Polymer 

Vliv laserového záření na orgány zraku. Vlastnosti laserového záření a jeho vliv na organismus

V současné době jsou lasery pevně zakořeněné ve všech sférách lidského života. Používají se v medicíně, chemii, fyzice, biologii a mnoha dalších oborech. moderní věda. Je těžké přeceňovat příspěvek tohoto fenoménu k pokroku lidstva. Neopatrné používání této technologie však může vést ke škodlivým účinkům na lidské zdraví. Oslepení, popáleniny, úrazy elektrickým proudem – to zdaleka není úplný seznam zranění, která lze získat při interakci s laserem. Nestíněné laserové záření o vysokém výkonu představuje vážné nebezpečí, pokud se s ním zachází lehce a nejsou dodržována základní bezpečnostní pravidla.

Tento článek vám pomůže pochopit nuance tohoto jevu a poskytne vám představu o hrozbách, které laserové záření představuje pro lidské zdraví. Získáte také představu o základech bezpečné laserové práce a dozvíte se, jak se moderní lasery dělí do tříd podle stupně ohrožení lidského zdraví. Zde můžete také vidět malý historické pozadí o laserech.

Laser jako fenomén

LASER - zesílení světla stimulovanou emisí záření. Jak vidíte, za tímto slovem se skrývá zkratka pro anglický jazyk. V ruštině to lze přeložit jako „zesílení světla indukovaným zářením“. Zesílení energie do stavu zvýšené intenzity vede ke vzniku laserového záření. V důsledku mnohonásobných odrazů v soustavě zrcadel dochází k zesílení záření a v důsledku toho můžeme pozorovat jev, který je svými fyzikálními vlastnostmi naprosto unikátní. Laserový paprsek je mnohem užší než světelný paprsek běžné lampy, ale tím jejich rozdíly nekončí. Laserové záření promítá vlnu jedné vlnové délky a jedné čisté barvy, navíc se světelné vlny vzájemně časově zcela shodují. To, co odlišuje laserové paprsky od běžného světla, je jejich organizace (z vědeckého hlediska koherence).

V roce 1916 byly podniknuty první kroky ke studiu laseru. Po dlouhém výzkumu, notoricky známý Albert Einstein předložil svou teorii interakce záření s hmotou, čímž umožnil vývoj kvantových zesilovačů schopných promítat elektromagnetické vlny. Další významný průlom přišel v roce 1928, kdy Landenburg provedl sérii experimentů. Výsledkem usilovné práce bylo formulování podmínky pro zjištění indukované emise jako její převahy nad absorpcí. A jen o více než čtvrt století později, v roce 1955, sovětští fyzici Basov a Prochorov zkonstruovali kvantový generátor s amoniakem jako aktivní prostředí. Od té doby se obrovské množství vědců stalo účastníky závodu v navrhování laserových systémů, který dnes nekončí.
Tato technologie neocenitelně přispěla k rozvoji medicíny.

Mnoho úkolů, které se dříve zdály neřešitelné, se s vylepšením laserů stalo minulostí. Jeho zázračné paprsky vrátily zdraví mnoha tisícům lidí. Co stojí za to pouze laserová korekce zraku, která za pouhých 10 minut umožní vrátit dokonalé vidění každému pacientovi. Účinnost této operace dosahuje 100 %. Uplatnění této technologie ve své činnosti našli i kosmetologové. Záření lékařského laseru umožňuje selektivně působit na vlasové kořínky, stařecké skvrny a další kožní defekty. Dnes je možné rychle a téměř bezbolestně odstranit krtek, stejně jako nudné tetování.

Svého času vynikající francouzský vědec Louis de Broglie pronesl prorockou větu: „Laseru je předurčena grandiózní budoucnost. Je těžké přesně předpovědět, jak se bude používat, ale věřím, že za laserem je celá technická éra.“ A skutečně žijeme v době, kdy téměř neexistují oblasti činnosti, ve kterých by se tak či onak nepoužívaly technologie založené na laserových paprscích. Moderní měřicí přístroje si nelze představit bez použití laserových paprsků v jejich konstrukci. Laser umožnil měřit vzdálenost Země od Měsíce, přesnost těchto měření byla několik set metrů. Použití laserových paprsků v oblasti radaru umožnilo velmi zvýšit přesnost získaných dat. Není pochyb o tom, že tato technologie bude stále hrát svou roli v budoucnosti vědecké a technický pokrok.

Jak laserové paprsky působí na lidské tělo?


Jednou z charakteristik laserových paprsků je extrémně vysoká úroveň koncentrace energie. Paprsek světla produkovaný laserem je schopen zvýšit teplotu povrchu, na který je nasměrován. Pomocí směrového ozařování je možné v krátkém čase dosáhnout deformace téměř jakéhokoli povrchu. Koncentrace kolosálního toku energie na malé ploše umožňuje dosáhnout teploty více než milionu stupňů. Díky této vlastnosti jsou lasery široce používány v chirurgii a zpracování materiálů, také z nich činí hrozbu pro lidskou pokožku při vystavení nadměrné radiaci. Poškození kůže laserovým paprskem je podobné tepelnému popálení. Také značné nebezpečí spočívá v laserovém záření produkovaném fotochemickým efektem. Moderní přístroje však toto riziko snižují na minimum.

Stojí za zmínku, že blesková rychlost vystavení laserovým paprskům umožňuje vyhnout se bolesti. Díky této vlastnosti je laser široce používán v chirurgii. Krátkodobé laserové operace nevyžadují žádnou anestezii. Jen málo velkých operací lze provést bez anestezie. Čas strávený na takových operacích je přitom mnohem nižší než u klasické operace skalpelem.

