1. Przejście światła monochromatycznego przez przezroczysty ośrodek.

2. Tworzenie populacji odwrotnej. Metody pompowania.

3. Zasada działania lasera. Rodzaje laserów.

4. Cechy promieniowania laserowego.

5. Charakterystyka promieniowania laserowego stosowanego w medycynie.

6. Zmiany właściwości tkanki i jej temperatury pod wpływem ciągłego promieniowania laserowego dużej mocy.

7. Zastosowanie promieniowania laserowego w medycynie.

8. Podstawowe pojęcia i formuły.

9. Zadania.

Wiemy, że światło emitowane jest w oddzielnych porcjach - fotonach, z których każdy powstaje w wyniku przejścia radiacyjnego atomu, cząsteczki lub jonu. Światło naturalne to zbiór ogromnej liczby takich fotonów, różniących się częstotliwością i fazą, emitowanych w losowych momentach w losowych kierunkach. Uzyskanie potężnych wiązek monochromatycznego światła przy użyciu naturalnych źródeł jest zadaniem praktycznie nierozwiązywalnym. Jednocześnie zapotrzebowanie na takie wiązki odczuwali zarówno fizycy, jak i specjaliści z wielu nauk stosowanych. Stworzenie lasera umożliwiło rozwiązanie tego problemu.

Laser- urządzenie generujące spójne fale elektromagnetyczne w wyniku wymuszonej emisji mikrocząstek ośrodka, w którym powstaje wysoki stopień wzbudzenia jednego z poziomów energetycznych.

Laser (LASER Light Amplification by Stimulated of Emission Radiation) - wzmocnienie światła poprzez emisję wymuszoną.

Intensywność promieniowania laserowego (LI) jest wielokrotnie większa niż intensywność naturalnych źródeł światła, a rozbieżność wiązki laserowej jest mniejsza niż jedna minuta kątowa (10 -4 rad).

31.1. Przejście monochromatycznego światła przez przezroczysty ośrodek

W Wykładzie 27 dowiedzieliśmy się, że przejściu światła przez materię towarzyszą oba wzbudzenie fotonu jego cząstki i działa stymulowana emisja. Rozważmy dynamikę tych procesów. Niech rozprzestrzeni się w środowisku monochromatycznyświatło, którego częstotliwość (ν) odpowiada przejściu cząstek tego ośrodka z poziomu gruntu (E 1) do poziomu wzbudzonego (E 2):

Fotony uderzające w cząstki w stanie podstawowym będą być wchłoniętym a same cząstki przejdą do stanu wzbudzonego E 2 (patrz ryc. 27,4). Fotony, które uderzają w wzbudzone cząstki, inicjują emisję stymulowaną (patrz ryc. 27.5). W takim przypadku następuje podwojenie fotonów.

W stanie równowagi termicznej stosunek liczby cząstek wzbudzonych (N2) do niewzbudzonych (N1) jest zgodny z rozkładem Boltzmanna:

gdzie k jest stałą Boltzmanna, T jest temperaturą bezwzględną.

W tym przypadku N 1 > N 2 i absorpcja dominuje nad podwajaniem. W konsekwencji natężenie światła wychodzącego I będzie mniejsze niż natężenie światła padającego I 0 (ryc. 31.1).

Ryż. 31.1. Tłumienie światła przechodzącego przez ośrodek, w którym stopień wzbudzenia jest mniejszy niż 50% (N 1 > N 2)

W miarę pochłaniania światła stopień wzbudzenia wzrośnie. Gdy osiągnie 50% (N 1 = N 2), między przejąć I podwojenie równowaga zostanie ustalona, ​​ponieważ prawdopodobieństwa trafienia fotonów w wzbudzone i niewzbudzone cząstki staną się takie same. Jeżeli iluminacja medium ustanie, to po pewnym czasie medium powróci do stanu początkowego odpowiadającego rozkładowi Boltzmanna (N 1 > N 2). Zróbmy wstępny wniosek:

Gdy ośrodek jest oświetlony światłem monochromatycznym (31.1) niemożliwe do osiągnięcia taki stan ośrodka, w którym stopień wzbudzenia przekracza 50%. A jednak rozważmy kwestię przejścia światła przez ośrodek, w którym osiągnięto w jakiś sposób stan N 2 > N 1 . Ten stan nazywa się stanem inwersja populacji(od łac. inwersja- odwróć).

inwersja populacji- taki stan ośrodka, w którym liczba cząstek na jednym z wyższych poziomów jest większa niż na dolnym.

W ośrodku z odwrotną populacją prawdopodobieństwo trafienia fotonu w wzbudzoną cząstkę jest większe niż w niewzbudzoną. Dlatego proces podwajania dominuje nad procesem wchłaniania i ma miejsce zdobyć światło (rys. 31.2).

Gdy światło przechodzi przez ośrodek z inwersją populacji, stopień wzbudzenia zmniejszy się. Kiedy osiągnie 50%

Ryż. 31.2. Wzmocnienie światła przechodzącego przez ośrodek z inwersją populacji (N 2 > N 1)

(N 1 \u003d N 2), pomiędzy przejąć I podwojenie zostanie ustalona równowaga, a efekt wzmocnienia światła zniknie. Jeżeli iluminacja medium ustanie, to po pewnym czasie medium powróci do stanu odpowiadającego rozkładowi Boltzmanna (N 1 > N 2).

Jeśli cała ta energia zostanie uwolniona w przejściach radiacyjnych, otrzymamy impuls świetlny o ogromnej mocy. Co prawda nie będzie jeszcze miał wymaganej spójności i kierunkowości, ale będzie wysoce monochromatyczny (hv = E 2 - E 1). To jeszcze nie laser, ale już coś bliskiego.

31.2. Tworzenie populacji odwrotnej. Metody pompowania

Czy można więc osiągnąć populację odwrotną? Okazuje się, że możesz, jeśli używasz trzy poziomy energii o następującej konfiguracji (rys. 31.3).

Niech otoczenie zostanie oświetlone potężnym błyskiem światła. Część widma promieniowania zostanie pochłonięta przy przejściu z poziomu głównego E 1 do poziomu szerokiego E 3 . Odwołaj to szeroki to poziom energii z krótkim czasem relaksacji. Dlatego większość cząstek, które spadły na poziom wzbudzenia E3, przechodzi bezpromieniowo na wąski metastabilny poziom E2, gdzie się gromadzą. Ze względu na wąski poziom tego poziomu, tylko niewielka część fotonów rozbłysków

Ryż. 31.3. Tworzenie odwróconej populacji na poziomie metastabilnym

zdolne do wywołania wymuszonego przejścia E 2 → E 1. Zapewnia to warunki do stworzenia odwróconej populacji.

Proces tworzenia inwersji populacji nazywa się pompowane. W nowoczesnych laserach stosuje się różne rodzaje pompowania.

Optyczne pompowanie przezroczystych mediów aktywnych wykorzystuje impulsy świetlne z zewnętrznego źródła.

Pompowanie wyładowcze gazowych mediów aktywnych wykorzystuje wyładowanie elektryczne.

Pompowanie wtryskowe półprzewodnikowych mediów aktywnych wykorzystuje prąd elektryczny.

Chemiczne pompowanie czynnika aktywnego z mieszaniny gazów wykorzystuje energię reakcji chemicznej pomiędzy składnikami mieszaniny.

31.3. Zasada działania lasera. Rodzaje laserów

Schemat działania lasera pokazano na ryc. 31.4. Korpus roboczy (środek aktywny) to długi wąski cylinder, którego końce pokryte są dwoma lustrami. Jedno z luster (1) jest przezroczyste. Taki układ nazywa się rezonatorem optycznym.

Układ pompujący przenosi cząstki z poziomu gruntu Е 1 na poziom absorpcji Е 3 , skąd bezpromieniowo przechodzą na poziom metastabilny Е 2 , tworząc jego odwrotną populację. Następnie spontaniczne przejścia radiacyjne E 2 → E 1 zaczynają się od emisji fotonów monochromatycznych:

Ryż. 31.4. Schematyczne urządzenie lasera

Fotony emisji spontanicznej emitowane pod kątem do osi rezonatora wychodzą przez powierzchnię boczną i nie biorą udziału w procesie generowania. Ich przepływ szybko wysycha.

Fotony, które po emisji spontanicznej poruszają się wzdłuż osi rezonatora, wielokrotnie przechodzą przez korpus roboczy, odbijając się od luster. Jednocześnie oddziałują one z wzbudzonymi cząsteczkami, inicjując stymulowaną emisję. Dzięki temu następuje „lawinowy” wzrost indukowanych fotonów, poruszających się w tym samym kierunku. Zwielokrotniony wzmocniony strumień fotonów wychodzi przez półprzezroczyste zwierciadło, tworząc potężną wiązkę prawie równoległych, spójnych wiązek. W rzeczywistości generowane jest promieniowanie laserowe pierwszy spontaniczny foton poruszający się wzdłuż osi rezonatora. Zapewnia to spójność promieniowania.

W ten sposób laser zamienia energię źródła pompy na energię monochromatycznego spójnego światła. Skuteczność takiej transformacji, tj. Wydajność zależy od rodzaju lasera i waha się od ułamków procenta do kilkudziesięciu procent. Większość laserów ma wydajność 0,1-1%.

Rodzaje laserów

Pierwszy stworzony laser (1960) wykorzystywał rubin i optyczny system pompujący jako czynnik roboczy. Rubin to krystaliczny tlenek glinu A1 2 O 3 zawierający około 0,05% atomów chromu (to właśnie chrom nadaje rubinowi różową barwę). Aktywnym ośrodkiem są atomy chromu osadzone w sieci krystalicznej

z konfiguracją poziomów energii pokazaną na ryc. 31.3. Długość fali promieniowania lasera rubinowego wynosi λ = 694,3 nm. Potem pojawiły się lasery wykorzystujące inne aktywne media.

