Laseri postaju sve važniji istraživački alati u medicini, fizici, hemiji, geologiji, biologiji i inženjerstvu. Ako se nepravilno koriste, mogu uzrokovati zasljepljivanje i ozljede (uključujući opekotine i strujni udar) operatera i drugog osoblja, uključujući prolaznike u laboratoriji, kao i značajnu materijalnu štetu. Korisnici ovih uređaja moraju u potpunosti razumjeti i primijeniti potrebne mjere opreza prilikom rukovanja njima.

Šta je laser?

Riječ “laser” (LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je skraćenica koja znači “pojačanje svjetlosti stimuliranom emisijom zračenja”. Frekvencija zračenja koje generiše laser je unutar ili blizu vidljivog dela elektromagnetnog spektra. Energija se pojačava do izuzetno visokog intenziteta kroz proces koji se zove lasersko indukovana emisija.

Termin zračenje se često pogrešno razumije jer se koristi i za opisivanje. U ovom kontekstu, označava prijenos energije. Energija se prenosi s jednog mjesta na drugo putem vođenja, konvekcije i zračenja.

Ima ih mnogo razne vrste laseri koji rade u različitim okruženjima. Radni medij koji se koristi su plinovi (na primjer, argon ili mješavina helijuma i neona), čvrsti kristali (na primjer, rubin) ili tekuće boje. Kada se energija dovede u radni medij, on se pobuđuje i oslobađa energiju u obliku čestica svjetlosti (fotona).

Par ogledala na oba kraja zatvorene cijevi ili reflektira ili prenosi svjetlost u koncentrisanoj struji koja se zove laserski snop. Svaki radno okruženje proizvodi snop jedinstvene talasne dužine i boje.

Boja laserskog svjetla se obično izražava talasnom dužinom. On je nejonizujući i uključuje ultraljubičaste (100-400 nm), vidljive (400-700 nm) i infracrvene (700 nm - 1 mm) dijelove spektra.

Elektromagnetski spektar

Svaki elektromagnetski talas ima jedinstvenu frekvenciju i dužinu povezane sa ovim parametrom. Kao što crvena svjetlost ima svoju frekvenciju i valnu dužinu, sve druge boje - narandžasta, žuta, zelena i plava - imaju jedinstvene frekvencije i valne dužine. Ljudi su u stanju da percipiraju ove elektromagnetne talase, ali nisu u stanju da vide ostatak spektra.

Ultraljubičasto zračenje takođe ima najveću frekvenciju. Infracrveno, mikrotalasno zračenje i radio talasi zauzimaju niže frekvencije spektra. Vidljiva svjetlost se nalazi u vrlo uskom rasponu između njih.

uticaj na ljude

Laser proizvodi intenzivan, usmjeren snop svjetlosti. Ako je usmjerena, reflektirana ili fokusirana na objekt, zraka će se djelomično apsorbirati, podižući temperaturu površine i unutrašnjosti objekta, što može uzrokovati promjenu ili deformaciju materijala. Ove osobine, koje se koriste u laserskoj hirurgiji i obradi materijala, mogu biti opasne za ljudsko tkivo.

Pored zračenja koje ima termički efekat na tkivo, opasno je i lasersko zračenje koje proizvodi fotohemijski efekat. Njegovo stanje je dovoljno kratak, odnosno ultraljubičasti ili plavi dio spektra. Moderni uređaji proizvode lasersko zračenje, čiji je utjecaj na ljude minimiziran. Laseri male snage nemaju dovoljno energije da izazovu štetu i ne predstavljaju opasnost.

Ljudsko tkivo je osjetljivo na energiju, a pod određenim okolnostima, elektromagnetno zračenje, uključujući lasersko zračenje, može uzrokovati oštećenje očiju i kože. Provedene su studije o graničnim nivoima traumatskog zračenja.

Opasnost za oči

Ljudsko oko je podložnije povredama nego koža. Rožnica (čista vanjska prednja površina oka), za razliku od dermisa, nema vanjski sloj mrtvih stanica koji bi je zaštitio od oštećenja. okruženje. Laser se apsorbira u rožnjaču oka, što joj može oštetiti. Povreda je praćena oticanjem epitela i erozijom, a kod težih povreda - zamagljivanjem prednje očne komore.