Často je provoz laserových systémů doprovázen hlukem, který může dosahovat úrovně až 120 dB. Dlouhodobé vystavení takovému zařízení může způsobit problémy se sluchem. Stejným způsobem chemická reakce silný laserový paprsek a vzduch je doprovázen vydatným uvolňováním ozónu. Lidé, kteří se dlouhodobě věnují práci s laserem, mohou být diagnostikováni s dysfunkcí vestibulárního aparátu. Četnost těchto porušení závisí na odborných zkušenostech. Laserové záření může způsobit nevratné změny v lidském těle, poruchy orgánů zraku, centrálního nervového systému a autonomního systému.

Pečujte o své oči


Oko- jeden z nejkřehčích prvků našeho těla. Na rozdíl od jiných orgánů nemá žádnou ochranu proti životní prostředí. Když neviditelný infračervený laser zasáhne oko, člověk nic neucítí, protože to mozek nebude vnímat jako zdroj světla a nedojde k žádné obranné reakci. Absorpce ultrafialového záření rohovkou oka může vést k epiteliálnímu edému a erozi. Ve zvláště závažných případech je možné zakalení přední komory. Mnohem více je ohrožena sítnice oka. Poté, co laserové záření dorazí na sítnici, šíří se dále do celého optického systému zrakového orgánu.

Pokud při pohledu do dálky do oka pronikne přímý laserový paprsek, mohou být následky velmi žalostné. Koncentrace spektra kolimovaného paprsku na sítnici v tomto okamžiku může dosáhnout 100 000krát. Ve fundu oka s takovým poškozením se nachází popálenina a otok sítnice, krvácení s dalším výskytem jizvy a snížení zrakové ostrosti. Takový silný účinek může dokonce vést k slepotě. Z toho vyplývá, že pravděpodobnost ztráty zraku v důsledku silného záření je poměrně vysoká.

Klasifikace laserů

Naprostá většina laserových zařízení vyráběných po celém světě je vyráběna a certifikována podle mezinárodních standardů dohodnutých americkou asociací CDRH (Centrum pro přístroje a radiologické zdraví). V závislosti na úrovni ohrožení, které různé laserové systémy představují pro lidské tělo, jsou rozděleny do čtyř hlavních tříd:

Třída I (bezpečná)- laserové systémy s nízkým výkonem, které nevyzařují záření škodlivé pro člověka. Takové lasery nemohou způsobit poškození oka. Do této třídy patří také zařízení vybavená pouzdrem, které nevyzařuje laserový paprsek směrem ven. V tomto případě může být paprsek silnější, než je norma povolená pro první třídu.

Třída II (nízké nebezpečí)- Tyto lasery jsou již schopny způsobit poškození lidského oka při očním kontaktu delším než 0,25 sekundy. Nezahrnují zařízení, která produkují záření s neviditelnou vlnou.

Třída III (střední nebezpečí)- i krátký vizuální kontakt s paprskem takové laserové instalace může vést k poškození zrakového orgánu. V žádném případě není možné s takovými zařízeními pracovat bez speciálních ochranných brýlí. Rozptýlené záření nepředstavuje nebezpečí při vizuální kontaktní vzdálenosti větší než 13 centimetrů a době kratší než 10 sekund. Pokud se paprsek dostane do kontaktu s hořlavými materiály, existuje značné riziko vznícení. Výstupní výkon je asi 500 mW.

Třída IV (vysoce nebezpečné)- výkonné lasery, které představují zdravotní riziko. Krátkým zářením přímého paprsku jsou schopny způsobit značné poškození sítnice oka. V praxi používání takových zařízení docházelo k situacím, kdy se paprsek náhodně odrazil do oka od běžného šroubováku nebo tlačítka na objímce. Vystavení těmto laserům s vysokou pravděpodobností způsobí vážné popáleniny kůže a také vznícení hořlavých a jiných hořlavých materiálů. Nebezpečí vytváří a zvyšuje ultrafialové záření zábleskových lamp. Vlády mnoha zemí v poslední době aktivně pracují na přizpůsobení takových laserů pro vojenské účely. Firmy prezentující svůj vývoj na výstavách dostávají finance od státu.

Preventivní opatření


Ve špatných rukou není výkonný laser o nic méně nebezpečný než střelná zbraň. S takovými zařízeními smí pracovat pouze certifikovaní pracovníci. Nejlepší prevencí laserového záření je dodržování pravidel provozu a ochrany. Použití laserových systémů úrovní II-III zahrnuje oplocení oblasti práce s laserem a odstínění záření. Lasery úrovně IV musí být zcela izolovány od zbytku produkce, práce s nimi probíhá na dálku. Povrchy v těchto místnostech jsou natřeny barvami s nízkou odrazivostí. Pokud je úroveň osvětlení nedostatečná, je práce s lasery nepřijatelná. Pozorovací okénka musí být opatřena ochranným sklem. V případě nutnosti opravy zařízení je přísně zakázáno používat díly a spotřební materiál, které nejsou schváleny výrobcem.

Ochranné prostředky proti laserovému záření musí zajistit, aby se zabránilo škodlivým účinkům záření nebo aby se jeho velikost snížila na úroveň nepřekračující bezpečnou. Vybavení pracovníků interagujících s laserem by mělo zahrnovat štíty, masky, technologické pláště a speciální brýle. Jednou ročně musí projít kompletní lékařskou prohlídkou. Toto opatření je více než oprávněné. Většina výzkumníků studujících zdraví laserových ošetřovatelů u nich prokázala predispozici k astenickým a vegetativně-vaskulárním poruchám. Přístup do výrobních prostor, kde probíhá laserová práce, musí být přísně omezen. Laserový systém musí být bezpečně zabezpečen proti neoprávněnému použití spínačem na klíč nebo podobným mechanismem.

Optické kvantové generátory (OCG, lasery) jsou zařízení, která jsou zdrojem světelného záření zcela nového typu. Na rozdíl od paprsku jakéhokoli známého zdroje světla, který nese elektromagnetické vlny různých délek, je laserový paprsek monochromatický (elektromagnetické vlny přesně stejné délky), má vysokou časovou a prostorovou koherenci (všechny vlny jsou generovány současně v jedné fázi), úzkou směrovost, což vede k přesnému malému ohnisku. Hustota výkonu laserového záření v pulzu proto může být obrovská.

