Полимерные 

Воздействие лазерного излучения на органы зрения. Свойства лазерного излучения и его воздействие на организм

В настоящее время лазеры прочно закрепились во всех сферах жизнедеятельности человека. Они используются в медицине, химии, физике, биологии и во многих других областях современной науки. Сложно переоценить вклад этого явления в прогресс человечества. Однако неосторожное использование этой технологии может привести к пагубным последствиям для здоровья человека. Ослепление, ожоги, электротравмы — это далеко не полный список увечий, которые можно получить при взаимодействии с лазером. Лазерное неэкранированное излучение большой мощности представляет собой серьёзную опасность если относится к нему легкомысленно и не соблюдать элементарные правила безопасности.

Данная статья поможет вам разобраться в нюансах этого явления и даст представление об угрозах, которые лазерное излучение представляет собой для здоровья человека. Так же вы получите представление об основах безопасной работы с лазером и узнаете, как современные лазеры делятся на классы по уровню угрозы для здоровья человека. Здесь так же можно ознакомиться с небольшой исторической справкой о лазерах.

Лазер как явление

LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Как видите, за этим словом скрывается аббревиатура на английском языке. На русский это можно перевести как «усиление света индуцированным излучением». Усиление энергии до состояния повышенной интенсивности приводит к появлению лазерного излучения. В результате многократного отражения в системе зеркал происходит усиление излучения, и в итоге мы можем наблюдать явление, которое абсолютно уникально по своим физическим свойствам. Лазерный луч намного уже луча света обычной лампы, но их отличия на этом не заканчиваются. Лазерное излучение проецирует волну одной длины и один чистый цвет, кроме этого световые волны полностью совпадают во времени друг с другом. От обычного света лазерные лучи отличает их организованность (когерентность, если говорить научными терминами).

В 1916 году были сделаны первые шаги на пути изучения лазера. После длительных исследований небезызвестный Альберт Энштейн выдвинул свою теорию взаимодействия излучения с веществом, сделав таким образом возможной разработку квантовых усилителей, способных проецировать электромагнитные волны. Следующий значительный прорыв состоялся в 1928 году, когда Ланденбург провёл свою серию экспериментов. Результатом кропотливой работы стала формулировка условия нахождения индуцированного излучения как преобладание его над поглощением. И только более чем четверть века спустя, в 1955 году советские физики Басов и Прохоров сконструировали квантовый генератор с аммиаком в качестве активной среды. С тех пор огромное количество учёных стали участниками гонки по конструированию лазерных систем, не прекращающейся и сегодня.
Данная технология внесла неоценимый вклад в развитие медицины.

Многие задачи, которые казались до этого нерешаемыми, с усовершенствованием лазеров остались в прошлом. Его чудодейственные лучи вернули здоровье многим тысячам людей. Чего стоит только лазерная коррекция зрения, которая всего за 10 минут позволяет вернуть любому пациенту идеальное зрение. Эффективность этой операции достигает 100%. Косметологи так же нашли применение для этой технологии в своей деятельности. Излучение медицинского лазера даёт возможность селективно воздействовать на корни волос, пигментные пятна и другие дефекты кожи. Сегодня возможно быстро и почти безболезненно удалить родинку, как и надоевшую татуировку.

В своё время выдающийся французский учёный Луи де Бройль, произнёс пророческую фразу: «Лазеру уготовано грандиозное будущее. Тяжело предвидеть, как именно он будет применяться, но я считаю, что за лазером стоит целая техническая эпоха». И мы действительно живём в эпоху, когда почти не осталось сфер деятельности, в которых так или иначе не используются технологии на основе лазерных лучей. Современные измерительные приборы невозможно представить без применения лазерных лучей в их конструкции. Лазер позволил измерить расстояние от Земли до Луны, точность этих измерений составила несколько сотен метров. Применение лазерных лучей в сфере радиолокации позволило многократно повысить точность получаемых данных. Нет никаких сомнений, что эта технология ещё сыграет свою роль в дальнейшем научном и техническом прогрессе.

Как лазерные лучи воздействуют на человеческий организм?


Одной из характеристик лазерных лучей является крайне высокий уровень концентрации энергии. Пучок света, производимый лазером, способен повышать температуру поверхности, на которую он направлен. С помощью направленного облучения можно добиться деформации почти любой поверхности за небольшой промежуток времени. Концентрация колоссального энергетического потока на небольшой площади позволяет достичь температуры в более чем миллион градусов. Благодаря этому свойству лазеры получили широкое распространение в хирургии и материалообработке, оно же делает их угрозой для человеческой кожи при чрезмерном облучении. Повреждение кожного покрова лучом лазера аналогично термическому ожогу. Так же значительная опасность кроется в лазерном излучении, вырабатывающемся посредством фотохимического эффекта. Однако современные приборы сводят такой риск к минимуму.

Стоит заметить, что молниеносная скорость воздействия лазерных лучей дает возможность избежать болевых ощущений. Благодаря этому свойству, лазер получил широкое распространение в хирургии. В ходе непродолжительных операций с применением лазера не требуется какой-либо анестезии. Мало какая серьезная операция может быть осуществима без обезболивания. При этом временные затраты на такие операции гораздо ниже, чем при традиционном оперировании с помощью скальпеля.

