Under de senaste decennierna inom industri, medicin, vetenskaplig forskning, i tillståndsövervakningssystemet miljö Lasrar har hittat tillämpning. Deras strålning kan ha en farlig effekt på människokroppen och i första hand på synorganet. Laserstrålning (LR) genereras i de infraröda, ljusa och ultravioletta områdena av icke-joniserande EMR.

Lasrar som genererar kontinuerlig strålning gör det möjligt att skapa en intensitet i storleksordningen 10 10 W/cm 2, vilket är tillräckligt för att smälta och förånga vilket material som helst. När korta pulser genereras når strålningsintensiteten värden i storleksordningen 10 15 W/cm 2 och mer. För jämförelse, notera att intensitetsvärdet solljus nära jordens yta är endast 0,1 – 0,2 W/cm 2.

För närvarande används ett begränsat antal lasertyper inom industrin. Dessa är främst lasrar som genererar strålning i det synliga området av spektrumet (λ = 0,44‒0,59 µm; λ = 0,63 µm; λ = 0,69 µm), nära-infrarött område av spektrumet (λ = 1,06 µm) och fjärr-IR spektralområde (A = 10,6 µm). Vid bedömning av de negativa effekterna av lasrar delas alla faror in i primära och sekundära. De första inkluderar faktorer vars källa till bildandet är själva laserinstallationen. Sekundära faktorer uppstår som ett resultat av interaktionen av LI med målet.

Primära riskfaktorer inkluderar strålningsexponering, ökad elektrisk spänning, ljusstrålning, akustiskt brus och vibrationer från driften av hjälputrustning, luftföroreningar genom gaser som släpps ut från installationskomponenter, röntgenstrålning från elektrojoniseringslasrar eller elektriska vakuumanordningar som arbetar vid spänningar över 15 kV.

Sekundära faktorer inkluderar reflekterad strålning, aerodispergerade system och akustiskt brus som genereras under interaktion laserstrålning med ett mål, plasmafacklastrålning.

LI kan utgöra en fara för en person, orsaka patologiska förändringar i hans kropp, funktionsstörningar i synorganet, det centrala nervsystemet och det autonoma systemet, och även påverka inre organ som lever, ryggmärg etc. LI utgör störst fara för synorganet. Den huvudsakliga patofysiologiska effekten av vävnadsstrålning med LI är en ytlig brännskada, vars grad är relaterad till strålningens spatiala-energetiska och tidsmässiga egenskaper.

Laserstrålningens inverkan på ögonen. Den relativt lätta sårbarheten hos hornhinnan och ögats lins när de utsätts för elektromagnetisk strålning av olika våglängder, samt förmågan hos ögats optiska system att öka energitätheten för synlig och nära-infraröd strålning i ögonbotten med flera storleksordningar i förhållande till hornhinnan, gör den till det mest sårbara organet. Graden av skada på ögat beror främst på fysiska parametrar som exponeringstid, energiflödestäthet, våglängd och typ av strålning (pulsad eller kontinuerlig), samt ögats individuella egenskaper.

Exponering för ultraviolett strålning på synorganet leder främst till skador på hornhinnan. Ytliga brännskador på hornhinnan genom laserstrålning med en våglängd inom det ultravioletta området av spektrumet elimineras under självläkningsprocessen.

För laserstrålning med en våglängd på 0,4 – 1,4 μm är det kritiska elementet i synorganet näthinnan. Den är mycket känslig för elektromagnetiska vågor i det synliga området av spektrumet och kännetecknas av en hög absorptionskoefficient för elektromagnetiska vågor i de synliga infraröda och nära ultravioletta områdena. Skador på ögat kan sträcka sig från milda brännskador på näthinnan, åtföljda av mindre eller inga förändringar i synfunktionen, till allvarlig skada, vilket leder till försämring av synen och till och med fullständig förlust.

Strålningar med våglängder större än 1,4 mikron absorberas nästan fullständigt i glaskroppen och kammarvattnet i ögats främre kammare. Med måttlig skada kan dessa ögonmiljöer självläka. Mellaninfraröd laserstrålning kan orsaka allvarliga termiska skador på hornhinnan.

Observera att laserstrålning har en skadlig effekt på alla strukturer i synorganet. Huvudmekanismen för skada är termisk verkan. Pulsad laserstrålning är farligare än kontinuerlig laserstrålning.

Laserstrålningens inverkan på huden. Hudskador orsakade av laserstrålning kan variera från mild rodnad till ytlig förkolning och djupa huddefekter. Effekten på huden bestäms av laserstrålningsparametrarna och graden av hudpigmentering.

Tröskelnivåer för strålningsenergi vid vilka synliga förändringar sker på huden varierar över ett relativt brett intervall

(från 15 till 50 J/cm2).

De biologiska effekterna som uppstår när huden bestrålas med laserstrålning, beroende på våglängden, anges i tabell. 5.

Tabell 5

Biologiska effekter som uppstår när huden bestrålas med laserstrålning

Laserstrålning är elektromagnetisk strålning som genereras i våglängdsområdet l = 180...105 nm. Lasersystem har blivit utbredda.

Laserstrålning kännetecknas av monokromaticitet (strålning med nästan samma frekvens), hög koherens (bevarande av oscillationsfasen), extremt låg energidivergens hos strålen och hög koncentration av strålningsenergi i strålen.

De biologiska effekterna av laserstrålning på kroppen bestäms av mekanismerna för interaktion av strålning med vävnader och beror på strålningsvåglängden, pulslängden (exponering), pulsupprepningshastigheten, området av det bestrålade området, såväl som på biologiska och fysikalisk-kemiska egenskaper hos de bestrålade vävnaderna och organen. Det finns termiska, energetiska, fotokemiska och mekaniska (chock-akustiska) effekter, såväl som direkt och reflekterad (spegel och diffus) strålning. För ögon, hud och inre vävnader i kroppen utgör den största faran energimättad direkt och spegelreflekterad strålning. Dessutom observeras negativa funktionella förändringar i nervsystemets och kardiovaskulära systemens funktion, endokrina körtlar, blodtrycksförändringar och trötthet ökar.

