Полимерни 

Въздействието на лазерното лъчение върху органите на зрението. Свойства на лазерното лъчение и неговото въздействие върху тялото

В момента лазерите са здраво закрепени във всички сфери на човешкия живот. Използват се в медицината, химията, физиката, биологията и много други области. съвременната наука. Трудно е да се надцени приносът на това явление за напредъка на човечеството. Въпреки това, небрежното използване на тази технология може да доведе до пагубни последици за човешкото здраве. Ослепяване, изгаряния, електрически наранявания - това далеч не е пълен списъкнаранявания, които могат да се получат при взаимодействие с лазер. Неекранираното лазерно лъчение с висока мощност е сериозна опасност, ако се третира леко и не се спазват основните правила за безопасност.

Тази статия ще ви помогне да разберете нюансите на това явление и ще ви даде представа за заплахите, които лазерното лъчение представлява за човешкото здраве. Освен това ще получите представа за основите на безопасната лазерна работа и ще научите как съвременните лазери се разделят на класове според нивото на заплаха за човешкото здраве. Тук можете да видите и малка историческа справкаотносно лазерите.

Лазерът като явление

ЛАЗЕР - Усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация.Както можете да видите, зад тази дума се крие съкращение за английски език. На руски това може да се преведе като „усилване на светлината чрез индуцирана радиация“. Усилването на енергията до състояние на повишена интензивност води до появата на лазерно лъчение. В резултат на множество отражения в система от огледала, радиацията се усилва и в резултат на това можем да наблюдаваме явление, което е абсолютно уникално по своите физически свойства. Лазерният лъч е много по-тесен от светлинния лъч на обикновена лампа, но разликите им не свършват дотук. Лазерното излъчване проектира вълна с една дължина на вълната и един чист цвят, освен това светлинните вълни напълно съвпадат във времето една с друга. Това, което отличава лазерните лъчи от обикновената светлина, е тяхната организация (съгласуваност, в научен смисъл).

През 1916 г. са направени първите стъпки към изследването на лазера. След продължителни изследвания, небезизвестният Алберт Айнщайн изложи своята теория за взаимодействието на радиацията с материята, като по този начин направи възможно разработването на квантови усилватели, способни да проектират електромагнитни вълни. Следващият значителен пробив идва през 1928 г., когато Ланденбург провежда серия от експерименти. Резултатът от упорита работа беше формулирането на условието за намиране на индуцирана емисия като нейно преобладаване над абсорбцията. И само повече от четвърт век по-късно, през 1955 г., съветските физици Басов и Прохоров проектират квантов генератор с амоняк като активна среда. Оттогава огромен брой учени станаха участници в надпреварата за проектиране на лазерни системи, която не спира и днес.
Тази технология има неоценим принос за развитието на медицината.

Много задачи, които преди изглеждаха нерешими, с усъвършенстването на лазерите, се превърнаха в минало. Неговите чудодейни лъчи възстановиха здравето на много хиляди хора. Какво си струва само лазерната корекция на зрението, която само за 10 минути ви позволява да върнете перфектното зрение на всеки пациент. Ефективността на тази операция достига 100%. Козметолозите също са намерили приложение на тази технология в своята дейност. Излъчването на медицински лазер дава възможност за селективно въздействие върху корените на косата, старческите петна и други дефекти на кожата. Днес е възможно бързо и почти безболезнено да премахнете бенка, както и скучна татуировка.

По едно време един изключителен френски учен Луи дьо Бройл произнесе пророческа фраза: „Грандиозно бъдеще е предопределено за лазера. Трудно е да се предвиди как точно ще бъде използван, но вярвам, че зад лазера стои цяла техническа ера.” И наистина живеем в епоха, когато почти няма области на дейност, в които по един или друг начин да не се използват технологии, базирани на лазерни лъчи. Съвременните измервателни уреди не могат да си представят без използването на лазерни лъчи в тяхното проектиране. Лазерът направи възможно измерването на разстоянието от Земята до Луната, точността на тези измервания беше няколкостотин метра. Използването на лазерни лъчи в областта на радарите позволи значително да се повиши точността на получените данни. Няма съмнение, че тази технология все още ще играе ролята си в бъдещето на научните и технически прогрес.

Как лазерните лъчи влияят на човешкото тяло?


Една от характеристиките на лазерните лъчи е изключително високо нивоконцентрация на енергия. Светлинен лъч, произведен от лазер, е способен да повиши температурата на повърхността, към която е насочен. С помощта на насочено облъчване е възможно да се постигне деформация на почти всяка повърхност за кратък период от време. Концентрацията на колосален енергиен поток в малка площ ви позволява да достигнете температура от повече от милион градуса. Благодарение на това свойство лазерите се използват широко в хирургията и обработката на материали, което ги прави и заплаха за човешката кожа, когато са изложени на прекомерна радиация. Увреждането на кожата с лазерен лъч е подобно на термично изгаряне. Също така значителна опасност се крие в лазерното лъчение, произведено от фотохимичния ефект. Съвременните устройства обаче намаляват този риск до минимум.

Струва си да се отбележи, че светкавичната скорост на излагане на лазерни лъчи позволява да се избегне болка. Поради това свойство лазерът се използва широко в хирургията. Краткосрочните лазерни операции не изискват никаква анестезия. Няколко големи операции могат да се извършват без анестезия. В същото време времето, прекарано за такива операции, е много по-малко, отколкото при традиционната хирургия със скалпел.