W zależności od rodzaju cieczy roboczej lasery dzielą się na gazowe, półprzewodnikowe, płynne, półprzewodnikowe. W laserach na ciele stałym element aktywny jest zwykle wykonany w postaci walca, którego długość jest znacznie większa niż jego średnica. Gazowe i płynne media aktywne umieszczane są w cylindrycznej kuwecie.

W zależności od metody pompowania można uzyskać ciągłe i impulsowe generowanie promieniowania laserowego. Przy ciągłym systemie pompowania inwersja populacji utrzymuje się przez długi czas dzięki zewnętrznemu źródłu energii. Na przykład ciągłe wzbudzenie przez wyładowanie elektryczne w ośrodku gazowym. W przypadku pulsacyjnego systemu pompowania inwersja populacji jest tworzona w trybie pulsacyjnym. Częstość powtarzania impulsów od 10 -3

Hz do 10 3 Hz.

31.4. Cechy promieniowania laserowego

Promieniowanie laserowe w swoich właściwościach znacznie różni się od promieniowania konwencjonalnych źródeł światła. Zwracamy uwagę na jego charakterystyczne cechy.

1. Konsekwencja. Promieniowanie jest bardzo spójny co wynika z właściwości emisji wymuszonej. W tym przypadku zachodzi nie tylko spójność czasowa, ale także przestrzenna: różnica faz w dwóch punktach płaszczyzny prostopadłej do kierunku propagacji pozostaje stała (ryc. 31.5, a).

2. Kolimacja. Promieniowanie laserowe jest skolimowany tych. wszystkie promienie w wiązce są prawie równoległe do siebie (ryc. 31.5, b). W dużej odległości promień lasera tylko nieznacznie zwiększa swoją średnicę. Ponieważ kąt rozbieżności φ jest mała, to intensywność wiązki laserowej maleje nieznacznie wraz z odległością. Umożliwia to przesyłanie sygnałów na duże odległości przy niewielkim tłumieniu ich natężenia.

3. Monochromatyczny. Promieniowanie laserowe jest w wysoce monochromatyczny, tych. zawiera fale o prawie tej samej częstotliwości (szerokość linii widmowej wynosi Δλ < 0,01 nm). Na

Rysunek 31.5c przedstawia schematyczne porównanie szerokości linii wiązki laserowej i zwykłej wiązki światła.

Ryż. 31.5. Koherencja (a), kolimacja (b), monochromatyczność (c) promieniowania laserowego

Przed pojawieniem się laserów promieniowanie o pewnym stopniu monochromatyczności można było uzyskać za pomocą urządzeń - monochromatorów, które wyodrębniają wąskie przedziały spektralne (wąskie pasma długości fal) z widma ciągłego, ale moc światła w takich pasmach jest niska.

4. Wysoka moc. Za pomocą lasera możliwe jest uzyskanie bardzo dużej mocy promieniowania monochromatycznego - do 10 5 W w trybie ciągłym. Moc laserów impulsowych jest o kilka rzędów wielkości wyższa. W ten sposób laser neodymowy generuje impuls o energii E = 75 J, którego czas trwania wynosi t = 3x10 -12 s. Moc w impulsie to P = E / t = 2,5x10 13 W (dla porównania: moc elektrowni wodnej P ~ 10 9 W).

5. Wysoka intensywność. W laserach impulsowych natężenie promieniowania laserowego jest bardzo duże i może osiągnąć I = 10 14 -10 16 W/cm 2 (porównaj natężenie światła słonecznego w pobliżu powierzchni ziemi I = 0,1 W/cm 2).

6. Wysoka jasność. Do laserów pracujących w zakresie widzialnym, jasność promieniowanie laserowe (natężenie światła na jednostkę powierzchni) jest bardzo wysokie. Nawet najsłabsze lasery mają jasność 10 15 cd/m 2 (dla porównania: jasność Słońca wynosi L ~ 10 9 cd/m 2).

7. Ciśnienie. Kiedy wiązka lasera pada na powierzchnię ciała, a ciśnienie(D). Przy całkowitej absorpcji promieniowania laserowego padającego prostopadle do powierzchni powstaje ciśnienie D = I / c, gdzie I to natężenie promieniowania, c to prędkość światła w próżni. Przy całkowitym odbiciu ciśnienie jest dwukrotnie wyższe. Dla intensywności I \u003d 10 14 W / cm2 \u003d 10 18 W / m2; D \u003d 3,3x10 9 Pa \u003d 33 000 atm.

8. Polaryzacja.Światło lasera jest całkowicie spolaryzowane.

31.5. Charakterystyka promieniowania laserowego stosowanego w medycynie

Długość fali promieniowania

Długości fal promieniowania (λ) laserów medycznych mieszczą się w zakresie 0,2 -10 µm, tj. od ultrafioletu do dalekiej podczerwieni.

Moc promieniowania

Moc promieniowania (P) laserów medycznych zmienia się w szerokim zakresie, zależnym od celu zastosowania. Dla laserów z ciągłym pompowaniem P = 0,01-100 W. Lasery impulsowe charakteryzują się mocą impulsu P i czasem trwania impulsu τ i

Dla laserów chirurgicznych P u = 10 3 -10 8 W, a czas trwania impulsu t u = 10 -9 -10 -3 s.

Energia w impulsie promieniowania

Energia jednego impulsu promieniowania laserowego (E u) jest określona zależnością E u = P u -m u, gdzie t u jest czasem trwania impulsu promieniowania (zwykle t u = 10 -9 -10 -3 s). Do laserów chirurgicznych E i = 0,1-10 J.

Częstotliwość impulsów

Ta cecha (f) laserów impulsowych wskazuje liczbę impulsów promieniowania generowanych przez laser w ciągu 1 sekundy. Dla laserów terapeutycznych f = 10-3000 Hz, dla laserów chirurgicznych f = 1-100 Hz.

Średnia moc promieniowania

Ta cecha (P cf) laserów z powtarzalnym impulsem pokazuje, ile energii laser emituje w ciągu 1 s i jest określona następującą zależnością:

Intensywność (gęstość mocy)

Ta cecha (I) jest zdefiniowana jako stosunek mocy promieniowania laserowego do pola przekroju wiązki. Dla laserów cw I = P/S. W przypadku laserów impulsowych dokonuje się rozróżnienia intensywność impulsu I i = P i /S oraz średnia intensywność I cf = P cf /S.

Intensywność laserów chirurgicznych i ciśnienie wytworzone przez ich promieniowanie mają następujące znaczenie:

dla laserów cw I ~ 10 3 W/cm 2 , D = 0,033 Pa;

dla laserów impulsowych I i ~ 10 5 -10 11 W / cm 2, D \u003d 3,3 - 3,3 x 10 6 Pa.

Gęstość energii w impulsie

Ta wartość (W) charakteryzuje energię przypadającą na jednostkę powierzchni napromieniowanej powierzchni na impuls i jest określona zależnością W \u003d E i /S, gdzie S (cm 2) to obszar plamka świetlna (tj. przekrój wiązki laserowej) na powierzchni biotkanki. Dla laserów stosowanych w chirurgii W ≈ 100 J/cm2.

Parametr W można uznać za dawkę promieniowania D na 1 impuls.

31.6. Zmiany właściwości tkanki i jej temperatury pod wpływem ciągłego promieniowania laserowego dużej mocy

Zmiana temperatury i właściwości tkanek

pod działaniem ciągłego promieniowania laserowego

Absorpcji promieniowania laserowego dużej mocy przez tkankę biologiczną towarzyszy wydzielanie ciepła. Aby obliczyć uwolnione ciepło, używana jest specjalna wartość - gęstość nasypowa ciepła(Q).

Uwolnieniu ciepła towarzyszy wzrost temperatury i w tkankach zachodzą następujące procesy:

w 40-60°C następuje aktywacja enzymów, powstanie obrzęku, zmiana i, w zależności od czasu działania, śmierć komórki, denaturacja białek, początek krzepnięcia i martwicy;

w 60-80°C - denaturacja kolagenu, ubytki błony; w 100°C - odwodnienie, odparowanie wody tkankowej; powyżej 150°C - zwęglenie;

powyżej 300 ° C - parowanie tkanek, tworzenie się gazu. Dynamikę tych procesów przedstawiono na ryc. 31.6.

Ryż. 31.6. Dynamika zmian temperatury tkanek pod wpływem ciągłego promieniowania laserowego

1 faza. Po pierwsze, temperatura tkanki wzrasta z 37 do 100°C. W tym zakresie temperatur właściwości termodynamiczne tkaniny pozostają praktycznie niezmienione, a temperatura rośnie liniowo w czasie (α = const i I = const).

2 faza. W temperaturze 100°C rozpoczyna się parowanie wody tkankowej i do końca tego procesu temperatura pozostaje stała.

3 faza. Po wyparowaniu wody temperatura ponownie zaczyna rosnąć, ale wolniej niż w części 1, ponieważ odwodniona tkanka pochłania energię słabiej niż normalnie.

4 faza. Po osiągnięciu temperatury T ≈ 150°C rozpoczyna się proces zwęglenia, aw konsekwencji „czernienie” tkanki biologicznej. W tym przypadku współczynnik absorpcji α wzrasta. W związku z tym obserwuje się nieliniowy, przyspieszający wzrost temperatury w czasie.

5 faza. Po osiągnięciu temperatury T ≈ 300 °C rozpoczyna się proces parowania odwodnionej zwęglonej tkanki biologicznej i ponownie zatrzymuje się wzrost temperatury. To właśnie w tym momencie wiązka lasera przecina (usuwa) tkankę, tj. staje się skalpelem.

Stopień wzrostu temperatury zależy od głębokości tkanki (ryc. 31.7).

Ryż. 31.7. Procesy zachodzące w napromienianych tkankach na różnych głębokościach: ale- w warstwie wierzchniej tkanina nagrzewa się do kilkuset stopni i odparowuje; b- moc promieniowania tłumiona przez wierzchnią warstwę jest niewystarczająca do odparowania tkanki. Następuje koagulacja tkanek (czasami wraz ze zwęgleniem - czarna gruba linia); w- nagrzewanie tkanki następuje w wyniku przenoszenia ciepła ze strefy (b)

Długości poszczególnych stref determinowane są zarówno charakterystyką promieniowania laserowego, jak i właściwościami samej tkanki (przede wszystkim współczynnikami absorpcji i przewodności cieplnej).