Laserstrålning med en våglängd från 380 till 1400 nm är farligast för ögats näthinna, och strålning med en våglängd från 180 till 380 nm och över 1400 nm är farligast för ögats främre media. Hudskador kan orsakas av strålning av vilken våglängd som helst inom det avsedda området (180...105 nm).

Vävnaderna i en levande organism vid låga och medelhöga strålningsintensiteter är nästan ogenomträngliga för laserstrålning. Därför är ytan (huden) integumenten mest mottagliga för dess effekter. Graden av denna effekt bestäms av strålningens våglängd och intensitet.

Vid höga intensiteter av laserbestrålning är skada inte bara på huden, utan också på inre vävnader och organ möjlig. Dessa skador kännetecknas av ödem, blödning, vävnadsnekros, såväl som koagulering eller nedbrytning av blod. I sådana fall visar sig skador på huden vara relativt mindre uttalade än förändringar i de inre vävnaderna, och inga patologiska förändringar noteras alls i fettvävnaderna.

Biologiska effekter som uppstår när de utsätts för laserstrålning på kroppen är konventionellt indelade i grupper:

a) primära effekter - organiska förändringar som sker direkt i bestrålade levande vävnader (direkt bestrålning);

b) sekundära effekter - ospecifika förändringar som uppstår i kroppen som svar på strålning (långvarig exponering för diffust reflekterad strålning).

När man använder lasersystem kan en person utsättas för följande farliga och skadliga faktorer, som orsakas både av själva laserstrålningen och detaljerna i dess bildande:

• laserstrålning (direkt, reflekterad, spridd);
• ultraviolett, synlig och infraröd strålning av strukturella komponenter som åtföljer driften av installationen;
• hög spänning i styr- och strömförsörjningskretsar;
• EMF för industriell frekvens och radiofrekvensområde;
• Röntgenstrålning från gasurladdningsrör och -element som arbetar vid en anodspänning på mer än 5 kV;
• buller och vibrationer;
• giftiga gaser och ångor som bildas i laserelement och under strålens interaktion med omgivningen;
• produkter av interaktion av laserstrålning med bearbetade material;
• ökad temperatur på laserproduktens ytor och i bestrålningszonen;
• risk för explosion i laserpumpsystem;
• risken för explosion och brand när strålen samverkar med brandfarligt material.

Beroende på graden av fara för strålning för mänskliga biologiska strukturer är lasrar indelade i fyra klasser.

Till lasrar 1: a klassenär helt säkra lasrar. Deras strålning utgör ingen fara för ögon och hud.

Lasrar 2 klasser– Det här är lasrar vars stråle utgör en fara vid bestrålning av mänsklig hud eller ögon. Men diffust reflekterad strålning är säker för både hud och ögon.

Lasrar 3 klasser utgöra en fara vid bestrålning av ögon och hud med direkt, spegelreflekterande strålning. Diffust reflekterad strålning är farlig för ögonen på ett avstånd av 10 cm från den diffust reflekterande ytan, men är säker för huden.

Vid lasrar 4 klasser Diffust reflekterad strålning på ett avstånd av 10 cm från en diffust reflekterande yta utgör en fara för ögon och hud.

Lasrar klassificeras av tillverkaren enligt deras utstrålningsegenskaper.

Vid drift av installationer av klass 2-4 bör lasersäkerhetsåtgärder, dosimetrisk övervakning av laserstrålning, sanitära och hygieniska åtgärder samt medicinsk kontroll tillhandahållas.

Lasersäkerhet- detta är en uppsättning tekniska, sanitära och hygieniska, terapeutiska, förebyggande och organisatoriska åtgärder som säkerställer säkra och ofarliga arbetsförhållanden vid användning av lasersystem.

Laserstrålning regleras efter högsta tillåtna bestrålningsnivåer (MAL) enl. "Sanitära standarder och regler för konstruktion och drift av lasrar" nr 5804-91 . Maximala strålningsnivåer med en enda exponering kan leda till en obetydlig sannolikhet för reversibla avvikelser i arbetarens kropp. Maximala strålningsnivåer vid kronisk exponering leder inte till avvikelser i människors hälsotillstånd både under arbetet och i det långa livet för nuvarande och efterföljande generationer.

De normaliserade parametrarna är irradians E, energiexponering H, energi W och strålningseffekt P.

Bestrålningär förhållandet mellan det strålningsflöde som infaller på en liten yta och arean av detta område, W/m2.

Energiexponering bestäms av irradiansintegralen över tiden, J/m2.

Fjärrkontrollenheter för laserstrålning är inställda för tre våglängdsområden (180...380, 381...1400, 1401...105 nm) och fall av bestrålning: enstaka (med exponeringstid upp till ett skift), serier av pulser och kronisk (systematiskt upprepad). Vid standardisering tas dessutom hänsyn till bestrålningsobjektet (ögon, hud, ögon och hud samtidigt).

När du använder laser i teater- och underhållningsevenemang, för demonstration i läroanstalter, för belysning och andra ändamål i medicintekniska produkter som inte är direkt relaterade till den terapeutiska effekten av strålning, fastställs MRL för alla bestrålade personer i enlighet med standarderna för kronisk exponering.

Beroende på deras faroklasser är laserprodukter föremål för olika krav. Till exempel måste lasrar av klass 3 och 4 innehålla dosimetrisk utrustning, och deras design måste

ger möjlighet till fjärrkontroll. Medicinska laserprodukter måste vara utrustade med ett sätt att mäta nivån av strålning som exponeras för patienter och personal. Lasrar av klass 3 och 4 är förbjudna att användas vid teater- och underhållningsevenemang, i utbildningsinstitutioner och i öppna utrymmen. Klassen för laserprodukten beaktas i kraven för dess drift.

