Promieniowanie laserowe i ochrona przed nim w produkcji.

W ostatnich dziesięcioleciach w przemyśle, medycynie, badania naukowe lasery znalazły zastosowanie w systemach monitorowania środowiska. Ich promieniowanie może mieć niebezpieczny wpływ na organizm ludzki, a przede wszystkim na narząd wzroku. Promieniowanie laserowe (LR) jest generowane w obszarach podczerwieni, światła i ultrafioletu niejonizującego EMR.

Lasery generujące promieniowanie ciągłe pozwalają wytworzyć natężenie rzędu 10 10 W/cm 2 wystarczające do stopienia i odparowania dowolnego materiału. Przy generowaniu krótkich impulsów natężenie promieniowania osiąga wartości rzędu 10–15 W/cm 2 i więcej. Dla porównania należy zwrócić uwagę na wartość intensywności światło słoneczne w pobliżu powierzchni ziemi wynosi zaledwie 0,1 – 0,2 W/cm2.

Obecnie w przemyśle stosowana jest ograniczona liczba typów laserów. Są to głównie lasery generujące promieniowanie w zakresie widma widzialnego (λ = 0,44‒0,59 µm; λ = 0,63 µm; λ = 0,69 µm), bliskiej podczerwieni (λ = 1,06 µm) oraz dalekiej podczerwieni. zakres widmowy (λ = 10,6 µm). Oceniając niekorzystne skutki działania laserów, wszystkie zagrożenia dzieli się na pierwotne i wtórne. Do pierwszych zaliczają się czynniki, których źródłem powstawania jest sama instalacja laserowa. Czynniki wtórne powstają w wyniku interakcji LI z celem.

Do głównych czynników ryzyka zalicza się narażenie na promieniowanie, podwyższone napięcie elektryczne, promieniowanie świetlne, hałas i wibracje akustyczne powstałe w wyniku pracy urządzeń pomocniczych, zanieczyszczenie powietrza gazami uwalnianymi z elementów instalacji, promieniowanie rentgenowskie z laserów elektrojonizacyjnych lub elektrycznych urządzeń próżniowych pracujących przy napięciach powyżej 15 kV.

Czynniki wtórne obejmują promieniowanie odbite, systemy rozproszone w powietrzu i hałas akustyczny powstający podczas interakcji promieniowania laserowego z celem oraz promieniowanie smugi plazmy.

LI może stanowić zagrożenie dla człowieka, powodując zmiany patologiczne w jego organizmie, zaburzenia czynnościowe narządu wzroku, ośrodkowego układu nerwowego i autonomicznego, a także wpływać na narządy wewnętrzne, takie jak wątroba, rdzeń kręgowy itp. LI stanowi największe zagrożenie dla narządu wzroku. Głównym patofizjologicznym skutkiem napromieniania tkanek LI jest powierzchowne oparzenie, którego stopień jest związany z przestrzenno-energetyczną i czasową charakterystyką promieniowania.

Wpływ promieniowania laserowego na oczy. Stosunkowo łatwa wrażliwość rogówki i soczewki oka na działanie promieniowania elektromagnetycznego o różnych długościach fal, a także zdolność układu optycznego oka do zwiększania gęstości energii promieniowania widzialnego i bliskiej podczerwieni w dnie oka o kilka rzędy wielkości w stosunku do rogówki, czynią ją najbardziej wrażliwym narządem. Stopień uszkodzenia oka zależy głównie od parametrów fizycznych, takich jak czas ekspozycji, gęstość strumienia energii, długość fali i rodzaj promieniowania (impulsowe lub ciągłe), a także od cechy indywidualne oczy.


Narażenie na promieniowanie ultrafioletowe na narząd wzroku prowadzi głównie do uszkodzenia rogówki. Powierzchowne oparzenia rogówki wywołane promieniowaniem laserowym o długości fali mieszczącej się w zakresie ultrafioletu widma eliminowane są w procesie samoleczenia.

Dla promieniowania laserowego o długości fali 0,4 – 1,4 µm krytycznym elementem narządu wzroku jest siatkówka. Jest bardzo czuły na fale elektromagnetyczne w zakresie widzialnym widma i charakteryzuje się wysokim współczynnikiem absorpcji fal elektromagnetycznych w zakresie widzialnej podczerwieni i bliskiego ultrafioletu. Uszkodzenia oka mogą obejmować łagodne oparzenia siatkówki, którym towarzyszą niewielkie lub żadne zmiany w funkcjonowaniu wzroku, aż do poważnych uszkodzeń, prowadzących do pogorszenia widzenia, a nawet całkowitej utraty.

Promieniowanie o długości fali większej niż 1,4 mikrona jest prawie całkowicie absorbowane w ciele szklistym i cieczy wodnistej przedniej komory oka. Przy umiarkowanych uszkodzeniach te środowiska oczu są zdolne do samoleczenia. Promieniowanie laserowe średniej podczerwieni może spowodować poważne uszkodzenie termiczne rogówki.

Należy pamiętać, że promieniowanie laserowe ma szkodliwy wpływ na wszystkie struktury narządu wzroku. Głównym mechanizmem uszkodzeń jest działanie termiczne. Pulsacyjne promieniowanie laserowe jest bardziej niebezpieczne niż ciągłe promieniowanie laserowe.

Wpływ promieniowania laserowego na skórę. Uszkodzenia skóry spowodowane promieniowaniem laserowym mogą wahać się od łagodnego zaczerwienienia po powierzchowne zwęglenia i głębokie uszkodzenia skóry. O działaniu na skórę decydują parametry promieniowania laserowego oraz stopień pigmentacji skóry.

Progowe poziomy energii promieniowania, przy których zachodzą widoczne zmiany na skórze, różnią się w stosunkowo szerokim zakresie

(od 15 do 50 J/cm2).

Efekty biologiczne, jakie powstają w wyniku naświetlania skóry promieniowaniem laserowym, w zależności od długości fali, podano w tabeli. 5.

Tabela 5

Skutki biologiczne powstające podczas naświetlania skóry promieniowaniem laserowym

Słowo „laser” jest skrótem utworzonym od pierwszych liter angielskiego wyrażenia Light amplification by stimulatcd emisja promieniowania – wzmocnienie światła poprzez wytworzenie promieniowania wymuszonego.

Tak więc laserowy lub optyczny generator kwantowy to generator promieniowania elektromagnetycznego w zakresie optycznym, oparty na wykorzystaniu promieniowania wymuszonego (stymulowanego).

Laser jako urządzenie techniczne składa się z trzech głównych elementów:

ośrodek aktywny;

systemy pompujące;

odpowiedni rezonator.

Główne parametry techniczne laserów to: długość fali (X). µm;

szerokość linii emisyjnej (SX) i

Natężenie promieniowania laserowego zależy od ilości energii (WJ lub mocy (pj, J lub W

czas trwania impulsu (x), s;

częstotliwość impulsów (F), Hz.

Jak klasyfikuje się lasery?

Zgodnie z „Normami sanitarnymi i zasadami klasyfikacji laserów” określa się stopień ich niebezpiecznego promieniowania personel serwisowy. Według tej klasyfikacji lasery dzieli się na 4 klasy:

klasa I (bezpieczna) – promieniowanie jest bezpieczne dla oczu

klasa II (niskie zagrożenie) – bezpośrednie, lustrzane odbicie promieniowania jest niebezpieczne dla oczu;

klasa PI (poważnie niebezpieczne) - promieniowanie bezpośrednie, zwierciadlane i rozproszone odbite w odległości 10 cm od powierzchni odbijającej jest niebezpieczne dla oczu, a promieniowanie bezpośrednie i odbite zwierciadlane jest niebezpieczne dla skóry;

klasa IV (wysoce niebezpieczne) - promieniowanie rozproszone odbite, niebezpieczne dla skóry w odległości 10 cm od powierzchni odbijającej.