Често работата на лазерните системи е придружена от шум, който може да достигне ниво до 120 dB. Продължителното излагане на такова оборудване може да причини проблеми със слуха. Същия начин химическа реакциямощен лазерен лъч и въздух се придружава от обилно освобождаване на озон. Хората, които дълго време работят с лазери, могат да бъдат диагностицирани с дисфункции на вестибуларния апарат. Честотата на тези нарушения зависи от професионалния опит. Лазерното лъчение може да причини необратими промени в човешкото тяло, нарушения на органите на зрението, централната нервна система и вегетативната система.

Грижете се за очите си


Окото- един от най-крехките елементи на нашето тяло.За разлика от други органи, той няма защита срещу заобикаляща среда. Когато невидим инфрачервен лазер удари окото, човек няма да почувства нищо, защото мозъкът няма да го възприеме като източник на светлина и няма да има защитна реакция. Абсорбцията на ултравиолетова радиация от роговицата на окото може да доведе до епителен оток и ерозия. В особено тежки случаи е възможно замъгляване на предната камера. Ретината на окото е много по-застрашена. След като лазерното лъчение достигне до ретината, то се разпространява по-нататък в цялата оптична система на органа на зрението.

Ако директен лазерен лъч попадне в окото при гледане в далечината, последствията могат да бъдат много плачевни. Концентрацията на спектъра на колимирания лъч върху ретината в този момент може да достигне 100 000 пъти. В фундуса на окото с такова увреждане се откриват изгаряне и подуване на ретината, кръвоизлив с по-нататъшна поява на белег и намаляване на зрителната острота. Такъв мощен ефект може дори да доведе до слепота. От това следва, че вероятността от загуба на зрението в резултат на силна радиация е доста висока.

Класификация на лазерите

По-голямата част от лазерното оборудване, произведено по целия свят, е произведено и сертифицирано в съответствие с международните стандарти, договорени от Американската асоциация CDRH (Център за устройства и радиологично здраве). В зависимост от нивото на заплаха, което различните лазерни системи представляват за човешкото тяло, те се разделят на четири основни класа:

Клас I (безопасен)- лазерни системи с ниска мощност, които не излъчват вредно за хората ниво на радиация. Такива лазери не могат да причинят увреждане на окото. Този клас включва и устройства, оборудвани с корпус, който не излъчва лазерен лъч навън. В този случай лъчът може да бъде по-мощен от нормата, разрешена за първи клас.

Клас II (ниска опасност)- Тези лазери вече са способни да причинят увреждане на човешкото око, при контакт с очите за повече от 0,25 секунди. Те не включват устройства, които произвеждат радиация с невидима вълна.

Клас III (средна опасност)- дори кратък визуален контакт с лъча на такава лазерна инсталация може да доведе до увреждане на органа на зрението. Във всеки случай е невъзможно да се работи с такива устройства без специални защитни очила. Разсеяната радиация не представлява опасност при зрително контактно разстояние над 13 сантиметра и време по-малко от 10 секунди. Съществува значителен риск от запалване, ако лъчът влезе в контакт със запалими материали. Изходната мощност е около 500 mW.

Клас IV (силно опасен)- мощни лазери, които представляват опасност за здравето. Те са в състояние да причинят значително увреждане на ретината на окото с кратко излъчване на директен лъч. В практиката на използване на такива устройства имаше ситуации, когато лъчът случайно се отрази в окото от обикновена отвертка или бутон на ръкава. Излагането на тези лазери е много вероятно да причини тежки изгаряния на кожата, както и да възпламени горими и други запалими материали. Опасност създава и повишеното ултравиолетово излъчване на светкавици. Напоследък правителствата на много страни активно работят по адаптирането на такива лазери за военни цели. Компаниите, представящи своите разработки на изложения, получават финансиране от държавата.

Предпазни мерки


В грешни ръце мощният лазер е не по-малко опасен от огнестрелното оръжие. Само сертифициран персонал може да работи с такива устройства. Най-добрата превенция на лазерното лъчение е спазването на правилата за работа и защита. Използването на лазерни системи от II-III нива включва ограждане на зоната на работа с лазера и екраниране на радиацията. Лазерите от ниво IV трябва да бъдат напълно изолирани от останалата част от производството, работата с тях се извършва дистанционно. Повърхностите в такива помещения са боядисани в цветове с ниска отразяваща способност. Ако нивото на осветеност е недостатъчно, работата с лазери е неприемлива. Прозорците за наблюдение трябва да бъдат оборудвани със защитно стъкло. При необходимост от ремонт на устройството е строго забранено използването на части и консумативи, които не са одобрени от производителя.

Защитното оборудване срещу лазерно лъчение трябва да гарантира, че вредното въздействие на радиацията е предотвратено или нейната величина е намалена до ниво, което не надвишава безопасността. Оборудването на работниците, взаимодействащи с лазера, трябва да включва щитове, маски, технологични палта и специални очила. Веднъж годишно те трябва да преминат пълен медицински преглед. Тази предпазна мярка е повече от оправдана. Повечето от изследователите, изучаващи здравето на лазерните придружители, са установили предразположение към астенични и вегетативно-съдови разстройства при тях. Достъпът до производствените зони, където се извършва лазерна работа, трябва да бъде строго ограничен. Лазерната система трябва да бъде сигурно защитена срещу неразрешена употреба чрез ключ, задействан от ключ или друг подобен механизъм.

Оптичните квантови генератори (OCG, лазери) са устройства, които са източник на светлинно излъчване от напълно нов тип. За разлика от лъча на всеки известен източник на светлина, който носи електромагнитни вълни с различни дължини, лазерният лъч е монохроматичен (електромагнитни вълни с точно същата дължина), има висока времева и пространствена кохерентност (всички вълни се генерират едновременно в една фаза), тясна насоченост, което води до точен малък фокус. Следователно плътността на мощността на лазерното лъчение в импулс може да бъде огромна.