Laserprodukter och laserstrålningsutbredningszoner måste märkas med laserfaroskyltar med förklarande anmärkningar beroende på laserns klass.

Säkerheten vid arbete med öppna laserprodukter säkerställs genom att använda PPE. Säkerheten vid användning av laser för demonstrationsändamål, i teater- och underhållningsevenemang och i öppna utrymmen säkerställs genom organisatoriska och tekniska åtgärder (utveckling av ett laserplaceringsschema, med hänsyn till laserstrålarnas bana, strikt kontroll över efterlevnaden av reglerna, etc. .).

Vid användning av glasögon för skydd mot laserstrålning ska arbetsplatsernas belysningsnivåer ökas med en nivå enligt SNiP 23-05-95.

Skyddsutrustning (kollektiv och individuell) används för att minska nivåerna av laserstrålning som påverkar människor till värden under den högsta tillåtna nivån. Valet av skyddsutrustning utförs med hänsyn till parametrarna för laserstrålning och driftsegenskaper. PPE mot laserstrålning inkluderar ögon- och ansiktsskydd (skyddsglasögon valda med hänsyn till strålningsvåglängden, sköldar, tillbehör), handskydd och speciella kläder.

Personal som arbetar med laserprodukter måste genomgå preliminära och periodiska (en gång om året) medicinska undersökningar. Personer över 18 år och utan medicinska kontraindikationer får arbeta med laser.

Laserstrålning inom medicin är en påtvingad eller stimulerad våg av det optiska området med en längd från 10 nm till 1000 mikron (1 mikron = 1000 nm).

Laserstrålning har:
- koherens - den samordnade förekomsten i tiden av flera vågprocesser av samma frekvens;
- monokromatisk - en våglängd;
- polarisation - ordning i orienteringen av spänningsvektorn elektromagnetiskt fält vågor i ett plan vinkelrätt mot dess utbredning.

Fysiska och fysiologiska effekter av laserstrålning

Laserstrålning (LR) har fotobiologisk aktivitet. Biofysiska och biokemiska reaktioner av vävnader på laserstrålning är olika och beror på strålningens räckvidd, våglängd och fotonenergi:

IR-strålning (1000 mikron - 760 nm, fotonenergi 1-1,5 EV) penetrerar till ett djup av 40-70 mm och orsakar oscillerande processer - termisk verkan;
- synlig strålning (760-400 nm, fotonenergi 2,0-3,1 EV) penetrerar till ett djup av 0,5-25 mm, orsakar dissociation av molekyler och aktivering av fotokemiska reaktioner;
- UV-strålning (300-100 nm, fotonenergi 3,2-12,4 EV) penetrerar till ett djup av 0,1-0,2 mm, orsakar dissociation och jonisering av molekyler - en fotokemisk effekt.

Den fysiologiska effekten av lågintensiv laserstrålning (LILR) realiseras genom de nervösa och humorala banorna:

Förändringar i biofysiska och kemiska processer i vävnader;
- förändringar i metaboliska processer;
- förändring i metabolism (bioaktivering);
- morfologiska och funktionella förändringar i nervvävnad;
- stimulering av det kardiovaskulära systemet;
- stimulering av mikrocirkulationen;
- öka den biologiska aktiviteten hos cell- och vävnadselement i huden, aktiverar intracellulära processer i muskler, redoxprocesser och bildandet av myofibriller;
- ökar kroppens motstånd.

Högintensiv laserstrålning (10,6 och 9,6 µm) orsakar:

Termisk vävnadsbränna;
- koagulering av biologiska vävnader;
- förkolning, förbränning, avdunstning.

Terapeutisk effekt av lågintensiv laser (LILI)

Antiinflammatorisk, minskar vävnadssvullnad;
- smärtstillande;
- stimulering av reparativa processer;
- reflexogen effekt - stimulering av fysiologiska funktioner;
- generaliserad effekt - stimulering av immunsvaret.

Terapeutisk effekt av högintensiv laserstrålning

Antiseptisk effekt, bildande av en koagulationsfilm, skyddande barriär mot giftiga ämnen;
- skärande tyger (laserskalpell);
- svetsning av metallproteser, ortodontiska anordningar.

LILI indikationer

Akuta och kroniska inflammatoriska processer;
- skada på mjukvävnad;
- brännskador och frostskador;
- hudsjukdomar;
- perifera sjukdomar nervsystem;
- sjukdomar i muskuloskeletala systemet;
- hjärt-kärlsjukdomar;
- andningssjukdomar;
- sjukdomar mag-tarmkanalen;
- sjukdomar i det genitourinära systemet;
- sjukdomar i öron, näsa och hals;
- störningar i immunförsvaret.

Indikationer för laserstrålning inom tandvården

Sjukdomar i munslemhinnan;
- parodontala sjukdomar;
- icke-kariösa lesioner av hårda tandvävnader och karies;
- pulpitis, parodontit;
- inflammatorisk process och trauma i maxillofacialområdet;
- TMJ-sjukdomar;
- smärta i ansiktet.

Kontraindikationer

Tumörer är godartade och maligna;
- graviditet upp till 3 månader;
- tyreotoxikos, typ 1-diabetes, blodsjukdomar, insufficiens av andnings-, njur-, lever- och cirkulationsfunktion;
- febertillstånd;
- mental sjukdom;
- närvaro av en implanterad pacemaker;
- konvulsiva tillstånd;
- individuell intoleransfaktor.

Utrustning

Lasrar är en teknisk anordning som avger strålning inom ett smalt optiskt område. Moderna lasrar är klassificerade:

Efter aktiv substans (källa till inducerad strålning) - fast tillstånd, vätska, gas och halvledare;
- genom våglängd och strålning - infraröd, synlig och ultraviolett;
- enligt strålningsintensitet - låg intensitet och hög intensitet;
- enligt strålningsgenereringsläget - pulsad och kontinuerlig.

