Биологическое действие лазерного излучения. Нормирование лазерного излучения. Основные меры безопасности при эксплуатации лазеров.

Действие лазеров на организм зависит от параметров излучения (мощности и энергии излучения на единицу облучаемой поверхности, длины волны, длительности импульса, частоты следования импульсов, времени облучения, площади облучаемой поверхности), локализации воздействия и от анатомо-физиологических особенностей облучаемых объектов.

В зависимости от специфики технологического процесса работа с лазерным оборудованием может сопровождаться воздействием на персонал главным образом отраженного и рассеянного излучения. Энергия излучения лазеров в биологических объектах (ткань, орган) может претерпевать различные превращения и вызывать органические изменения в облучаемых тканях (первичные эффекты) и неспецифические изменения, функционального характера (вторичные эффекты).

Биологические эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на организм, зависят от энергетической экспозиции в импульсе или энергетической освещенности, длины волны излучения, длительности импульса, частоты повторения импульсов, экспозиции воздействия и площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Лазерное излучение способно вызывать первичные эффекты, к которым относятся органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях, и вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Термический эффект импульсных лазеров большой интенсивности имеет специфические особенности. При действии излучения импульсного лазера в облучаемых тканях происходит быстрый нагрев структур. Причем, если излучение соответствует режиму свободной генерации, то за время импульса (длительность в пределах 1 мс) тепловая энергия вызывает термический ожог тканей. Лазеры, работающие в режиме модулированной добротности (с укороченным импульсом), излучают энергию за весьма короткое время (длительность импульса 1*10-7 – 1*10-12 с).

В результате быстрого нагрева структур до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканевых элементах, что приводит к механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе излучения ударная волна возрастает.

Таким образом, лазерное излучение приводит к сочетанному термическому и механическому действию.

Влияние излучения лазера орган зрения. Эффект воздействия лазерного излучения на орган зрения в значительной степени зависит от длины волны и локализации воздействия. Выраженность морфологических изменений и клиническая картина расстройств функций зрения может быть от полной потери зрения (слепота) до инструментально выявляемых функциональных нарушений.

Лазерное излучение видимой и ближней ИК области спектра при попадании в орган зрения достигает сетчатки, а излучение ультрафиолетовой и дальней ИК областей спектра поглощается конъюнктивой, роговицей, хрусталиком.

Действие лазерного излучения на кожу. При применении лазеров большой, мощности и расширении их практического использования возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутренних органов. Характер повреждений кожи или слизистых оболочек варьирует от легкой гиперемии до различной степени ожогов, вплоть до грубых патологических изменений типа некроза.

Различают 4 степени поражения кожи лазерным излучением:

I степень – ожоги эпидермиса: эритема, десквамация эпителия;

II – ожоги дермы: пузыри, деструкция поверхностных слоев дермы;

III - ожоги дермы: деструкция дермы до глубоких слоев;

IV - деструкция всей толщи кожи, подкожной клетчатки и подлежащих слоев.

Действие лазерных излучений наряду с морфофункциональными изменениями тканей непосредственно в месте облучения вызывает разнообразные функциональные сдвиги в организме. В частности, развиваются изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, которые могут приводить к нарушению здоровья. Биологический эффект воздействия лазерного излучения усиливается при неоднократных воздействиях и при комбинациях с другими факторами производственной среды.

Нормирование лазерного излучения осуществляется по предельно допустимым уровням облучения (ПДУ) согласно «Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров» № 5804-91. ПДУ излучения при однократном воздействии могут привести к незначительной вероятности возникновения обратимых отклонений в организме работающего. ПДУ излучения при хроническом воздействии не приводят к отклонению в состоянии здоровья человека как в процессе работы, так и в отдалённые сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Нормируемыми параметрами являются облучённость Е, энергетическая экспозиция Н, энергия W и мощность Р излучения.

Облучённость – это отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка, Вт/м2.

Энергетическая экспозиция определяется интегралом облучённости по времени, Дж/м2.

ПДУ лазерного излучения устанавливаются для трёх диапазонов длин волн (180…380, 381…1400, 1401…105 нм) и случаев облучения: однократного (с временем воздействия до одной смены), сериями импульсов и хронического (систематически повторяющегося). Кроме того, при нормировании учитывают объект облучения (глаза, кожа, глаза и кожа одновременно).

При использовании лазеров в театрально-зрелищных мероприятиях, для демонстрации в учебных заведениях, для подсветки и других целей в медицинских приборах, не связанных непосредственно с лечебным действием излучения, ПДУ для всех облучаемых устанавливаются в соответствии с нормами для хронического облучения.

К лазерным изделиям с учётом их классов опасности предъявляются различные требования. Например, лазеры 3 и 4 класса должны содержать дозиметрическую аппаратуру, а их конструкция должна

обеспечивать возможность дистанционного управления. Лазерные изделия медицинского назначения должны быть оборудованы средствами для измерения уровня излучения, воздействующего на пациента и персонал. Лазеры 3 и 4 классов запрещено использовать в театрально-зрелищных мероприятиях, в учебных заведениях и на открытых пространствах. Класс лазерного изделия учитывается в требованиях по его эксплуатации.

Лазерные изделия и зоны распространения лазерного излучения должны обозначаться знаками лазерной опасности с пояснительными надписями, зависящими от класса лазера.

Безопасность при работе с открытыми лазерными изделиями обеспечивается путём применения СИЗ. Безопасность при использовании лазеров в демонстрационных целях, в театрально-зрелищных мероприятиях и на открытом пространстве обеспечивается организационно-техническими мероприятиями (разработка схемы размещения лазеров, учёт траектории лазерных лучей, строгий контроль за соблюдением правил и др.).

При использовании очков для защиты от лазерного излучения уровни освещённости рабочих мест должны быть повышены на одну ступень согласно СНиП 23-05-95.

Средства защиты (коллективные и индивидуальные) применяются для снижения уровней лазерного излучения, действующего на человека, до значений ниже ПДУ. Выбор средств защиты осуществляется с учётом параметров лазерного излучения и особенностей эксплуатации. СИЗ от лазерного излучения включают в себя средства защиты глаз и лица (защитные очки, выбираемые с учётом длины волны излучения, щитки, насадки), средства защиты рук, специальную одежду.

Персонал, работающий с лазерными изделиями, должен проходить предварительные и периодические (раз в год) медицинские осмотры. К работе с лазерами допускаются лица, достигшие 18 лет и не имеющие медицинских противопоказаний.