Očno sočivo takođe može biti podložno povredama kada je izloženo raznim laserskim zračenjima – infracrvenim i ultraljubičastim.

Najveću opasnost, međutim, predstavlja udar lasera na mrežnjaču u vidljivom dijelu optičkog spektra - od 400 nm (ljubičasto) do 1400 nm (bliski infracrveni). Unutar ovog područja spektra, kolimirani snopovi su fokusirani na vrlo male površine retine. Najnepovoljniji udar nastaje kada oko gleda u daljinu i kada ga pogodi direktni ili reflektirani snop. U ovom slučaju, njegova koncentracija na mrežnici doseže 100.000 puta.

Dakle, vidljivi snop snage 10 mW/cm 2 utječe na retinu sa snagom od 1000 W/cm 2. Ovo je više nego dovoljno da izazove štetu. Ako oko ne gleda u daljinu, ili ako se snop reflektuje od difuzne površine bez ogledala, znatno snažnije zračenje dovodi do ozljede. Lasersko izlaganje koži nema efekt fokusiranja, tako da je mnogo manje podložna ozljedama na ovim valnim dužinama.

X-zrake

Neki visokonaponski sistemi sa naponom većim od 15 kV mogu generisati X-zrake značajne snage: lasersko zračenje čiji su izvori moćni elektronski pumpani, kao i plazma sistemi i jonski izvori. Ovi uređaji moraju biti testirani kako bi se osigurala odgovarajuća zaštita, između ostalog.

Klasifikacija

Ovisno o snazi ​​ili energiji zraka i talasnoj dužini zračenja, laseri se dijele u nekoliko klasa. Klasifikacija se zasniva na potencijalu uređaja da izazove trenutne povrede očiju, kože ili požara kada je direktno izložen snopu ili kada se reflektuje od difuznih reflektujućih površina. Svi komercijalni laseri moraju biti identifikovani oznakama koje se nanose na njih. Ako je uređaj domaće izrade ili na drugi način nije označen, potrebno je dobiti savjet u vezi s njegovom odgovarajućom klasifikacijom i označavanjem. Laseri se razlikuju po snazi, talasnoj dužini i trajanju ekspozicije.

Secure Devices

Prvoklasni uređaji generišu lasersko zračenje niskog intenziteta. Ne može dostići opasne nivoe, tako da su izvori izuzeti od većine kontrola ili drugih oblika nadzora. Primer: laserski štampači i CD plejeri.

Uslovno sigurni uređaji

Laseri druge klase emituju u vidljivom dijelu spektra. To je lasersko zračenje, čiji izvori kod ljudi izazivaju normalnu reakciju averzije na previše jako svjetlo (refleks treptanja). Kada je izloženo zraku, ljudsko oko trepće u roku od 0,25 s, što pruža dovoljnu zaštitu. Međutim, lasersko zračenje u vidljivom opsegu može oštetiti oko uz stalnu izloženost. Primjeri: laserski pokazivači, geodetski laseri.

Laseri klase 2a su uređaji posebne namjene sa izlaznom snagom manjom od 1 mW. Ovi uređaji uzrokuju štetu samo kada su direktno izloženi duže od 1000 sekundi tokom 8-satnog radnog dana. Primjer: čitači bar kodova.

Opasni laseri

Klasa 3a uključuje uređaje koji ne uzrokuju povrede tokom kratkotrajnog izlaganja nezaštićenom oku. Može predstavljati opasnost pri korištenju optike za fokusiranje kao što su teleskopi, mikroskopi ili dvogledi. Primeri: 1-5 mW helijum-neonski laser, neki laserski pokazivači i nivoi zgrade.

Laserski snop klase 3b može uzrokovati ozljede direktnim izlaganjem ili zrcalnim odsjajem. Primer: Helijum-neonski laser 5-500 mW, mnogi istraživački i terapeutski laseri.