Enheterna är utrustade med emitterande huvuden och specialiserade tillbehör - dentala, spegel, akupunktur, magnetiska etc., vilket säkerställer behandlingens effektivitet. Den kombinerade användningen av laserstrålning och ett konstant magnetfält förstärker den terapeutiska effekten. Huvudsakligen tillverkas tre typer av laserterapeutisk utrustning kommersiellt:

1) baserat på helium-neonlasrar som arbetar i kontinuerligt strålningsläge med en våglängd på 0,63 mikron och en uteffekt på 1-200 mW:

ULF-01, "Yagoda"
- AFL-1, AFL-2
- SHUTTLE-1
- ALTM-01
- FALM-1
- "Platan-M1"
- "Atollen"
- ALOC-1 - laserapparat för blodbestrålning

2) baserad på halvledarlasrar som arbetar i ett kontinuerligt läge för att generera strålning med en våglängd på 0,67-1,3 mikron och en uteffekt på 1-50 mW:

ALTP-1, ALTP-2
- "Izel"
- "Mazik"
- "Vita"
- "Klocka"

3) baserad på halvledarlasrar som arbetar i ett pulsat läge som genererar strålning med en våglängd på 0,8-0,9 mikron, pulseffekt 2-15 W:

- "Pattern", "Pattern-2K"
- "Lazurit-ZM"
- "Luzar-MP"
- "Nega"
- "Azor-2K"
- "Effekt"

Enheter för magnetisk laserterapi:

- "Mlada"
- AMLT-01
- "Svetoch-1"
- "Azure"
- "Erga"
- MILTA - magnetisk infraröd

Teknik och metodik för laserstrålning

Exponering för strålning utförs på lesionen eller organet, segmentell-metamerisk zon (kutant), biologiskt aktiv punkt. Vid behandling av djup karies och pulpitis med en biologisk metod utförs bestrålning i området av botten av karieshålan och tandhalsen; parodontit - en ljusledare förs in i rotkanalen, tidigare mekaniskt och medicinskt behandlad, och förs fram till tandrotens spets.

Laserbestrålningstekniken är stabil, stabil scanning eller scanning, kontakt eller fjärrkontroll.

Dosering

Svar på LI beror på doseringsparametrar:

Våglängd;
- metodik.
- driftläge - kontinuerlig eller pulsad;
- intensitet, effekttäthet (PM): lågintensiv LR - mjuk (1-2 mW) används för att påverka reflexogena zoner; medium (2-30 mW) och hård (30-500 mW) - på området för det patologiska fokuset;
- tid för exponering för ett fält - 1-5 minuter, total tid inte mer än 15 minuter. dagligen eller varannan dag;
- en behandlingskur på 3-10 procedurer, upprepad efter 1-2 månader.

Säkerhetsåtgärder

Läkarens och patientens ögon skyddas med glasögon SZS-22, SZO-33;
- du kan inte titta på strålningskällan;
- kontorets väggar ska vara matta;
- tryck på "start"-knappen efter att ha installerat sändaren på det patologiska fokuset.