Има различни видове лазери: твърдотелни, където излъчвателят е твърдо тяло - рубин, неодим и др., газови лазери (хелий-неонови, аргонови и др.), течни и полупроводникови. Лазерите могат да работят в непрекъснат и импулсен режими.

Лазерното лъчение се характеризира със следните основни параметри: дължина на вълната (µm), мощност (W), плътност на потока на мощността (W/cm2), енергия на излъчване (J) и ъглова дивергенция на лъча (дъгова min).

Обхватът на JCG е много широк: в различни области на националната икономика, в комуникационните технологии (позволява ви да предавате голям бройинформация), в микроелектронната, часовниковата индустрия, в заваряването, запояването и др., в научно изследване, в изследването на космоса.

Уникалността на лазерния лъч - получаване на висока мощност на излъчване върху много малка площ, пълна стерилност - позволява да се използва в хирургията за тъканна коагулация по време на операции на ретината, като нов инструмент за изследване в експерименталната биология, в цитологията (лъчът може да достигне до отделни органели, без да уврежда цялата клетка) и т.н.

Все по-голям брой хора се привличат в обхвата на лазерите; по този начин този вид излъчване придобива значението на много сериозен професионален и хигиенен фактор.

В производствените условия най-голямата опасност не е директен светлинен лъч, чийто ефект е възможен само при грубо нарушение на правилата за безопасност, а дифузно отражение и разсейване на лъча (при визуално наблюдение на лъча, удрящ целта, при наблюдение на устройства близо до пътя на лъча, когато се отразява от стени и други повърхности). Особено опасни са отразяващите повърхности. Въпреки че интензитетът на отразения лъч е нисък, безопасните за очите нива на енергия могат да бъдат превишени. В лаборатории, в които работят с импулсен ОКГ, има допълнителни неблагоприятни фактори: постоянен (80-00 dB) и импулсен (до 120 dB или повече) шум, ослепителна светлина от лампи на помпата, умора на зрителния анализатор, нервно-емоционален стрес , газови примеси във въздушната среда - озон, азотни оксиди; ултравиолетово лъчение и др.

Биологично действие на лазерите

Биологичният ефект на лазерите се определя от два основни критерия: 1) физическите характеристики на лазера (дължина на вълната на лазера, непрекъснато или импулсно облъчване, продължителност на импулса, честота на повторение на импулса, специфична мощност), 2) характеристики на абсорбция на тъканите. Свойствата на самата биологична структура (абсорбираща, отразяваща способност) влияят върху ефектите от биологичното действие на лазера.

Действието на лазера е многостранно – електрическо, фотохимично; основното действие е термично. Най-опасните лазери с висока импулсна енергия.

Директен светлинен монохроматичен импулс причинява локално изгаряне в здрава тъкан - коагулация на протеини, локална некроза, рязко ограничена от съседната област, асептично възпаление, последвано от развитие на белег на съединителната тъкан. При интензивно облъчване - нарушения на васкуларизацията, кръвоизливи в паренхимни органи. При многократни експозиции патологичният ефект се увеличава. Най-чувствителни са очите (роговицата и лещата фокусират излъчването върху ретината) и кожата, особено пигментирана.

клиника

При директен удар на лазерния лъч в окото - изгаряне на ретината, нейните счупвания. Могат да бъдат засегнати роговицата, ирисът, лещата, кожата на клепачите. Увреждането обикновено е необратимо.

Не само пряката, но и дифузната отразена радиация от всяка повърхност е опасна за очите. При продължително излагане на последното най-често се откриват игловидни, сагитатни и по-рядко точкови помътнявания на лещата. На ретината - светли, жълтеникаво-бели, депигментирани лезии. При изследване на функционалното състояние на зрителния анализатор се определя намаляване на светлинната и контрастна чувствителност, увеличаване на времето за възстановяване на адаптацията, промени в светлочувствителността. Характерни са оплаквания от болка и натиск в очните ябълки, болки в очите, уморени очи до края на работния ден, главоболие.

В допълнение към увреждането на органа на зрението, при работа с OCG се развива комплекс от неспецифични реакции от различни органи и системи.

Клиниката на общите разстройства се състои от вегетативна дисфункция с добавяне на невротични реакции на астеничен фон. С нарастването на професионалния опит честотата на невроциркулаторната дистония се увеличава в хипотонични или хипертонични варианти, в зависимост от естеството на лазерното лъчение (непрекъснато, импулсно), както и степента на невротизация.

Наблюдават се и нарушения във функцията на вестибуларния апарат, както в посока повишаване, така и понижаване на неговата възбудимост. Честотата на тези нарушения също се увеличава с нарастването на професионалния опит.

От биохимичните показатели са характерни: повишаване на нивото на амоняк в кръвта, повишаване на активността на алкалната фосфатаза и трансферазите, промяна в екскрецията на катехоламини.

При експеримент с животни, под действието на ниски енергийни интензитети, се отбелязват промени в мозъчния кръвоток, свързани с промени в системната хемодинамика. Установено е въздействието на лазерната енергия върху хипоталамо-хипофизната система.

Проверка на работоспособността

С развитието на функционални нарушения на централната нервна система се препоръчва сърдечно-съдовия апарат, лечение и временно преместване на друга работа; връщане на работа при подобряване на състоянието (под лекарско наблюдение) и при подобрени условия на труд. Увреждането на очите е противопоказание за по-нататъшна работа с лазера.