Klasa 4 uključuje uređaje sa nivoima snage većim od 500 mW. Opasne su za oči, kožu, a takođe predstavljaju opasnost od požara. Izloženost zraku, njegovim zrcalnim ili difuznim refleksijama može uzrokovati ozljede očiju i kože. Moraju se poduzeti sve sigurnosne mjere. Primer: Nd:YAG laseri, displeji, hirurgija, rezanje metala.

Lasersko zračenje: zaštita

Svaka laboratorija mora osigurati adekvatnu zaštitu za osobe koje rade sa laserima. Prozori prostorija kroz koje zračenje uređaja klase 2, 3 ili 4 može proći i uzrokovati štetu u nekontrolisanim područjima moraju biti pokriveni ili na drugi način zaštićeni dok takav uređaj radi. Kako biste osigurali maksimalnu zaštitu očiju, preporučuje se sljedeće.

• Svežanj mora biti zatvoren u nereflektirajuću, nezapaljivu zaštitnu kutiju kako bi se smanjio rizik od slučajnog izlaganja ili požara. Za poravnanje snopa koristite fluorescentne ekrane ili sekundarne nišane; Izbjegavajte direktan kontakt s očima.
• Koristite najnižu snagu za postupak poravnanja zraka. Ako je moguće, koristite uređaje niske klase za preliminarne postupke poravnanja. Izbjegavajte prisustvo nepotrebnih reflektirajućih objekata u području rada lasera.
• Ograničite prolaz snopa u opasnu zonu u neradno vrijeme pomoću roleta i drugih barijera. Nemojte koristiti zidove prostorije za poravnavanje zraka lasera klase 3b i 4.
• Koristite nereflektirajuće alate. Neka oprema koja ne reflektuje vidljivu svjetlost postaje zrcaljena u nevidljivom području spektra.
• Ne nosite reflektirajući nakit. Metalni nakit također povećava rizik od strujnog udara.

Zaštitne naočare

Kada radite sa laserima klase 4 na otvorenom opasnom području ili gdje postoji rizik od refleksije, treba nositi zaštitne naočale. Njihova vrsta zavisi od vrste zračenja. Naočare treba odabrati tako da štite od refleksije, posebno difuzne refleksije, i da pružaju zaštitu do nivoa na kojem prirodni zaštitni refleks može spriječiti ozljede oka. Takvi optički uređaji će zadržati određenu vidljivost zraka, spriječiti opekotine kože i smanjiti mogućnost drugih nezgoda.

Faktori koje treba uzeti u obzir pri odabiru zaštitnih naočara:

• talasna dužina ili oblast spektra zračenja;
• optička gustina na određenoj talasnoj dužini;
• maksimalno osvetljenje (W/cm2) ili snaga snopa (W);
• vrsta laserskog sistema;
• režim snage - pulsno lasersko zračenje ili kontinuirani režim;
• mogućnosti refleksije - zrcalne i difuzne;
• linija vida;
• prisustvo korektivnih sočiva ili dovoljne veličine da se omogući nošenje naočara za korekciju vida;
• udobnost;
• prisutnost ventilacijskih otvora za sprječavanje zamagljivanja;
• uticaj na vid boja;
• otpornost na udarce;
• sposobnost obavljanja potrebnih poslova.

Budući da su zaštitne naočare podložne oštećenju i habanju, laboratorijski sigurnosni program bi trebao uključivati ​​periodičnu provjeru ovih sigurnosnih karakteristika.

laserska sigurnosna zaštita od zračenja

Dejstvo lasera na organizam zavisi od parametara zračenja (snage i energije zračenja po jedinici ozračene površine, talasne dužine, trajanja impulsa, brzine ponavljanja impulsa, vremena zračenja, ozračene površine), lokalizacije dejstva i anatomskih i fizioloških karakteristika. ozračenih objekata.

Lasersko zračenje je vrsta elektromagnetno zračenje, generisan u opsegu optičkih talasnih dužina 0,1...1000 µm. Njegova razlika od drugih vrsta zračenja leži u monohromatnosti, koherentnosti i visokom stepenu usmerenosti. Zbog male divergencije laserskog snopa, gustina toka snage može doseći 10 16 ... 10 17 W/m 2.