Laserstrålning är elektromagnetisk strålning i det optiska området, vars källa är optiska kvantgeneratorer - lasrar. För att förklara essensen och principerna för att erhålla laserstrålning kan du använda planetmodellen av atomen som föreslagits av E. Rutherford. Enligt denna modell är atomer kvantmekaniska system som består av en kärna och elektroner som roterar runt den och upptar en strikt definierad, diskret energiposition. Pe Schema för spontan (a) och stimulerad (b) strålning av atomer, övergången från ett energitillstånd till ett annat sker abrupt och åtföljs av absorption eller frisättning av ett energikvantum.
Produktionen av laserstrålning är baserad på egenskapen hos atomer (molekyler) att övergå till ett exciterat tillstånd under påverkan av yttre påverkan. Detta tillstånd är instabilt, och efter en tid (efter cirka 10-8 s) kan atomen spontant (spontant) eller tvingas under påverkan av en extern elektromagnetisk våg att gå in i ett tillstånd med en lägre energireserv och avge ett kvantum av ljus (foton). Enligt principen formulerad av A. Einstein (1917) kommer energi från exciterade atomer eller molekyler att sändas ut med samma frekvens, fas och polarisation och i samma riktning som den exciterande strålningen. Under vissa förhållanden (närvaro av ett stort antal infallande kvanta och ett stort antal exciterade atomer) kan en lavinliknande ökning av antalet kvanter på grund av forcerade övergångar inträffa. Den lavinliknande övergången av atomer från ett exciterat tillstånd, som sker på mycket kort tid, leder till bildandet av laserstrålning. Det skiljer sig från ljuset från andra kända källor genom sin monokromaticitet, koherens, polarisering och isotropi av strålningsflödet.
Koherens (av latinets cohaerens, sammankopplad, sammankopplad) är den samordnade förekomsten i tiden av flera oscillerande vågprocesser med samma frekvens och polarisation; en egenskap hos två eller flera oscillerande vågprocesser som bestämmer deras förmåga, när de läggs till, att ömsesidigt förstärka eller försvaga varandra. Konventionella källor genererar inkoherent strålning, medan lasrar genererar koherent strålning. Tack vare koherens fokuseras laserstrålen så mycket som möjligt, den är mer kapabel till interferens, har en lägre divergens och förmågan att erhålla en högre täthet av infallande energi.
Monokromaticitet (grekiska monos - en, endast + chroma - färg, färg) - strålning av en specifik frekvens eller våglängd. Konventionellt kan strålning med en spektral bredd på 3-5 nm anses vara monokromatisk.
Polarisation är symmetri (eller symmetribrott) i fördelningen av orienteringen av den elektriska och magnetiska fältstyrkevektorn i elektromagnetisk våg angående riktningen för dess utbredning. Om två ömsesidigt vinkelräta komponenter i den elektriska fältstyrkevektorn svänger med en konstant fasskillnad över tiden, kallas en sådan våg polariserad. Om förändringarna sker kaotiskt är vågen opolariserad. Laserstrålning är högpolariserat ljus (från 75 till 100%).
Riktbarhet är en viktig egenskap hos laserstrålning. Riktbarheten hos en laserstråle hänvisar till dess egenskap att komma ut ur lasern i form av en ljusstråle med extremt låg divergens.
De huvudsakliga egenskaperna hos laserstrålning är våglängd och frekvens, såväl som energiparametrar. Alla av dem är biotropiska egenskaper som bestämmer effekten av laserstrålning på biologiska system.
Våglängd är det avstånd en våg färdas under en svängningsperiod. Inom medicin uttrycks de ofta i mikrometer (µm) eller nanometer (nm). Reflexionen, penetrationsdjupet, absorptionen och den biologiska effekten av laserstrålning beror på våglängden.
Frekvens, som är den reciproka av våglängden, indikerar antalet svängningar som utförs per tidsenhet. Det är vanligt att uttrycka det i hertz (Hz) eller multipler. Ju högre frekvens, desto högre energi har ljuskvantumet. Det finns en skillnad mellan strålningens naturliga frekvens, som är konstant för en viss källa, och moduleringsfrekvensen, som i medicinska lasrar oftast kan variera från 1 till 1000 Hz. Energiegenskaperna för laserstrålning är mycket viktiga.
Strålningseffekt (strålningsflöde, strålningsenergiflöde, P) är medeleffekten av elektromagnetisk strålning som överförs genom vilken yta som helst. Mätt i W eller multiplar.
Strålningsdensitet (effektflödestäthet, eller PFD, strålningsintensitet, E). E = P/S, mätt i W/m2 eller mW/cm2.
Energiexponering (stråldos, N) - energiexponering under en viss tidsperiod. H = E t = P t: S, mätt i J/m2 (1 J = 1 W s).
När man använder laserstrålning inom medicin, i synnerhet inom laserterapi, är det viktigt att fokusera på parametrarna för bestrålning snarare än strålning (se Laserterapi).
Vid användning av kontinuerlig laserstrålning med kontaktteknik är stråldosen (D) lika med strålningsenergin (W) och mäts i joule: D = W = P t.
För pulserande exponeringar beräknas stråldosen i J med formeln:
Dimp = Rimp t f tau,
där Rimp är effekten av en enda puls i W; t—exponeringstid i s; f är pulsrepetitionsfrekvensen i Hz; tau är varaktigheten av laserpulsen i s.
I motsats till stråldosen kommer den absorberade dosen, som bestämmer effekten av laserstrålning, alltid att vara mindre, vilket är förknippat med reflektionen av en del av energin från den bestrålade ytan. Mängden reflekterad energi, som kan variera inom betydande gränser, bestäms med hjälp av biofotometrar.
Dosen av laserstrålning som absorberas av ett biologiskt föremål bestäms av följande formel:
Dpogl = P t (l - Kotr),
där Cotr är reflektansen av hud eller andra vävnader.
Följaktligen kommer denna formel att se ut så här för pulsad laserstrålning:
Dpogl = PIMP t f tau (1 - K) .
I frånvaro av biofotometrar används genomsnittliga data: för röd laserstrålning är reflektanskoefficienten för huden 030, för slemhinnor är den 0,45; för infraröd laserstrålning är de 0,40 respektive 0,35.