Зачастую работа лазерных установок сопровождается шумом, который может достигать уровня до 120 Дб. Длительно пребывание в помещении с таким оборудованием может стать причиной проблем со слухом. Так же химическая реакция мощного лазерного луча и воздуха сопровождается обильным выделением озона. У людей, вовлечённых в работу с лазерами на протяжении долгого времени, могут диагностироваться нарушения функций вестибулярного аппарата. Частота этих нарушений зависит от профессионального стажа. Лазерное излучение может стать причиной необратимых изменений в человеческом организме, расстройства органов зрения, центральной нервной системы и вегетативной системы.

Берегите глаза


Глаз — один из самых хрупких элементов нашего организма. В отличие от остальных органов, он не имеет защиты от окружающей среды. При попадании невидимого инфракрасного лазера в глаз человек ничего не почувствует, потому что мозг не воспримет его как источник света и защитной реакции не последут. Поглощение ультрафиолетового излучение роговицей глаза может привести к отёку эпителия и эрозии. В особенно тяжелых случаях возможно помутнение передней камеры. Сетчатка глаза подвержена риску в гораздо большей степени. После того, как лазерное излучение достигает сетчтаки, оно распространяется дальше на всю оптическую систему органа зрения.

Если прямой лазерный луч попадет в глаз, когда взгляд направлен вдаль, последствия могут быть очень плачевными. Концентрация спектра коллимированного луча на сетчатке в этот момент может достигать 100000 крат. На глазном дне при таком повреждении обнаруживаются ожог и отек сетчатки, кровоизлияние с дальнейшим появлением рубца и уменьшением остроты зрения. Столь мощное воздействие может даже привести к слепоте. Из этого следует вывод, что вероятность потери зрения в результате сильного излучения достаточно велика.

Классификация лазеров

Подавляющее большинство лазерного оборудования, изготавливаемого во всем мире, производится и сертефицируется с оглядкой на международные стандарты, согласованные американским объединением CDRH (Center for Devices and Radiological Health) . В зависимости от уровня угрозы, которую различные лазерные установки представляют для человеческого организма, они делятся на четыре основных класса:

Класс I (безопасные) — маломощные лазерные системы, не излучающие вредный для человека уровень радиации. Такие лазеры не могут являться причиной повреждения глаза. К данному классу так же относятся приборы, оборудованные корпусом, не выпускающим луч лазера наружу. В таком случае луч может быть мощнее допустимой для первого класса нормы.

Класс II (низкий уровень опасности) — эти лазеры уже способны нанести ущерб человеческому глазу, при зрительном контакте более 0,25 секунды. К ним не относятся приборы, вырабатывающие излучение с невидимой волной.

Класс III (средний уровень опасности) — даже непродолжительный визуальный контакт с лучом подобной лазерной установки может привести к повреждениям органа зрения. Работать с такими устройствами без специальных защитных очков нельзя ни в коем случае. Рассеянное излучение не представляет опасности при расстоянии визуального контакта более 13 сантиметров и времени менее 10 секунд. Имеется значительный риск воспламенения при соприкосновении луча с огнеопасными материалами. На выходе мощность составляет около 500 мВт.

Класс IV (высокоопасные) — мощные лазеры, представляющие опасность для здоровья. Они в состоянии нанести значительные повреждения сетчатке глаза непродолжительным излучением прямого луча. В практике использования подобных приборов были ситуации, когда луч случайно отражался в глаз от обычной отвертки или пугавицы на рукаве. Воздействие этих лазеров с большой долей вероятности может привести к серьезным ожогам на коже, а так же стать причиной воспламенения горючих и прочих легковоспламеняющихся материалов. Опасность создает и повышенно ультрафиолетовое излучение импульсных ламп. В последнее время правительствами многих стран ведутся активные работы по адаптации таких лазеров для военных целей. Компании, представляющие свои разработки на выставках, получают финансирование от госудаства.

Меры предосторожности


В неумелых руках мощный лазер представляет не меньшую опасность, чем огнестрельное оружие. Только сертефицированный персонал допускается к работе с такими устройствами. Лучшей профилактикой лазерного излучения является соблюдение правил эксплуатации и защиты. Использование лазерных установок II-III уровней предполагает ограждение зоны работы с лазером и экранирование излучения. Лазеры IV уровня должны быть полностью изолированны от остального производства, работа с ними проводится дистанционно. Поверхности в таких помещениях окрашиваются в цвета с малым коэффициентом отражения. При недостаточном уровне освещения работа с лазерами недопустима. Окна для наблюдения должны быть оборудованы защитным стеклом. В случае необходимости ремонта прибора, категорически запрещено использование деталей и расходных материалов, несогласованных с производителем.

Средства защиты от лазерного излучения должны гарантировать предотвращение пагубного действия излучения или уменьшение его величины до уровня, не превышающего безопасного. В экипировку работников, взаимодействующих с лазером должны входить щитки, маски, технологические халаты и специальные очки. Один раз в год им необходимо проходить полный медицинский осмотр. Такая предосторожность более чем оправдана. Большая часть исследователей, изучающих здоровье обслуживающего персонала лазеров, установили у них предрасположенность к астеническим и вегетативно-сосудистым расстройствам. Доступ к участкам производства, на которых проходит работа с лазером, должен быть строго ограничен. Лазерная установка должна быть надежно защищена от несогласованного использования с помощью выключателя, запираемого на ключ, или другого аналогичного механизма.

Оптические квантовые генераторы (ОКГ, лазеры) - приборы, представляющие собой источник светового излучения совершенно нового типа. В отличие от луча любого известного источника света, несущего в себе электромагнитные волны различной длины, лазерный луч монохроматичен (электромагнитные волны строго одной длины), отличается высокой временной и пространственной когерентностью (все волны генерируются одновременно в одной фазе), узкой направленностью, что обусловливает точную фокусировку в малом объеме. Поэтому плотность мощности лазерного излучения в импульсе может быть огромна.