Existují různé druhy laserů: pevnolátkové, kde zářičem je pevné těleso – rubínový, neodymový apod., plynové lasery (helium-neonové, argonové aj.), kapalinové a polovodičové. Lasery mohou pracovat v kontinuálním a pulzním režimu.

Laserové záření je charakterizováno následujícími hlavními parametry: vlnová délka (µm), výkon (W), hustota toku výkonu (W/cm2), energie záření (J) a úhlová divergence paprsku (oblouk min).

Rozsah JCG je velmi široký: v různých oblastech národního hospodářství, v komunikační technice (umožňuje přenášet velký počet informace), v mikroelektronickém, hodinářském průmyslu, ve svařování, pájení atd., v vědecký výzkum, při průzkumu vesmíru.

Jedinečnost laserového paprsku - získání vysokého radiačního výkonu na velmi malé ploše, naprostá sterilita - umožňuje jeho použití v chirurgii pro koagulaci tkání při operacích na sítnici, jako nový výzkumný nástroj v experimentální biologii, v cytologii (paprsek může dosáhnout jednotlivých organel bez poškození celé buňky) atd.

Do působnosti laserů je zatahován stále větší počet jednotlivců; tento typ záření tak nabývá na významu velmi závažného pracovně-hygienického faktoru.

Ve výrobních podmínkách není největším nebezpečím přímý světelný paprsek, jehož působení je možné jen při hrubém porušení bezpečnostních předpisů, ale difúzní odraz a rozptyl paprsku (při vizuálním sledování paprsku dopadajícího na cíl, při pozorování přístrojů v blízkosti dráhy paprsku při odrazu od stěn a jiných povrchů). Nebezpečné jsou zejména reflexní plochy. Přestože je intenzita odraženého paprsku nízká, může dojít k překročení úrovní energie bezpečné pro oči. V laboratořích, kde pracují s pulzním OCG, existují další nepříznivé faktory: konstantní (80-00 dB) a pulzní (až 120 dB nebo více) hluk, oslňující světlo z lamp pumpy, únava vizuálního analyzátoru, neuro-emocionální stres , plynné nečistoty v prostředí ovzduší - ozon, oxidy dusíku; ultrafialové záření atd.

Biologické působení laserů

Biologický účinek laserů je určen dvěma hlavními kritérii: 1) fyzikálními vlastnostmi laseru (vlnová délka laseru, kontinuální nebo pulzní ozařování, trvání pulzu, opakovací frekvence pulzu, specifický výkon), 2) absorpční vlastnosti tkání. Vlastní vlastnosti biologické struktury (absorpční, reflexní schopnost) ovlivňují účinky biologického působení laseru.

Působení laseru je mnohostranné – elektrické, fotochemické; hlavní akce je tepelná. Nejnebezpečnější lasery s vysokou pulzní energií.

Přímý světelný monochromatický pulz způsobí ve zdravé tkáni lokální popálení - koagulaci bílkovin, lokální nekrózu, ostře ohraničenou od přilehlé oblasti, aseptický zánět s následným vznikem jizvy pojivové tkáně. Při intenzivním ozáření - poruchy vaskularizace, hemoragie v parenchymatických orgánech. Při opakovaných expozicích se patologický účinek zvyšuje. Nejcitlivější jsou oči (rohovka a čočka zaostřují záření na sítnici) a kůže, zvláště pigmentovaná.

Klinika

Při přímém zásahu laserového paprsku do oka - popálení sítnice, její prasknutí. Může být postižena rohovka, duhovka, čočka, kůže očních víček. Poškození je většinou nevratné.

Pro oči je nebezpečné nejen přímé, ale i difúzně odražené záření od jakéhokoli povrchu. Při delší expozici posledně jmenovanému jsou nejčastěji detekovány jehlovité, sagitátové a méně často bodové opacity čočky. Na sítnici - světlé, žlutavě bílé, depigmentované léze. Při studiu funkčního stavu vizuálního analyzátoru se zjišťuje snížení citlivosti na světlo a kontrast, prodloužení doby zotavení z adaptace a změny citlivosti na světlo. Charakteristické jsou stížnosti na bolest a tlak v očních bulvách, bolest očí, unavené oči ke konci pracovního dne, bolesti hlavy.

Kromě poškození zrakového orgánu se při práci s OCG vyvíjí komplex nespecifických reakcí z různých orgánů a systémů.

Klinika celkových poruch sestává z autonomní dysfunkce s přidáním neurotických reakcí na astenickém pozadí. S přibývajícími odbornými zkušenostmi se zvyšuje frekvence neurocirkulační dystonie v hypotonických nebo hypertonických variantách v závislosti na charakteru laserového záření (kontinuální, pulzní), stejně jako na stupni neurotizace.

Dochází také k porušování funkce vestibulárního aparátu, a to jak ve směru zvyšování, tak i snižování jeho excitability. Četnost těchto porušení se také zvyšuje s nárůstem odborných zkušeností.

Z biochemických ukazatelů jsou charakteristické: zvýšení hladiny amoniaku v krvi, zvýšení aktivity alkalické fosfatázy a transferáz, změna vylučování katecholaminů.

Při pokusu na zvířatech jsou při působení nízkých energetických intenzit zaznamenány změny průtoku krve mozkem spojené se změnami systémové hemodynamiky. Byl prokázán účinek laserové energie na hypotalamo-hypofyzární systém.

Přezkoušení pracovní způsobilosti

S rozvojem funkčních poruch centrálního nervového systému, kardiovaskulárního aparátu se doporučuje léčba a dočasné převedení na jinou práci; návrat do práce, když se stav zlepší (pod lékařským dohledem) a za podmínek lepších pracovních podmínek. Poškození oka je kontraindikací pro další práci s laserem.