Klasyfikacja określa specyficzne działanie promieniowania na narząd wzroku i skórę. Wiodącym kryterium oceny stopnia zagrożenia promieniowaniem laserowym jest moc (energia), długość fali, czas trwania impulsu i ekspozycja na promieniowanie.

Istnieje klasyfikacja laserów ze względu na parametry fizyko-techniczne, która uwzględnia stan skupienia aktywnej substancji roboczej (stały, ciekły, gazowy), charakter generacji (impulsowy, ciągły) oraz sposób pompowania substancji aktywnej (optyczny, elektryczny, chemiczny itp.).

Ze względu na charakter wytwarzania promieniowania lasery dzielimy na impulsowe (czas trwania promieniowania 0,25 s) i ciągłe (czas trwania promieniowania powyżej 0,25 s).

Jaki jest wpływ promieniowania laserowego na organizm ludzki?

Działanie laserów na organizm zależy od parametrów promieniowania (mocy) i energii promieniowania na jednostkę powierzchni, długości fali, czasu trwania impulsu, częstotliwości impulsu, czasu naświetlania, płaszczyzny napromienianej powierzchni), miejsca narażenia oraz cech anatomicznych i fizjologicznych napromienianej osoby. .

W zależności od specyfiki procesu technologicznego, pracy ze sprzętem laserowym może towarzyszyć narażenie personelu głównie na promieniowanie odbite i rozproszone.

Silny strumień energii lasera uderzający w tkankę biologiczną może spowodować poważne uszkodzenia. Promieniowanie laserowe oddziałuje na organizm żywy poprzez efekty termiczne, mechaniczne i elektryczne. Naświetlanie wiązkami laserowymi może powodować zaburzenia czynnościowe w funkcjonowaniu ośrodkowego układu nerwowego, układu krążenia i gruczołów dokrewnych. Napromienianie może prowadzić do krzepnięcia lub rozpadu krwi, uszkodzenia oczu, skóry, powodować zmiany genetyczne, bóle głowy, zaburzenia snu, osłabienie itp.

Biologiczne działanie promieniowania laserowego następuje w wyniku absorpcji jego energii przez organizm, co powoduje efekt termiczny. Efekt termiczny promieniowania laserowego zależy od właściwości fizycznych promieni, charakterystyki widmowej odsłoniętych obszarów skóry, stanu krążenia krwi itp.

Zdolność organizmu do pochłaniania energii zależy od charakteru tkanek. Tkanka tłuszczowa organizmu w ogóle nie absorbuje energii. Przenikanie ciepła z wewnętrznych części ciała jest bardzo niewielkie, co powoduje miejscowe nagrzewanie, a także koncentrację pochłoniętej energii w małej objętości. To wyjaśnia uszkodzenie mózgu narządy wewnętrzne itp.

Pod wpływem naświetlania laserem ciecz otaczająca struktury biologiczne natychmiast odparowuje, powodując gwałtowny wzrost ciśnienia, w wyniku czego fala uderzeniowa i urazy mechaniczne. Następuje nie tylko oparzenie, ale także pęknięcie tkanki, co stanowi ogromne zagrożenie dla analizatora wizualnego.

Większa część promieniowania laserowego jest pochłaniana przez skórę, która stanowi naturalną tarczę chroniącą narządy wewnętrzne. W wyniku napromieniania dochodzi do oparzeń i obrzęków skóry o różnym stopniu nasilenia – od zaczerwienienia po martwicę (śmierć skóry). Głębokość penetracji promieni zależy od pigmentacji skóry. Im ciemniejsza skóra, tym płytsza głębokość wnikania promieni. Próg uszkodzenia w przypadku skóry o ciemnej pigmentacji jest znacznie niższy niż w przypadku skóry o jasnej pigmentacji.

Wyróżnia się 4 stopnie uszkodzeń skóry wywołanych promieniowaniem laserowym:

I stopień - oparzenia naskórka;

II stopień – oparzenia skóry właściwej (pęcherze powierzchownych warstw skóry właściwej)

III stopień - oparzenia skóry właściwej do głębokich warstw;

Stopień IV - zniszczenie całej grubości skóry, tkanki podskórnej i sąsiednich warstw.

Szczególnie niebezpieczne jest działanie promieniowania laserowego na oczy, przez które przechodzi ono bez strat, docierając do siatkówki. Gęstość energii na siatkówce oka wzrasta wraz ze wzrostem średnicy źrenicy, zatem uszkodzenie oka przystosowanego do ciemności jest znacznie większe niż w jasnym świetle. Im ciemniejsza siatkówka, tym niższy próg szkodliwej gęstości energii. Usunięcie źródła lasera nie gwarantuje bezpieczeństwa oczu.

Biologiczne działanie promieniowania laserowego wzmacnia się w wyniku jego powtarzającej się ekspozycji, a także w połączeniu z innymi czynnikami środowiska przemysłowego.