Uderzeniu silnej, skupionej wiązki promieniowania laserowego towarzyszy również pojawienie się fal uderzeniowych, które mogą powodować mechaniczne uszkodzenia sąsiednich tkanek.

Ablacja tkanki pod wpływem impulsowego promieniowania laserowego o dużej mocy

Gdy tkanka jest poddawana działaniu krótkich impulsów promieniowania laserowego o dużej gęstości energii, realizowany jest inny mechanizm preparowania i usuwania tkanki biologicznej. W tym przypadku następuje bardzo szybkie ogrzanie płynu tkankowego do temperatury wrzenia T > T. W tym przypadku płyn tkankowy znajduje się w metastabilnym stanie przegrzania. Następnie następuje „wybuchowe” gotowanie płynu tkankowego, któremu towarzyszy usunięcie tkanki bez zwęglenia. Zjawisko to nazywa się ablacja. Ablacji towarzyszy generowanie mechanicznych fal uderzeniowych, które mogą powodować mechaniczne uszkodzenia tkanek znajdujących się w pobliżu strefy oddziaływania lasera. Fakt ten należy wziąć pod uwagę przy doborze parametrów impulsowego promieniowania laserowego np. przy polerowaniu skóry, borowaniu zębów czy laserowej korekcji ostrości wzroku.

31.7. Zastosowanie promieniowania laserowego w medycynie

Procesy charakteryzujące oddziaływanie promieniowania laserowego (LR) z obiektami biologicznymi można podzielić na 3 grupy:

niezakłócająca akcja(nie mający zauważalnego wpływu na obiekt biologiczny);

działanie fotochemiczne(cząstka wzbudzona przez laser albo sama bierze udział w odpowiednich reakcjach chemicznych, albo przenosi swoje wzbudzenie na inną cząstkę biorącą udział w reakcji chemicznej);

fotozniszczenie(z powodu uwolnienia ciepła lub fal uderzeniowych).

Diagnostyka laserowa

Diagnostyka laserowa to niezakłócający wpływ na obiekt biologiczny, wykorzystujący konsekwencja promieniowanie laserowe. Wymieniamy główne metody diagnostyczne.

Interferometria. Kiedy promieniowanie laserowe jest odbijane od chropowatej powierzchni, powstają fale wtórne, które wzajemnie się zakłócają. W rezultacie powstaje wzór ciemnych i jasnych plam (plamek), których lokalizacja dostarcza informacji o powierzchni obiektu biologicznego (metoda interferometrii plamkowej).

Holografia. Za pomocą promieniowania laserowego uzyskuje się trójwymiarowy obraz obiektu. W medycynie metoda ta pozwala na uzyskanie trójwymiarowych obrazów wewnętrznych jam żołądka, oczu itp.

Rozpraszanie światła. Kiedy silnie skierowana wiązka lasera przechodzi przez przezroczysty obiekt, światło ulega rozproszeniu. Rejestracja zależności kątowej natężenia światła rozproszonego (metoda nefelometryczna) umożliwia określenie wielkości cząstek ośrodka (od 0,02 do 300 μm) oraz stopnia ich deformacji.

Podczas rozpraszania polaryzacja światła może ulec zmianie, co jest również wykorzystywane w diagnostyce (metoda nefelometrii polaryzacyjnej).

Efekt Dopplera. Metoda ta opiera się na pomiarze przesunięcia Dopplera częstotliwości LR, które występuje, gdy światło odbija się nawet od wolno poruszających się cząstek (metoda anenometryczna). W ten sposób mierzy się prędkość przepływu krwi w naczyniach, mobilność bakterii itp.

Rozpraszanie quasi-sprężyste. Przy takim rozproszeniu następuje nieznaczna zmiana długości fali sondującego LR. Powodem tego jest zmiana właściwości rozpraszania (konfiguracja, konformacja cząstek) podczas procesu pomiarowego. Czasowe zmiany parametrów powierzchni rozpraszania przejawiają się zmianą widma rozpraszania w porównaniu z widmem promieniowania wejściowego (widmo rozpraszania jest albo poszerzone, albo pojawiają się w nim dodatkowe maksima). Metoda ta umożliwia uzyskanie informacji o zmieniających się charakterystykach rozpraszaczy: współczynniku dyfuzji, kierunkowej prędkości transportu i wymiarach. W ten sposób diagnozowane są makrocząsteczki białek.

Laserowa spektroskopia mas. Ta metoda służy do badania składu chemicznego obiektu. Silne wiązki promieniowania laserowego odparowują substancję z powierzchni obiektu biologicznego. Pary poddawane są analizie widma masowego, której wyniki są wykorzystywane do oceny składu substancji.

Laserowe badanie krwi. Wiązka laserowa przechodząca przez wąską kapilarę kwarcową, przez którą pompowana jest specjalnie przygotowana krew, powoduje fluorescencję jej komórek. Światło fluorescencyjne jest następnie wychwytywane przez czuły czujnik. Ta poświata jest specyficzna dla każdego typu komórek przechodzących pojedynczo przez sekcję wiązki laserowej. Liczona jest całkowita liczba komórek w danej objętości krwi. Dla każdego typu komórki określane są precyzyjne wskaźniki ilościowe.

metoda fotodestrukcji. Służy do badania powierzchni kompozycja obiekt. Potężne wiązki LR umożliwiają pobranie mikropróbek z powierzchni obiektów biologicznych poprzez odparowanie substancji, a następnie analizę spektralną tej pary.

Zastosowanie promieniowania laserowego w terapii

W terapii wykorzystuje się lasery o małej intensywności (o intensywności 0,1-10 W/cm2). Promieniowanie o niskiej intensywności nie powoduje zauważalnego destrukcyjnego wpływu na tkanki bezpośrednio podczas napromieniania. W zakresie widzialnym i ultrafioletowym efekty napromieniowania są wynikiem reakcji fotochemicznych i nie różnią się od efektów wywołanych światłem monochromatycznym uzyskiwanym z konwencjonalnych źródeł niespójnych. W takich przypadkach lasery są po prostu wygodnymi monochromatycznymi źródłami światła, które zapewniają:

Ryż. 31.8. Schemat wykorzystania źródła laserowego do wewnątrznaczyniowego napromieniania krwi

określenie dokładnej lokalizacji i dawki narażenia. Jako przykład na ryc. 31.8 przedstawia schemat wykorzystania źródła promieniowania laserowego do wewnątrznaczyniowego napromieniania krwi u pacjentów z niewydolnością serca.

Poniżej przedstawiamy najczęstsze metody laseroterapii.

Terapia światłem czerwonym. Promieniowanie laserowe He-Ne o długości fali 632,8 nm jest stosowane w celach przeciwzapalnych w leczeniu ran, owrzodzeń, choroby wieńcowej serca. Efekt terapeutyczny związany jest z wpływem światła o tej długości fali na aktywność proliferacyjną komórki. Światło działa jako regulator metabolizmu komórkowego.

Terapia światłem niebieskim. Promieniowanie laserowe o długości fali w niebieskim obszarze światła widzialnego stosuje się na przykład w leczeniu żółtaczki noworodków. Choroba ta jest konsekwencją gwałtownego wzrostu stężenia bilirubiny w organizmie, która ma maksymalną absorpcję w obszarze niebieskim. Jeśli dzieci są napromieniowane promieniowaniem laserowym z tego zakresu, bilirubina rozpada się, tworząc produkty rozpuszczalne w wodzie.

Fizjoterapia laserowa - zastosowanie promieniowania laserowego w połączeniu z różnymi metodami elektrofizjoterapii. Niektóre lasery mają dysze magnetyczne do łącznego działania promieniowania laserowego i pola magnetycznego - magnetoterapia laserowa. Należą do nich laserowy aparat magnetyczny na podczerwień „Milta”.

Skuteczność laseroterapii wzrasta wraz z łączną ekspozycją na substancje lecznicze stosowane wcześniej na naświetlany obszar (laseroforeza).

Terapia fotodynamiczna nowotworów. Terapia fotodynamiczna (PDT) służy do usuwania guzów wystawionych na działanie światła. PDT opiera się na wykorzystaniu fotouczulaczy zlokalizowanych w guzach, które zwiększają wrażliwość tkanek podczas ich

późniejsze napromieniowanie światłem widzialnym. Zniszczenie guzów podczas PDT opiera się na trzech efektach: 1) bezpośredniej destrukcji fotochemicznej komórek nowotworowych; 2) uszkodzenie naczyń krwionośnych guza prowadzące do niedokrwienia i śmierci guza; 3) wystąpienie reakcji zapalnej mobilizującej przeciwnowotworową obronę immunologiczną tkanek organizmu.

Do napromieniania guzów zawierających fotouczulacze stosuje się promieniowanie laserowe o długości fali 600-850 nm. W tym obszarze widma głębokość wnikania światła do tkanek biologicznych jest maksymalna.

Terapia fotodynamiczna znajduje zastosowanie w leczeniu nowotworów skóry, narządów wewnętrznych: płuc, przełyku (w tym przypadku promieniowanie laserowe jest dostarczane do narządów wewnętrznych za pomocą światłowodów).

Zastosowanie promieniowania laserowego w chirurgii

W chirurgii lasery o dużej intensywności są wykorzystywane do cięcia tkanek, usuwania obszarów patologicznych, zatrzymywania krwawienia i spawania tkanek biologicznych. Odpowiednio dobierając długość fali promieniowania, jej intensywność i czas ekspozycji można uzyskać różne efekty chirurgiczne. Tak więc do cięcia tkanek biologicznych stosuje się skupioną wiązkę ciągłego lasera CO 2 o długości fali λ = 10,6 μm i mocy 2x10 3 W/cm 2 .