Prevence

Racionální organizace pracovních podmínek laboratoře. Umístění laseru v izolované místnosti. Alarmový systém pro zajištění bezpečnosti při provozu laseru. Vyhněte se reflexním povrchům. Laserový paprsek musí být namířen na nereflexní a nehořlavé pozadí. Stěny jsou vymalovány matně - ve světlých barvách. Odstínění paprsku (zejména výkonný laserový paprsek) od vysílače k ​​objektivu. Je přísně zakázáno, aby se osoby při provozu laseru zdržovaly v nebezpečné zóně laserového záření. Je zakázáno zdržovat se v laboratoři osobám, které se nepodílejí na údržbě laseru. Účinné větrání. Obecné a místní osvětlení. Přísné dodržování požadavků na elektrickou bezpečnost, opatření na ochranu osob. Použití speciálně navržených brýlí (každá vlnová délka má svůj otcovský filtr). Pracujte v podmínkách obecného jasného osvětlení, abyste zúžili zornici. Při práci s vysokými energiemi se vyhněte kontaktu jakékoli části těla s přímým paprskem, doporučuje se nosit černé plstěné nebo kožené rukavice. Přísná oftalmologická kontrola. Předběžné a pravidelné lékařské prohlídky.

Lasery (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) se v medicíně používají od konce 60. let 20. století. Generují elektromagnetické záření v optickém rozsahu, vyznačující se monochromatičností, koherencí, přísnou směrovostí a vysokou intenzitou vyzařované energie.

Laserové systémy jsou v současnosti široce využívány v průmyslu, v nanotechnologiích pro pájení mikroprvků, vypalování otvorů v supertvrdých materiálech, řezání a zpracování krystalů, dále v chemii, geodézii a spektroskopii. Pro svou schopnost působit na biologické tkáně našlo laserové záření široké uplatnění v medicíně: laserová chirurgie (C02 lasery - břišní a kožní plastická chirurgie, operační urologie a gynekologie, léčba hnisavých ran a popálenin; laserová endoskopie (YAG neodymové lasery) - laserová fotokoagulace a laserová fotodestrukce, laserová fyziofototerapie (lasery nízké intenzity - helium-neonové, infračervené).

Patogeneze

Energie laserového záření se v biologických tkáních přeměňuje na tepelnou energii, může být vyzařována s jinou vlnovou délkou - fluorescence, potencuje fotochemické procesy, excituje elektronové přechody, které kromě léčebného mohou mít i škodlivý vliv, včetně tělo pracující s chirurgickými a terapeutickými laserovými zařízeními. Kromě specifických vlastností laserového paprsku - vlnové délky, stupně koherence, polarizace, hustoty, výkonu a intenzity působící energie, které by se měly odrážet v hygienických a hygienických vlastnostech - závisí patologický účinek laserového záření na člověka. na specifických vlastnostech konstrukcí, na které paprsek působí. Maximum absorpce energie vyznačují pigmentované buňky a tkáně. Nejzřetelnější je tedy možnost lokálního poškození očí a kůže a také systémové účinky na nervový systém – vegetativně-vaskulární dystonie, astenický, asteno-vegetativní a hypotalamický syndrom.

Rozvoj profesionální patologie u osob pracujících s lasery spolu s přímým působením paprsku je usnadněn:

■ difúzně odražené a rozptýlené laserové záření;

■ Nedostatečné osvětlení působivých objektů, mikromanipulační technologie vyžadující zvýšenou námahu očí;

■ stabilní a impulzivní hluk, který doprovází provoz laserových systémů;

■ významný neuro-emocionální stres spojený s velkou odpovědností při práci s laserovým zařízením.

Klinický obraz

Sítnice je nejvíce postiženou částí oka kvůli zaostřovacím vlastnostem vlastního optického systému. Laserový paprsek vstupující do oka může být zaostřen rohovkou a čočkou na malou oblast sítnice, takže hustota výkonu v ohnisku je mnohem vyšší než hustota výkonu dopadajícího záření. Proto může dojít k poškození sítnice při úrovních výkonu laserového paprsku, které nepředstavují nebezpečí pro jiné části těla. Hustotu výkonu nebezpečnou pro sítnici lze také získat v difúzně rozptýleném laserovém světle při vhodném výkonu laseru. americký standard národní ústav standardů je pro člověka nebezpečné vystavení očí laserovému paprsku o průměru 7 mm a hustotě výkonu 2 mW/cm2 po dobu 1 s a 9 mW/cm2 po dobu 10-2 s.

Poškození oka laserovým zářením nemá žádné specifické projevy a obvykle napodobuje jiné formy patologie. Popáleniny čočky mohou způsobit kataraktu podobnou svými projevy vrozeným či věkem podmíněným, popáleniny duhovky napodobují melanomy, zákal rohovky je nerozeznatelný od zákalu jiné etiologie.

Ve výrobních podmínkách má velký význam biologický účinek odraženého laserového záření, který závisí na jeho parametrech a vlastnostech. Záření viditelné a blízké infračervené oblasti vnímá nejen sítnice oka, ale také buňky pigmentového epitelu, cévy očního pozadí. S daleko infračerveným zářením jako první reagují rohovka a kůže. CO2 laser (vlnová délka 10,6 µm) mění regionální a systémovou hemodynamiku (čemuž lze předejít podáváním antioxidantů). Helium-neonový laser působí nejen na fotoreceptory sítnice, ale také na pigmentový epitel a mění tak prokrvení cév oka.

V lehčích případech poškození oka se většinou rozvinou přechodné funkční poruchy – poruchy adaptace na tmu, změny citlivosti rohovky, přechodná slepota. U těžších očních onemocnění dochází ke skotomu (ztráta části zorného pole) bez bolesti. Někdy si oběti všimnou pouze pocitu tlačení, rány do oka. V očním fundu se přitom nacházejí různé stupně popálenin a otoků sítnice, krvácení do ní a sklivce s následnou tvorbou jizvy a snížením zrakové ostrosti. Popsaný obrázek je typický pro působení laserového záření o vlnové délce ve viditelné nebo blízké infračervené části spektra.