Promieniowanie laserowe - promieniowanie elektromagnetyczne zakres optyczny, którego źródłem są optyczne generatory kwantowe – lasery. Do wyjaśnienia istoty i zasad otrzymywania promieniowania laserowego można posłużyć się planetarnym modelem atomu zaproponowanym przez E. Rutherforda. Według tego modelu atomy to układy mechaniki kwantowej składające się z jądra i krążących wokół niego elektronów, zajmujących ściśle określoną, dyskretną pozycję energetyczną. W schemacie spontanicznego (a) i wymuszonego (b) promieniowania atomów przejście z jednego stanu energetycznego do drugiego następuje gwałtownie i towarzyszy mu absorpcja lub uwolnienie kwantu energii.
Produkcja promieniowania laserowego opiera się na właściwościach atomów (cząsteczek) znajdujących się pod jego wpływem wpływ zewnętrzny wejść w stan podekscytowania. Stan ten jest niestabilny i po pewnym czasie (około 10-8 s) atom może samoistnie (spontanicznie) lub zostać zmuszonym pod wpływem zewnętrznej fali elektromagnetycznej do przejścia w stan o mniejszym zapasie energii, emitując kwant światło (foton). Zgodnie z zasadą sformułowaną przez A. Einsteina (1917) energia ze wzbudzonych atomów lub cząsteczek będzie emitowana z tą samą częstotliwością, fazą i polaryzacją oraz w tym samym kierunku, co promieniowanie wzbudzające. W pewnych warunkach (obecność dużej liczby kwantów padających i dużej liczby wzbudzonych atomów) może nastąpić lawinowy wzrost liczby kwantów w wyniku wymuszonych przejść. Lawinowe przejście atomów ze stanu wzbudzonego, dokonywane w bardzo krótkim czasie krótki czas i prowadzi do powstania promieniowania laserowego. Od światła innych znanych źródeł różni się monochromatycznością, spójnością, polaryzacją i izotropią strumienia promieniowania.
Spójność (od łacińskiego cohaerens – połączony, połączony) to skoordynowane występowanie w czasie kilku procesów fal oscylacyjnych o tej samej częstotliwości i polaryzacji; właściwość dwóch lub więcej procesów fal oscylacyjnych, która określa ich zdolność, po dodaniu, do wzajemnego wzmacniania się lub osłabiania. Źródła konwencjonalne generują promieniowanie niespójne, natomiast lasery generują promieniowanie spójne. Dzięki koherencji wiązka lasera jest maksymalnie skupiona, jest bardziej podatna na zakłócenia, ma mniejszą rozbieżność i zdolność do uzyskania większej gęstości padającej energii.
Monochromatyczność (gr. monos – jeden, tylko + chroma – kolor, farba) – promieniowanie o jednej określonej częstotliwości lub długości fali. Konwencjonalnie promieniowanie o szerokości widmowej 3-5 nm można uznać za monochromatyczne.
Polaryzacja to symetria (lub łamanie symetrii) w rozkładzie orientacji wektora natężenia pola elektrycznego i magnetycznego w fali elektromagnetycznej względem kierunku jej propagacji. Jeżeli dwie wzajemnie prostopadłe składowe wektora natężenia pola elektrycznego oscylują ze stałą różnicą faz w czasie, taką falę nazywamy polaryzacją. Jeśli zmiany zachodzą chaotycznie, wówczas fala jest niespolaryzowana. Promieniowanie laserowe to światło silnie spolaryzowane (od 75 do 100%).
Kierunkowość - ważna własność promieniowanie laserowe. Kierunkowość wiązki laserowej odnosi się do jej właściwości polegającej na wychodzeniu z lasera w postaci wiązki światła o wyjątkowo małej rozbieżności.
Głównymi cechami promieniowania laserowego są długość fali i częstotliwość, a także parametry energetyczne. Wszystkie są cechami biotropowymi, które określają wpływ promieniowania laserowego na układy biologiczne.
Długość fali to odległość, jaką przebywa fala w jednym okresie oscylacji. W medycynie często wyraża się je w mikrometrach (µm) lub nanometrach (nm). Odbicie, głębokość penetracji, absorpcja i efekt biologiczny promieniowania laserowego zależą od długości fali.
Częstotliwość, będąca odwrotnością długości fali, wskazuje liczbę oscylacji wykonywanych w jednostce czasu. Zwyczajowo wyraża się go w hercach (Hz) lub wielokrotnościach. Im wyższa częstotliwość, tym wyższa energia kwantu światła. Rozróżnia się częstotliwość naturalną promieniowania, która jest stała dla danego źródła, oraz częstotliwość modulacyjną, która w laserach medycznych najczęściej może wynosić od 1 do 1000 Hz. Bardzo ważne są właściwości energetyczne promieniowania laserowego.
Moc promieniowania (strumień promieniowania, strumień energii promieniowania, P) to średnia moc promieniowania elektromagnetycznego przenoszonego przez dowolną powierzchnię. Mierzone w W lub wielokrotnościach.
Gęstość promieniowania (gęstość strumienia mocy lub PFD, intensywność promieniowania, E). E = P/S, mierzone w W/m2 lub mW/cm2.
Ekspozycja energetyczna (dawka promieniowania, N) - ekspozycja energetyczna w określonym przedziale czasu. H = E t = P t: S, mierzone w J/m2 (1 J = 1 W s).
Stosując promieniowanie laserowe w medycynie, zwłaszcza w terapii laserowej, ważne jest, aby skupić się na parametrach napromieniania, a nie na promieniowaniu (patrz: Laseroterapia).
Przy stosowaniu ciągłego promieniowania laserowego techniką kontaktową dawka promieniowania (D) jest równa energii promieniowania (W) i mierzona jest w dżulach: D = W = P t.
W przypadku ekspozycji impulsowych dawkę promieniowania oblicza się w J, korzystając ze wzoru:
Dimp = Rimp t f tau,
gdzie Rimp jest mocą pojedynczego impulsu w W; t – czas ekspozycji w s; f jest częstotliwością powtarzania impulsów w Hz; tau to czas trwania impulsu lasera w s.
W przeciwieństwie do dawki promieniowania, dawka pochłonięta, która decyduje o działaniu promieniowania laserowego, będzie zawsze mniejsza, co wiąże się z odbiciem części energii od napromienianej powierzchni. Ilość odbitej energii, która może zmieniać się w znaczących granicach, określa się za pomocą biofotometrów.
Dawkę promieniowania laserowego pochłoniętego przez obiekt biologiczny określa się ze wzoru:
Dpogl = P t (l - Kotr),
gdzie Cotr jest współczynnikiem odbicia skóry lub innych tkanek.
Odpowiednio dla impulsowego promieniowania laserowego wzór będzie wyglądał następująco:
Dpogl = PIMP t f tau (1 - K).
W przypadku braku biofotometrów stosuje się dane uśrednione: dla czerwonego promieniowania laserowego współczynnik odbicia dla skóry wynosi 030, dla błon śluzowych 0,45; dla promieniowania lasera podczerwonego wynoszą one odpowiednio 0,40 i 0,35.
W medycynie klinicznej promieniowanie laserowe wykorzystywane jest w obszarach chirurgicznych i fizjoterapeutycznych. W pierwszym kierunku wykorzystuje się mocniejsze promieniowanie laserowe, które powoduje mikrodestrukcję tkanki, co jest podstawą chirurgii laserowej. Charakterystycznymi skutkami intensywnego promieniowania laserowego są koagulacja, silne nagrzewanie i parowanie, ablacja, przebicie optyczne, uderzenie wodne itp. W fizjoterapii wykorzystuje się promieniowanie laserowe o niskim natężeniu, którego mechanizmy działania są bardziej zróżnicowane i złożone, ale mniej poznane. Pewne jest, że podstawą jego działania są procesy fotofizyczne i fotochemiczne zachodzące podczas molekularnej absorpcji energii promieniowania i prowadzące do różnorodnych efektów fotobiologicznych. Należy podkreślić, że dzięki mechanizmom wyzwalającym lokalne zmiany molekularne przekształcają się w ogólnoustrojową reakcję adaptacyjną z jej różnymi przejawami na wszystkich poziomach aktywności życiowej organizmu.
Wśród podstawowych mechanizmów działania promieniowania laserowego na układy biologiczne decydującą rolę odgrywają te zachodzące w mitochondriach.
Jednym z możliwych mechanizmów oddziaływania promieniowania laserowego na komórkę jest przyspieszenie przenoszenia elektronów w łańcuchu oddechowym na skutek zmiany właściwości redoks jego składników. W tym przypadku kluczową rolę odgrywa przyspieszony transfer elektronów w cząsteczkach kooksydazy cytochromowej i dehydrogenazy NADH. Jednocześnie z centrum katalitycznego może zostać uwolniony tlenek azotu, który podobnie jak zwiększenie aktywności oddechowej, odgrywa ważną rolę w regulacji wielu procesów życiowych.
Promieniowanie laserowe, ze względu na różne mechanizmy, może powodować wzmożone wytwarzanie tlenu singletowego, który jest związkiem wysoce aktywnym chemicznie i biologicznie. Jego powstawanie wzrasta wraz ze wzrostem pO2 w tkankach. Tlen singletowy inicjuje peroksydację lipidów, zmienia przepuszczalność błon, zwiększa transport jonów, powoduje przyspieszenie proliferacji komórek itp. Sugeruje się, że tlen singletowy może powodować minimalne (przedniszczące) uszkodzenia, które zaburzają równowagę układu i stymulują jego aktywność w przyszłości. Dotyczy to przede wszystkim błon komórkowych krwi.
Fotoakceptorami promieniowania laserowego może być wiele witamin i enzymów, m.in. ryboflawina (440 nm), katalaza (628 nm), oksydaza cytochromowa (600 nm), dehydrataza bursztynianowa i dysmutaza ponadtlenkowa. Przy dawkach terapeutycznych wzrasta ich aktywność i zawartość w różnych tkankach, czego jedną z konsekwencji jest wzrost statusu antyoksydacyjnego w tkankach i spadek LPO.
Promieniowanie laserowe może bezpośrednio lub pośrednio oddziaływać na błony, zmieniać ich konformację, orientację na nich receptorów oraz stan składników fosfolipidowych. Konsekwencją takich zmian jest wzrost przepuszczalności błony w stosunku do Ca2+, a także wzrost aktywności układów cyklazy adenylanowej i ATPazy, wpływających na bioenergetykę komórki.
Wielu autorów pierwotne działanie promieniowania laserowego wyjaśnia jego wpływem na strukturę wody, a przez to na reakcje zachodzące w układach wodnych oraz na białka, których mikrośrodowisko reprezentują cząsteczki wody.
W ostatnio Aktywnie rozwijany jest mechanizm fotodynamiczny pierwotnego działania promieniowania o niskim natężeniu. Według niego chromoforami promieniowania laserowego są endogenne porfiryny, których zawartość zmienia się w wielu chorobach. Porfiryny absorbując promieniowanie, indukują reakcje wolnorodnikowe prowadzące do wstępnej stymulacji (primingu) komórek. Wzrostowi aktywności komórek towarzyszy wzrost różnych związków biologicznie aktywnych (tlenku azotu, anionu ponadtlenkowego, jonu podchlorynowego, cytokin itp.) wpływających na mikrokrążenie, immunogenezę i inne procesy istotne fizjologicznie.