Zastosowanie wiązki laserowej w chirurgii zapewnia selektywny i kontrolowany efekt. Chirurgia laserowa ma szereg zalet:

Bezdotykowy, dający absolutną sterylność;

Selektywność, która pozwala dobrać długość fali promieniowania do niszczenia tkanek patologicznych w sposób dozowany, bez wpływu na otaczające zdrowe tkanki;

Bezkrwistość (z powodu koagulacji białek);

Możliwość efektów mikrochirurgicznych dzięki wysokiemu stopniowi skupienia wiązki.

Wskażmy niektóre obszary chirurgicznego zastosowania laserów.

Spawanie laserowe tkanin. Połączenie wypreparowanych tkanek jest niezbędnym krokiem w wielu operacjach. Rysunek 31.9 pokazuje, jak spawanie jednego z pni dużego nerwu odbywa się w trybie kontaktowym za pomocą lutu, który

Ryż. 31.9. Spawanie nerwów wiązką laserową

krople z pipety aplikowane są w miejscu laserowania.

Zniszczenie obszarów pigmentowanych. Lasery impulsowe służą do niszczenia obszarów pigmentowanych. Ta metoda (fototermoliza) stosowany w leczeniu naczyniaków, tatuaży, blaszek miażdżycowych w naczyniach krwionośnych itp.

endoskopia laserowa. Wprowadzenie endoskopii zrewolucjonizowało medycynę operacyjną. Aby uniknąć dużych operacji otwartych, promieniowanie laserowe jest dostarczane do miejsca ekspozycji za pomocą światłowodów, które umożliwiają dostarczanie promieniowania laserowego do tkanek biologicznych wewnętrznych narządów wewnętrznych. To znacznie zmniejsza ryzyko infekcji i powikłań pooperacyjnych.

test laserowy. Lasery o krótkim impulsie w połączeniu ze światłowodami służą do usuwania płytek w naczyniach krwionośnych, kamieni w woreczku żółciowym i nerkach.

Lasery w okulistyce. Zastosowanie laserów w okulistyce umożliwia wykonywanie bezkrwawych interwencji chirurgicznych bez naruszania integralności gałki ocznej. Są to operacje na ciele szklistym; spawanie złuszczonej siatkówki; leczenie jaskry poprzez „przebijanie” otworów (o średnicy 50÷100 mikronów) wiązką lasera w celu wypływu płynu wewnątrzgałkowego. Do korekcji wzroku stosuje się ablację tkanki rogówki warstwa po warstwie.

31.8. Podstawowe pojęcia i formuły

Koniec tabeli

31.9. Zadania

1. W cząsteczce fenyloalaniny różnica energii w stanie podstawowym i wzbudzonym wynosi ΔE = 0,1 eV. Znajdź zależność między populacjami tych poziomów przy T = 300 K.

Odpowiedź: n \u003d 3,5 * 10 18.

Lasery i promieniowanie z nich są używane przez ludzkość od dłuższego czasu. Oprócz środowiska medycznego tego typu urządzenia znajdują szerokie zastosowanie w branżach technicznych. Przyjęli je specjaliści z dziedziny zdobienia i tworzenia efektów specjalnych. Teraz żaden pokaz na dużą skalę nie jest kompletny bez sceny z promieniami laserowymi.

Nieco później takie promieniowanie przestało przybierać wyłącznie formy przemysłowe i zaczęło występować w życiu codziennym. Ale nie wszyscy wiedzą, jak wpływ promieniowania laserowego na organizm ludzki odzwierciedla się przy regularnej i okresowej ekspozycji.

Co to jest promieniowanie laserowe?

Promieniowanie laserowe rodzi się zgodnie z zasadą tworzenia światła. W obu przypadkach stosuje się atomy. Ale w przypadku laserów istnieją inne procesy fizyczne, a wpływ zewnętrznego pola elektromagnetycznego jest śledzony. Z tego powodu naukowcy nazywają promieniowanie laserów wymuszonym lub stymulowanym.

W terminologii fizyki promieniowanie laserowe nazywa się falami elektromagnetycznymi, które rozchodzą się prawie równolegle do siebie. Z tego powodu wiązka lasera ma ostre skupienie. Dodatkowo taka wiązka ma mały kąt rozproszenia, wraz z ogromną intensywnością oddziaływania na naświetlaną powierzchnię.

Główną różnicą między laserem a standardową żarówką jest zakres spektralny. Lampa jest uważana za sztuczne źródło światła, które emituje fale elektromagnetyczne. Spektrum świecenia klasycznej lampy to prawie 360 ​​stopni.

Wpływ promieniowania laserowego na wszystkie żywe istoty

Wbrew stereotypom wpływ promieniowania laserowego na organizm człowieka nie zawsze oznacza coś negatywnego. Ze względu na powszechność stosowania generatorów kwantowych w różnych dziedzinach życia naukowcy postanowili wykorzystać możliwości wąskiej wiązki w medycynie.

W trakcie licznych badań stało się jasne, że napromienianie laserem ma kilka charakterystycznych właściwości:

• Uszkodzenia od lasera mogą powstać nie tylko w procesie bezpośredniego narażenia na ciało z aparatu. Nawet rozproszone promieniowanie lub promienie odbite mogą spowodować uszkodzenia.
• Istnieje bezpośredni związek między stopniem uszkodzenia a głównymi parametrami fali elektromagnetycznej. Lokalizacja napromieniowanej tkanki wpływa również na ciężkość zmiany.
• Negatywny efekt absorpcji energii przez tkanki można wyrazić w ekspozycji termicznej lub świetlnej.

Ale sekwencja w przypadku uszkodzenia lasera zawsze zapewnia identyczną zasadę biologiczną:

• wzrost temperatury, któremu towarzyszy oparzenie;
• gotowanie płynów śródmiąższowych i komórkowych;
• tworzenie się pary, która wytwarza znaczne ciśnienie;
• eksplozja i fala uderzeniowa niszczące wszystkie znajdujące się w pobliżu tkanki.

Często niewłaściwie użyty emiter laserowy jest przede wszystkim zagrożeniem dla skóry. Jeśli wpływ był szczególnie silny, wówczas skóra będzie wyglądać na obrzęk, ze śladami licznych krwotoków. Również na ciele pojawią się duże obszary martwych komórek.

Takie napromienianie wpływa również na tkanki wewnętrzne. Jednak w przypadku zmian wewnętrznych o dużej skali efekt rozproszonego promieniowania nie jest tak silny, jak efekt bezpośredniego lub odbitego lustra. Takie uszkodzenie zagwarantuje patologiczne zmiany w funkcjonowaniu różnych układów organizmu.

Skóra, która najbardziej cierpi, to ochrona narządów wewnętrznych każdej osoby. Z tego powodu większość negatywnego wpływu bierze na siebie. W zależności od stopnia uszkodzenia na skórze pojawi się zaczerwienienie lub martwica.

Naukowcy doszli do wniosku, że osoby o ciemnej karnacji są mniej podatne na głęboko osadzone zmiany spowodowane promieniowaniem laserowym.

Schematycznie wszystkie oparzenia można podzielić na cztery stopnie, niezależnie od pigmentacji:

• I stopień. Oznacza standardowe oparzenia naskórka.
• II stopnia. Obejmuje oparzenia skóry właściwej, co wyraża się tworzeniem charakterystycznych pęcherzy na powierzchniowej warstwie skóry.
• III stopień. Oparty na głębokich oparzeniach skóry właściwej.
• IV stopień. Najbardziej niebezpieczny stopień, który charakteryzuje się zniszczeniem całej grubości skóry. Uszkodzenie obejmuje tkankę podskórną, a także sąsiadujące z nią warstwy.

Laserowe zmiany oczu

Na drugim miejscu w niewypowiedzianej ocenie możliwych negatywnych skutków lasera na organizm ludzki są uszkodzenia narządów wzroku. Krótkie impulsy laserowe mogą wyłączyć w krótkim czasie:

• Siatkówka oka,
• rogówka
• irys,
• obiektyw.

Istnieje kilka przyczyn takiego wpływu. Najważniejsze z nich to:

• Niemożność odpowiedzi na czas. Ze względu na to, że czas trwania impulsu nie przekracza 0,1 sekundy, osoba nie ma czasu na mrugnięcie. Z tego powodu oko pozostaje bez ochrony.
• Niewielka podatność. Zgodnie z ich właściwościami soczewka i rogówka są same w sobie uważane za wrażliwe narządy.
• Optyczny system oka. Ze względu na skupienie promieniowania laserowego na dnie, punkt napromieniowania, gdy uderzy w naczynie siatkówki, może je zatkać. Ponieważ nie ma tam receptorów bólu, uszkodzenia nie można natychmiast wykryć. Dopiero po powiększeniu spalonego obszaru osoba zauważa brak części obrazu.

Aby szybko nawigować z potencjalną zmianą, eksperci zalecają wysłuchanie następujących objawów:

• skurcze powiek,
• obrzęk powiek,
• odczucia bólu,
• krwotok siatkówkowy,
• mętność.

Niebezpieczeństwo dodaje fakt, że uszkodzone laserowo komórki siatkówki tracą zdolność do regeneracji. Ponieważ natężenie promieniowania oddziałującego na narządy wzroku jest niższe niż ten sam próg dla skóry, lekarze apelują o ostrożność.

Należy wystrzegać się różnego rodzaju laserów na podczerwień, a także urządzeń generujących promieniowanie o mocy powyżej 5 mW. Zasada dotyczy sprzętu wytwarzającego promienie widma widzialnego.

Związek między falą laserową a jej zasięgiem

Każdy z obszarów zastosowania promieniowania laserowego jest kierowany przez ściśle określony wskaźnik długości fali.

Ten wskaźnik zależy bezpośrednio od natury. Raczej z elektronicznej struktury płynu roboczego. Oznacza to, że za długość fali odpowiada ośrodek, w którym następuje generowanie jego promieniowania.

Na świecie istnieją różne typy laserów na ciele stałym i gazowych. Zaangażowane belki muszą należeć do jednego z trzech najczęstszych typów:

• widoczny,
• UV,
• podczerwień.

W takim przypadku zakres działania napromieniowania może wahać się od 180 nm do 30 mm.