Предотвратяване

Рационална организация на лабораторните условия на работа. Поставяне на лазера в изолирана стая. Алармена система за осигуряване на безопасност по време на лазерна работа. Избягвайте отразяващи повърхности. Лазерният лъч трябва да бъде насочен към неотразяващ и незапалим фон. Стените са боядисани матово - в светли цветове. Екраниране на лъча (особено мощен лазерен лъч) от излъчвателя към обектива. Строго е забранено престоят на хора в опасната зона на лазерно излъчване по време на работа на лазера. Забранено е престоят в лабораторията на лица, които не участват в поддръжката на лазера. Ефективна вентилация. Общо и локално осветление. Стриктно спазване на изискванията за електрическа безопасност, лични предпазни мерки. Използването на специално проектирани очила (всяка дължина на вълната има собствен бащински филтър). Работете в условия на общо ярко осветление с цел свиване на зеницата. При работа с високи енергии избягвайте контакт на която и да е част от тялото с директния лъч, препоръчително е да носите черни филцови или кожени ръкавици. Строг офталмологичен контрол. Предварителни и периодични медицински прегледи.

Лазерите (усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация) се използват в медицината от края на 60-те години на миналия век. Те генерират електромагнитно излъчване в оптичния обхват, характеризиращ се с монохроматичност, кохерентност, строга насоченост и висок интензитет на излъчваната енергия.

В момента лазерните системи намират широко приложение в индустрията, в нанотехнологиите за запояване на микроелементи, изгаряне на дупки в свръхтвърди материали, рязане и обработка на кристали, както и в химията, геодезията и спектроскопията. Благодарение на способността си да въздейства върху биологичните тъкани, лазерното лъчение намира широко приложение в медицината: лазерна хирургия (C02 лазери - коремна и кожна пластична хирургия, оперативна урология и гинекология, лечение на гнойни рани и изгаряния; лазерна ендоскопия (YAG неодимови лазери) - лазерна фотокоагулация и лазерна фотодеструкция, лазерна физиофототерапия (лазери с нисък интензитет - хелий-неонови, инфрачервени).

Патогенеза

Енергията на лазерното лъчение се трансформира в биологичните тъкани в топлинна енергия, може да се излъчва с различна дължина на вълната - флуоресценция, да потенцира фотохимични процеси, да възбужда електронни преходи, които освен терапевтично могат да имат и увреждащ ефект, включително върху тяло, работещо с хирургически и терапевтични лазерни устройства. В допълнение към специфичните характеристики на лазерния лъч - дължина на вълната, степен на кохерентност, поляризация, плътност, мощност и интензитет на действащата енергия, които трябва да бъдат отразени в санитарно-хигиенната характеристика - патологичният ефект на лазерното лъчение върху човек зависи върху специфичните свойства на конструкциите, върху които въздейства лъчът. Максимумът на усвояване на енергия е белязан от пигментирани клетки и тъкани. Оттук най-очевидна е възможността за локално увреждане на очите и кожата, както и системни ефекти върху нервната система - вегетативно-съдова дистония, астеничен, астено-вегетативен и хипоталамичен синдром.

Развитието на професионална патология при работещите с лазери, заедно с директното действие на лъча, се улеснява от:

■ дифузно отразено и разсеяно лазерно лъчение;

■ Недостатъчно осветяване на обекти на въздействие, микроманипулационни технологии, които изискват повишено напрежение на очите;

■ стабилен и импулсивен шум, който съпътства работата на лазерните системи;

■ значителен нервно-емоционален стрес, свързан с голяма отговорност при работа с лазерно оборудване.

Клинична картина

Ретината е най-засегнатата част от окото поради фокусиращите свойства на собствената си оптична система. Лазерният лъч, влизащ в окото, може да бъде фокусиран от роговицата и лещата върху малка част от ретината, така че плътността на мощността във фокусното петно ​​да е много по-висока от плътността на мощността на падащото лъчение. Следователно, ретината може да бъде повредена при нива на мощност на лазерния лъч, които не представляват опасност за други части на тялото. Опасна за ретината плътност на мощността може да се получи и при дифузно разпръсната лазерна светлина при подходяща лазерна мощност. американски стандарт национален институтстандарти, излагането на окото на лазерен лъч с диаметър 7 mm и плътност на мощността от 2 mW/cm2 за 1 s и 9 mW/cm2 за 10-2 s се счита за опасно за хората.

Увреждането на очите от лазерно лъчение няма специфични прояви и обикновено имитира други форми на патология. Изгарянията на лещите могат да причинят катаракта, подобна по своите прояви на вродени или свързани с възрастта, изгаряния на ириса имитират меланоми, помътняването на роговицата е неразличимо от помътняването на друга етиология.

В производствените условия биологичният ефект на отразеното лазерно лъчение, който зависи от неговите параметри и свойства, е от голямо значение. Излъчването на видимия и близкия инфрачервен диапазон се възприема не само от ретината на окото, но и от клетките на пигментния епител, съдовете на очното дъно. При далечното инфрачервено лъчение роговицата и кожата първи реагират. CO2 лазерът (дължина на вълната 10,6 µm) променя регионалната и системната хемодинамика (което може да бъде предотвратено чрез прилагане на антиоксиданти). Хелий-неоновият лазер действа не само върху фоторецепторите на ретината, но и върху пигментния епител, променяйки кръвоснабдяването на съдовете на окото.

При леки случаи на увреждане на очите обикновено се развиват преходни функционални нарушения - нарушения на адаптацията към тъмното, промени в чувствителността на роговицата, преходна слепота. При по-тежки очни заболявания скотомът (загуба на част от зрителното поле) протича без болка. Понякога жертвите отбелязват само усещането за тласък, удар в окото. В същото време се откриват различни степени на изгаряния и подуване на ретината, кръвоизливи в нея и стъкловидното тяло в фундуса на окото, последвано от образуване на белег и намаляване на зрителната острота. Описаната картина е типична за действието на лазерно лъчение с дължина на вълната във видимата или близката инфрачервена част на спектъра.