Pod wpływem promieniowania laserowego istnieje możliwość miejscowego nagrzewania chromoforów absorpcyjnych, czemu mogą towarzyszyć zmiany strukturalne w biomolekułach i ich aktywności. Promieniowanie laserowe może również prowadzić do pojawienia się nierównomiernego pola temperaturowego w tkankach biologicznych na skutek nierównomiernego rozmieszczenia struktur pochłaniających. Takie nierównomierne ogrzewanie może mieć znaczący wpływ na procesy metaboliczne w tkankach i komórkach. Efektem wielu reakcji pierwotnych jest zmiana stanu redoks komórki: przejście w stronę stanu bardziej utlenionego wiąże się z pobudzeniem żywotności komórek, przejście w stronę stanu bardziej redukującego wiąże się z jego tłumieniem.
Powyższym i innym pierwotnym skutkom niskoenergetycznego promieniowania laserowego towarzyszy spektrum zmian wtórnych, które decydują o jego działaniu fizjologicznym i terapeutycznym. Zależy to od wielu czynników, wśród których najważniejsze to długość fali zastosowanego promieniowania (i odpowiednio energia jego fotonów) oraz czas trwania ekspozycji. Ponieważ w terapii laserowej wykorzystuje się prawie wyłącznie promieniowanie laserowe o małych gęstościach mocy (do 100 mW/cm2), wpływ tego czynnika jest mniej znaczący. Obecnie najbardziej popularne są biostymulujące działanie laseroterapii. Wyznacza najszerszy zakres działania terapeutycznego i jest najbardziej wyraźny w laserach o widmie czerwonym i bliskiej podczerwieni o długości fali od 620 do 1300 nm. Należy pamiętać, że biostymulacja laserowa występuje tylko przy krótkotrwałych (do 3-5 min) ekspozycjach. Znacznie rzadziej stosowane jest hamujące działanie laseroterapii, związane głównie z promieniowaniem krótkofalowym z zakresu UV, obserwowane przy długotrwałej ekspozycji.
Procesy fotochemiczne i fotofizyczne spowodowane absorpcją energii promieniowania laserowego zachodzą przede wszystkim w miejscu jego oddziaływania (skóra, dostępne błony śluzowe), gdyż głębokość jego penetracji zależy od długości fali i nie przekracza kilku centymetrów. Głównym ogniwem biostymulującego działania laseroterapii jest aktywacja enzymów. Jest to konsekwencja selektywnej absorpcji energii promieniowania laserowego przez poszczególne biocząsteczki, w wyniku zbieżności maksimów ich widma absorpcyjnego z długością fali promieniowania laserowego. Zatem promieniowanie laserowe o widmie czerwonym jest absorbowane głównie przez cząsteczki DNA, cytochrom, oksydazę cytochromową, dysmutazę ponadtlenkową i katalazę. Energia promieniowania laserowego bliskiej podczerwieni jest pochłaniana głównie przez cząsteczki tlenu i kwasy nukleinowe. W rezultacie zwiększa się zawartość wolnych (bardziej aktywnych) biomolekuł i rodników, tlenu singletowego, przyspiesza syntezę białek, RNA, DNA, wzrasta tempo syntezy kolagenu i jego prekursorów, bilans tlenowy i aktywność procesów redoks zmiana. Prowadzi to do reakcji na poziomie komórkowym – zmiany ładunku pola elektrycznego komórki, jej potencjału błonowego, wzrostu aktywności proliferacyjnej, która warunkuje takie procesy jak tempo wzrostu i proliferacji tkanek, hematopoezę, aktywność układu odpornościowego i układu mikrokrążenia, wówczas odpowiedź organizmu przenosi się na poziom tkanek, narządów i organizmu.
Niskoenergetyczne promieniowanie laserowe jest nieswoistym biostymulatorem procesów naprawczych i metabolicznych w różnych tkankach. Napromieniowanie laserem przyspiesza gojenie ran, co wynika z poprawy miejscowego przepływu krwi i drenażu limfatycznego, zmiany składu komórkowego wydzieliny z rany w kierunku zwiększenia liczby krwinek czerwonych i komórek wielojądrzastych, zwiększenia aktywności procesów metabolicznych w ranach. rany i hamowanie peroksydacji lipidów. Podczas naświetlania tkanek granicznych wzdłuż krawędzi rany obserwuje się stymulację proliferacji fibroblastów. Ponadto znane jest bakteriobójcze działanie promieniowania laserowego związane z jego zdolnością do powodowania niszczenia i pękania błon komórkowych drobnoustrojów. Aktywację hormonów i mediatorów ogólnego układu adaptacyjnego obserwowaną podczas stosowania promieniowania laserowego można również uznać za jeden z mechanizmów stymulacji procesów naprawczych.
Naświetlanie laserem stymuluje regenerację tkanki kostnej, co było podstawą jego zastosowania w przypadku złamań kości m.in. i przy powolnej konsolidacji. Pod wpływem promieniowania laserowego poprawia się regeneracja tkanki nerwowej i zmniejsza się aktywność impulsowa receptorów bólowych. Wraz ze zmniejszeniem obrzęku śródmiąższowego i uciskiem przewodów nerwowych decyduje to o działaniu przeciwbólowym laseroterapii.
Promieniowanie laserowe ma wyraźne działanie przeciwzapalne, co prawdopodobnie wynika przede wszystkim z poprawy krążenia krwi i normalizacji zaburzonego mikrokrążenia, aktywacji procesów metabolicznych w miejscu zapalenia, zmniejszenia obrzęków tkanek, zapobiegania rozwojowi kwasicy i niedotlenienia oraz bezpośredni wpływ na czynnik mikrobiologiczny. Istotną rolę odgrywa także aktywacja układu odpornościowego, wyrażająca się wzrostem intensywności podziałów i wzrostem aktywności funkcjonalnej komórek immunokompetentnych oraz wzrostem syntezy immunoglobulin. Działanie przeciwzapalne ułatwia stymulujący wpływ promieniowania laserowego na gruczoły dokrewne, w szczególności na funkcję glukokortykoidów nadnerczy. Należy podkreślić, że zarówno w przypadku skażenia bakteryjnego powierzchni rany, jak i w przypadku zaostrzenia przewlekłego procesu zapalnego, bardziej wskazane jest zastosowanie laserów w zakresie UV (wykorzystujących działanie hamujące w celu zahamowania zmian i wysięku), oraz w fazie proliferacji i regeneracji - w zakresie czerwieni i podczerwieni. W przypadku powolnych procesów zapalnych i zwyrodnieniowo-dystroficznych należy stosować wyłącznie promieniowanie widma czerwonego i podczerwonego.
Pod wpływem niskoenergetycznego promieniowania laserowego zwiększa się liczba czerwonych krwinek i retikulocytów, wzrasta aktywność mitotyczna komórek szpiku kostnego, aktywowany jest układ antykoagulantowy i zmniejsza się ESR. Ten wpływ na hematopoezę rozwija się zarówno w sposób bezpośredni, jak i pośredni. W pierwszym przypadku światło generowane przez laser, pochłaniane przez porfiryny erytrocytów, prowadzi do zmniejszenia oporu, a nawet do rozpadu niewielkiej ich liczby. Produkty rozkładu w oczywisty sposób aktywują hematopoezę szpiku kostnego. Pośrednie działanie promieniowania laserowego realizowane jest poprzez aktywację czynności gruczołów dokrewnych, przede wszystkim przysadki mózgowej i tarczycy, które są bezpośrednio związane z regulacją funkcji krwiotwórczych.
Promieniowanie laserowe, zwiększając potencjał energetyczny komórki, pomaga zwiększyć odporność organizmu jako całości na działanie niekorzystnych czynników, m.in. oraz na promieniowanie jonizujące.
Ogólnie rzecz biorąc, najbardziej widoczne efekty laseroterapii, występujące głównie w miejscu narażenia, to: troficzno-regeneracyjne, poprawiające mikrokrążenie, przeciwzapalne, immunostymulujące, odczulające, obkurczające, przeciwbólowe.
Podczas terapii laserowej rejestrowane są nie tylko zmiany w miejscu naświetlania, ale także obserwuje się ogólną reakcję organizmu. Uogólnienie efektu miejscowego następuje na skutek reakcji neurohumoralnych, które wyzwalane są od momentu pojawienia się efektywnego stężenia substancji biologicznie czynnych w napromieniowanych tkankach, a także na skutek mechanizmu neuroodruchowego. Powstałe zmiany w głównych wskaźnikach ośrodkowego układu nerwowego, układu sercowo-naczyniowego oraz szeregu procesów biochemicznych mają z reguły charakter opóźniony i pojawiają się po pewnym czasie (minutach, godzinach) po zabiegu. Co więcej, są one najbardziej widoczne, gdy napromieniane są strefy akupunktury.
Promieniowanie laserowe dzięki swoim unikalnym właściwościom znalazło szerokie i różnorodne zastosowanie w medycynie. Jego źródłami są generatory kwantowe – lasery o różnych właściwościach fizycznych (patrz Laser). Lasery medyczne emitują widmo optyczne w zakresie UV, widzialnym (najczęściej w zakresie czerwonym) i podczerwonym i mogą pracować w trybie ciągłym i impulsowym. W kierunku terapeutycznym wykorzystuje się promieniowanie laserowe o niskim natężeniu, generowane najczęściej przez lasery helowo-neonowe i półprzewodnikowe (patrz: Laseroterapia). Laseroterapię stosuje się w wielu klinikach w leczeniu wielu chorób.
Wskazania: Do celów chirurgicznych wykorzystuje się promieniowanie laserowe o dużym natężeniu, które powoduje widoczne zmiany w tkankach. Takie promieniowanie może powodować przecięcie i zgrzewanie tkanek, koagulację, ablację i hemostazę. W tym celu najczęściej wykorzystuje się argon, opary miedzi, barwnik, dwutlenek węgla, neodym i pokrewne lasery. Lasery ekscymerowe są szeroko stosowane w chirurgii okulistycznej. Promieniowanie laserowe (najczęściej średniej intensywności) wykorzystywane jest w tzw. terapii fotodynamicznej. Zastosowanie w tej technologii fotosensybilizatora ułatwia dynamiczne niszczenie patologicznie zmienionej komórki, ale w żadnym wypadku nie jest tego warunkiem. Terapia fotodynamiczna jest obecnie najpowszechniej stosowaną metodą leczenia choroby onkologiczne, ale granice jego zastosowania stopniowo się poszerzają. Bardzo wyjątkowym obszarem wykorzystania promieniowania laserowego jest kosmetologia laserowa. W kosmetologii najczęściej wykorzystuje się lasery na dwutlenku węgla i erbowym oraz lasery kryształowe granatu itrowo-aluminiowego. Technologie laserowe w kosmetologii wykorzystywane są do takich zabiegów kosmetycznych jak dermabrazja, lifting, usuwanie naczyniaków i teleangiektazji na twarzy, depilacja itp. Promieniowanie laserowe zaczyna być wykorzystywane w programach terapii eferentnej, w technologiach laboratoryjnych, a także w halografii . Oczywiste jest, że możliwości laserologii medycznej jeszcze się nie wyczerpały.