Cechy oddziaływania lasera na organizm człowieka opierają się na długości fali. Na przykład osoba szybciej reaguje na zielony laser niż na czerwony. Ten ostatni nie jest bezpieczny dla wszystkich żywych istot. Powodem jest to, że nasza wizja postrzega zieleń prawie 30 razy częściej niż czerwień.

Jak uchronić się przed laserem?

W większości przypadków ochrony przed promieniowaniem laserowym potrzebują osoby, których praca jest ściśle związana z jej ciągłym użytkowaniem. Jeśli przedsiębiorstwo ma w swoim bilansie jakikolwiek rodzaj generatora kwantowego, to jego menedżerowie muszą poinstruować swoich pracowników.

Eksperci opracowali osobny zestaw zasad postępowania i bezpieczeństwa, który uchroni pracownika przed możliwymi skutkami promieniowania. Główną zasadą jest dostępność środków ochrony osobistej. Co więcej, takie fundusze mogą się drastycznie różnić w zależności od przewidywanego stopnia zagrożenia.

W sumie klasyfikacja międzynarodowa przewiduje podział na cztery klasy zagrożenia. Producent musi zapewnić odpowiednie oznakowanie. Tylko pierwsza klasa jest uważana za stosunkowo bezpieczną nawet dla narządów wzroku.

Druga klasa obejmuje promieniowanie typu bezpośredniego, które wpływa na narządy oczu. Odbicie lustrzane również zalicza się do prezentowanej kategorii.

Promieniowanie trzeciej klasy jest znacznie groźniejsze. Jego bezpośrednie działanie zagraża oczom. Promieniowanie odbite typu rozproszonego w odległości 10 cm od powierzchni jest nie mniej niebezpieczne. Zmiany skórne wystąpią nie tylko przy bezpośrednim naświetleniu, ale także przy odbiciu lustrzanym.

W czwartej klasie zarówno skóra, jak i oczy cierpią z powodu różnych formatów ekspozycji.

Zbiorowe środki ochrony w pracy obejmują:

• specjalne pokrowce,
• ekrany ochronne,
• światłowody,
• innowacyjne metody śledzenia,
• alarm,
• bloking.

Spośród stosunkowo prymitywnych, ale skutecznych metod wyróżnia się ogrodzenie strefy, w której wykonuje się napromienianie. To ochroni pracowników przed przypadkowym narażeniem z powodu zaniedbania.

Również w przedsiębiorstwach szczególnie niebezpiecznych obowiązkowe jest stosowanie środków ochrony osobistej pracowników. Mają na myśli specjalny zestaw kombinezonów. Nie można obejść się bez okularów ochronnych, które zapewniają powłokę ochronną podczas pracy.

Gadżety laserowe i ich promieniowanie

Wielu nie zdaje sobie sprawy, jak poważne mogą być konsekwencje niekontrolowanej pracy domowych urządzeń z zasadą lasera. Dotyczy to konstrukcji domowych, takich jak laserowe:

• Lampy,
• wskaźnik,
• latarki.

Dotyczy to zwłaszcza uczniów szkół średnich, którzy chcą przeprowadzić serię eksperymentów, nie mając pojęcia o zasadach bezpieczeństwa podczas ich projektowania.

Niedopuszczalne jest stosowanie laserów domowej roboty w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie. Nie kieruj również promieni na szkło, metalowe sprzączki i inne przedmioty, które mogą dawać odbicia.

Nawet jeśli wiązka ma małą intensywność, może to doprowadzić do tragedii. Jeśli podczas aktywnego ruchu skierujesz laser na oczy kierowcy, może on oślepnąć i stracić kontrolę.

W żadnym wypadku nie należy patrzeć w soczewkę źródła lasera. Osobno należy wziąć pod uwagę, że okulary do pracy z laserem muszą być zaprojektowane dla długości fali, którą wygenerują wybrane urządzenia.

Aby zapobiec poważnej tragedii, lekarze proszeni są o wysłuchanie tych zaleceń i przestrzeganie ich przez cały czas.

Wpływ promieniowania laserowego na organizm ludzki nie został w tej chwili w pełni zbadany, ale wielu jest przekonanych o jego negatywnym wpływie na wszystkie żywe istoty. Promieniowanie laserowe powstaje zgodnie z zasadą tworzenia światła i wiąże się z użyciem atomów, ale z innym zestawem procesów fizycznych. Z tego powodu wpływ zewnętrznego pola elektromagnetycznego można śledzić za pomocą promieniowania laserowego.

Szereg zastosowań

Promieniowanie laserowe to wąsko ukierunkowany wymuszony przepływ energii typu ciągłego lub impulsowego. W pierwszym przypadku następuje przepływ energii o wartości jednej mocy, aw drugim poziom mocy okresowo osiąga określone wartości szczytowe. W tworzeniu takiej energii pomaga generator kwantowy, reprezentowany przez laser. Przepływy energii w tym przypadku to fale elektromagnetyczne, które propagują się względem siebie tylko równolegle. Dzięki tej funkcji powstaje minimalny kąt rozpraszania światła i pewna precyzyjna kierunkowość.

Źródła promieniowania laserowego oparte na jego właściwościach znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia człowieka, m.in.:

• nauka - badania i eksperymenty, eksperymenty i odkrycia;
• wojskowy przemysł obronny;
• nawigacja kosmiczna;
• obszar produkcji;
• obszar techniczny;
• lokalna obróbka cieplna - spawanie i lutowanie, cięcie i grawerowanie;
• użytku domowego w postaci laserowych czytników kodów kreskowych, czytników CD i wskaźników;
• osadzanie laserowe, które znacznie zwiększa odporność metali na zużycie;
• tworzenie nowoczesnych hologramów;
• ulepszanie różnych urządzeń optycznych;
• przemysł chemiczny - analiza i rozpoczęcie reakcji.

Szczególnie ważne jest zastosowanie tego typu urządzeń w dziedzinie nowoczesnej techniki medycznej.

Laser w medycynie

Z punktu widzenia współczesnej medycyny promieniowanie laserowe jest wyjątkowym i bardzo aktualnym przełomem w leczeniu pacjentów wymagających interwencji chirurgicznej. Laser jest aktywnie wykorzystywany w produkcji wysokiej jakości narzędzi chirurgicznych.

Do niewątpliwych zalet leczenia chirurgicznego należy zastosowanie precyzyjnego skalpela laserowego, który umożliwia wykonywanie bezkrwawych nacięć w tkankach miękkich. Efekt ten zapewnia niemal natychmiastowa adhezja naczyń włosowatych i małych naczyń. Podczas korzystania z instrumentu laserowego chirurg jest w stanie w pełni widzieć pole operacyjne. Tkanki są rozcinane przez przepływ energii lasera w określonej odległości, przy czym instrument nie ma kontaktu z naczyniami krwionośnymi i narządami wewnętrznymi.

Ważnym priorytetem w stosowaniu nowoczesnych narzędzi chirurgicznych jest zapewnienie absolutnie maksymalnej sterylności. Ze względu na ścisłe ukierunkowanie wiązek wszystkie operacje przebiegają z minimalną traumatyzacją, a standardowy okres rehabilitacji pacjentów, którzy przeszli operację, ulega znacznemu skróceniu, a pełnoprawna zdolność do pracy powraca znacznie szybciej.

Charakterystyczną cechą użycia skalpela laserowego w dzisiejszych zabiegach chirurgicznych jest bezbolesność w okresie pooperacyjnym. Bardzo szybki rozwój nowoczesnej technologii laserowej przyczynił się do znacznego rozszerzenia jej możliwości aplikacyjnych. Stosunkowo niedawno odkryto i naukowo udowodniono, że właściwości promieniowania laserowego mają pozytywny wpływ na stan skóry, dzięki czemu urządzenia tego typu zaczęły być aktywnie wykorzystywane w dermatologii i kosmetologii.

Obszary zastosowań medycznych

Medycyna to zdecydowanie nie jedyny, ale bardzo obiecujący obszar zastosowania nowoczesnego sprzętu laserowego:

• proces depilacji z niszczeniem mieszków włosowych i skuteczną depilacją;
• leczenie ciężkiego trądziku;
• skuteczne usuwanie znamion i plam starczych;
• odnawianie skóry;
• terapia zmian bakteryjnych naskórka z dezynfekcją i niszczeniem patogennej mikroflory;
• zapobieganie rozprzestrzenianiu się infekcji różnego pochodzenia.

Pierwszą branżą, w której zaczęto aktywnie wykorzystywać sprzęt laserowy i jego promieniowanie, jest okulistyka. Dziedziny mikrochirurgii oka, w których szeroko stosowana jest technologia laserowa to:

• koagulacja laserowa w postaci wykorzystania właściwości termicznych w leczeniu naczyniowych chorób oczu, której towarzyszy uszkodzenie naczyń siatkówki i rogówki;
• fotodestrukcja w postaci rozwarstwienia tkanek przy maksymalnej mocy sprzętu laserowego w leczeniu i preparowaniu zaćmy wtórnej;
• fotoparowanie w postaci przedłużonej ekspozycji termicznej w obecności procesów zapalnych nerwu wzrokowego, a także w zapaleniu spojówek;
• fotoablacja w postaci stopniowego usuwania tkanek w leczeniu zmian dystroficznych rogówki oka, likwidacji jej zmętnienia, w chirurgicznym leczeniu jaskry;
• stymulacja laserowa o działaniu przeciwzapalnym i rozdzielczym, która znacząco poprawia trofizm oka, a także w leczeniu zapalenia twardówki, wysięku wewnątrz komory oka i krwiaka.

Naświetlanie laserowe jest szeroko stosowane w leczeniu raka skóry. Nowoczesny sprzęt laserowy wykazuje największą skuteczność w usuwaniu czerniaka zarodkowego. Metoda ta może być również stosowana w leczeniu raka przełyku lub guzów odbytnicy w stadiach 1-2. Należy zauważyć, że w warunkach zbyt głębokiej lokalizacji guza i wielu przerzutów laser praktycznie w ogóle nie jest skuteczny.