Záření v ultrafialové a vzdálené infračervené části spektra je převážně absorbováno povrchovými prvky optického systému oka. Mohou se vyvinout velmi bolestivé popáleniny rohovky a při vystavení plynovým laserům pracujícím na oxid uhličitý o vlnové délce 1060 nm přechodná ložiska zákalů v rohovce oka v důsledku denaturace bílkovin.

Při dlouhodobé expozici difuzně rozptýlenému laserovému záření se mohou vyvinout i různé funkční a organické změny v orgánu zraku - výskyt tupé bolesti a únavy očí do konce pracovního dne, pocit pálení, nesnášenlivost ostrého světla, slzení nebo sucho v očích. Může dojít ke zvýšení prahů rozlišování barev, prodloužení doby adaptace na tmu a zúžení zorných polí. Při vyšetření štěrbinovou lampou jsou detekovány jednotlivé i vícenásobné opacity v různých vrstvách čočky (předčasné stárnutí) s následným rozvojem šedého zákalu. U pracovníků s dlouhou praxí se může rozvinout fenomén centrální degenerace sítnice – výskyt malých ložisek v makulární a paramakulární oblasti.

Důsledky interakce laserového záření s kůží závisí na vlnové délce a stupni pigmentace kůže. Ve viditelné oblasti je odrazivost kůže poměrně vysoká. V IR oblasti kůže začne silně absorbovat záření, téměř bez ohledu na pigmentaci. Nejnebezpečnější jsou v tomto ohledu CO2 lasery (stejně jako pro rohovku oka). Poškození kůže přímým nebo odraženým zářením je různorodé a striktně závisí na jeho parametrech: od mírného erytému v místě expozice po popáleniny připomínající elektrokoagulaci až po úplné zničení a natržení kůže. Avšak ani při dlouhodobém chronickém působení rozptýleného laserového záření o nízké intenzitě nezpůsobuje žádnou specifickou dermatologickou patologii.

Při dlouhodobém působení laserového záření na člověka v průběhu jeho profesionální činnosti a narušení kompenzačně-adaptivních reakcí se mohou vyvinout i patologické změny v nervovém a kardiovaskulárním systému související s nemoci z povolání. Nejčastěji se jedná o astenické, astenovegetativní syndromy a vegetativně-vaskulární dystonie. Pracovníci v kontaktu s laserovým zářením si stěžují na celkovou slabost, zvýšenou únavu, letargii, objevující se nejprve na konci pracovního dne a pak neustále. zvýšená podrážděnost, přecitlivělost na světlo, plačtivost, nespavost, bolest hlavy, méně často - závratě, bodavá bolest v oblasti srdce. Objektivně dochází k oživení šlachových reflexů, třesu rukou, víček, potlačení či posílení lokálního červeného dermografismu, hyperhidróze. Při studiu elektroencefalogramu - převážně hypersynchronního typu elektroencefalogramu. Ze strany kardiovaskulárního systému se zjišťuje nestabilita pulsu a krevního tlaku, arytmie. Auskultačně slyšel tlumené srdeční tóny, funkční systolický šelest nad srdečním hrotem. EKG registruje nárůst extrakardiálních autonomních účinků na srdce (sinusové arytmie a bradyarytmie, vysoké T vlny v hrudních svodech). V krvi - mírná erytrocytóza, méně často retikulocytóza, snížené hladiny hemoglobinu a CP, mírná leukocytóza, trombocytopenie.

Mnohem méně často se může při dlouhodobé expozici laserovému záření rozvinout hypotalamický syndrom, který je charakterizován restrukturalizací neurohumorálních regulačních mechanismů s klinickými projevy poškození centrální a periferní části hypotalamus-hypofýza-nadledviny, hypotalamo-hypofýza -štítná žláza, hypotalamo-hypofýza-gonadální systémy.

Prevence nepříznivých účinků laserového záření na personál je postavena v souladu s třídou používaných laserů. Je třeba věnovat velkou pozornost eliminaci možných zdrojů odrazu nebo rozptylu laseru. Všechna zařízení pro vyrovnání laserového paprsku musí mít ochranné filtry s absorpčním pásmem, který odpovídá vlnové délce generátoru. Mezi opatření lékařské prevence patologických účinků laserového záření patří zdravotní opatření: fyzioterapeutické cvičení, užívání vitamínů (komplexní multivitaminy, 1 tableta denně po dobu 1-2 měsíců, případně vitamíny B a C). Kromě toho se doporučují adaptogeny - eleuterokok (1 čajová lžička 1krát denně po dobu jednoho měsíce, po třech měsících můžete kurz opakovat), stejně jako přípravky z ostropestřce mariánského, zlatého kořene. Lékařskými kontraindikacemi pro práci s laserovými systémy jsou chronická kožní onemocnění, pokles zrakové ostrosti pod 0,6 na jednom oku a níže

0. 5.na druhé straně (zraková ostrost se stanovuje s korekcí), drogová závislost, zneužívání návykových látek vč. chronický alkoholismus, schizofrenie a další endogenní psychózy.

Přezkoušení pracovní způsobilosti

S organickou progresivní patologií očí spojenou s expozicí laserovému záření, stejně jako nervový systém (asteno-organický syndrom), pacienti potřebují stálé zaměstnání, s výjimkou vystavení radiační energii a dalším nepříznivým výrobním faktorům. S funkčními změnami v nervovém, kardiovaskulárním systému - dočasný přesun do práce, která není spojena s expozicí škodlivým profesionální faktory.

♦ OTÁZKY A ÚKOLY

1. Pojmenujte, ve kterých odvětvích a odvětvích jsou pracovníci vystaveni elektromagnetickým polím rádiových frekvencí a laserovému záření.