I klinisk medicin Laserstrålning används inom kirurgiska och fysioterapeutiska områden. I den första riktningen används mer kraftfull laserstrålning, vilket orsakar mikrodestruktion av vävnad, vilket är grunden för laserkirurgi. De karakteristiska effekterna av intensiv laserstrålning är koagulering, stark uppvärmning och förångning, ablation, optisk nedbrytning, vattenhammare, etc. Sjukgymnastik använder lågintensiv laserstrålning, vars verkningsmekanism är mer mångsidig och komplex, men mindre kända. Vad som är säkert är att grunden för dess verkan är fotofysiska och fotokemiska processer som sker under den molekylära absorptionen av strålningsenergi och leder till olika fotobiologiska effekter. Det är viktigt att betona att lokala molekylära förändringar på grund av triggermekanismer omvandlas till en systemisk adaptiv reaktion med dess olika manifestationer på alla nivåer av kroppens vitala aktivitet.
Bland de primära verkningsmekanismerna för laserstrålning på biologiska system spelas den avgörande rollen av de som förekommer i mitokondrier.
En av de möjliga mekanismerna för effekten av laserstrålning på en cell är att påskynda överföringen av elektroner i andningskedjan på grund av en förändring i redoxegenskaperna hos dess komponenter. I detta fall spelas en nyckelroll av accelererad elektronöverföring i molekylerna cytokromoxidas och NADH-dehydrogenas. Samtidigt kan kväveoxid frigöras från det katalytiska centret, vilket, liksom ökad andningsaktivitet, spelar en viktig roll i regleringen av många vitala processer.
På grund av olika mekanismer kan laserstrålning orsaka ökad generering av singlettsyre, som är en kemiskt och biologiskt mycket aktiv förening. Dess bildning ökar med ökande pO2 i vävnader. Singlet syre initierar lipidperoxidation, ändrar membranpermeabilitet, ökar jontransporten, accelererar cellproliferation etc. Det föreslås att singlett syre kan orsaka minimal (pre-destruktiv) skada som obalanserar systemet och stimulerar dess aktivitet i framtiden. Detta gäller i första hand blodcellsmembran.
Många vitaminer och enzymer kan vara fotoacceptorer av laserstrålning, inkl. riboflavin (440 nm), katalas (628 nm), cytokromoxidas (600 nm), succinatdehydratenas och superoxiddismutas. Vid terapeutiska doser ökar deras aktivitet och innehåll i olika vävnader, varav en av konsekvenserna är en ökning av antioxidantstatus i vävnader och en minskning av LPO.
Laserstrålning kan direkt eller indirekt påverka membran, ändra deras konformation, orienteringen av receptorer på dem och tillståndet hos fosfolipidkomponenter. Konsekvenserna av sådana förändringar inkluderar en ökning av membranpermeabiliteten med avseende på Ca2+, såväl som en ökning av aktiviteten hos adenylatcyklas- och ATPas-systemen, vilket påverkar cellens bioenergetik.
Många författare förklarar den primära effekten av laserstrålning genom dess inverkan på vattenstrukturen och genom den på reaktionerna som sker i vattenhaltiga system och på proteiner, vars mikromiljö representeras av vattenmolekyler.
I Nyligen Den fotodynamiska mekanismen för den primära verkan av lågintensiv strålning utvecklas aktivt. Enligt honom är laserstrålningens kromoforer endogena porfyriner, vars innehåll förändras i många sjukdomar. Porfyriner, som absorberar strålning, inducerar fria radikalreaktioner som leder till prestimulering (priming) av celler. En ökning av cellaktivitet åtföljs av en ökning av olika biologiskt aktiva föreningar (kväveoxid, superoxidanjonradikal, hypokloritjon, cytokiner, etc.) som påverkar mikrocirkulationen, immunogenesen och andra fysiologiskt signifikanta processer.
Under påverkan av laserstrålning finns det möjlighet till lokal uppvärmning av absorberande kromoforer, vilket kan åtföljas av strukturella förändringar i biomolekyler och deras aktivitet. Laserstrålning kan också leda till uppkomsten av ett ojämnt temperaturfält i biologiska vävnader på grund av den ojämna fördelningen av absorberande strukturer. Sådan ojämn uppvärmning kan ha en betydande inverkan på metaboliska processer i vävnader och celler. Resultatet av många primära reaktioner är en förändring av cellens redoxstatus: en förskjutning mot ett mer oxiderat tillstånd är förknippat med stimulering av cellviabilitet, en förskjutning mot ett mer reducerande tillstånd är förknippat med dess undertryckande.
Ovanstående och andra primära effekter av lågenergilaserstrålning åtföljs av ett spektrum av sekundära förändringar som bestämmer dess fysiologiska och terapeutiska effekt. Det beror på många faktorer, bland vilka de viktigaste är våglängden för den använda strålningen (och följaktligen energin hos dess fotoner) och exponeringens varaktighet. Eftersom laserterapi nästan uteslutande använder låg effekttäthet av laserstrålning (upp till 100 mW/cm2), är inverkan av denna faktor mindre signifikant. För närvarande är de mest populära de biostimulerande effekterna av laserterapi. Det bestämmer det bredaste intervallet av terapeutisk verkan och är mest uttalad i lasrar av röda och nära-infraröda spektra med en våglängd från 620 till 1300 nm. Det är viktigt att notera att laserbiostimulering endast sker vid kortvarig (upp till 3-5 minuter) exponering. Den hämmande effekten av laserterapi, huvudsakligen inneboende i kortvågsstrålning av UV-spektrumet, observerad vid långvarig exponering, används mycket mindre frekvent.
Fotokemiska och fotofysiska processer orsakade av absorptionen av laserstrålningsenergi utvecklas främst på platsen för dess påverkan (hud, tillgängliga slemhinnor), eftersom djupet av dess penetration beror på våglängden och inte överstiger flera centimeter. Huvudlänken i den biostimulerande effekten av laserterapi är aktiveringen av enzymer. Det är en följd av den selektiva absorptionen av laserstrålningsenergi av enskilda biomolekyler, på grund av att maxima för deras absorptionsspektrum sammanfaller med laserstrålningens våglängd. Således absorberas laserstrålning av det röda spektrumet huvudsakligen av molekyler av DNA, cytokrom, cytokromoxidas, superoxiddismutas och katalas. Energin från nära-infraröd laserstrålning absorberas huvudsakligen av syremolekyler och nukleinsyror. Som ett resultat ökar innehållet av fria (mer aktiva) biomolekyler och radikaler, singletsyre ökar, syntesen av protein, RNA, DNA accelererar, hastigheten för syntes av kollagen och dess prekursorer ökar, syrebalansen och aktiviteten av redoxprocesser förändra. Detta leder till svar på cellulär nivå - en förändring i laddningen av cellens elektriska fält, dess membranpotential, en ökning av proliferativ aktivitet, vilket bestämmer processer som tillväxt och proliferation av vävnader, hematopoiesis, aktiviteten hos immunförsvaret och mikrocirkulationssystemet, sedan flyttar kroppens svar till vävnads-, organ- och organismnivåer.