Efekti ekspozicije (termički, fotohemijski, udarno-akustični itd.) određeni su mehanizmom interakcije laserskog zračenja sa tkivima i zavise od energetskih i vremenskih parametara zračenja, kao i od bioloških i fizičkih - hemijske karakteristike ozračena tkiva i organi.

Lasersko zračenje predstavlja posebnu opasnost za tkiva koja maksimalno apsorbuju zračenje. Relativno blaga ranjivost rožnjače i očnog sočiva, kao i sposobnost optičkog sistema oka da više puta povećava gustinu energije (snagu) zračenja u vidljivom i bliskom infracrvenom opsegu (780<л<1400 нм) на глазном дне по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом.

Ako se ošteti, javlja se bol u očima, grč kapaka, suzenje, oticanje kapaka i očne jabučice, zamagljivanje mrežnjače i krvarenje. Stanice retine se ne oporavljaju nakon oštećenja.

Ultraljubičasto zračenje uzrokuje fotokeratitis, srednjevalno infracrveno zračenje (1400<л<3000 нм) может вызвать отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК - излучение (3000<л<10 6 нм) - ожог роговицы.

Oštećenje kože može biti uzrokovano laserskim zračenjem bilo koje talasne dužine u spektralnom opsegu 180...100.000 nm. Priroda oštećenja kože je slična termalnim opekotinama. Ozbiljnost oštećenja kože, a u nekim slučajevima i cijelog tijela, ovisi o energiji zračenja, trajanju izlaganja, području oštećenja, njegovoj lokaciji, te dodatku sekundarnih izvora izloženosti (sagorijevanje, tinjanje). Minimalna oštećenja kože nastaju pri gustoći energije od 1000...10000 J/m2.

Daleko infracrveno lasersko zračenje (>1400 nm) je sposobno da prodre u tjelesno tkivo do znatne dubine, djelujući na unutrašnje organe (direktno lasersko zračenje).

Dugotrajno kronično djelovanje difuzno reflektovanog laserskog zračenja netermalnog intenziteta može uzrokovati nespecifične, uglavnom vegetativno-vaskularne poremećaje; funkcionalne promjene se mogu uočiti u nervnom, kardiovaskularnom sistemu i endokrinim žlijezdama. Radnici se žale na glavobolju, povećan umor, razdražljivost i znojenje.

Biološki efekti koji se javljaju prilikom izlaganja laserskom zračenju na ljudsko tijelo dijele se u dvije grupe:

Primarni efekti su organske promjene koje se javljaju direktno u ozračenim tkivima;

Sekundarni efekti su nespecifične promjene koje se javljaju u tijelu kao odgovor na zračenje.

Ljudsko oko je najosjetljivije na oštećenja od laserskog zračenja. Laserski snop fokusiran na mrežnjaču očnim sočivom će imati izgled male tačke sa još gušćom koncentracijom energije od zračenja koje pada na oko. Stoga je lasersko zračenje koje ulazi u oko opasno i može uzrokovati oštećenje mrežnice i žilnice s oštećenjem vida. Pri niskim gustoćama energije dolazi do krvarenja, a kod visokih opekotina, pucanja mrežnjače i pojave očnih mjehurića u staklastom tijelu.

Lasersko zračenje također može uzrokovati oštećenje ljudske kože i unutrašnjih organa. Oštećenje kože od laserskog zračenja je slično termalnoj opeklini. Na stepen oštećenja utiču kako ulazne karakteristike lasera, tako i boja i stepen pigmentacije kože. Intenzitet zračenja koji uzrokuje oštećenje kože mnogo je veći od intenziteta koji uzrokuje oštećenje očiju.

Sama riječ "laser" je skraćenica za engleski "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", što znači "pojačanje svjetlosti pomoću stimuliranog zračenja".

Era laserske medicine započela je prije više od pola stoljeća, kada je 1960. godine Theodore Mayman prvi put koristio rubin laser u klinici.

Rubin laser je pratio i drugi laseri: 1961 - neodimijum itrijum aluminijum granat (Nd:YAG) laser; 1962 – argon; 1964 – laser na ugljen dioksidu (CO 2).