2. Popište klinický obraz onemocnění způsobeného expozicí rádiovým vlnám a laserovému záření. Jaké škody způsobené elektromagnetickým a laserovým zářením jsou nevratné?

3. Vyjmenujte základní principy prevence vlivu neionizujícího záření na organismus pracovníků.

4. Jaké jsou obecné zdravotní kontraindikace pro zaměstnání v kontaktu s neionizujícím zářením, dle nařízení č. 90 Ministerstva zdravotnictví Ruské federace.

Brilantní předpověď A. Einsteina, kterou učinil již v roce 1917, o možnosti indukované emise světla atomy, byla brilantně potvrzena téměř o půl století později, když sovětští fyzici N. G. Basov a A. M. Prochorov vytvořili kvantové generátory. Podle anglické zkratky se tomuto zařízení říká také laser a záření, které vytvářejí, se nazývá laser.

Kde se potkáme Každodenní život s laserovým světlem? V dnešní době jsou lasery široce používány - to jsou různé oblasti techniky a medicíny, stejně jako světelné efekty v různých představeních a show. Krása duhových a tančících laserových paprsků je učinila velmi atraktivními pro domácí experimentátory a výrobce laserových zařízení. Jak ale laserové záření ovlivňuje lidské zdraví?

Abychom se vypořádali s těmito problémy, je nutné si připomenout, co je laserové záření. K tomu „rychle vpřed“ na hodinu fyziky v 10. ročníku a promluvme si o světelných kvantech.

Co je laserové záření

Obyčejné světlo se rodí v atomech. Laserové světlo je stejné. Ovšem s jinými fyzikálními procesy a v důsledku působení vnějšího elektromagnetického pole. Proto je laserové záření nucené (stimulované).

Laserové záření je elektromagnetické vlnění šířící se téměř paralelně k sobě navzájem. Proto má laserový paprsek ostré ohnisko, extrémně malý úhel rozptylu a velmi výrazný dopad na ozařovaný povrch.

Jaký je rozdíl mezi laserovým zářením a např. zářením žárovky? Žárovka je umělý zdroj světla, který na rozdíl od laserového záření vyzařuje elektromagnetické vlny v širokém spektrálním rozsahu s úhlem šíření asi 360 stupňů.

Vliv laserového záření na lidský organismus

Možnost extrémně rozmanité aplikace kvantových generátorů přiměla specialisty z různých oblastí medicíny, aby se vyrovnali s dopadem laserového záření na lidský organismus. Bylo zjištěno, že tento typ záření má následující vlastnosti:

Sled poškození během biologického působení laserového záření je následující:

  • prudké zvýšení teploty doprovázené popáleninami;
  • následuje efervescence intersticiální i buněčné tekutiny;
  • vznikající pára vytváří ohromný tlak, který vyvrcholí explozí a rázovou vlnou, která ničí okolní tkáň.

Při nízké a střední intenzitě záření je postižena zejména kůže. Při silnější expozici dochází k poškození kůže ve formě otoků, krvácení a mrtvých oblastí. Ale vnitřní tkáně procházejí významnými změnami. Navíc největší nebezpečí představuje přímé a zrcadlově odražené záření. Způsobuje také patologické změny v práci nejdůležitějších systémů těla.

Zastavme se zejména u vlivu laserového záření na zrakové orgány.

Krátké pulzy záření generované laserem způsobují vážné poškození sítnice, rohovky, duhovky a čočky oka.

Jsou pro to 3 důvody.

Charakteristickými příznaky poškození oka jsou křeče a otoky očních víček, bolest oka, zákal a krvácení do sítnice. Buňky sítnice se po poškození neregenerují.

Intenzita záření, které způsobuje poškození orgánů zraku, je nižší než záření, které způsobuje poškození kůže. Nebezpečí mohou představovat jakékoli infračervené lasery, ale i zařízení, která vyzařují záření ve viditelném spektru o výkonu více než 5 mW.

Závislost vlivu laserového záření na člověka na jeho spektru

laserové záření v medicíně

Pozoruhodní vědci rozdílné země, kteří pracovali na vytvoření kvantového generátoru, nedokázali ani předpovědět, jaké široké uplatnění najdou jejich potomci v různých sférách života. Ale každá z těchto oblastí bude vyžadovat určité, specifické vlnové délky.

Na čem závisí vlnová délka laserového záření? Je to dáno přírodou, přesněji elektronická struktura pracovní tekutina (prostředí, kde toto záření vzniká). Existují různé pevné a plynové lasery. Tyto zázračné paprsky mohou patřit do ultrafialové, viditelné (obvykle červené) a infračervené části spektra. Jejich dosah je v rozsahu od 180 nm. a až 30 mikronů.

Povaha dopadu laserového záření na lidské tělo do značné míry závisí na vlnové délce. Naše vidění je asi 30krát citlivější na zelenou než na červenou. Proto budeme reagovat na zelený laser rychleji. V tomto smyslu je bezpečnější než červená.

Ochrana proti laserovému záření ve výrobě

Existuje obrovská kategorie lidí, jejichž profesní aktivity přímo či nepřímo souvisejí s kvantovými generátory. Pro ně platí přísné předpisy a normy na ochranu před laserovým zářením. Zahrnují opatření obecné a individuální ochrany v závislosti na stupni nebezpečí, které toto laserové zařízení představuje pro všechny struktury lidského těla.

použití laseru ve výrobě

Celkem existují 4 třídy nebezpečnosti, které musí výrobce uvést. Nebezpečí pro lidský organismus představují lasery tříd 2,3 a 4.

Kolektivní prostředky ochrany před laserovým zářením, to jsou ochranné clony a pouzdra, světlovody, televizní a telemetrické způsoby sledování, poplašné a blokovací systémy a také oplocení areálu s radiací přesahující nejvyšší přípustnou míru.