Имеются различного типа лазеры: твердотельные, где излучателем является твердое тело - рубин, неодим и др., газовые лазеры (гелий-неоновые, аргоновые и др.), жидкостные и полупроводниковые. Лазеры могут работать в непрерывном и импульсном режиме.

Излучение ОКГ характеризуется следующими основными параметрами: длина волны (мкм), мощность (Вт), плотность потока мощности (Вт/см2), энергия излучения (Дж) и угловая расходимость луча (угл. мин).

Сфера применения ОКГ очень широка: в различных областях народного хозяйства, в технике связи (позволяет передавать большое количество информации), в микроэлектронной, часовой промышленности, при сварке, пайке и др., в научных исследованиях, в освоении космоса.

Уникальность лазерного луча - получение большой мощности излучения на очень маленькой площади, полная стерильность - позволяет применять его в хирургии для коагуляции тканей при операциях на сетчатке, в качестве нового исследовательского инструмента в экспериментальной биологии, в цитологии (луч может достигать отдельных органоидов, не повреждая всю клетку), и др.

Все большее число лиц вовлекается в сферу действия лазеров; таким образом, этот вид излучения приобретает значение очень серьезного профессионально-гигиенического фактора.

В производственных условиях наибольшую опасность представляет не прямой световой луч, действие которого возможно только при грубом нарушении правил техники безопасности, а диффузное отражение и рассеяние луча (при визуальном контроле за попаданием луча на мишень, при наблюдении за приборами вблизи хода луча, при отражении от стен и других поверхностей). В особенности опасны зеркально отражающие поверхности. Хотя интенсивность отраженного луча невелика, однако возможно превышение безопасных для глаз уровней энергии. В лабораториях, где работают с импульсными ОКГ, имеются дополнительные неблагоприятные факторы: постоянный (80-00 дБ) и импульсный (до 120 дБ и более) шум, слепящий свет ламп накачки, утомление зрительного анализатора, нервно-эмоциональное напряжение, газовые примеси в воздушной среде - озон, окислы азота; ультрафиолетовое излучение и т. д.

Биологическое действие лазеров

Биологическое действие лазеров обусловлено двумя основными критериями: 1) физической характеристикой лазера (длина волны излучения лазера, непрерывный или импульсный режим облучения, длительность импульса, скорость повторения импульсов, удельная мощность), 2) абсорбционной характеристикой тканей. Свойства самой биологической структуры (поглощающая, отражающая способность) влияют на эффекты биологического действия лазера.

Действие лазера многогранно - электрическое, фотохимическое; основное действие - тепловое. Наиболее опасны лазеры с большой энергией в импульсе.

Прямой световой монохроматический импульс вызывает в здоровой ткани локальный ожог - коагуляцию белков, местный некроз, резко отграниченный от смежной области, асептическое воспаление с последующим развитием соединительнотканного рубца. При интенсивном облучении - расстройства васкуляризации, кровоизлияния в паренхиматозных органах. При повторных облучениях патологический эффект возрастает. Наиболее чувствительны глаз (роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке) и кожа, в особенности пигментированная.

Клиника

При прямом попадании лазерного луча в глаз - ожог сетчатки, разрывы ее. Могут быть поражены роговица, радужная оболочка, хрусталик, кожа век. Поражение, как правило, носит необратимый характер.

Для глаз опасно не только прямое, но и рассеянное отраженное излучение от какой-либо поверхности. При длительном воздействии последнего наиболее часто обнаруживаются игольчатые, стреловидные, реже - точечные помутнения хрусталика. На сетчатке - светлые, желтовато-белые, депигментированные очаги. При исследовании функционального состояния зрительного анализатора определяются снижение световой и контрастной чувствительности, увеличение времени восстановления адаптации, изменения световой чувствительности. Характерны жалобы на боли и давление в глазных яблоках, резь в глазах, утомленно глаз к концу рабочего дня, головные боли.

Помимо поражения органа зрения, при работе с ОКГ развивается комплекс неспецифических реакций со стороны различных органов и систем.

Клиника общих нарушений складывается из вегетативной дисфункции с присоединением невротических реакций на астеническом фоне. По мере увеличения профессионального стажа нарастает частота нейроциркуляторной дистонии по гипотоническому или гипертоническому вариантам в зависимости от характера лазерного излучения (непрерывный, импульсный), а также степень невротизации.

Наблюдаются также нарушения функции вестибулярного аппарата как в сторону повышения, так и понижения его возбудимости. Частота этих нарушений тоже возрастает по мере увеличения профессионального стажа.

Из биохимических показателей характерны: повышение уровня аммиака в крови, увеличение активности щелочной фосфатазы и трансфераз, изменение экскреции катехоламинов.

В эксперименте на животных при действии небольших интенсивностей энергии отмечаются изменения мозгового кровотока, сопряженные с изменением системной гемодинамики. Установлено действие лазерной энергии на гипоталамо-гипофизарную систему.

Экспертиза трудоспособности

При развитии функциональных нарушении центральной нервной системы, сердечно-сосудистого аппарата рекомендуются лечение и временный перевод на другую работу; возвращение на работу при улучшении состояния (под врачебным наблюдением) и при условии улучшения условий труда. Поражение глаз является противопоказанием к дальнейшей работе с лазером.