Излъчването в ултравиолетовата и далечната инфрачервена част на спектъра се абсорбира основно от повърхностните елементи на оптичната система на окото. Могат да се развият много болезнени изгаряния на роговицата и при излагане на газови лазери, работещи на въглероден диоксид с дължина на вълната 1060 nm, преходни огнища на непрозрачност в роговицата на окото поради денатурация на протеини.

При продължително излагане на дифузно разпръснато лазерно лъчение могат да се развият и различни функционални и органични промени в органа на зрението - поява на тъпа болка и умора в очите до края на работния ден, усещане за парене, непоносимост към ярка светлина, сълзене или сухота в очите. Може да има повишаване на праговете на цветова дискриминация, увеличаване на времето на адаптация към тъмното и стесняване на зрителните полета. При изследване с прорезна лампа се откриват единични и множествени помътнявания в различни слоеве на лещата (преждевременно стареене) с последващо развитие на катаракта. Работниците с дългогодишен опит могат да развият феномени на централна дегенерация на ретината - поява на малки огнища в макулната и парамакуларната област.

Последиците от взаимодействието на лазерното лъчение с кожата зависят от дължината на вълната и степента на пигментация на кожата. Във видимата област отражателната способност на кожата е доста висока. В инфрачервената област кожата започва да абсорбира силно радиацията, почти независимо от пигментацията. Най-опасни в това отношение са CO2 лазерите (както и за роговицата на окото). Увреждането на кожата от пряка или отразена радиация е разнообразно и стриктно зависи от нейните параметри: от лека еритема на мястото на излагане до изгаряния, наподобяващи електрокоагулация, и пълно разрушаване и разкъсване на кожата. Въпреки това, дори при продължително хронично излагане на ниско интензивно разсеяно лазерно лъчение, то не причинява никаква специфична дерматологична патология.

При продължително излагане на лазерно лъчение върху човек в хода на неговата професионална дейност и нарушаване на компенсаторно-адаптивните реакции могат да се развият и патологични промени в нервната и сърдечно-съдовата система, свързани с професионални заболявания. Най-често това са астенични, астеновегетативни синдроми и вегетативно-съдова дистония. Работниците в контакт с лазерно лъчение се оплакват от обща слабост, повишена умора, летаргия, които се появяват първо в края на работния ден, а след това постоянно. Повишена раздразнителност, свръхчувствителност към светлина, сълзливост, безсъние, главоболие, по-рядко - виене на свят, пронизващи болки в областта на сърцето. Обективно се наблюдава съживяване на сухожилните рефлекси, тремор на ръцете, клепачите, потискане или засилване на локалния червен дермографизъм, хиперхидроза. При изследване на електроенцефалограмата - предимно хиперсинхронен тип електроенцефалограма. От страна на сърдечно-съдовата система се определят нестабилност на пулса и кръвното налягане, аритмии. Аускултаторно се чуват приглушени сърдечни тонове, функционален систолен шум над върха на сърцето. ЕКГ регистрира увеличаване на екстракардиалните автономни ефекти върху сърцето (синусови аритмии и брадиаритмии, високи Т вълни в гръдните отвеждания). В кръвта - лека еритроцитоза, по-рядко ретикулоцитоза, понижени нива на хемоглобин и CP, лека левкоцитоза, тромбоцитопения.

Много по-рядко при продължително излагане на лазерно лъчение може да се развие хипоталамичен синдром, който се характеризира с преструктуриране на неврохуморалните регулаторни механизми с клинични прояви на увреждане на централната и периферната част на хипоталамо-хипофиза-надбъбречната жлеза, хипоталамо-хипофизата. -щитовидна, хипоталамо-хипофизна-гонадна система.

Предотвратяването на неблагоприятното въздействие на лазерното лъчение върху персонала е изградено в съответствие с класа на използваните лазери. Трябва да се внимава за премахване на възможни източници на лазерно отражение или разсейване. Всички устройства за подравняване на лазерния лъч трябва да имат защитни филтри с абсорбционна лента, която съответства на дължината на вълната на генератора. Мерките за медицинска превенция на патологичните ефекти на лазерното лъчение включват мерки за подобряване на здравето: физиотерапевтични упражнения, прием на витамини (комплексни мултивитамини, 1 таблетка на ден в продължение на 1-2 месеца или витамини В и С). Освен това се препоръчват адаптогени - елеутерокок (1 чаена лъжичка 1 път / ден за един месец, след три месеца можете да повторите курса), както и препарати от бял трън, златен корен. Медицински противопоказания за работа с лазерни системи са хронични кожни заболявания, намаляване на зрителната острота под 0,6 на едното око и под

0. 5.от друга (остротата на зрението се определя с корекция), наркомания, злоупотреба с вещества, в т.ч. хроничен алкохолизъм, шизофрения и други ендогенни психози.

Проверка на работоспособността

При органична прогресивна патология на очите, свързана с излагане на лазерно лъчение, както и на нервната система (астено-органичен синдром), пациентите се нуждаят от постоянна заетост, с изключение на излагане на лъчиста енергия и други неблагоприятни производствени фактори. С функционални промени в нервната, сърдечно-съдовата система - временно преместване на работа, което не е свързано с излагане на вредни професионални фактори.

♦ ВЪПРОСИ И ЗАДАЧИ

1. Наименование, в кои индустрии и индустрии работниците са изложени на електромагнитни полета на радиочестоти и лазерно лъчение.