Leon Goldman je 1965. godine prijavio upotrebu rubinskog lasera za uklanjanje tetovaža. Nakon toga, do 1983. godine, učinjeni su razni pokušaji korištenja neodimijskih i argonskih lasera za liječenje vaskularnih patologija kože. Ali njihova upotreba je ograničena visokim rizikom od nastanka ožiljaka.

Godine 1983. Rox Anderson i John Parrish objavili su svoj koncept selektivne fototermolize (SPT) u časopisu Science, što je dovelo do revolucionarnih promjena u laserskoj medicini i dermatologiji. Ovaj koncept nam je omogućio da bolje razumijemo procese interakcije laserskog zračenja sa tkivom. Ovo je zauzvrat olakšalo razvoj i proizvodnju lasera za medicinske primjene.

Karakteristike laserskog zračenja

Tri svojstva svojstvena laserskom zračenju čine ga jedinstvenim:

1. Koherencija. Vrhovi i dna talasa su paralelni i u fazi u vremenu i prostoru.
2. Monochrome. Svetlosni talasi koje emituje laser imaju istu dužinu, tačno onu koju obezbeđuje medij koji se koristi u laseru.
3. Kolimacija. Talasi u snopu svjetlosti ostaju paralelni, ne divergiraju, a snop prenosi energiju gotovo bez gubitaka.

Metode interakcije laserskog zračenja sa kožom

Metode laserske hirurgije koriste se za manipulaciju kožom mnogo češće nego bilo koje drugo tkivo. To se objašnjava, prvo, izuzetnom raznolikošću i rasprostranjenošću kožnih patologija i raznih kozmetičkih nedostataka, a drugo, relativnom lakoćom izvođenja laserskih zahvata, što je povezano s površnom lokacijom objekata koji zahtijevaju liječenje. Interakcija laserske svjetlosti sa tkivom temelji se na optičkim svojstvima tkiva i fizičkim svojstvima laserskog zračenja. Distribucija svjetlosti koja ulazi u kožu može se podijeliti na četiri međusobno povezana procesa.

Refleksija. Oko 5-7% svjetlosti se reflektira na nivou stratum corneuma.

Apsorpcija (apsorpcija). Opisano Bouguer-Lambert-Beerovim zakonom. Apsorpcija svjetlosti koja prolazi kroz tkivo ovisi o njegovom početnom intenzitetu, debljini sloja materijala kroz koji svjetlost prolazi, talasnoj dužini apsorbirane svjetlosti i koeficijentu apsorpcije. Ako se svjetlost ne apsorbira, nema efekta na tkivo. Kada ciljni molekul (hromofor) apsorbuje foton, sva njegova energija se prenosi na taj molekul. Najvažniji endogeni hromofori su melanin, hemoglobin, voda i kolagen. Egzogeni hromofori uključuju boje za tetoviranje, kao i čestice prljavštine impregnirane tokom povrede.

Difuzija. Ovaj proces je uglavnom zbog kolagena dermisa. Važnost fenomena raspršenja je u tome što brzo smanjuje gustinu energetskog fluksa koja je dostupna za apsorpciju od strane ciljnog hromofora i, posljedično, klinički učinak na tkivo. Disipacija se smanjuje sa povećanjem talasne dužine, što čini duže talasne dužine idealnim za isporuku energije dubokim dermalnim strukturama.

Penetracija. Dubina prodiranja svjetlosti u potkožne strukture, kao i intenzitet raspršenja zavise od valne dužine. Kratki talasi (300-400 nm) su intenzivno raspršeni i ne prodiru dublje od 100 mikrona . Duži talasi prodiru dublje jer se manje raspršuju .

Glavni fizički parametri lasera koji određuju efekat kvantne energije na određenu biološku metu su dužina generisanog talasa i gustina fluksa energije i vreme ekspozicije.