Niebezpieczeństwo promieniowania laserowego

W chwili obecnej stosunkowo dobrze zbadany jest negatywny wpływ promieniowania laserowego na organizmy żywe. Promieniowanie może być rozproszone, bezpośrednie i odbite. Negatywny wpływ powoduje, że urządzenia laserowe mogą emitować strumienie światła i ciepła. Stopień uszkodzenia zależy bezpośrednio od kilku czynników jednocześnie, w tym:

• długość fali elektromagnetycznej;
• miejsce lokalizacji negatywnego wpływu;
• zdolność wchłaniania tkanek.

Oczy są najbardziej podatne na negatywne działanie energii lasera. To właśnie siatkówka oka jest niezwykle wrażliwa i może ulegać oparzeniom o różnym nasileniu.

Konsekwencją tego wpływu jest częściowa utrata wzroku przez pacjenta, a także całkowita i nieodwracalna ślepota. Źródła promieniowania ujemnego są najczęściej reprezentowane przez różne urządzenia na podczerwień emitujące światło widzialne.

Objawy uszkodzenia siatkówki, tęczówki, soczewki i rogówki za pomocą lasera:

• ból i skurcze w oczach;
• silny obrzęk powiek;
• krwotoki o różnym stopniu;
• zmętnienie soczewki oka.

Napromienianie o umiarkowanej intensywności może spowodować oparzenia termiczne skóry. W miejscu kontaktu urządzenia laserowego ze skórą zauważalny jest w tym przypadku gwałtowny wzrost temperatury, któremu towarzyszy wrzenie i parowanie płynu śródmiąższowego i wewnątrzkomórkowego. W tym przypadku skóra nabiera charakterystycznego czerwonego zabarwienia. Pod wpływem nacisku dochodzi do pęknięć struktur tkankowych i pojawiania się obrzęków, które mogą być uzupełnione krwotokami śródskórnymi. Następnie w miejscach oparzeń obserwuje się obszary martwicze, aw najcięższych przypadkach dochodzi do wyraźnego zwęglenia skóry.

Oznaki negatywnego wpływu

Znakiem rozpoznawczym oparzenia laserowego są wyraźne granice na dotkniętych obszarach skóry z bąbelkami, które tworzą się bezpośrednio w warstwach naskórka, a nie pod nim. Rozsiane zmiany skórne charakteryzują się niemal natychmiastową utratą wrażliwości, a rumień pojawia się kilka dni po ekspozycji na promieniowanie.

Przedstawiono główne cechy:

• zmiany ciśnienia krwi;
• wolne bicie serca;
• zwiększona potliwość;
• niewyjaśnione ogólne zmęczenie;
• nadmierna drażliwość.

Cechą promieniowania laserowego widma podczerwonego jest penetracja w głąb tkanek, z uszkodzeniem narządów wewnętrznych. Charakterystyczną różnicę głębokiego oparzenia reprezentuje naprzemienność zdrowych i uszkodzonych tkanek. Początkowo ludzie narażeni na promieniowanie nie odczuwają namacalnego bólu, a wątroba jest jednym z najbardziej wrażliwych narządów. Ogólnie rzecz biorąc, wpływ promieniowania laserowego na organizm ludzki wywołuje zaburzenia czynnościowe w ośrodkowym układzie nerwowym i czynności sercowo-naczyniowej.

Ochrona przed negatywnym wpływem i środki ostrożności

Największe ryzyko narażenia występuje u osób, których działalność jest bezpośrednio związana z wykorzystaniem generatorów kwantowych. Zgodnie z przyjętymi dzisiaj podstawowymi normami sanitarnymi, klasy promieniowania 2, 3 i 4 są niebezpieczne dla ludzi.

Przedstawiono techniczne metody ochrony:

• właściwe planowanie pomieszczeń przemysłowych;
• poprawna dekoracja wnętrza bez odbicia lustrzanego;
• odpowiednie rozmieszczenie systemów laserowych;
• ogrodzenia strefy możliwej ekspozycji;
• zgodność z wymaganiami dotyczącymi konserwacji i eksploatacji sprzętu laserowego.

Ochrona osobista obejmuje specjalne gogle i kombinezony, ekrany i obudowy ochronne, a także pryzmaty i soczewki odbijające promienie. Pracownicy takich przedsiębiorstw powinni być regularnie wysyłani na profilaktyczne badania lekarskie.

W domu musisz być ostrożny i przestrzegać pewnych zasad działania:

• nie kierować źródeł promieniowania na powierzchnie odbijające;
• nie kieruj światła laserowego w oczy;
• Przechowuj gadżety laserowe poza zasięgiem małych dzieci.

Najbardziej niebezpieczne dla ludzkiego ciała są lasery, które mają bezpośrednie promieniowanie, duże natężenie, wąską i ograniczoną kierunkowość wiązki, a także zbyt dużą gęstość promieniowania.

Lasery (wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania) są stosowane w medycynie od końca lat 60. XX wieku. Generują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie optycznym, charakteryzujące się monochromatycznością, koherencją, ścisłą kierunkowością i dużą intensywnością emitowanej energii.

Systemy laserowe znajdują obecnie szerokie zastosowanie w przemyśle, w nanotechnologii do lutowania mikroelementów, wypalania otworów w materiałach supertwardych, cięcia i obróbki kryształów, a także w chemii, geodezji i spektroskopii. Ze względu na zdolność oddziaływania na tkanki biologiczne, promieniowanie laserowe znalazło szerokie zastosowanie w medycynie: chirurgii laserowej (lasery CO2 - chirurgia plastyczna brzucha i skóry, urologia operacyjna i ginekologia, leczenie ran ropnych i oparzeń; endoskopia laserowa (lasery neodymowe YAG) - fotokoagulacja laserowa i fotodestrukcja laserowa, fizjoterapia laserowa (lasery małej intensywności - helowo-neonowe, podczerwone).

Patogeneza

Energia promieniowania laserowego zamieniana jest w tkankach biologicznych na energię cieplną, może być emitowana z różną długością fali – fluorescencyjna, nasilać procesy fotochemiczne, wzbudzać przejścia elektronowe, co oprócz działania terapeutycznego może mieć również szkodliwy wpływ, m.in. ciało pracujące z chirurgicznymi i terapeutycznymi urządzeniami laserowymi. Poza specyficznymi właściwościami wiązki laserowej – długością fali, stopniem koherencji, polaryzacją, gęstością, mocą i intensywnością działającej energii, co powinno znaleźć odzwierciedlenie w charakterystyce sanitarno-higienicznej – zależy od patologicznego wpływu promieniowania laserowego na człowieka o specyficznych właściwościach konstrukcji, na które działa belka. Maksimum absorpcji energii jest wyznaczane przez komórki i tkanki pigmentowane. Stąd najbardziej oczywista jest możliwość miejscowego uszkodzenia oczu i skóry, a także ogólnoustrojowego wpływu na układ nerwowy – dystonia wegetatywno-naczyniowa, zespół asteniczny, astenowo-wegetatywny i podwzgórzowy.

Rozwój patologii zawodowej u osób pracujących z laserami wraz z bezpośrednim działaniem wiązki ułatwiają:

■ rozproszone odbite i rozproszone promieniowanie laserowe;

■ Niewystarczające oświetlenie obiektów oddziaływania, technologie mikromanipulacji wymagające zwiększonego zmęczenia oczu;

■ stabilny i impulsowy hałas towarzyszący pracy systemów laserowych;

■ znaczny stres neuroemocjonalny związany z dużą odpowiedzialnością podczas pracy ze sprzętem laserowym.

Obraz kliniczny

Siatkówka jest najbardziej dotkniętą częścią oka ze względu na właściwości skupiające własnego układu optycznego. Wiązka laserowa wpadająca do oka może być skupiona przez rogówkę i soczewkę na niewielkim obszarze siatkówki, dzięki czemu gęstość mocy w ognisku jest znacznie wyższa niż gęstość mocy padającego promieniowania. Dlatego siatkówka może ulec uszkodzeniu przy poziomach mocy wiązki laserowej, które nie stanowią zagrożenia dla innych części ciała. Gęstość mocy niebezpieczną dla siatkówki można również uzyskać w rozproszonym świetle laserowym o odpowiedniej mocy lasera. Według normy American National Standards Institute ekspozycja na oko wiązki laserowej o średnicy 7 mm i gęstości mocy 2 mW/cm2 przez 1 s i 9 mW/cm2 przez 10-2 s jest uważana za niebezpieczną dla ludzi.

Uszkodzenie oka wywołane promieniowaniem laserowym nie ma konkretnych objawów i zwykle naśladuje inne formy patologii. Oparzenia soczewki mogą powodować zaćmę podobną w swoich objawach do wrodzonej lub związanej z wiekiem, oparzenia tęczówki naśladują czerniaka, zmętnienia rogówki są nie do odróżnienia od zmętnień o innej etiologii.

W warunkach produkcyjnych duże znaczenie ma biologiczny wpływ odbitego promieniowania laserowego, który zależy od jego parametrów i właściwości. Promieniowanie w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni jest odbierane nie tylko przez siatkówkę oka, ale także przez komórki nabłonka barwnikowego, naczyń dna oka. Na promieniowanie dalekiej podczerwieni reaguje jako pierwsza rogówka i skóra. Laser CO2 (długość fali 10,6 µm) zmienia hemodynamikę regionalną i ogólnoustrojową (któremu można zapobiec poprzez podawanie przeciwutleniaczy). Laser helowo-neonowy działa nie tylko na fotoreceptory siatkówki, ale także na nabłonek barwnikowy, zmieniając ukrwienie naczyń oka.

W łagodnych przypadkach uszkodzenia oka zwykle rozwijają się przemijające zaburzenia czynnościowe - zaburzenia adaptacji do ciemności, zmiany wrażliwości rogówki, przejściowa ślepota. W cięższych chorobach oczu pojawia się mroczek (utrata części pola widzenia) bez bólu. Czasami ofiary zauważają tylko wrażenie pchnięcia, ciosu w oko. Jednocześnie w dnie oka znajdują się różne stopnie oparzeń i obrzęków siatkówki, krwotoki w niej i ciała szklistego, a następnie blizna i pogorszenie ostrości wzroku. Opisany obraz jest typowy dla działania promieniowania laserowego o długości fali w widzialnej lub bliskiej podczerwieni części widma.