Individuální ochranu zaměstnanců zajišťuje speciální sada oděvů. Pro ochranu očí je povinné nosit brýle se speciální vrstvou.

Nejlepší prevencí laserového záření je dodržování pravidel provozu a ochrany, stejně jako včasné lékařské vyšetření.

Ochrana před laserovým zářením pro uživatele laserových zařízení

Nekontrolované používání podomácku vyrobených laserů, lamp, světelných ukazovátek, laserových svítilen v každodenním životě představuje vážné nebezpečí pro ostatní. Abyste se vyhnuli tragickým následkům, měli byste si pamatovat:

Kvantové generátory a jakákoli laserová zařízení představují potenciální hrozbu pro své majitele a ostatní. A pouze pečlivé dodržování bezpečnostních opatření vám umožní vychutnat si tyto úspěchy bez újmy sobě a svým přátelům.

Lasery se stávají stále důležitějšími výzkumnými nástroji v medicíně, fyzice, chemii, geologii, biologii a inženýrství. Při nesprávném použití mohou způsobit oslnění a zranění (včetně popálenin a úrazu elektrickým proudem) operátorů a dalšího personálu, včetně náhodných návštěvníků laboratoře, a způsobit značné škody na majetku. Uživatelé těchto zařízení musí plně chápat a uplatňovat nezbytná bezpečnostní opatření při manipulaci s nimi.

Co je to laser?

Slovo „laser“ (angl. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je zkratka, která znamená „zesílení světla stimulovanou emisí“. Frekvence záření generovaného laserem je uvnitř nebo blízko viditelné části elektromagnetického spektra. Energie je zesílena do stavu extrémně vysoké intenzity procesem zvaným „indukované laserové záření“.

Pojem „záření“ je často mylně chápán, protože se také používá k jeho popisu.V tomto kontextu znamená přenos energie. Energie se přenáší z jednoho místa na druhé vedením, prouděním a zářením.

Existuje mnoho různých typů laserů pracujících v různých prostředích. Jako pracovní médium se používají plyny (například argon nebo směs helia a neonu), pevné krystaly (například rubín) nebo kapalná barviva. Když je pracovnímu médiu dodávána energie, přechází do excitovaného stavu a uvolňuje energii ve formě světelných částic (fotonů).

Dvojice zrcadel na obou koncích utěsněné trubice buď odráží nebo propouští světlo v koncentrovaném proudu zvaném laserový paprsek. Každé pracovní médium vytváří paprsek jedinečné vlnové délky a barvy.

Barva laserového světla se obvykle vyjadřuje pomocí vlnové délky. Je neionizující a zahrnuje ultrafialovou (100-400 nm), viditelnou (400-700 nm) a infračervenou (700 nm - 1 mm) část spektra.

elektromagnetické spektrum

Každá elektromagnetická vlna má jedinečnou frekvenci a délku spojenou s tímto parametrem. Stejně jako červené světlo má svou vlastní frekvenci a vlnovou délku, všechny ostatní barvy – oranžová, žlutá, zelená a modrá – mají jedinečné frekvence a vlnové délky. Lidé jsou schopni vnímat tyto elektromagnetické vlny, ale nejsou schopni vidět zbytek spektra.

Ultrafialové záření má také nejvyšší frekvenci. Infračervené, mikrovlnné záření a rádiové vlny zabírají nižší frekvence spektra. Viditelné světlo leží ve velmi úzkém rozmezí mezi nimi.

lidský vliv

Laser vytváří intenzivní směrovaný paprsek světla. Pokud je nasměrován, odražen nebo zaostřen na předmět, paprsek bude částečně absorbován, čímž se zvýší povrchová a vnitřní teplota předmětu, což může způsobit změnu nebo deformaci materiálu. Tyto vlastnosti, které našly uplatnění v laserové chirurgii a zpracování materiálů, mohou být nebezpečné pro lidskou tkáň.

Kromě záření, které působí na tkáně tepelně, je nebezpečné laserové záření, které vyvolává fotochemický efekt. Jeho stav je dostatečně krátký, tj. ultrafialová nebo modrá část spektra. Moderní zařízení produkují laserové záření, jehož dopad na člověka je minimalizován. Energie laserů s nízkým výkonem nestačí k poškození a nepředstavují žádné nebezpečí.

Lidské tkáně jsou citlivé na energii a za určitých okolností může elektromagnetické záření, včetně laserového záření, způsobit poškození očí a kůže. Byly provedeny studie na prahových úrovních traumatického záření.

Nebezpečí pro oči

Lidské oko je náchylnější k poranění než kůže. Rohovka (průhledný vnější přední povrch oka) na rozdíl od dermis nemá vnější vrstvu odumřelých buněk, které chrání před vlivy prostředí. Laser a je absorbován rohovkou oka, což ji může poškodit. Poranění je doprovázeno edémem epitelu a erozí a u těžkých poranění - zakalením přední komory.

Oční čočka může být také náchylná k poranění, když je vystavena různému laserovému záření – infračervenému a ultrafialovému.

Největší nebezpečí však představuje dopad laseru na sítnici ve viditelné části optického spektra – od 400 nm (fialová) do 1400 nm (blízká infračervená). V této oblasti spektra se kolimované paprsky zaměřují na velmi malé oblasti sítnice. Nejnepříznivější varianta expozice nastává, když se oko dívá do dálky a vstupuje do něj přímý nebo odražený paprsek. V tomto případě jeho koncentrace na sítnici dosahuje 100 000krát.

Viditelný paprsek o výkonu 10 mW/cm 2 tedy působí na sítnici výkonem 1000 W/cm 2 . To je více než dost na způsobení škody. Pokud se oko nedívá do dálky, nebo se paprsek odráží od difuzního, nezrcadlového povrchu, mnohem silnější záření vede k poranění. Laserový efekt na kůži postrádá zaostřovací efekt, takže je mnohem méně náchylná ke zranění při těchto vlnových délkách.

rentgenové záření

Některé vysokonapěťové systémy s napětím nad 15 kV mohou generovat rentgenové záření významného výkonu: laserové záření, jehož zdroji jsou výkonné elektrony čerpané zdroje, dále plazmové systémy a iontové zdroje. Tato zařízení musí být zkontrolována, zda obsahují, aby bylo zajištěno správné stínění.