Профилактика

Рациональная организация условий труда лаборатории. Размещение лазера в изолированном помещении. Система сигнализации, обеспечивающая безопасность во время работы лазера. Избегать применения отражающих поверхностей. Пучок лазера должен быть направлен на неотражающий и невоспламеняющийся фон. Окраска стен матовая - в светлых тонах. Экранировка луча (в особенности мощного ОКГ) на протяжении от излучателя до объектива. Категорически запрещается пребывание людей в опасной зоне излучения ОКГ при работе лазера. Запрещается нахождение в лаборатории лиц, не занятых обслуживанием лазера. Эффективная вентиляция. Общее и местное освещение. Строгое соблюдение требований электробезопасности, мер индивидуальной защиты. Применение специально сконструированных защитных очков (для каждой длины волны свой отеческий фильтр). Работа в условиях общего яркого освещения с целью сужения зрачка. При работе с высокими энергиями избегать контакта любой части тела с прямым лучом, рекомендуется ношение черных фетровых или кожаных перчаток. Строгий офтальмологический контроль. Предварительные и периодические медицинские осмотры.

Лазеры (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) применяются в медицине с конца 1960-х гг. Они генерируют электромагнитное излучение оптического диапазона, характеризующееся монохроматичностью, когерентностью, строгой направленностью и высокой интенсивностью излучаемой энергии.

Лазерные установки в настоящее время широко используются в промышленности, в нанотехнологиях для пайки микроэлементов, прожигания отверстий в сверхтвердых материалах, резки и при обработке кристаллов, а также в химии, геодезии, спектроскопии. Благодаря своей способности воздействовать на биологические ткани, лазерное излучение нашло широкое применение в медицине: лазерная хирургия (С02-лазеры - полостные и кожно-пластические операции, оперативная урология и гинекология, лечение гнойных ран и ожогов; лазерная эндоскопия (АИГ-неодимовые лазеры) - лазерная фотокоагуляция и лазерная фотодеструкция; лазерная физиофототерапия (низкоинтенсивные лазеры - гелий-неоновые, инфракрасные).

Патогенез

Энергия лазерного излучения трансформируется в биологических тканях в тепловую, может излучаться с другой длиной волны - флюоресценция, потенцировать фотохимические процессы, возбуждать электронные переходы, что кроме лечебного может иметь и повреждающее действие, в том числе и на организм работающих с хирургическими и терапевтическими лазерными установками. Помимо конкретных характеристик лазерного луча - длины волны, степени когерентности, поляризации, плотности, мощности и интенсивности действующей энергии, которые должны быть отражены в санитарно-гигиенической характеристике, - патологическое действие лазерного излучения на человека зависит от специфических свойств структур, на которые действует луч. Максимум поглощения энергии отмечается пигментированными клетками и тканями. Отсюда наиболее очевидной является возможность локального поражения глаз и кожи, а также системное воздействие на нервную систему - вегетативно-сосудистая дистония, астенический, астено- вегетативный и гипоталамический синдром.

Развитию профессиональной патологии у работающих с лазерами, наряду с прямым действием луча, способствуют:

■ диффузно-отраженное и рассеянное лазерное излучение;

■ недостаточная освещенность объектов воздействия, микроманипуляционные технологии, требующие повышенной нагрузки на зрение;

■ стабильный и импульсный шум, сопровождающий работу лазерных установок;

■ значительное нервно-эмоциональное напряжение, связанное с большой ответственностью при работе с лазерным оборудованием.

Клиническая картина

Сетчатка является наиболее поражаемой частью глаза из-за фокусирующих свойств собственной оптической системы. Лазерный луч, входя в глаз, может сфокусироваться роговицей и хрусталиком на малой площади сетчатки так, что плотность мощности в фокальном пятне окажется намного выше, чем плотность мощности падающего излучения. Поэтому сетчатка может быть поражена при уровнях мощности лазерного пучка, не представляющих опасности для других частей тела. Опасная для сетчатки глаза плотность мощности может быть получена и в диффузно рассеянном лазерном свете при соответствующей мощности лазера. По стандарту Американского национального института стандартов опасным для человека считается воздействие на глаз лазерного луча диаметром 7 мм и плотностью мощности 2 мВт/см2 в течение 1 с и 9 мВт/см2 - в течение 10-2 с.

Поражения глаз лазерной радиацией не имеют специфических проявлений и обычно имитируют другие формы патологии. Ожоги хрусталика могут вызывать катаракты, сходные по своим проявлениям с врожденными или возрастными, ожоги радужки имитируют меланомы, помутнения роговицы неотличимы от помутнений другой этиологии.

В условиях производства большое значение имеет биологическое действие отраженного лазерного излучения, которое зависит от его параметров и свойств. Излучения видимого и ближнего ИК-диапазонов воспринимаются не только сетчатой оболочкой глаза, но и клетками пигментного эпителия, сосудами глазного дна. При дальнем ИК-излучении прежде всего реагируют роговица и кожа. СО2-лазер (длина волны 10,6 мкм) меняет регионарную и системную гемодинамику (что можно предотвратить введением антиоксидантов). Гелий-неоновый лазер не только действует на фоторецепторы сетчатой оболочки глаза, но и на пигментный эпителий, меняя кровенаполнение сосудов глаза.

В легких случаях поражения глаз обычно развиваются преходящие функциональные расстройства - нарушения темновой адаптации, изменения чувствительности роговицы, преходящая слепота. При более тяжелых заболеваниях глаз возникает скотома (выпадение части поля зрения) без каких-либо болевых ощущений. Иногда пострадавшие лишь отмечают ощущение толчка, удара в глаз. На глазном дне при этом обнаруживаются различной степени ожог и отек сетчатки, кровоизлияния в нее и стекловидное тело с последующим формированием рубца и снижением остроты зрения. Описанная картина характерна для действия лазерного излучения с длиной волны в видимой или ближней инфракрасной части спектра.