Lasery stają się coraz ważniejszym narzędziem badawczym w medycynie, fizyce, chemii, geologii, biologii i inżynierii. Nieprawidłowe użycie może spowodować oślepienie i obrażenia (w tym oparzenia i porażenie prądem) operatorów i innego personelu, w tym osób postronnych w laboratorium, a także znaczne szkody materialne. Użytkownicy tych urządzeń muszą w pełni zrozumieć i stosować niezbędne środki ostrożności podczas ich obsługi.

Co to jest laser?

Słowo „laser” (LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) to skrót oznaczający „wzmocnienie światła poprzez stymulowaną emisję promieniowania”. Częstotliwość promieniowania generowanego przez laser mieści się w widzialnej części widma elektromagnetycznego lub w jej pobliżu. Energia jest wzmacniana do niezwykle dużej intensywności w procesie zwanym emisją indukowaną laserem.

Termin „promieniowanie” jest często błędnie rozumiany, ponieważ jest również używany do opisu B w tym kontekście oznacza to transfer energii. Energia jest przenoszona z jednego miejsca do drugiego poprzez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie.

Jest ich wiele różne typy lasery pracujące w różnych środowiskach. Stosowanym czynnikiem roboczym są gazy (na przykład argon lub mieszanina helu i neonu), stałe kryształy (na przykład rubin) lub ciekłe barwniki. Kiedy energia jest dostarczana do czynnika roboczego, ulega on wzbudzeniu i uwalnia energię w postaci cząstek światła (fotonów).

Para lusterek na obu końcach szczelnej rurki odbija lub przepuszcza światło w postaci skoncentrowanego strumienia zwanego wiązką lasera. Każde środowisko operacyjne wytwarza wiązkę o unikalnej długości fali i kolorze.

Barwę światła laserowego zazwyczaj wyraża się długością fali. Jest niejonizujące i obejmuje części widma w zakresie ultrafioletu (100–400 nm), światła widzialnego (400–700 nm) i podczerwieni (700 nm – 1 mm).