Klasifikace

V závislosti na síle nebo energii paprsku a vlnové délce záření se lasery dělí do několika tříd. Klasifikace je založena na potenciálu zařízení způsobit okamžité poranění očí, kůže nebo požár, když je vystaveno přímému paprsku nebo když se odráží od difúzních reflexních povrchů. Všechny komerční lasery podléhají identifikaci podle označení, která jsou na nich umístěna. Pokud byl prostředek vyroben podomácku nebo nebyl jinak označen, je třeba vyhledat radu ohledně vhodné klasifikace a označení. Lasery se rozlišují podle výkonu, vlnové délky a doby expozice.

Zabezpečená zařízení

Prvotřídní přístroje generují laserové záření nízké intenzity. Nemůže dosáhnout nebezpečných úrovní, takže zdroje jsou osvobozeny od většiny kontrol nebo jiných forem dozoru. Příklad: laserové tiskárny a CD přehrávače.

Podmíněně bezpečná zařízení

Lasery druhé třídy vyzařují ve viditelné části spektra. Jedná se o laserové záření, jehož zdroje způsobují u člověka normální reakci odmítnutí příliš jasného světla (mrkací reflex). Při vystavení paprsku lidské oko mrkne po 0,25 sekundách, což poskytuje dostatečnou ochranu. Laserové záření ve viditelné oblasti však může při konstantní expozici oko poškodit. Příklady: laserová ukazovátka, geodetické lasery.

Lasery třídy 2a jsou zařízení speciální účel s výstupním výkonem menším než 1 mW. Tato zařízení způsobí poškození pouze při přímém vystavení po dobu delší než 1000 s za 8hodinový pracovní den. Příklad: čtečky čárových kódů.

Nebezpečné lasery

Třída 3a se týká prostředků, které nezraní při krátkodobém vystavení nechráněnému oku. Může být nebezpečné při použití zaostřovací optiky, jako jsou teleskopy, mikroskopy nebo dalekohledy. Příklady: 1-5 mW He-Ne laser, některá laserová ukazovátka a úrovně budov.

Laserový paprsek třídy 3b může způsobit zranění, je-li vystaven přímo nebo je-li zrcadlen. Příklad: 5-500 mW He-Ne laser, mnoho výzkumných a terapeutických laserů.

Třída 4 zahrnuje zařízení s úrovní výkonu vyšší než 500 mW. Jsou nebezpečné pro oči, kůži a jsou také nebezpečím požáru. Vystavení paprsku, jeho zrcadlové nebo difúzní odrazy mohou způsobit poranění očí a kůže. Musí být přijata všechna bezpečnostní opatření. Příklad: Nd:YAG lasery, displeje, chirurgie, řezání kovů.

Laserové záření: ochrana

Každá laboratoř musí poskytovat odpovídající ochranu osobám pracujícím s lasery. Okna v místnostech, kterými může v nekontrolovaných prostorách procházet záření ze zařízení třídy 2, 3 nebo 4, které může způsobit poškození, musí být při provozu takového zařízení zakryta nebo jinak chráněna. Pro maximální ochranu očí se doporučuje následující.

  • Paprsek musí být uzavřen v nereflexním, nehořlavém obalu, aby se minimalizovalo riziko náhodného vystavení nebo požáru. K vyrovnání paprsku použijte fluorescenční stínítka nebo sekundární mířidla; vyhněte se přímému kontaktu s očima.
  • Pro postup zarovnání paprsku použijte nejnižší výkon. Je-li to možné, používejte pro předběžné vyrovnání zařízení nižší třídy. Vyhněte se přítomnosti zbytečných reflexních předmětů v oblasti laseru.
  • Omezte průchod paprsku v nebezpečné zóně v mimopracovní době pomocí okenic a jiných zábran. Nepoužívejte stěny místnosti k vyrovnání paprsku laserů třídy 3b a 4.
  • Používejte nereflexní pomůcky. Některý inventář, který neodráží viditelné světlo, se stává zrcadlovým v neviditelné oblasti spektra.
  • Nenoste reflexní šperky. Kovové šperky také zvyšují riziko úrazu elektrickým proudem.

Ochranné brýle

Při práci s lasery třídy 4 v otevřeném nebezpečném prostoru nebo tam, kde hrozí nebezpečí odrazu, je nutné nosit ochranné brýle. Jejich typ závisí na typu záření. Brýle musí být zvoleny tak, aby chránily před odrazy, zejména difúzními, a aby poskytovaly ochranu na úrovni, kdy přirozený ochranný reflex může zabránit poranění očí. Taková optická zařízení si zachovají určitou viditelnost paprsku, zabrání popálení kůže a sníží možnost dalších nehod.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru brýlí:

  • vlnová délka nebo oblast spektra záření;
  • optická hustota při určité vlnové délce;
  • maximální osvětlení (W / cm 2) nebo výkon paprsku (W);
  • typ laserového systému;
  • režim výkonu - pulzní laserové záření nebo kontinuální režim;
  • možnost odrazu - zrcadlového a difúzního;
  • přímá viditelnost;
  • přítomnost korekčních čoček nebo dostatečné velikosti umožňující nošení brýlí pro korekci zraku;
  • pohodlí;
  • přítomnost větracích otvorů, které zabraňují zamlžování;
  • vliv na barevné vidění;
  • odolnost vůči nárazu;
  • schopnost vykonávat potřebné úkoly.

Protože ochranné brýle podléhají poškození a opotřebení, měl by bezpečnostní program laboratoře zahrnovat pravidelné kontroly těchto bezpečnostních prvků.