Излучение в ультрафиолетовой и дальней инфракрасной части спектра в основном поглощается поверхностными элементами оптической системы глаза. Могут развиваться очень болезненные ожоги роговицы, а при воздействии газовых лазеров, работающих на углекислом газе с длиной волны 1060 нм - преходящие очаги помутнений в роговице глаза, обусловленные денатурацией белков.

При длительном воздействии диффузно-рассеянного лазерного излучения также могут развиваться различные функциональные и органические изменения органа зрения - появление тупых болей и утомляемости глаз к концу рабочего дня, ощущение жжения, непереносимости яркого света, слезотечение или сухость в глазах. Может отмечаться повышение порогов цветоразличения, увеличение времени темновой адаптации, сужение полей зрения. При обследовании со щелевой лампой выявляются единичные и множественные помутнения в различных слоях хрусталика (преждевременное его старение) с последующим развитием катаракты. У работников с большим стажем могут развиваться явления центральной дегенерации сетчатки - появление мелких очажков в макулярной и парамакулярной областях.

Последствия взаимодействия лазерного излучения с кожей зависят от длины волны и степени пигментации кожи. В видимой области отражающая способность кожи достаточно высокая. В ИК-области кожа начинает сильно поглощать излучение почти независимо от пигментации. Наиболее опасны в этом плане С02-лазеры (как и для роговицы глаза). Поражение кожи прямым или отраженным излучением носит разнообразный характер и строго зависит от его параметров: от легкой эритемы в месте облучения до ожогов, напоминающих электрокоагуляционные, и полного разрушения и разрывов кожных покровов. Однако даже при длительном хроническом воздействии низкоинтенсивных рассеянных лазерных излучений не вызывает какой-либо специфической дерматологической патологии.

При длительном воздействии лазерного излучения на человека в процессе его профессиональной деятельности и срыве компенсаторно-приспособительных реакций могут также развиваться патологические изменения со стороны нервной и сердечнососудистой систем, относящиеся к профессиональным заболеваниям. Чаще всего - это астенический, астеновегетативный синдромы и вегетативно-сосудистая дистония. Работники при контакте с лазерным излучением жалуются на общую слабость, повышенную утомляемость, вялость, появляющиеся сначала к концу рабочего дня, а затем постоянно. Отмечаются повышенная раздражительность, гиперчувствительность к свету, слезливость, бессонница, головная боль, реже - головокружения, колющие боли в области сердца. Объективно обнаруживается оживление сухожильных рефлексов, тремор рук, век, угнетение или усиление местного красного дермографизма, гипергидроз. При исследования электроэнцефалограммы - преимущественно гиперсинхронный тип электроэнцефалограммы. Со стороны сердечнососудистой системы определяются неустойчивость пульса и артериального давления, аритмии. Аускультативно выслушиваются глухие сердечные тоны, функциональный систолический шум над верхушкой сердца. ЭКГ регистрирует усиление экстракардиальных вегетативных воздействий на сердце (синусовые аритмии и брадиаритмии, высокие зубцы Т в грудных отведениях). В крови - небольшой эрит- роцитоз, реже ретикулоцитоз, снижение уровней гемоглобина и ЦП, небольшой лейкоцитоз, тромбоцитопения.

Гораздо реже при длительном воздействии лазерного излучения может развиваться гипоталамический синдром, который характеризуется перестройкой нервно-гуморальных регуляторных механизмов с клиническими проявлениями поражения центрального и периферического звеньев гипоталамо-гипофизарно-адреналовой, гипота- ламо-гипофизарно-тиреоидной, гипоталамо-гипофизарно-гонадной систем.

Профилактика неблагоприятного воздействия лазерного излучения на персонал строится в соответствии с классом используемых лазеров. Большое внимание следует уделять устранению возможных источников отражения лазерного излучения или рассеивания. Все приспособления для юстировки лазерного луча должны иметь защитные фильтры с полосой поглощения, совпадающей с длиной волны генератора. К мерам медицинской профилактики патологического воздействия лазерного излучения относятся лечебно-оздоровительные мероприятия: лечебная физкультура, прием витаминов (комплексные поливитамины по 1 табл./ сут. в течение 1-2 месяцев или витамины В и С). Кроме того, рекомендуются адаптогены - элеутерококк (по 1 чайной ложке 1 раз / сут. в течение месяца, через три месяца можно повторить курс), а также препараты расторопши, золотого корня. Медицинскими противопоказаниями для приема на работу с лазерными установками служат хронические заболевания кожи, понижение остроты зрения ниже 0,6 на одном глазу и ниже

0. 5.на другом (острота зрения определяется с коррекцией), наркомании, токсикомании, в том числе хронический алкоголизм, шизофрения и другие эндогенные психозы.

Экспертиза трудоспособности

При органической прогрессирующей патологии глаз, связанной с воздействием лазерного излучения, а также нервной системы (ас- теноорганический синдром) больные нуждаются в постоянном трудоустройстве, исключающем воздействие лучистой энергии и других неблагоприятных производственных факторов. При функциональных изменениях нервной, сердечно-сосудистой систем - временный перевод на работу, не связанную с воздействием вредных профессиональных факторов.

♦ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Назовите, на каких производствах и в отраслях промышленности работающие подвергаются воздействию электромагнитных полей радиочастот и лазерного излучения.