Dužina generisanog talasa. Talasna dužina laserskog zračenja je uporediva sa spektrom apsorpcije najvažnijih tkivnih hromofora (slika 2). Prilikom odabira ovog parametra neophodno je uzeti u obzir dubinu ciljne strukture (hromofora), budući da rasipanje svjetlosti u dermisu značajno ovisi o talasnoj dužini (slika 3). To znači da se dugi talasi manje apsorbuju od kratkih; Shodno tome, njihov prodor u tkivo je dublji. Također je potrebno uzeti u obzir heterogenost spektralne apsorpcije hromofora tkiva:

• Melanin Obično se nalazi u epidermi i folikulima dlake. Njegov apsorpcioni spektar leži u ultraljubičastom (do 400 nm) i vidljivom (400 - 760 nm) spektru. Apsorpcija laserskog zračenja melaninom postepeno se smanjuje kako se talasna dužina svetlosti povećava. Apsorpcija slabi u bliskom infracrvenom području spektra od 900 nm.
• Hemoglobin nalazi u crvenim krvnim zrncima. Ima mnogo različitih vrhova apsorpcije. Maksimumi apsorpcionog spektra hemoglobina leže u UV-A području (320-400 nm), ljubičastom (400 nm), zelenom (541 nm) i žutom (577 nm) opsegu.
• Kolagenčini osnovu dermisa. Spektar apsorpcije kolagena je u vidljivom opsegu od 400 nm do 760 nm, a u bliskom infracrvenom području spektra od 760 do 2500 nm.
• Vodačini do 70% dermisa. Spektar apsorpcije vode leži u srednjem (2500 - 5000 nm) i dalekom (5000 - 10064 nm) infracrvenom području spektra.

Gustina energetskog toka. Ako valna duljina svjetlosti utječe na dubinu na kojoj je apsorbira jedan ili drugi kromofor, tada je za direktno oštećenje ciljne strukture važna količina energije laserskog zračenja i snaga koja određuje brzinu dolaska ove energije. Energija se mjeri u džulima (J), snaga - u vatima (W, ili J/s). U praksi se ovi parametri zračenja obično koriste u terminima po jedinici površine – gustina toka energije (J/cm2) i brzina protoka energije (W/cm2), odnosno gustina snage.

Vrste laserskih intervencija u dermatologiji

Sve vrste laserskih intervencija u dermatologiji mogu se podijeliti u dvije vrste:

• Tip I Operacije koje uključuju ablaciju područja zahvaćene kože, uključujući epidermu.
• II tip. Operacije usmjerene na selektivno uklanjanje patoloških struktura bez ugrožavanja integriteta epiderme.

Tip I. Ablacija.
Ovaj fenomen je jedan od temeljnih, intenzivno proučavanih, ali još neriješenih problema moderne fizike.
Izraz "ablacija" na ruski se prevodi kao uklanjanje ili amputacija. U nemedicinskom rječniku, ova riječ znači eroziju ili topljenje. U laserskoj hirurgiji, ablacija znači eliminaciju dijela živog tkiva direktno pod utjecajem laserskih fotona. To se odnosi na efekat koji se manifestuje upravo u toku samog postupka ozračivanja, za razliku od situacije (npr. kod fotodinamičke terapije), kada ozračeno tkivo ostaje na mestu nakon prestanka izlaganja laseru, a kasnije dolazi do njegovog postepenog eliminisanja. kao rezultat niza lokalnih bioloških reakcija koje se razvijaju u zoni zračenja.

Energetske karakteristike i učinak ablacije određuju se osobinama ozračenog objekta, karakteristikama zračenja i parametrima koji neraskidivo povezuju svojstva objekta i laserskog zraka - koeficijent refleksije, apsorpcije i raspršenja date vrste zračenja u datoj vrsti zračenja. vrste tkiva ili njegovih pojedinačnih komponenti. Osobine ozračenog objekta uključuju: odnos tekućih i gustih komponenti, njihova hemijska i fizička svojstva, prirodu unutar- i međumolekulskih veza, termičku osjetljivost ćelija i makromolekula, prokrvljenost tkiva itd. Karakteristike zračenja su talasna dužina, način zračenja (kontinuirano ili impulsno), snaga, energija po impulsu, ukupna apsorbovana energija, itd.