Widmo elektromagnetyczne

Każda fala elektromagnetyczna ma unikalną częstotliwość i długość związaną z tym parametrem. Tak jak światło czerwone ma swoją własną częstotliwość i długość fali, tak wszystkie inne kolory – pomarańczowy, żółty, zielony i niebieski – mają unikalne częstotliwości i długości fal. Ludzie są w stanie dostrzec te fale elektromagnetyczne, ale nie są w stanie zobaczyć reszty widma.

Promieniowanie ultrafioletowe ma również najwyższą częstotliwość. Podczerwień, promieniowanie mikrofalowe i fale radiowe zajmują niższe częstotliwości widma. Światło widzialne leży w bardzo wąskim zakresie pomiędzy nimi.

wpływ na ludzi

Laser wytwarza intensywną, ukierunkowaną wiązkę światła. Jeśli zostanie skierowana, odbita lub skupiona na obiekcie, wiązka zostanie częściowo pochłonięta, podnosząc temperaturę powierzchni i wnętrza obiektu, co może spowodować zmianę lub deformację materiału. Właściwości te, wykorzystywane w chirurgii laserowej i obróbce materiałów, mogą być niebezpieczne dla tkanki ludzkiej.

Oprócz promieniowania wywołującego efekt termiczny na tkankę niebezpieczne jest promieniowanie laserowe wywołujące efekt fotochemiczny. Jego warunkiem jest odpowiednio krótka, czyli ultrafioletowa lub niebieska część widma. Nowoczesne urządzenia wytwarzają promieniowanie laserowe, którego wpływ na człowieka jest zminimalizowany. Lasery małej mocy nie mają wystarczającej energii, aby wyrządzić krzywdę i nie stanowią zagrożenia.

Tkanka ludzka jest wrażliwa na energię i w pewnych okolicznościach promieniowanie elektromagnetyczne, w tym promieniowanie laserowe, może spowodować uszkodzenie oczu i skóry. Przeprowadzono badania dotyczące progowych poziomów promieniowania traumatycznego.

Zagrożenie dla oczu

Ludzkie oko jest bardziej podatne na uszkodzenia niż skóra. Rogówka (przezroczysta zewnętrzna powierzchnia oka), w przeciwieństwie do skóry właściwej, nie ma zewnętrznej warstwy martwych komórek, które chronią ją przed wpływami środowiska. Laser jest absorbowany przez rogówkę oka, co może spowodować jej uszkodzenie. Urazowi towarzyszy obrzęk nabłonka i nadżerka, a przy ciężkich urazach - zmętnienie komory przedniej.

Soczewka oka może być również podatna na uszkodzenia, gdy jest narażona na działanie różnego rodzaju promieniowania laserowego – podczerwonego i ultrafioletowego.

Największym zagrożeniem jest jednak oddziaływanie lasera na siatkówkę w widzialnej części widma optycznego – od 400 nm (fiolet) do 1400 nm (bliska podczerwień). W tym obszarze widma skolimowane wiązki skupiają się na bardzo małych obszarach siatkówki. Najbardziej niekorzystne oddziaływanie występuje, gdy oko patrzy w dal i zostaje trafione wiązką bezpośrednią lub odbitą. W tym przypadku jego stężenie na siatkówce sięga 100 000 razy.

Zatem wiązka widzialna o mocy 10 mW/cm2 oddziałuje na siatkówkę z mocą 1000 W/cm2. To więcej niż wystarczy, aby spowodować uszkodzenie. Jeśli oko nie patrzy w dal lub jeśli wiązka światła odbija się od rozproszonej, nielustrzanej powierzchni, znacznie silniejsze promieniowanie prowadzi do obrażeń. Ekspozycja lasera na skórę nie powoduje efektu ogniskowania, dlatego przy tych długościach fal jest ona znacznie mniej podatna na uszkodzenia.

Promienie rentgenowskie

Niektóre układy wysokiego napięcia o napięciach większych niż 15 kV mogą generować promienie rentgenowskie o znacznej mocy: promieniowanie laserowe, którego źródłami są potężne elektronicznie pompowane, a także układy plazmowe i źródła jonów. Urządzenia te należy przetestować, między innymi pod kątem zapewnienia odpowiedniego ekranowania.

Klasyfikacja

W zależności od mocy lub energii wiązki oraz długości fali promieniowania, lasery dzieli się na kilka klas. Klasyfikacja opiera się na potencjale urządzenia, które może spowodować natychmiastowe obrażenia oczu, skóry lub pożar w przypadku bezpośredniego wystawienia na działanie wiązki światła lub odbicia od rozproszonych powierzchni odbijających światło. Wszystkie dostępne na rynku lasery muszą być identyfikowane poprzez umieszczone na nich oznaczenia. Jeżeli urządzenie zostało wykonane samodzielnie lub nie zostało w inny sposób oznakowane, należy zasięgnąć porady dotyczącej jego właściwej klasyfikacji i oznakowania. Lasery rozróżnia się na podstawie mocy, długości fali i czasu ekspozycji.

Bezpieczne urządzenia

Urządzenia najwyższej klasy generują promieniowanie laserowe o niskim natężeniu. Nie może osiągnąć niebezpiecznego poziomu, więc źródła są zwolnione z większości kontroli lub innych form nadzoru. Przykład: drukarki laserowe i odtwarzacze CD.

Warunkowo bezpieczne urządzenia

Lasery drugiej klasy emitują w widzialnej części widma. Jest to promieniowanie laserowe, którego źródła powodują u człowieka normalną reakcję odrzucenia. jasne światło(odruch mrugnięcia). Po wystawieniu na działanie promienia ludzkie oko miga po 0,25 s, co zapewnia wystarczającą ochronę. Jednak promieniowanie laserowe w zakresie widzialnym może uszkodzić oko przy stałym narażeniu. Przykłady: wskaźniki laserowe, lasery geodezyjne.

Lasery klasy 2a to urządzenia specjalnego przeznaczenia o mocy wyjściowej mniejszej niż 1 mW. Urządzenia te powodują uszkodzenia tylko wtedy, gdy są bezpośrednio wystawione na działanie przez ponad 1000 sekund w ciągu 8-godzinnego dnia pracy. Przykład: czytniki kodów kreskowych.

Niebezpieczne lasery

Klasa 3a obejmuje wyroby, które nie powodują obrażeń podczas krótkotrwałego narażenia na niechronione oko. Może stwarzać zagrożenie podczas korzystania z optyki skupiającej, takiej jak teleskopy, mikroskopy lub lornetki. Przykłady: laser helowo-neonowy o mocy 1–5 mW, niektóre wskaźniki laserowe i poziomy budynków.

Wiązka lasera klasy 3b może spowodować obrażenia w wyniku bezpośredniego narażenia lub lustrzane odbicie. Przykład: Laser helowo-neonowy 5-500 mW, wiele laserów badawczych i terapeutycznych.

Klasa 4 obejmuje urządzenia o poziomie mocy większym niż 500 mW. Są niebezpieczne dla oczu i skóry, a także stwarzają zagrożenie pożarowe. Narażenie na wiązkę światła, jej odbicia lustrzane lub rozproszone może spowodować obrażenia oczu i skóry. Należy podjąć wszelkie środki bezpieczeństwa. Przykład: lasery Nd:YAG, wyświetlacze, chirurgia, cięcie metalu.