Promieniowanie w zakresie ultrafioletowym i dalekiej podczerwieni jest pochłaniane głównie przez elementy powierzchniowe układu optycznego oka. Mogą rozwinąć się bardzo bolesne oparzenia rogówki, a pod wpływem laserów gazowych działających na dwutlenek węgla o długości fali 1060 nm, przejściowe ogniska zmętnienia w rogówce oka spowodowane denaturacją białek.

Przy długotrwałej ekspozycji na rozproszone promieniowanie laserowe mogą również rozwinąć się różne funkcjonalne i organiczne zmiany narządu wzroku - pojawienie się tępego bólu i zmęczenia oczu pod koniec dnia pracy, uczucie pieczenia, nietolerancja jasnego światła, łzawienie lub suchość w oczach. Może wystąpić wzrost progów dyskryminacji kolorów, wydłużenie czasu adaptacji do ciemności i zwężenie pól widzenia. Podczas badania lampą szczelinową w różnych warstwach soczewki wykrywane są pojedyncze i wielokrotne zmętnienia (przedwczesne starzenie się) z późniejszym rozwojem zaćmy. U pracowników z wieloletnim stażem może wystąpić zjawisko zwyrodnienia centralnego siatkówki – pojawianie się małych ognisk w obszarze plamki i przyplamitki.

Konsekwencje oddziaływania promieniowania laserowego ze skórą zależą od długości fali i stopnia pigmentacji skóry. W widocznym obszarze współczynnik odbicia skóry jest dość wysoki. W obszarze podczerwieni skóra zaczyna silnie absorbować promieniowanie, prawie niezależnie od pigmentacji. Najniebezpieczniejsze pod tym względem są lasery CO2 (a także dla rogówki oka). Uszkodzenia skóry promieniowaniem bezpośrednim lub odbitym są zróżnicowane i ściśle zależą od jej parametrów: od łagodnego rumienia w miejscu narażenia po oparzenia przypominające elektrokoagulację, aż po całkowite zniszczenie i pęknięcie skóry. Jednak nawet przy długotrwałej, przewlekłej ekspozycji na rozproszone promieniowanie laserowe o niskiej intensywności nie powoduje żadnej specyficznej patologii dermatologicznej.

Przy długotrwałym narażeniu człowieka na promieniowanie laserowe w toku jego aktywności zawodowej i zaburzeniach reakcji kompensacyjno-adaptacyjnych mogą również rozwinąć się patologiczne zmiany w układzie nerwowym i sercowo-naczyniowym związane z chorobami zawodowymi. Najczęściej są to zespoły asteniczne, astenowegetatywne i dystonia wegetatywno-naczyniowa. Pracownicy w kontakcie z promieniowaniem laserowym skarżą się na ogólne osłabienie, zwiększone zmęczenie, letarg, które pojawiają się najpierw pod koniec dnia pracy, a potem stale. Obserwuje się zwiększoną drażliwość, nadwrażliwość na światło, płaczliwość, bezsenność, bóle głowy, rzadziej - zawroty głowy, przeszywające bóle w okolicy serca. Obiektywnie dochodzi do ożywienia odruchów ścięgnistych, drżenia rąk, powiek, tłumienia lub wzmacniania miejscowego czerwonego dermografizmu, nadmiernej potliwości. W badaniu elektroencefalogramu - głównie hipersynchroniczny typ elektroencefalogramu. Od strony układu sercowo-naczyniowego określa się niestabilność tętna i ciśnienia krwi, arytmie. Osłuchujący usłyszał stłumione tony serca, funkcjonalny skurczowy szmer nad wierzchołkiem serca. EKG rejestruje wzrost pozasercowego autonomicznego wpływu na serce (arytmie zatokowe i bradyarytmie, wysokie załamki T w odprowadzeniach klatki piersiowej). We krwi - niewielka erytrocytoza, rzadziej retikulocytoza, obniżony poziom hemoglobiny i CP, niewielka leukocytoza, małopłytkowość.

Znacznie rzadziej, przy przedłużonej ekspozycji na promieniowanie laserowe, może rozwinąć się zespół podwzgórza, który charakteryzuje się restrukturyzacją neurohumoralnych mechanizmów regulacyjnych z klinicznymi objawami uszkodzenia centralnej i obwodowej części podwzgórza-przysadki-nadnercza, podwzgórza-przysadka -tarczycowy, podwzgórzowo-przysadkowo-gonadalny.

Zapobieganie niekorzystnemu wpływowi promieniowania laserowego na personel jest zbudowane zgodnie z klasą stosowanych laserów. Należy bardzo uważać, aby wyeliminować możliwe źródła odbicia lub rozproszenia lasera. Wszystkie urządzenia do ustawiania wiązki laserowej muszą być wyposażone w filtry ochronne z pasmem absorpcyjnym dopasowanym do długości fali generatora. Środki medycznego zapobiegania patologicznym skutkom promieniowania laserowego obejmują środki poprawiające zdrowie: ćwiczenia fizjoterapeutyczne, przyjmowanie witamin (kompleksowe multiwitaminy, 1 tabletka dziennie przez 1-2 miesiące lub witaminy B i C). Ponadto zalecane są adaptogeny - eleutherococcus (1 łyżeczka 1 raz / dzień przez miesiąc, po trzech miesiącach można powtórzyć kurs), a także preparaty z ostropestu plamistego, złotego korzenia. Przeciwwskazania medyczne do pracy z systemami laserowymi to przewlekłe choroby skóry, spadek ostrości wzroku poniżej 0,6 w jednym oku i poniżej

0. 5. z drugiej (ostrość wzroku określana jest z korekcją), narkomania, nadużywanie substancji, w tym przewlekły alkoholizm, schizofrenia i inne psychozy endogenne.

Badanie zdolności do pracy

W przypadku organicznej postępującej patologii oczu związanej z narażeniem na promieniowanie laserowe, a także układu nerwowego (zespół astenoorganiczny) pacjenci potrzebują stałej pracy, z wyłączeniem narażenia na energię promieniowania i inne niekorzystne czynniki produkcji. Przy zmianach czynnościowych w układzie nerwowym, sercowo-naczyniowym – czasowe przejście do pracy, które nie wiąże się z narażeniem na szkodliwe czynniki zawodowe.

♦ PYTANIA I ZADANIA

1. Nazwa w jakich branżach i branżach pracownicy są narażeni na pola elektromagnetyczne o częstotliwościach radiowych i promieniowanie laserowe.

2. Opisać obraz kliniczny choroby wywołany ekspozycją na fale radiowe i promieniowanie laserowe. Jakie zmiany spowodowane promieniowaniem elektromagnetycznym i laserowym są nieodwracalne?

3. Wymień podstawowe zasady profilaktyki oddziaływania promieniowania niejonizującego na organizm pracowników.

4. Jakie są ogólne przeciwwskazania lekarskie do podjęcia pracy w kontakcie z promieniowaniem niejonizującym, zgodnie z rozporządzeniem nr 90 Ministerstwa Zdrowia Federacji Rosyjskiej.

Wpływ laserów na organizm zależy od parametrów promieniowania (moc i energia promieniowania na jednostkę napromieniowanej powierzchni, długość fali, czas trwania impulsu, częstość powtarzania impulsu, czas napromieniania, napromieniana powierzchnia), lokalizacja narażenia oraz od cech anatomicznych i fizjologicznych napromieniowanych obiektów.

W zależności od specyfiki procesu technologicznego, pracy z urządzeniami laserowymi może towarzyszyć narażenie personelu głównie na promieniowanie odbite i rozproszone. Energia promieniowania laserowego w obiektach biologicznych (tkankach, organach) może ulegać różnym przekształceniom i powodować zmiany organiczne w naświetlanych tkankach (efekty pierwotne) oraz niespecyficzne zmiany o charakterze funkcjonalnym (efekty wtórne).

Skutki biologiczne powstające w wyniku oddziaływania promieniowania laserowego na organizm zależą od narażenia energetycznego w oświetleniu impulsowym lub energetycznym, długości fali promieniowania, czasu trwania impulsu, częstości powtarzania impulsów, narażenia na działanie i powierzchni naświetlanego obszaru jak w przypadku biologicznych i fizykochemicznych właściwości napromieniowanych tkanek i narządów.

Promieniowanie laserowe może powodować efekty pierwotne, do których należą zmiany organiczne zachodzące bezpośrednio w naświetlanych tkankach oraz efekty wtórne - niespecyficzne zmiany zachodzące w organizmie w odpowiedzi na napromieniowanie.

Efekt termiczny laserów impulsowych o dużej intensywności ma specyficzne cechy. Pod wpływem impulsowego promieniowania laserowego w naświetlanych tkankach struktury ulegają gwałtownemu nagrzaniu. Ponadto, jeśli promieniowanie odpowiada trybowi swobodnego generowania, to w czasie trwania impulsu (czas trwania do 1 ms) energia cieplna powoduje termiczne oparzenie tkanek. Lasery z przełączaniem Q (ze skróconym impulsem) emitują energię w bardzo krótkim czasie (czas trwania impulsu 1*10 -7 - 1*10 -12 s).

W wyniku gwałtownego nagrzewania struktur do wysokich temperatur następuje gwałtowny wzrost ciśnienia w naświetlanych elementach tkankowych, co prowadzi do mechanicznego uszkodzenia tkanek. Na przykład w momencie uderzenia w oko lub skórę impuls promieniowania jest subiektywnie odczuwany jako uderzenie punktowe. Wraz ze wzrostem energii w impulsie promieniowania wzrasta fala uderzeniowa.

W ten sposób promieniowanie laserowe prowadzi do połączonego oddziaływania termicznego i mechanicznego.