2. Опишите клинику заболевания, вызванного воздействием радиоволн и лазерного излучения. Какие поражения, вызываемые электромагнитным и лазерным излучением, являются необратимыми?

3. Назовите основные принципы профилактики воздействия неионизирующих излучений на организм работающих.

4. Назовите общие медицинские противопоказания для приема на работу в контакте с неионизирующими излучениями, согласно приказу № 90 МЗ РФ.

Гениальное предвидение А. Эйнштейна, сделанное им ещё в 1917 году, о возможности индуцированного излучения света атомами, блестяще подтвердилось почти через половину столетия при создании квантовых генераторов советскими физиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым. Согласно английской аббревиатуре, это устройство ещё называют лазером, а создаваемое ими излучение - лазерным.

Где мы встречаемся в повседневной жизни с лазерным излучением? В наши дни лазеры получили широкое распространение, - это различные области техники и медицины, а также световые эффекты в эстрадных представлениях и шоу. Красота переливающихся и танцующих лазерных лучей сделала их весьма притягательными для домашних экспериментаторов и производителей лазерных гаджетов. Но как лазерное излучение влияет на здоровье человека?

Чтобы разобраться с этими вопросами необходимо напомнить, что такое лазерное излучение. Для этого «перенесёмся» на урок физики в 10 классе и поговорим о квантах света.

Что такое лазерное излучение

Обычный свет рождается в атомах. Лазерное излучение - так же. Однако при иных физических процессах и в результате воздействия внешнего электромагнитного поля. Поэтому излучение лазера является вынужденным (стимулированным).

Лазерное излучение - это электромагнитные волны, распространяющиеся почти параллельно друг другу. Поэтому луч лазера имеет острую направленность, чрезвычайно малый угол рассеяния и очень значительную интенсивность воздействия на облучаемую поверхность.

В чём же состоит отличие излучения лазера от, например, излучения лампы накаливания? Лампа накаливания - это рукотворный источник света, излучающий электромагнитные волны, в отличие от лазерного излучения, в широком спектральном диапазоне с углом распространения около 360 градусов.

Влияние лазерного излучения на организм человека

Возможность чрезвычайно разнообразного применения квантовых генераторов, побудило специалистов разных областей медицины вплотную заняться воздействием лазерного излучения на организм человека. Было установлено, что этот вид излучения обладает следующими свойствами:

Последовательность поражения при биологическом действии лазерного излучения такова:

  • резкое повышение температуры, сопровождаемое ожогом;
  • за этим следует вскипание межтканевой, а также клеточной жидкости;
  • образующийся пар создаёт огромное давление, завершающийся взрывом и ударной волной, которая разрушает окружающие ткани.

При малых и средних интенсивностях облучения особенно страдают кожные покровы. При более сильном воздействии, повреждения на коже имеют вид отёков, кровоизлияний и омертвевших участков. Зато внутренние ткани претерпевают значительные изменения. Причём наибольшая опасность исходит от прямого и зеркально отражённого излучения. Оно же вызывает патологические изменения в работе важнейших систем организма.

Особо остановимся на воздействии лазерного излучения на органы зрения.

Короткие импульсы излучения, генерируемые лазером, вызывают сильное поражение сетчатки, роговицы, радужной оболочки и хрусталика глаза.

Здесь можно выделить 3 причины.

Характерными симптомами при поражении глаз являются спазмы и отёк век, боль в глазах, помутнение и кровоизлияние сетчатки. После повреждения клетки сетчатки не восстанавливаются.

Интенсивность излучения, приводящая к повреждению органов зрения, имеет более низкий уровень, чем излучение, вызывающее повреждение кожи. Опасность могут представлять любые инфракрасные лазеры, а также устройства, дающие излучения видимого спектра с мощностью более 5 мвт.

Зависимость влияния на человека лазерного излучения от его спектра

лазерное излучение в медицине

Замечательные учёные разных стран, трудившиеся над созданием квантового генератора, не могли и предугадать, какое широкое применения найдёт их детище в различных сферах жизни. Но каждая из этих областей потребует определённых, специфических длин волн.

Отчего же зависит длина волны лазерного излучения? Она определяется природой, точнее, электронным строением рабочего тела (среды, где генерируется это излучение). Существуют различные твердотельные и газовые лазеры. Эти чудо лучи могут принадлежать к ультрафиолетовому, видимому (чаще красному) и инфракрасному участку спектра. Их диапазон заключён в пределах от 180 нм. и до 30 мкм.

Характер воздействия лазерного излучения на организм человека во многом зависит от длины волны. Наше зрение примерно в 30 раз более чувствительно к зелёному, чем к красному цвету. Следовательно, мы отреагируем на зелёный лазер быстрее. В этом смысле он безопаснее, чем красный.

Защита от лазерного излучения на производстве

Существует огромная категория людей, чья профессиональная деятельность прямо или косвенно связана с квантовыми генераторами. Для них существуют строгие предписания и нормы для защиты от лазерного излучения. Они включают в себя меры общей и индивидуальной защиты, зависящие от степени опасности, которые представляет эта лазерная установка для всех структур человеческого организма.

использование лазера на производстве

Всего существует 4 класса опасности, которые обязан указать изготовитель. Опасность для организма человека представляют лазеры 2,3 и 4 класса.

Коллективные средства защиты от лазерного излучения, это защитные экраны и кожухи, световоды, телевизионные и телеметрические методы слежения, системы сигнализации и блокировки, а также ограждение зоны с облучением, превышающей предельно допустимый уровень.

