて何が起こるかを確認した過去の研究を検討しました。

• 実験： 以前の研究では、人々は Eyerising 装置よりも5 倍強い（5 mW）レーザーを最大 15 分間見つめました。
• 結果： ボランティアはピンク色の残像（明るい光を見て目を閉じたときのようなもの）を見ましたが、視力は数分で正常に戻りました。数週間後、医師が顕微鏡で彼らの目を調べたところ、損傷はゼロでした。
• 比喩： 激しい雷雨（5 mW レーザー）の中で 15 分間立って濡れなかった（目の損傷なし）のであれば、軽い霧雨（1 mW レーザー）の中でたった 6 分間立っても、間違いなく乾いたままです。

「瞳孔」の要因：なぜ装置は見た目よりも安全なのか

著者たちは計算に「最悪のシナリオ」を使用しました：子供の瞳孔が暗い洞窟のように完全に開いて（7 mm）、すべての光を取り込むと仮定しました。

• 現実確認： 実際には、明るいものを見ると、目を保護するために瞳孔は縮小します（カメラの絞りが閉じるように）。
• 結果： 光が十分に明るく瞳孔を縮小させるため、実際に入ってくる光の量は、「最悪のケース」の計算が示したものよりもはるかに少ない可能性があります。これにより、安全マージンはさらに大きくなり、最悪のケースの計算よりも約8 倍安全になります。

判決

この論文は、Eyerising 装置が製造元が設計した通り（1 日 2 回、1 回 3 分、週 5 日）使用される場合、安全であると結論付けています。

• 安全網： この装置は、科学者が網膜損傷が発生すると知っている限界値よりもはるかに低いレベルで動作しています。
• 留保事項： 著者は、これらの安全規則は当初、偶発的なレーザー曝露（例えば、誰かが誤ってレーザーをあなたの目に向けるような場合）のために書かれたものであり、医療治療のためではないと指摘しています。しかし、最も厳格な安全規則であっても、この装置は見事に合格します。
• 小さな警告： 一部の人々がピーナッツにアレルギーがあるように、特定の薬を服用している人の中には光に対して特別に敏感な人がいるかもしれません。そのような特定の個人には、追加の注意が必要です。

要約すると： この論文は、「光を測定し、数値を計算し、歴史を確認しました。この目の治療に使用される赤色光は、毎日使用しても目を焼いたり化学的に損傷させたりしないほど穏やかです」と述べています。

技術概要

技術概要：近視管理デバイス（EMMD）の網膜安全性に関する分析

問題定義
近視、特に小児集団における近視の有病率の上昇に伴い、反復的な低レベル赤色光（RLRL）療法を含む治療的介入が開発されてきた。Eyerising 近視管理デバイス（EMMD）は、近視の進行を抑制するために設計されたレーザーベースのシステムである。臨床的有効性は報告されているが、レーザー放射の使用により、網膜の安全性に関する懸念が生じている。現在の国際的安全基準（例：IEC 60825-1）は、偶発的な被曝からの保護を目的として設計されたものであり、治療用途向けには設計されていない。また、RLRL 療法デバイスに関する特定の基準は現在存在しない。本論文は、確立された熱的および光化学的損傷閾値に対する曝露パラメータを分析することにより、EMMD の厳格な安全性評価の必要性に答えるものである。

方法論
本研究は、直接測定、計算モデリング、および実証データとの比較を組み合わせる多面的アプローチを採用した。

• デバイスの特性評価: 2 台の EMMD 単位を認定実験室（Seibersdorf Labor GmbH）で試験した。測定パラメータには、波長、眼内パワー、角膜照度、および網膜像の特性が含まれる。測定は、最大瞳孔径（小児における最大瞳孔開大を表す 7 mm 径）を用い、様々な調節状態をシミュレートして最小の網膜像サイズを決定する、最悪条件の下で行われた。
• 安全基準との比較: 測定された放射レベルは、IEC 60825-1:2014 および ANSI Z80.36-2021 に定義された最大許容被曝（MPE）限界と比較された。
• 熱的危険モデリング: 検証済みのコンピュータモデルを用いて、網膜の熱的損傷閾値を予測した。これらの予測は、赤色および緑色の波長に関する非ヒト霊長類（NHP）の実験データと比較され、静止した網膜（眼球運動のない最悪シナリオ）を仮定した。
• 光化学的相加性分析: 本研究は、Griess および Blankenstein のデータに基づく光化学的相加性の原則および修復動態を用いて、反復的な日常曝露の累積リスクを評価した。
• ヒトボランティアデータの文脈化: EMMD の曝露パラメータは、被験者が意図的に高電力のレーザーポインター（最大 5.1 mW）に長時間曝露された公開されたヒトボランティア研究（Robertson ら、2000 年）と比較された。

主要な結果

• 放射パラメータ: EMMD は 654–655 nm の赤色レーザー放射を放出する。7 mm 瞳孔を通過する最大眼内パワーは約 1 mW（0.93–1.03 mW の範囲）と測定され、デバイスはクラス 2 限界をわずかに上回り、クラス 3R カテゴリ内に位置する。
• 熱的安全性: 熱的損傷モデリングは、網膜損傷閾値がデバイスの曝露レベルよりも著しく高いことを示した。最悪の仮定（約 25 µm の最小網膜像サイズおよび静止した網膜）の下でも、200 秒間の曝露に対する予測損傷閾値は 2.5 mW であり、これは EMMD の 1 mW 出力の 2.5 倍である。
• 光化学的安全性: 角膜照度は約 26 W m⁻²と計算された。600 nm に対する保守的な光化学的 MPE 限界（基準内で最も適用可能な限界）と比較すると、EMMD の曝露は 38 倍低い。
• 累積曝露: デバイスのレジメン（1 日 2 回、3 分間のセッション、週 5 日）および生物学的修復メカニズムを考慮すると、安全余裕は依然として大きい。7 mm 瞳孔の場合、余裕は約 3 倍；より現実的な 4 mm 瞳孔の場合、余裕は約 8 倍に増加する。
• ヒトデータとの相関: Robertson らの研究との比較により、5.1 mW に 15 分間（相互性により 1 mW に 75 分間と同等）曝露されたボランティアは、構造的または機能的な網膜損傷を示さなかったことが示された。EMMD の日常曝露（1 mW で 6 分間）は、はるかに低いエネルギー負荷を表し、多日間の相加性を考慮した後の計算上の安全余裕は、7 mm 瞳孔で約 2.8 倍、4 mm 瞳孔で約 8.5 倍である。

意義と主張
本論文は、処方された使用条件下において、EMMD の曝露パラメータが保守的な網膜損傷閾値を十分に下回っていることを結論づける。著者は、実験的測定、計算モデリング、およびヒトボランティアデータの統合が、実質的な安全余裕を示していると主張する。

本研究は、一般的なレーザー安全基準に基づけばデバイスがクラス 3R カテゴリに分類されるものの、これらの基準は治療用途のために設計されたものではないことを強調している。したがって、近視治療におけるリスクと便益の分析が最重要である。著者は、EMMD は、曝露時間と頻度を制限するメーカーのソフトウェア制御に従って操作される場合、臨床使用において安全であると主張する。ただし、彼らは控えめに、特定の光感受性（例えば、薬物によるもの）を有する個人は注意を要する可能性があると指摘している。本論文は、新しい臨床的有効性データを提供するものではなく、むしろこの療法の継続的な臨床応用を支援するために必要な生物物理学的安全性検証を提供するものである。