Wpływ promieniowania laserowego na narząd wzroku. Wpływ promieniowania laserowego na narząd wzroku w dużej mierze zależy od długości fali i lokalizacji ekspozycji. Nasilenie zmian morfologicznych i obraz kliniczny dysfunkcji wzroku może wahać się od całkowitej utraty wzroku (ślepoty) do wykrywanych instrumentalnie zaburzeń czynnościowych.

Promieniowanie laserowe z zakresu widzialnego i bliskiej podczerwieni po wejściu do narządu wzroku dociera do siatkówki, a promieniowanie ultrafioletowe i dalekiej podczerwieni jest pochłaniane przez spojówkę, rogówkę i soczewkę .

Wpływ promieniowania laserowego na skórę. Dzięki zastosowaniu laserów dużej mocy i rozszerzeniu ich praktycznego zastosowania wzrosło ryzyko przypadkowego uszkodzenia nie tylko narządu wzroku, ale także skóry, a nawet narządów wewnętrznych. Charakter uszkodzeń skóry lub błon śluzowych jest różny, od łagodnego przekrwienia do różnego stopnia oparzeń, aż do poważnych zmian patologicznych, takich jak martwica.

Promieniowanie laserowe powoduje 4 stopnie uszkodzenia skóry:

I stopień - oparzenia naskórka: rumień, złuszczanie nabłonka;

II - oparzenia skóry właściwej: pęcherze, zniszczenie powierzchniowych warstw skóry właściwej;

III - oparzenia skóry właściwej: zniszczenie skóry właściwej do głębokich warstw;

IV - zniszczenie całej grubości skóry, tkanki podskórnej i warstw leżących poniżej

Działanie promieniowania laserowego wraz ze zmianami morfologicznymi i czynnościowymi w tkankach bezpośrednio w miejscu naświetlania powoduje różne zmiany czynnościowe organizmu. W szczególności zachodzą zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym, sercowo-naczyniowym, hormonalnym, co może prowadzić do problemów zdrowotnych. Biologiczny efekt ekspozycji na promieniowanie laserowe jest wzmacniany przez wielokrotne naświetlanie oraz w połączeniu z innymi czynnikami środowiska produkcyjnego.

37. Promieniowanie UV

Promieniowanie ultrafioletowe (UV) to promieniowanie elektromagnetyczne niewidoczne dla oka, zajmujące pośrednią pozycję w widmie elektromagnetycznym między światłem a promieniowaniem rentgenowskim.

Biologicznie aktywna część promieniowania UV podzielona jest na 3 części: obszar widmowy – A o długości fali 400 – 315 nm, obszar B o długości fali 315 – 280 nm oraz C – 280 – 200 nm. Promieniowanie UV o krótszym zasięgu (od 180 nm i poniżej) jest silnie pochłaniane przez wszystkie materiały i media, w tym powietrze, dlatego może wystąpić tylko w warunkach próżni.

Promienie UV mają zdolność wywoływania efektu fotoelektrycznego, wykazują aktywność fotochemiczną (rozwój reakcji fotochemicznych), powodują luminescencję i mają znaczną aktywność biologiczną. Jednocześnie promienie UV regionu A odznaczają się stosunkowo słabym efektem biologicznym, pobudzają fluorescencję związków organicznych. Promienie obszaru B mają silne działanie rumieniowe i przeciw krzywicy, a promienie obszaru C aktywnie działają na białka tkankowe i lipidy, powodują hemolizę i mają wyraźny efekt przeciw krzywicy.

Znormalizowana wartość sztucznego napromieniowania UV to wielkość ekspozycji rumieniowej, określona jako iloczyn napromieniowania rumieniowego przez czas ekspozycji. Wartość ta jest zbliżona do oświetlenia i zależy od gęstości przepływu rumieniowego.

Strumień rumieniowy (F er) – siła promieniowania rumieniowego – jest wartością charakteryzującą efektywność promieniowania UV pod kątem jego korzystnego wpływu na ludzi i zwierzęta.

Przemysłowe źródła promieniowania UV

Najczęstszymi sztucznymi źródłami promieniowania UV w miejscu pracy są łuki elektryczne, palniki rtęciowo-kwarcowe, płomienie autogeniczne. Wszystkie źródła promieniowania UV należą do tzw. emiterów temperatury.

W warunkach produkcyjnych pracownicy zajmujący się spawaniem elektrycznym, cięciem tlenowym i spawaniem metalu, cięciem plazmowym i spawaniem, defektoskopią są narażeni na promieniowanie UV; personel techniczny i medyczny pracujący z lampami rtęciowo-kwarcowymi podczas projektowania, sterylizacji wody i produktów, personel gabinetów fizjoterapeutycznych; pracownicy zajmujący się wytopem metali i minerałów o wysokiej temperaturze topnienia w piecach elektrycznych, diabazowych, szklarskich i innych; pracownicy zajmujący się produkcją prostowników rtęciowych; testerzy izolatorów itp. Rolnicy, budowlani, drogowcy i inne grupy zawodowe narażone są na promieniowanie ultrafioletowe z widma słonecznego, szczególnie w okresie jesienno-letnim.

Działanie biologiczne

Biologiczne działanie promieni UV światła słonecznego przejawia się przede wszystkim w ich pozytywnym wpływie na organizm człowieka. Promieniowanie UV jest istotnym czynnikiem. Wiadomo, że przy długotrwałym braku światła słonecznego dochodzi do naruszeń fizjologicznej równowagi organizmu, rozwija się rodzaj zespołu objawów zwanego „głodzeniem świetlnym”.

Najczęstsze konsekwencje braku światła słonecznego to niedobór witaminy D, osłabienie ochronnych reakcji immunobiologicznych organizmu, zaostrzenie chorób przewlekłych oraz zaburzenia czynnościowe układu nerwowego.

Kontyngenty doświadczające „głodu świetlnego” organizmu lub „niedoboru promieniowania ultrafioletowego” to pracownicy kopalń i kopalni, ludzie pracujący w warsztatach bez lamp i okien oraz przy wielu innych obiektach, które nie mają naturalnego oświetlenia, takich jak maszynownie, metro, itp., a także pracujących na Dalekiej Północy.

Naświetlanie promieniami UV z podrumieniowymi i niskimi dawkami rumieniowymi ma korzystny wpływ stymulujący na organizm. Następuje wzrost napięcia układu przysadkowo-nadnerczowego i współczulno-nadnerczowego, aktywność enzymów mitochondrialnych i mikrosomalnych oraz poziom niespecyficznej odporności, wzrasta wydzielanie szeregu hormonów. Obserwuje się normalizację ciśnienia krwi, obniża się poziom cholesterolu w surowicy, zmniejsza się przepuszczalność naczyń włosowatych, wzrasta aktywność fagocytarna leukocytów, wzrasta zawartość grup sulfhydrylowych; wszystkie rodzaje wymiany są znormalizowane.

Stwierdzono, że pod wpływem promieniowania UV następuje intensywniejsze wydalanie z organizmu substancji chemicznych (manganu, rtęci, ołowiu) i zmniejszenie ich toksycznego działania. Wzrasta odporność organizmu, zmniejsza się częstość przeziębień, wzrasta odporność na zimno, zmniejsza się zmęczenie, wzrasta wydolność do pracy.

W celu zapobieżenia „niedoborowi ultrafioletu” stosuje się go jako promieniowanie słoneczne – nasłonecznienie pomieszczeń, kąpiele świetliste, solaria, a także naświetlanie UV źródłami sztucznymi.

Środki zapobiegające „niedoborowi promieniowania ultrafioletowego” w naszym kraju są zapisane w przepisach sanitarnych.

Pomieszczenia przemysłowe ze stałą obecnością pracowników, w których nie ma naturalnego światła lub są niewystarczające do działania biologicznego, należy wyposażyć w instalacje sztucznego promieniowania UV (z lampami rumieniowymi) zgodnie z wymogami norm sanitarnych. Napromienianie pracowników promieniowaniem UV może być wykonywane za pomocą urządzeń do napromieniania rumienia ogólnego znajdujących się bezpośrednio w warsztacie, gdzie pracownicy otrzymują wymaganą dawkę promieniowania podczas zmiany roboczej lub napromienianie pracowników promieniowaniem UV odbywa się na narażenie.

Promieniowanie UV ze źródeł przemysłowych, głównie łuków spawalniczych, może powodować ostre i przewlekłe urazy zawodowe.

Analizator wizualny jest najbardziej narażony na promieniowanie UV.

Ostre zmiany oczne, tzw. elektroftalmia (fotoftalmia), to ostre zapalenie spojówek lub zapalenie rogówki i spojówki. Choroba poprzedzona jest okresem utajonym, którego czas trwania wynosi najczęściej 12 h. Choroba objawia się uczuciem ciała obcego lub piasku w oczach, światłowstrętem, łzawieniem, kurczem powiek. Często występuje rumień skóry twarzy i powiek. Choroba trwa do 2-3 dni.

Środki zapobiegawcze mające na celu zapobieganie elektroftalmii ograniczają się do stosowania okularów lub osłon chroniących przed światłem do spawania elektrycznego i innych prac.

Przewlekłe zapalenie spojówek, zapalenie powiek, zaćma soczewki są związane z przewlekłymi zmianami.

Zmiany skórne występują w postaci ostrego zapalenia skóry z rumieniem, czasem obrzękiem, aż do powstania pęcherzy. Wraz z reakcją miejscową mogą wystąpić ogólne efekty toksyczne z gorączką, dreszczami, bólami głowy i objawami dyspeptycznymi. Następnie pojawiają się przebarwienia i łuszczenie. Klasycznym przykładem uszkodzenia skóry spowodowanego promieniowaniem UV jest oparzenie słoneczne.

Przewlekłe zmiany skórne wywołane promieniowaniem UV wyrażają się „starzeniem się” (elastoza słoneczna), możliwy jest rozwój rogowacenia, zanik naskórka, rozwój nowotworów złośliwych.

W celu ochrony skóry przed promieniowaniem UV, odzież ochronną, filtry przeciwsłoneczne (baldachimy itp.) stosuje się specjalne kremy kryjące.

Szczepionki