2. Опишете клиничната картина на заболяването, причинено от излагане на радиовълни и лазерно лъчение. Какви щети, причинени от електромагнитно и лазерно лъчение, са необратими?

3. Назовете основните принципи за предотвратяване на въздействието на нейонизиращите лъчения върху тялото на работещите.

4. Какви са общите медицински противопоказания за работа при контакт с нейонизиращи лъчения, съгласно заповед № 90 на Министерството на здравеопазването на Руската федерация.

Блестящото предсказание на А. Айнщайн, направено от него през 1917 г., за възможността за индуцирана светлинна емисия от атоми, беше блестящо потвърдено почти половин век по-късно, когато съветските физици Н. Г. Басов и А. М. Прохоров създават квантови генератори. Според английското съкращение това устройство се нарича още лазер, а излъчването, което създават, се нарича лазер.

Къде се срещаме Ежедневиетос лазерна светлина? В днешно време лазерите се използват широко – това са различни области на техниката и медицината, както и светлинни ефекти в вариететни представления и шоу програми. Красотата на преливащите и танцуващи лазерни лъчи ги направи много привлекателни за домашни експериментатори и производители на лазерни джаджи. Но как лазерното лъчение влияе на човешкото здраве?

За да се справите с тези проблеми, е необходимо да си припомним какво е лазерно лъчение. За да направите това, нека „превърнем напред“ към урок по физика в 10 клас и да поговорим за светлинните кванти.

Какво е лазерно лъчение

Обикновената светлина се ражда в атоми. Лазерната светлина е същата. Въпреки това, с други физически процеси и в резултат на излагане на външно електромагнитно поле. Следователно лазерното лъчение е форсирано (стимулирано).

Лазерното излъчване е електромагнитни вълни, които се разпространяват почти успоредно една на друга. Следователно лазерният лъч има остър фокус, изключително малък ъгъл на разсейване и много значително въздействие върху облъчената повърхност.

Каква е разликата между лазерното лъчение и, например, излъчването на лампа с нажежаема жичка? Лампата с нажежаема жичка е изкуствен източник на светлина, който излъчва електромагнитни вълни, за разлика от лазерното лъчение, в широк спектрален диапазон с ъгъл на разпространение от около 360 градуса.

Ефектът на лазерното лъчение върху човешкото тяло

Възможността за изключително разнообразно приложение на квантовите генератори накара специалисти от различни области на медицината да се заемат с въздействието на лазерното лъчение върху човешкото тяло. Установено е, че този вид радиация има следните свойства:

Последователността на увреждане по време на биологичното действие на лазерното лъчение е както следва:

  • рязко повишаване на температурата, придружено от изгаряне;
  • това е последвано от ефервесценция на интерстициалната, както и на клетъчната течност;
  • получената пара създава огромно налягане, което завършва с експлозия и ударна вълна, която унищожава околната тъкан.

При ниски и средни интензитети на облъчване кожата е особено засегната. При по-силно излагане увреждането на кожата се изразява под формата на оток, кръвоизлив и мъртви зони. Но вътрешните тъкани претърпяват значителни промени. Освен това най-голямата опасност идва от пряката и огледално отразена радиация. Той също така причинява патологични промени в работата на най-важните системи на тялото.

Нека се спрем по-специално на ефекта на лазерното лъчение върху органите на зрението.

Кратките импулси на радиация, генерирани от лазер, причиняват тежки увреждания на ретината, роговицата, ириса и лещата на окото.

Има 3 причини за това.

Характерните симптоми на увреждане на очите са спазми и подуване на клепачите, болка в очите, помътняване и кръвоизлив в ретината. Клетките на ретината не се регенерират след увреждане.

Интензивността на радиацията, която причинява увреждане на органите на зрението, е по-ниска от радиацията, която причинява увреждане на кожата. Всякакви инфрачервени лазери, както и устройства, които излъчват лъчение във видимия спектър с мощност над 5 mW, могат да представляват опасност.

Зависимост на влиянието на лазерното лъчение върху човек от неговия спектър

лазерно лъчение в медицината

Забележителни учени различни страни, който работи върху създаването на квантов генератор, дори не може да предвиди какво широко приложение ще намери тяхното потомство в различни сфери на живота. Но всяка от тези области ще изисква определени, специфични дължини на вълната.

От какво зависи дължината на вълната на лазерното лъчение? Тя се определя от природата, по-точно, електронна структураработният флуид (средата, в която се генерира това излъчване). Има различни твърдотелни и газови лазери. Тези чудодейни лъчи могат да принадлежат към ултравиолетовата, видимата (обикновено червената) и инфрачервената част на спектъра. Обхватът им е в диапазона от 180 nm. и до 30 микрона.

Естеството на въздействието на лазерното лъчение върху човешкото тяло до голяма степен зависи от дължината на вълната. Нашето зрение е около 30 пъти по-чувствително към зелено, отколкото към червено. Следователно, ние ще реагираме на зеления лазер по-бързо. В този смисъл е по-безопасно от червеното.

Защита от лазерно лъчение в производството

Има огромна категория хора, чиито професионални дейности са пряко или косвено свързани с квантовите генератори. За тях има строги разпоредби и стандарти за защита от лазерно лъчение. Те включват мерки за обща и индивидуална защита, в зависимост от степента на опасност, която това лазерно устройство представлява за всички структури на човешкото тяло.

използване на лазер в производството

Общо има 4 класа на опасност, които производителят трябва да посочи. Опасността за човешкото тяло представлява лазери от класове 2,3 и 4.