Promieniowanie laserowe: ochrona

Każde laboratorium musi zapewnić odpowiednią ochronę osobom pracującym z laserami. Okna pomieszczeń, przez które może przedostawać się promieniowanie z urządzenia klasy 2, 3 lub 4, powodując szkody w obszarach niekontrolowanych, muszą być zakryte lub w inny sposób zabezpieczone podczas działania takiego urządzenia. Aby zapewnić maksymalną ochronę oczu, zaleca się poniższe zalecenia.

  • Wiązkę należy zamknąć w nieodblaskowej, niepalnej obudowie ochronnej, aby zminimalizować ryzyko przypadkowego narażenia lub pożaru. Aby wyrównać wiązkę, użyj ekranów fluorescencyjnych lub celowników wtórnych; Unikać bezpośredniego kontaktu z oczami.
  • Do procedury wyrównywania wiązki użyj najniższej mocy. Jeśli to możliwe, do wstępnych procedur osiowania należy stosować urządzenia niskiej klasy. Unikaj obecności niepotrzebnych obiektów odblaskowych w obszarze działania lasera.
  • Ogranicz przejście wiązki światła do strefy zagrożenia poza godzinami pracy za pomocą żaluzji i innych barier. Nie używaj ścian pomieszczeń do ustawiania wiązki laserów klasy 3b i 4.
  • Używaj narzędzi nieodblaskowych. Niektóre urządzenia, które nie odbijają światła widzialnego, zostają odzwierciedlone w niewidzialnym obszarze widma.
  • Nie noś odblasków biżuteria. Biżuteria metalowa zwiększa również ryzyko porażenia prądem.

Okulary ochronne

Podczas pracy z laserami klasy 4 w otwartej strefie niebezpiecznej lub gdy istnieje ryzyko odbicia światła, należy nosić okulary ochronne. Ich rodzaj zależy od rodzaju promieniowania. Okulary należy dobierać tak, aby chroniły przed odbiciami, szczególnie odbiciami rozproszonymi, oraz zapewniały ochronę na poziomie, przy którym naturalny odruch ochronny może zapobiec uszkodzeniu oczu. Takie urządzenia optyczne utrzymają pewną widoczność wiązki, zapobiegną poparzeniom skóry i zmniejszą ryzyko innych wypadków.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze okularów ochronnych:

  • długość fali lub obszar widma promieniowania;
  • gęstość optyczna przy określonej długości fali;
  • maksymalne oświetlenie (W/cm2) lub moc wiązki (W);
  • rodzaj systemu laserowego;
  • tryb mocy - impulsowe promieniowanie laserowe lub tryb ciągły;
  • możliwości odbicia - lustrzane i rozproszone;
  • pole widzenia;
  • obecność soczewek korekcyjnych lub odpowiedni rozmiar umożliwiający noszenie okularów do korekcji wzroku;
  • komfort;
  • obecność otworów wentylacyjnych zapobiegających zaparowaniu;
  • wpływ na widzenie kolorów;
  • odporność na uderzenia;
  • zdolność do wykonywania niezbędnych zadań.

Ponieważ okulary ochronne są podatne na uszkodzenia i zużycie, program bezpieczeństwa laboratorium powinien uwzględniać okresową kontrolę tych zabezpieczeń.

Promieniowanie laserowe

Promieniowanie lasera: l = 0,2 - 1000 µm.

Podstawowy źródło - optyczny generator kwantowy (laser). Cechy promieniowania laserowego - monochromatyczność; ostry kierunek wiązki; cogrenity.Właściwości promieniowania laserowego: wysoka gęstość energii: 1010-1012 J/cm2, duża gęstość mocy: 1020-1022 W/cm2.

Ze względu na rodzaj promieniowania promieniowanie laserowe dzieli się na:

Promieniowanie bezpośrednie; rozsiany; odbicie lustrzane; rozproszony.

Biologiczne skutki promieniowania laserowego zależą od długości fali i intensywności promieniowania, dlatego cały zakres długości fal dzieli się na obszary:

Ultrafiolet 0,2-0,4 mikrona

Widoczne 0,4-0,75 mikrona

Podczerwony:

a) blisko 0,75-1

b) znacznie powyżej 1,0

Szkodliwe skutki promieniowania laserowego.

1) powietrze termalne

2)efekty energetyczne (+ moc)

3) efekty fotochemiczne

4) uderzenia mechaniczne (drgania np. ultradźwiękowe w napromienianym ciele)

5)elektrostri (odkształcenie cząsteczek w polu promieniowania laserowego)

6) powstawanie mikrofalowego pola elektromagnetycznego wewnątrz komórek

Wpływ promieniowania laserowego na organizmy żywe, w tym na organizm ludzki, a także na środowisko, może być dodatni lub ujemny.

Porozmawiajmy najpierw o pozytywnych skutkach promieniowania laserowego.
Obecnie wiele krajów na całym świecie aktywnie wprowadza promieniowanie laserowe do medycyny praktycznej i różnych badań biologicznych. Unikalne właściwości wiązki laserowej pozwalają na jej zastosowanie w bardzo różnorodnych dziedzinach: chirurgii, terapii i diagnostyce medycznej. Skuteczność promieniowania laserowego o widmie ultrafioletowym, podczerwonym i widzialnym została udowodniona eksperymentalnie w przypadku stosowania na małym obszarze dotkniętym chorobą i oddziaływania na całe ciało.

Wpływ promieniowania laserowego o niskim natężeniu prowadzi do znacznego ograniczenia ostrych procesów zapalnych, stymuluje procesy regeneracyjne w organizmie, normalizuje mikrokrążenie tkankowe, zwiększa ogólną odporność i odporność organizmu na różne choroby.
Do tej pory udowodniono, że promieniowanie o niskiej intensywności charakteryzuje się wyraźnie wyraźnym efektem terapeutycznym.

Laseroterapia to metoda leczenia polegająca na wykorzystaniu energii świetlnej pochodzącej z promieniowania laserowego do celów medycznych.
Pozytywnym wpływem promieniowania laserowego na stawy jest obserwowana przebudowa podchrzęstnej płytki kostnej, normalizacja krążenia krwi w śródkostnej i przebudowa chrząstki w chrząstkę włóknistą włóknistą.

Pod wpływem promieniowania laserowego na krew następuje poprawa parametrów reologicznych krwi, normalizacja dopływu tlenu do tkanek, zmniejszenie niedokrwienia tkanek organizmu, normalizacja poziomu cholesterolu, trójglicerydów i cukru, uwalnianie różnych mediatorów stanu zapalnego zostaje zawieszone i wzrasta ogólna odporność organizmu.

W sprawie negatywny wpływ promieniowanie laserowe na ludzkie ciało, wtedy cierpią przede wszystkim oczy. Nawet lasery o bardzo małej mocy, zaledwie kilku miliwatów, mogą spowodować uszkodzenie wzroku. W przypadku fal o długości od 400 do 700 nm, które są widzialne, mają wysoką przepuszczalność i mogą być skupiane przez soczewkę, światło lasera wpadające do oka nawet na kilka sekund powoduje częściową, a w niektórych przypadkach całkowitą utratę wzroku. Lasery o dużej mocy mogą nawet uszkodzić zewnętrzną skórę.

Wpływ promieniowania laserowego Jest to szczególnie niebezpieczne w przypadku tkanin, których zdolność wchłaniania jest maksymalna. Oko jest pod tym względem najbardziej wrażliwym organem. Powodem tego jest wrażliwość rogówki i soczewki oka, a także zdolność układu optycznego oka do znacznego zwiększania mocy promieniowania laserowego w zakresie bliskiej podczerwieni i światła widzialnego zlokalizowanego w dnie oka.