Lågenergi laserstrålning är en ospecifik biostimulator av reparativa och metaboliska processer i olika vävnader. Laserbestrålning påskyndar sårläkning, vilket beror på förbättrat lokalt blodflöde och lymfdränage, en förändring i cellsammansättningen av sårutsläpp mot en ökning av antalet röda blodkroppar och polynukleära celler, en ökning av aktiviteten hos metabola processer i såret och hämning av lipidperoxidation. Vid bestrålning av kantvävnad längs sårets kanter observeras stimulering av fibroblastproliferation. Dessutom är det känt om den bakteriedödande effekten av laserstrålning i samband med dess förmåga att orsaka förstörelse och bristning av mikrobiella cellmembran. Aktivering av de hormonella och mediatorkomponenterna i det allmänna anpassningssystemet, observerad vid användning av laserstrålning, kan också betraktas som en av mekanismerna för att stimulera reparativa processer.
Laserbestrålning stimulerar benvävnadsregenerering, vilket fungerade som grund för dess användning för benfrakturer, inkl. och med långsam konsolidering. Under påverkan av laserstrålning förbättras regenereringen i nervvävnad och smärtreceptorernas impulsaktivitet minskar. Tillsammans med en minskning av interstitiellt ödem och kompression av nervledare bestämmer detta den analgetiska effekten av laserterapi.
Laserstrålning har en uttalad antiinflammatorisk effekt, vilket sannolikt främst beror på förbättrad blodcirkulation och normalisering av försämrad mikrocirkulation, aktivering av metaboliska processer på inflammationsstället, minskning av vävnadsödem, förebyggande av utveckling av acidos och hypoxi samt en direkt effekt på den mikrobiella faktorn. Aktivering av immunsystemet spelar också en betydande roll, uttryckt i en ökning av intensiteten av delning och tillväxt i den funktionella aktiviteten hos immunkompetenta celler, och en ökning av syntesen av immunglobuliner. Den antiinflammatoriska effekten underlättas av laserstrålningens stimulerande effekt på de endokrina körtlarna, i synnerhet på binjurarnas glukokortikoidfunktion. Det är viktigt att betona att både vid bakteriell kontaminering av sårytan och vid exacerbation av den kroniska inflammatoriska processen, är det mer lämpligt att använda lasrar i UV-området (med hjälp av den hämmande effekten för att undertrycka förändringar och exsudation), och i skedet av spridning och regenerering - i det röda och infraröda området. Vid tröga inflammatoriska och degenerativa-dystrofiska processer bör endast strålning av det röda och infraröda spektrumet användas.
Under påverkan av lågenergilaserstrålning ökar antalet röda blodkroppar och retikulocyter, den mitotiska aktiviteten hos benmärgsceller ökar, det antikoagulerande systemet aktiveras och ESR minskar. Denna effekt på hematopoiesis utvecklas på både direkta och indirekta sätt. I det första fallet leder ljuset som genereras av lasern, absorberat av porfyrinerna av erytrocyter, till en minskning av motståndet och till och med till sönderdelningen av ett litet antal av dem. Nedbrytningsprodukterna aktiverar uppenbarligen benmärgshematopoiesis. Den indirekta effekten av laserstrålning realiseras på grund av aktiveringen av aktiviteten hos de endokrina körtlarna, främst hypofysen och sköldkörteln, som är direkt relaterade till regleringen av hematopoetisk funktion.
Laserstrålning, genom att öka cellens energipotential, hjälper till att öka kroppens motståndskraft mot effekterna av negativa faktorer, inkl. och till joniserande strålning.
I allmänhet är de mest uttalade effekterna av laserterapi, som främst uppträder på exponeringsplatsen: trofisk-regenerativ, förbättrad mikrocirkulation, antiinflammatorisk, immunstimulerande, desensibiliserande, avsvällande, smärtstillande.
Under laserterapi registreras inte bara förändringar på platsen för bestrålning, utan också kroppens övergripande respons observeras. Generalisering av den lokala effekten uppstår på grund av neurohumorala reaktioner, som utlöses från det ögonblick en effektiv koncentration av biologiskt aktiva substanser uppträder i de bestrålade vävnaderna, såväl som på grund av neuroreflexmekanismen. De resulterande förändringarna i huvudindikatorerna för det centrala nervsystemet, det kardiovaskulära systemet och ett antal biokemiska processer är som regel försenade i naturen och uppträder en tid (minuter, timmar) efter proceduren. Dessutom är de mest uttalade när akupunkturzoner bestrålas.
Laserstrålning med sina unika egenskaper har fått bred och varierad användning inom medicinen. Dess källor är kvantgeneratorer - lasrar med olika fysiska egenskaper (se Laser). Medicinska lasrar avger UV, synliga (oftast i det röda området) och infraröda områden i det optiska spektrumet, och kan arbeta i kontinuerliga och pulsade lägen. Den terapeutiska riktningen använder lågintensiv laserstrålning, oftast genererad av helium-neon- och halvledarlasrar (se Laserterapi). Laserterapi används på en mängd olika kliniker för många sjukdomar.
Indikationer: Högintensiv laserstrålning, som orsakar synliga förändringar i vävnaden, används för kirurgiska ändamål. Sådan strålning kan orsaka vävnadsskärning och svetsning, koagulering, ablation och hemostas. För detta ändamål används oftast argon, kopparånga, färgämne, koldioxid, neodym och relaterade lasrar. Excimerlasrar används i stor utsträckning inom oftalmisk kirurgi. Laserstrålning (vanligen medelintensitet) används i så kallad fotodynamisk terapi. Användningen av en fotosensibilisator i denna teknologi underlättar den dynamiska förstörelsen av en patologiskt förändrad cell, men är inte på något sätt en förutsättning för det. Fotodynamisk terapi idag används mest vid behandling av cancer, men gränserna för dess tillämpning vidgas gradvis. Ett mycket unikt område för användning av laserstrålning är laserkosmetologi. Inom kosmetologin används oftast koldioxid- och erbiumlasrar, samt lasrar på granatkristaller av yttriumaluminium. Laserteknologier inom kosmetologi används för sådana kosmetiska ingrepp som dermabrasion, lyft, avlägsnande av hemangiom och telangiektasi i ansiktet, hårborttagning etc. Laserstrålning börjar användas i efferenta terapiprogram, i laboratorietekniker, såväl som i halogografi. . Det är tydligt att den medicinska laserologins möjligheter är långt ifrån uttömda.