Колективни средства за защита от лазерно излъчване, това са защитни екрани и корпуси, светловоди, телевизионни и телеметрични методи за проследяване, алармени и блокиращи системи, както и ограждане на зона с радиация, надвишаваща максимално допустимото ниво.

Индивидуалната защита на служителите се осигурява от специален комплект облекло. За да предпазите очите си, е задължително да носите очила със специално покритие.

Най-добрата превенция на лазерното лъчение е спазването на правилата за експлоатация и защита, както и навременния медицински преглед.

Защита от лазерно излъчване за потребители на лазерни джаджи

Безконтролното използване на домашно изработени лазери, лампи, светлинни указатели, лазерни фенерчета в ежедневието представлява сериозна опасност за околните. За да избегнете трагични последици, трябва да запомните:

Квантовите генератори и всякакви лазерни джаджи представляват потенциална заплаха за техните собственици и други. И само внимателното спазване на мерките за сигурност ще ви позволи да се насладите на тези постижения без вреда за себе си и вашите приятели.

Лазерите стават все по-важни изследователски инструменти в медицината, физиката, химията, геологията, биологията и инженерството. Ако се използват неправилно, те могат да причинят заслепяване и нараняване (включително изгаряния и токов удар) на операторите и друг персонал, включително случайни посетители на лабораторията, и да причинят значителни имуществени щети. Потребителите на тези устройства трябва напълно да разбират и да прилагат необходимите предпазни мерки при работа с тях.

Какво е лазер?

Думата „лазер“ (англ. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) е съкращение, което означава „усилване на светлината чрез стимулирано излъчване“. Честотата на излъчването, генерирано от лазера, е във или близо до видимата част на електромагнитния спектър. Енергията се усилва до състояние с изключително висок интензитет чрез процес, наречен "индуцирано лазерно лъчение".

Терминът "радиация" често се разбира погрешно, защото се използва и за описанието й. В този контекст това означава пренос на енергия. Енергията се пренася от едно място на друго чрез проводимост, конвекция и излъчване.

Има много различни видове лазери, работещи в различни среди. Като работна среда се използват газове (например аргон или смес от хелий и неон), твърди кристали (например рубин) или течни багрила. Когато енергията се подава на работната среда, тя преминава във възбудено състояние и освобождава енергия под формата на светлинни частици (фотони).

Чифт огледала в двата края на запечатаната тръба или отразява, или предава светлина в концентриран поток, наречен лазерен лъч. Всяка работна среда произвежда лъч с уникална дължина на вълната и цвят.

Цветът на лазерната светлина обикновено се изразява чрез дължина на вълната. Той е нейонизиращ и включва ултравиолетовата (100-400 nm), видимата (400-700 nm) и инфрачервената (700 nm - 1 mm) част от спектъра.

електромагнитен спектър

Всяка електромагнитна вълна има уникална честота и дължина, свързани с този параметър. Точно както червената светлина има своя собствена честота и дължина на вълната, всички други цветове – оранжево, жълто, зелено и синьо – имат уникални честоти и дължини на вълната. Хората са в състояние да възприемат тези електромагнитни вълни, но не могат да видят останалата част от спектъра.

Ултравиолетовите също имат най-висока честота. Инфрачервеното, микровълновото лъчение и радиовълните заемат по-ниските честоти на спектъра. Видимата светлина се намира в много тесен диапазон между тях.

човешкото въздействие

Лазерът произвежда интензивен насочен лъч светлина. Ако е насочен, отразен или фокусиран върху обект, лъчът ще бъде частично погълнат, повишавайки повърхностната и вътрешната температура на обекта, което може да доведе до промяна или деформация на материала. Тези качества, които са намерили приложение в лазерната хирургия и обработката на материали, могат да бъдат опасни за човешката тъкан.

В допълнение към радиацията, която има термичен ефект върху тъканите, лазерното лъчение, което произвежда фотохимичен ефект, е опасно. Състоянието му е достатъчно кратко, т.е. ултравиолетовата или синята част на спектъра. Съвременните устройства произвеждат лазерно лъчение, чието въздействие върху човек е сведено до минимум. Енергията на лазерите с ниска мощност не е достатъчна, за да причини вреда и те не представляват опасност.

Човешките тъкани са чувствителни към енергия и при определени обстоятелства електромагнитното лъчение, включително лазерното лъчение, може да причини увреждане на очите и кожата. Проведени са изследвания на праговите нива на травматично лъчение.

Опасност за очите

Човешкото око е по-податливо на наранявания от кожата. Роговицата (прозрачната външна предна повърхност на окото), за разлика от дермата, няма външен слой от мъртви клетки, които предпазват от влиянието на околната среда. Лазер и се абсорбира от роговицата на окото, което може да я навреди. Нараняването е придружено от оток на епитела и ерозия, а при тежки наранявания - помътняване на предната камера.

Лещата на окото също може да бъде податлива на нараняване, когато е изложена на различни лазерни лъчения – инфрачервени и ултравиолетови.

Най-голямата опасност обаче е въздействието на лазера върху ретината във видимата част на оптичния спектър – от 400 nm (виолетов) до 1400 nm (близък инфрачервен). В тази област на спектъра колимираните лъчи се фокусират върху много малки области от ретината. Най-неблагоприятният вариант на експозиция се получава, когато окото гледа в далечината и в него навлиза пряк или отразен лъч. В този случай концентрацията му върху ретината достига 100 000 пъти.

Така видим лъч с мощност 10 mW/cm 2 въздейства върху ретината с мощност 1000 W/cm 2 . Това е повече от достатъчно, за да причини щети. Ако окото не гледа в далечината или ако лъчът се отразява от дифузна, неогледална повърхност, много по-мощно излъчване води до нараняване. Лазерният ефект върху кожата е лишен от ефекта на фокусиране, така че е много по-малко податлива на нараняване при тези дължини на вълната.