Kiedy oko zostanie uszkodzone przez promieniowanie laserowe, pojawia się ból, skurcze powiek, płynięcie łez, a powieki i gałka oczna puchną. W niektórych przypadkach obserwuje się zmętnienie siatkówki i krwotok. Komórki siatkówki nie mogą się zregenerować po takim uszkodzeniu.

Nasz najlepsi specjaliści wyjaśni Ci szczegółowo, jak uchronić się przed negatywnymi skutkami promieniowania laserowego i uzyskać maksymalne korzyści z pozytywów wpływ promieniowania laserowego

Promieniowanie laserowe, ich rola w procesach życiowych

W związku z powszechnym wykorzystaniem źródeł promieniowania laserowego w badaniach naukowych, przemyśle, komunikacji medycznej itp. istnieje potrzeba ochrony zdrowia osób obsługujących różne systemy laserowe.

Laser jest źródłem promieniowania spójnego, czyli ruchu fotonów skoordynowanego w czasie i przestrzeni w postaci wybranej wiązki. Natężenie światła wiązki laserowej w danym punkcie może być większe niż natężenie Słońca. Ze względu na zastosowanie różnych materiałów jako ośrodka aktywnego, lasery dzielimy na półprzewodnikowe, gazowe, półprzewodnikowe, ciekło-barwnikowe i chemiczne.

Najbardziej niebezpieczne dla narządu wzroku i skóry jest działanie promieniowania laserowego. Charakter oddziaływania na aparat wzrokowy i stopień szkodliwego działania lasera zależą od gęstości energii promieniowania i długości fali promieniowania (impulsowego lub ciągłego). Charakter uszkodzeń skóry zależy od koloru skóry, np. skóra pigmentowana pochłania promieniowanie laserowe znacznie silniej niż skóra niepigmentowana. Jasna skóra odbija aż do 40% padającego na nią promieniowania. Pod wpływem promieniowania laserowego odkryto szereg niepożądanych zmian w układzie oddechowym, trawiennym, sercowo-naczyniowym i hormonalnym. W niektórych przypadkach te ogólne objawy kliniczne są dość trwałe i wynikają z wpływu na układ nerwowy.

Rozważmy wpływ najbardziej biologicznie niebezpiecznych zakresów widmowych promieniowania laserowego. W obszarze podczerwieni energia najkrótszych fal (0,7-1,3 mikrona) może wnikać na stosunkowo dużą głębokość w skórę i przezroczyste ośrodki oka. Głębokość penetracji zależy od długości fali padającego promieniowania. Obszar o wysokiej przezroczystości przy długości fali od 0,75 do 1,3 μm ma maksymalną przezroczystość w obszarze 1,1 μm. Przy tej długości fali 20% energii padającej na powierzchniową warstwę skóry przenika w głąb skóry na głębokość 5 mm. Jednak w przypadku skóry mocno pigmentowanej głębokość penetracji może być jeszcze większa. Niemniej jednak ludzka skóra dość dobrze znosi promieniowanie podczerwone, ponieważ jest w stanie odprowadzić ciepło w wyniku krążenia krwi i obniżyć temperaturę tkanki w wyniku odparowania wilgoci z powierzchni.

O wiele trudniej jest chronić oczy przed promieniowaniem podczerwonym, ciepło w nich praktycznie nie rozprasza się, a soczewka skupiająca promieniowanie na siatkówce wzmacnia efekt oddziaływania biologicznego. Wszystko to sprawia, że ​​podczas pracy z laserami szczególną uwagę Zwróć uwagę na ochronę oczu. Rogówka oka jest przezroczysta dla promieniowania w zakresie długości fal 0,75-1,3 mikrona, a praktycznie nieprzezroczysta staje się dopiero dla długości fal większych niż 2 mikrony.

Stopień uszkodzenia termicznego rogówki zależy od pochłoniętej dawki promieniowania i dotyczy to głównie powierzchniowej, cienkiej warstwy rogówki. Jeżeli w zakresie długości fal 1,2-1,7 mikrona energia napromieniowania przekroczy minimalną dawkę promieniowania, może nastąpić całkowite zniszczenie ochronnej warstwy nabłonkowej. Oczywiste jest, że takie zwyrodnienie tkanki w okolicy znajdującej się bezpośrednio za źrenicą poważnie wpływa na stan narządu wzroku.

Tęczówka charakteryzująca się wysokim stopniem pigmentacji pochłania promieniowanie z niemal całego zakresu podczerwieni. Jest szczególnie podatny na promieniowanie o długości fali 0,8-1,3 mikrona, ponieważ promieniowanie prawie nie jest opóźniane przez rogówkę i płyn wodny przedniej komory oka.

Za minimalną wartość gęstości energii promieniowania w zakresie długości fal 0,8-1,1 mikrona, która może spowodować uszkodzenie tęczówki, uważa się 4,2 J/cm2. Jednoczesne uszkodzenie błony rosy i tęczówki jest zawsze ostre i dlatego jest najbardziej niebezpieczne.

Absorpcja energii promieniowania w obszarze podczerwieni padającej na rogówkę przez media oka wzrasta wraz ze wzrostem długości fali. Przy długości fal 1,4-1,9 mikrona rogówka i przednia komora oka pochłaniają prawie całe padające promieniowanie, a przy długościach fal powyżej 1,9 mikrona rogówka staje się jedynym pochłaniaczem energii promieniowania.

Rozwój technologii laserowej wymusił rozpoczęcie badań mających na celu określenie maksymalnych dopuszczalnych poziomów napromieniowania laserowego.
Wpływ promieniowania laserowego na ludzką skórę ma głównie charakter termiczny. Jako przybliżoną dawkę bezpieczną dla skóry zaleca się przyjąć gęstość mocy wynoszącą 100 mW/cm2. Mechanizm efektów termicznych został dobrze zbadany. Nieco trudniej jest ustalić maksymalne dopuszczalne poziomy napromieniowania laserowego oczu. Powszechne stosowanie laserów o parametrach wyjściowych znacznie odbiegających od parametrów naturalnych źródeł światła stwarza zagrożenie dla ludzkiego narządu wzroku.

Oceniając akceptowalny poziom energii lasera, należy wziąć pod uwagę całkowity efekt wytworzony na przezroczystych ośrodkach oka, siatkówce i naczyniówce. Oceńmy wpływ promieniowania laserowego na siatkówkę oka.

Rozmiar źrenicy w dużej mierze determinuje ilość energii promieniowania docierającej do oka i docierającej w ten sposób do siatkówki. W przypadku oka przystosowanego do ciemności średnica źrenicy wynosi od 2 do 8 mm; w świetle dziennym - 2-3 mm, patrząc na Słońce, źrenica zwęża się do 1,6 mm średnicy. Ilość wchodzącej energii świetlnej jest proporcjonalna do powierzchni źrenicy. W rezultacie zwężona źrenica przepuszcza 15–25 razy mniej światła niż rozszerzona źrenica. Powierzchnia obrazu źródła promieniowania na siatkówce zależy od jego wielkości vL, która zależy głównie od odległości od źródła. W przypadku większości źródeł niepunktowych wielkość obrazu na siatkówce oblicza się zgodnie z przepisami optyka geometryczna Znając efektywną ogniskową normalnego, zrelaksowanego oka, można określić wielkość obrazu źródła promieniowania laserowego na siatkówce, jeśli znana jest odległość do źródła i liniowy rozmiar źródła promieniowania.

Możesz być zainteresowany