Laserstrålning och skydd mot det i produktion

Laserstrålning är elektromagnetisk strålning med en våglängd på 0,2...1000 µm: från 0,2 till 0,4 µm - ultraviolett område; över 0,4 till 0,75 mikron - synligt område; över 0,75 till 1 mikron - nära infraröd region; över 1,4 mikron - långt infrarött område.

Källor till laserstrålning är optiska kvantgeneratorer - lasrar som har fått bred tillämpning inom vetenskap, ingenjörsvetenskap, teknik (kommunikation, plats, mätteknik, holografi, isotopseparation, termonukleär fusion, svetsning, skärning av metaller, etc.).

Laserstrålning kännetecknas av en exceptionellt hög nivå av energikoncentration: energitäthet - 1010...1012 J/cm3; effekttäthet - 1020..1022 W/cm3. Beroende på typen av strålning är den uppdelad i direkt (innesluten i en begränsad rymdvinkel); spridd (spridd från ett ämne som är en del av mediet genom vilket laserstrålen passerar); spegelreflekterat (reflekteras från ytan i en vinkel, lika med vinkeln strålinfalls); till diffust reflekterad (reflekterad från ytan i alla möjliga riktningar).

Under drift av laserinstallationer kan underhållspersonal utsättas för en stor grupp av fysiska och kemiska faktorer av farlig och skadlig påverkan. De mest karakteristiska faktorerna vid service av en laserinstallation är följande: a) laserstrålning (direkt, spridd eller reflekterad); b) ultraviolett strålning, vars källa är pulserande pumplampor eller kvartsgasurladdningsrör; c) ljusstyrkan hos det ljus som avges av blixtlampor eller målmaterial under inverkan av laserstrålning; d) elektromagnetisk strålning i HF- och mikrovågsområdena; e) infraröd strålning; g) temperatur på utrustningsytor; h) elektrisk ström hos styrkretsar och strömförsörjning; i) buller och vibrationer. j) förstörelse av laserpumpsystem till följd av en explosion; k) Dammighet och gasförorening av luften till följd av laserstrålningens inverkan på målet och radiolys av luften (ozon, kväveoxider och andra gaser frigörs).

Den samtidiga effekten av dessa faktorer och graden av deras manifestation beror på designen, egenskaperna hos installationen och funktionerna i det arbete som utförs med dess hjälp. tekniska operationer. Beroende på den potentiella faran med att serva lasersystem är de indelade i fyra klasser. Ju högre installationsklass, desto högre risk för strålningsexponering för personal och desto högre större antal faktorer med farliga och skadliga effekter uppträder samtidigt.

Om den 1:a klassen av faror i en laserinstallation vanligtvis endast kännetecknas av faran för exponering för ett elektriskt fält, så kännetecknas den 2:a klassen också av faran för direkt och spegelreflekterad strålning; för klass 3 - det finns också risk för diffus reflektion, ultraviolett och infraröd strålning, ljusstyrka, hög temperatur, buller, vibrationer, damm och luftföroreningar i arbetsområdet.

En laserinstallation av faroklass 4 kännetecknas av att de potentiella farorna som anges ovan är fullständigt närvarande.

Graden av förändring som sker under deras inflytande i synorganen och mänsklig hud valdes som huvudkriteriet för att normalisera laserstrålning. Säkerhet vid arbete med lasrar bedöms av sannolikheten för att uppnå en viss patologisk effekt, bestämt av:

Pbez = 1 - Ppat (3,47)

där Pbez är sannolikheten för säkerhet att arbeta med en laser under specifika förhållanden; RPat är den faktiska patologiska effekten som mäts när den utsätts för laserstrålning.

Det har nu bevisats att när den utsätts för laserstrålning (särskilt en gång) finns det ett entydigt samband mellan den kvantitativa indikatorn på fältets intensitet och den effekt den ger.

För att försäkra sig om säkra förhållanden personalens arbete, maximalt tillåtna nivåer (MAL) av laserstrålning har fastställts, som vid daglig exponering för en person inte orsakar detekterbara avvikelser i hälsotillståndet under arbetet eller på lång sikt moderna metoder medicinsk forskning.

1 — laser, 2 — huva, 3 — lins, 4 — membran, 5 — mål

De biologiska effekterna av laserstrålning beror inte bara på energiexponeringen, därför ställs laserstrålningströskelvärdena in med hänsyn till strålningsvåglängden, pulslängden, pulsupprepningsfrekvensen, exponeringstid och area av bestrålade områden, såväl som den biologiska och fysikalisk-kemiska egenskaper hos de bestrålade vävnaderna och organen .

Övervakning av nivåerna av farliga och skadliga faktorer under drift av lasrar utförs regelbundet (minst en gång om året), när man accepterar nya installationer, vid ändring av utformningen av en laserinstallation eller skyddsutrustning, när man organiserar nya arbetsplatser.

Beroende på laserinstallationens klass används olika skyddsutrustning, inklusive proceduren för drift av installationen, definierad av "Sanitära standarder och regler för design och drift av laser".

En uppsättning åtgärder för att säkerställa säkerheten vid arbete med laser inkluderar tekniska, sanitära och hygieniska och organisatoriska evenemang och syftar till att förhindra att personal exponeras för nivåer som överskrider det högsta tillåtna gränsvärdet.

Detta uppnås genom att förse lasrar med enheter som utesluter effekterna av direkt och reflekterad strålning (skärmar); användning av fjärrkontroll, larm och automatisk avstängning; skapande av speciella rum för att arbeta med lasrar, deras korrekta layout ger det nödvändiga lediga utrymmet, system för övervakning av strålningsnivåer; utrusta arbetsplatser med lokal frånluftsventilation.

Som avskärmningsanordningar från direkt och reflekterad strålning installeras huvor längs strålens väg, och membran installeras nära det bestrålade föremålet.

Personer som är minst 18 år och som inte har några medicinska kontraindikationer, som har blivit instruerade och utbildade i säkra arbetsmetoder (har lämplig säkerhetskvalifikationsgrupp) får utföra service på lasrar.

Under driften av anläggningar anförtros förvaltningen ansvaret för att övervaka att arbetet utförs på ett säkert sätt, samt att förhindra användning av förbjudna arbetsmetoder.

Personlig skyddsutrustning mot laserstrålning, som endast används i kombination med kollektiv skyddsutrustning, inkluderar skyddsglasögon och masker med ljusfilter.

Deras val i varje specifikt fall utförs med hänsyn till våglängden för den genererade strålningen.