Индивидуальная защита сотрудников обеспечивается специальным комплектом одежды. Для защиты глаз обязательным правилом является ношение очков со специальным покрытием.

Лучшей профилактикой лазерного излучения является соблюдение правил эксплуатации и защиты, а также своевременное медицинское обследование.

Защита от лазерного излучения для пользователей лазерных гаджетов

Бесконтрольное использование быту самодельных лазеров, светильников, световых указок, лазерных фонариков несёт серьёзную опасность для окружающих. Чтобы избежать трагических последствий, следует помнить:

Квантовые генераторы и любые лазерные гаджеты представляют потенциальную угрозу для их обладателей и окружающих. И только тщательное соблюдение мер безопасности позволит вам наслаждаться этими достижениями без вреда для себя и ваших друзей.

Лазеры становятся все более важными инструментами исследования в области медицины, физики, химии, геологии, биологии и техники. При неправильном использовании они могут ослеплять и наносить травмы (в т. ч. ожоги и электротравмы) операторам и другому персоналу, включая случайных посетителей лаборатории, а также нанести значительный ущерб имуществу. Пользователи этих устройств должны в полной мере понимать и применять необходимые меры безопасности при обращении с ними.

Что такое лазер?

Слово «лазер» (англ. LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) является аббревиатурой, которая расшифровывается как «усиление света индуцированным излучением». Частота излучения, генерируемого лазером, находится в пределах или вблизи видимой части электромагнитного спектра. Энергия усиливается до состояния чрезвычайно высокой интенсивности с помощью процесса, который носит название «излучение лазерное индуцированное».

Термин «радиация» часто понимается неправильно, потому что его также используют при описании В данном контексте оно означает передачу энергии. Энергия переносится из одного места в другое посредством проводимости, конвекции и излучения.

Существует множество различных типов лазеров, работающих в разных средах. В качестве рабочей среды используются газы (например, аргон или смесь гелия с неоном), твердые кристаллы (например, рубин) или жидкие красители. Когда энергия подается в рабочую среду, она переходит в возбуждённое состояние и высвобождает энергию в виде частиц света (фотонов).

Пара зеркал на обоих концах герметизированной трубки либо отражает, либо передает свет в виде концентрированного потока, называемого лазерным лучом. Каждая рабочая среда производит луч уникальной длины волны и цвета.

Цвет света лазера, как правило, выражается длиной волны. Он является неионизирующим и включает ультрафиолетовую (100-400 нм), видимую (400-700 нм) и инфракрасную (700 нм - 1 мм) часть спектра.

Электромагнитный спектр

Каждая электромагнитная волна обладает уникальной частотой и длиной, связанной с этим параметром. Подобно тому, как красный свет имеет свою собственную частоту и длину волны, так и все остальные цвета - оранжевый, желтый, зеленый и синий - обладают уникальными частотами и длинами волн. Люди способны воспринимать эти электромагнитные волны, но не в состоянии видеть остальную часть спектра.

Наибольшую частоту имеют и ультрафиолет. Инфракрасное, микроволновая радиация и радиоволны занимают нижние частоты спектра. Видимый свет находится в очень узком диапазоне между ними.

воздействие на человека

Лазер производит интенсивный направленный пучок света. Если его направить, отразить или сфокусировать на объект, луч частично поглотится, повышая температуру поверхности и внутренней части объекта, что может вызвать изменение или деформацию материала. Эти качества, которые нашли применение в лазерной хирургии и обработке материалов, могут быть опасны для тканей человека.

Кроме радиации, оказывающей тепловое воздействие на ткани, опасно лазерное излучение, производящее фотохимический эффект. Его условием является достаточно короткая т. е. ультрафиолетовая или синяя части спектра. Современные устройства производят лазерное излучение, воздействие на человека которого сведено к минимуму. Энергии маломощных лазеров недостаточно для нанесения вреда, и опасности они не представляют.

Ткани человека чувствительны к воздействию энергии, и при определенных обстоятельствах электромагнитное излучение, лазерное в том числе, может привести к повреждению глаз и кожи. Были проведены исследования пороговых уровней травмирующей радиации.

Опасность для глаз

Человеческий глаз более подвержен травмам, чем кожа. Роговица (прозрачная внешняя передняя поверхность глаза), в отличие от дермы, не имеет внешнего слоя омертвевших клеток, защищающих от воздействия окружающей среды. Лазерное и поглощается роговицей глаза, что может нанести ей вред. Травма сопровождается отёком эпителия и эрозией, а при тяжёлых повреждениях - помутнением передней камеры.

Хрусталик глаза также может быть подвержен травмам, когда на него воздействует различное лазерное излучение - инфракрасное и ультрафиолетовое.

Наибольшую опасность, однако, представляет воздействие лазера на сетчатку глаза в видимой части оптического спектра - от 400 нм (фиолетовый) до 1400 нм (ближний инфракрасный). В пределах этой области спектра коллимированные лучи фокусируются на очень маленьких участках сетчатки. Наиболее неблагоприятный вариант воздействия происходит, когда глаз смотрит вдаль и в него попадает прямой или отражённый луч. В этом случае его концентрация на сетчатке достигает 100 000 крат.

Таким образом, видимый пучок мощностью 10 мВт/см 2 воздействует на сетчатку глаза с мощностью 1000 Вт/см 2 . Этого более чем достаточно, чтобы вызвать повреждение. Если глаз не смотрит вдаль, или если луч отражается от диффузной, не зеркальной поверхности, к травмам ведёт значительно более мощное излучение. Лазерное воздействие на кожу лишено эффекта фокусировки, поэтому она гораздо меньше подвержена травмам при этих длинах волн.