рентгенови лъчи

Някои системи с високо напрежение с напрежение над 15 kV могат да генерират рентгенови лъчи със значителна мощност: лазерно лъчение, чиито източници са мощни източници с електронно помпане, както и плазмени системи и йонни източници. Тези устройства трябва да бъдат проверени за включване, за да се гарантира правилното екраниране.

Класификация

В зависимост от мощността или енергията на лъча и дължината на вълната на излъчването, лазерите се разделят на няколко класа. Класификацията се основава на възможността устройството да причини незабавно нараняване на очите, кожата или пожар, когато е изложено директно на лъча или когато се отразява от дифузно отразяващи повърхности. Всички търговски лазери подлежат на идентификация чрез нанесени върху тях маркировки. Ако устройството е самоделно или не е маркирано по друг начин, трябва да се потърси съвет за подходяща класификация и етикетиране. Лазерите се отличават по мощност, дължина на вълната и време на експозиция.

Сигурни устройства

Първокласните устройства генерират лазерно лъчение с нисък интензитет. Не може да достигне опасни нива, така че източниците са освободени от повечето контроли или други форми на наблюдение. Пример: лазерни принтери и CD плейъри.

Условно безопасни устройства

Лазерите от втори клас излъчват във видимата част на спектъра. Това е лазерно лъчение, чиито източници причиняват на човек нормална реакция на отхвърляне на твърде ярка светлина (рефлекс на мигане). При излагане на лъча човешкото око мига след 0,25 секунди, което осигурява достатъчна защита. Въпреки това, лазерното лъчение във видимия обхват може да увреди окото при постоянно излагане. Примери: лазерни указатели, геодезически лазери.

Лазерите от клас 2а са устройства със специално предназначениес изходна мощност под 1 mW. Тези устройства причиняват щети само когато са изложени директно за повече от 1000 s в 8-часов работен ден. Пример: четци на баркодове.

Опасни лазери

Клас 3а се отнася до устройства, които не нараняват при краткотрайно излагане на незащитено око. Може да бъде опасно при използване на фокусираща оптика като телескопи, микроскопи или бинокли. Примери: 1-5 mW He-Ne лазер, някои лазерни показалки и строителни нива.

Лазерен лъч от клас 3b може да причини нараняване, ако е изложен директно или ако е огледален. Пример: 5-500 mW He-Ne лазер, много изследователски и терапевтични лазери.

Клас 4 включва устройства с нива на мощност над 500 mW. Те са опасни за очите, кожата, а също така са и пожароопасни. Излагането на лъча, неговите огледални или дифузни отражения могат да причинят наранявания на очите и кожата. Трябва да се вземат всички мерки за сигурност. Пример: Nd:YAG лазери, дисплеи, хирургия, рязане на метал.

Лазерно лъчение: защита

Всяка лаборатория трябва да осигури адекватна защита на лицата, работещи с лазери. Прозорците в помещенията, през които може да преминава лъчение от устройства от клас 2, 3 или 4, причинявайки вреда в неконтролирани зони, трябва да бъдат покрити или защитени по друг начин по време на работа на такова устройство. За максимална защита на очите се препоръчва следното.

  • Лъчът трябва да бъде затворен в неотразяващ, незапалим контейнер, за да се сведе до минимум рискът от случайно излагане или пожар. За подравняване на лъча използвайте флуоресцентни екрани или вторични мерници; избягвайте директно излагане на очите.
  • Използвайте най-ниската мощност за процедурата за подравняване на лъча. Ако е възможно, използвайте устройства от нисък клас за предварителни процедури за подравняване. Избягвайте наличието на ненужни отразяващи обекти в зоната на лазера.
  • Ограничете преминаването на лъча в опасната зона в неработно време, като използвате капаци и други бариери. Не използвайте стените на стаята за подравняване на лъча на лазерите клас 3b и 4.
  • Използвайте неотразяващи инструменти. Част от инвентара, който не отразява видимата светлина, става огледален в невидимата област на спектъра.
  • Не носете отразяващи бижута. Металните бижута също увеличават риска от токов удар.

Защитни очила

Трябва да се носят предпазни очила, когато се работи с лазери от клас 4 с открита опасна зона или където има риск от отражение. Техният вид зависи от вида на радиацията. Очилата трябва да бъдат избрани така, че да предпазват от отражения, особено дифузни отражения, и да осигуряват защита до ниво, при което естественият защитен рефлекс може да предотврати нараняване на очите. Такива оптични устройства ще запазят известна видимост на лъча, ще предотвратят изгаряния на кожата и ще намалят възможността от други злополуки.

Фактори, които трябва да имате предвид при избора на очила:

  • дължина на вълната или област на радиационния спектър;
  • оптична плътност при определена дължина на вълната;
  • максимална осветеност (W / cm 2) или мощност на лъча (W);
  • вид лазерна система;
  • режим на мощност - импулсно лазерно излъчване или непрекъснат режим;
  • възможност за отражение - огледално и дифузно;
  • линия на видимост;
  • наличието на коригиращи лещи или с достатъчен размер, който позволява носенето на очила за корекция на зрението;
  • комфорт;
  • наличието на вентилационни отвори, които предотвратяват замъгляването;
  • ефект върху цветното зрение;
  • устойчивост на удар;
  • способност за изпълнение на необходимите задачи.

Тъй като защитните очила са подложени на повреда и износване, програмата за безопасност на лабораторията трябва да включва периодични проверки на тези защитни характеристики.