Рентгеновские лучи

Некоторые высоковольтные системы с напряжением более 15 кВ могут генерировать рентгеновские лучи значительной мощности: лазерное излучение, источники которого - мощные с электронной накачкой, а также плазменные системы и источники ионов. Эти устройства должны быть проверены на в том числе для обеспечения надлежащего экранирования.

Классификация

В зависимости от мощности или энергии пучка и длины волны излучения, лазеры делятся на несколько классов. Классификация основана на потенциальной способности устройства вызывать немедленную травму глаз, кожи, воспламенение при прямом воздействии луча или при отражении от диффузных отражающих поверхностей. Все коммерческие лазеры подлежат идентификации с помощью нанесённых на них меток. Если устройство было изготовлено дома или иным образом не помечено, следует получить консультацию по соответствующей его классификации и маркировке. Лазеры различают по мощности, длине волны и длительности экспозиции.

Безопасные устройства

Устройства первого класса генерируют низкоинтенсивное лазерное излучение. Оно не может достичь опасного уровня, поэтому источники освобождаются от большинства мер контроля или других форм наблюдения. Пример: лазерные принтеры и проигрыватели компакт-дисков.

Условно безопасные устройства

Лазеры второго класса излучают в видимой части спектра. Это лазерное излучение, источники которого вызывают у человека нормальную реакцию неприятия слишком яркого света (мигательный рефлекс). При воздействии луча человеческий глаз моргает через 0,25 с, что обеспечивает достаточную защиту. Однако излучение лазерное в видимом диапазоне способно повредить глаз при постоянном воздействии. Примеры: лазерные указатели, геодезические лазеры.

Лазеры 2а-класса являются устройствами специального назначения с выходной мощностью менее 1 мВт. Эти приборы вызывают повреждение только при непосредственном воздействии в течение более 1000 с за 8-часовой рабочий день. Пример: устройства считывания штрих-кода.

Опасные лазеры

К классу 3а относят устройства, которые не травмируют при кратковременном воздействии на незащищённый глаз. Могут представлять опасность при использовании фокусирующей оптики, например, телескопов, микроскопов или биноклей. Примеры: гелий-неоновый лазер мощностью 1-5 мВт, некоторые лазерные указатели и строительные уровни.

Луч лазера класса 3b может привести к травме при непосредственном воздействии или при его зеркальном отражении. Пример: гелий-неоновый лазер мощностью 5-500 мВт, многие исследовательские и терапевтические лазеры.

Класс 4 включает устройства с уровнями мощности более 500 мВт. Они опасны для глаз, кожи, а также пожароопасны. Воздействие пучка, его зеркального или диффузного отражений может стать причиной глазных и кожных травм. Должны быть предприняты все меры безопасности. Пример: Nd:YAG-лазеры, дисплеи, хирургия, металлорезание.

Лазерное излучение: защита

Каждая лаборатория должна обеспечить соответствующую защиту лиц, работающих с лазерами. Окна помещений, через которые может проходить излучение устройств 2, 3 или 4 класса с нанесением вреда на неконтролируемых участках, должны быть покрыты или иным образом защищены во время работы такого прибора. Для обеспечения максимальной защиты глаз рекомендуется следующее.

  • Пучок необходимо заключить в неотражающую негорючую защитную оболочку, чтобы свести к минимуму риск случайного воздействия или пожара. Для выравнивания луча использовать люминесцентные экраны или вторичные визиры; избегать прямого воздействия на глаза.
  • Для процедуры выравнивания луча использовать наименьшую мощность. По возможности для предварительных процедур выравнивания использовать устройства низкого класса. Избегать присутствия лишних отражающих объектов в зоне работы лазера.
  • Ограничить прохождение луча в опасной зоне в нерабочее время, используя заслонки и другие преграды. Не использовать стены комнаты для выравнивания луча лазеров класса 3b и 4.
  • Использовать неотражающие инструменты. Некоторый инвентарь, не отражающий видимый свет, становится зеркальным в невидимой области спектра.
  • Не носить отражающие ювелирные изделия. Металлические украшения также повышают опасность поражения электрическим током.

Защитные очки

При работе с лазерами 4 класса с открытой опасной зоной или при риске отражения следует пользоваться защитными очками. Тип их зависит от вида излучения. Очки необходимо выбирать для защиты от отражений, особенно диффузных, а также для обеспечения защиты до уровня, когда естественный защитный рефлекс может предотвратить травмы глаз. Такие оптические приборы сохранят некоторую видимость луча, предотвратят ожоги кожи, снизят возможность других несчастных случаев.

Факторы, которые следует учитывать при выборе защитных очков:

  • длина волны или область спектра излучения;
  • оптическая плотность при определенной длине волны;
  • максимальная освещённость (Вт/см 2) или мощность пучка (Вт);
  • тип лазерной системы;
  • режим мощности - импульсное лазерное излучение или непрерывный режим;
  • возможности отражения - зеркального и диффузного;
  • поле зрения;
  • наличие корректирующих линз или достаточного размера, позволяющего ношение очков для коррекции зрения;
  • комфорт;
  • наличие вентиляционных отверстий, предотвращающих запотевание;
  • влияние на цветовое зрение;
  • ударопрочность;
  • возможность выполнения необходимых задач.

Так как защитные очки подвержены повреждениям и износу, программа безопасности лаборатории должна включать периодические проверки этих защитных элементов.