Mehanizam ablacije je najdetaljnije proučavan pomoću CO2 lasera (l = 10,6 µm). Njegovo zračenje pri gustini snage od ³ 50 kW/cm 2 intenzivno apsorbuju molekuli vode tkiva. U takvim uslovima dolazi do brzog zagrevanja vode, a iz nje i nevodenih komponenti tkiva. Posljedica toga je brzo (eksplozivno) isparavanje vode iz tkiva (efekt isparavanja) i erupcija vodene pare zajedno sa fragmentima ćelijskih i tkivnih struktura izvan tkiva uz formiranje ablacionog kratera. Zajedno sa pregrijanim materijalom, većina toplinske energije se uklanja iz tkanine. Uz zidove kratera ostaje uska traka zagrijane taline iz koje se toplina prenosi na okolno netaknuto tkivo (slika 4). Pri niskoj gustoći energije (Sl. 5, A), oslobađanje ablacijskih produkata je relativno malo, pa se značajan dio topline iz masivnog sloja taline prenosi na tkivo. Pri većim gustoćama (slika 5, B) uočava se suprotna slika. U ovom slučaju, manja termička oštećenja praćena su mehaničkom traumom tkiva uslijed udarnog vala. Dio zagrijanog materijala u obliku taline ostaje duž zidova kratera ablacije, a ovaj sloj je rezervoar topline koja se prenosi na tkivo izvan kratera. Debljina ovog sloja je ista duž cijele konture kratera. Kako se gustoća snage povećava, ona se smanjuje, a kako se smanjuje, raste, što je praćeno odgovarajućim smanjenjem ili povećanjem zone termičkog oštećenja. Dakle, povećanjem snage zračenja postižemo povećanje brzine uklanjanja tkiva, uz smanjenje dubine termičkog oštećenja.

Opseg primjene CO 2 lasera je vrlo širok. U fokusiranom načinu, koristi se za eksciziranje tkiva uz istovremeno zgrušavanje krvnih sudova. U defokusnom režimu, smanjenjem gustine snage, vrši se slojno uklanjanje (vaporizacija) patološkog tkiva. Na taj način nastaju površinski maligni i potencijalno maligni tumori (karcinom bazalnih ćelija, aktinični heilitis, Queyrova eritroplazija), niz benignih novotvorina kože (angiofibrom, trihlemom, siringom, trihoepiteliom itd.), veliki post-opeklinski tumori. , upalne bolesti kože (granulomi, nodularni hondrodermatitis ušne školjke), ciste, infektivne lezije kože (bradavice, rekurentni kondilomi, duboke mikoze), vaskularne lezije (piogeni granulom, angiokeratom, prstenasti limfangiom), formacije koje uzrokuju duboke kozmetičke formacije, kozmetičke tvorbe -ožiljci od akni, epidermalni madeži, lentigo, ksantelazma) itd.

Defokusirani snop CO 2 lasera koristi se i u čisto kozmetičkoj proceduri - tzv. laserskoj dermoabraziji, odnosno uklanjanju sloj po sloj površinskih slojeva kože u cilju podmlađivanja izgleda pacijenta. U impulsnom režimu sa trajanjem impulsa manjim od 1 ms, 25-50 mikrona tkiva selektivno se ispari u jednom prolazu; u ovom slučaju se formira tanka zona rezidualne termalne nekroze u rasponu od 40-120 mikrona. Veličina ove zone je dovoljna da privremeno izoluje dermalne krvne i limfne žile, što zauzvrat smanjuje rizik od nastanka ožiljaka.

Obnavljanje kože nakon laserske dermoabrazije je zbog nekoliko razloga. Ablacija smanjuje pojavu bora i teksturnih abnormalnosti kroz površinsko isparavanje tkiva, termičku koagulaciju ćelija u dermisu i denaturaciju proteina ekstracelularnog matriksa. Tokom zahvata dolazi do momentalne vidljive kontrakcije kože unutar 20-25% kao rezultat skupljanja (kompresije) tkiva uslijed dehidracije i kompresije kolagenih vlakana. Početak odgođenog, ali dugotrajnijeg rezultata obnove kože postiže se procesima povezanim s odgovorom tkiva na ozljedu. Nakon izlaganja laseru, u području formirane rane razvija se aseptična upala. To stimulira posttraumatsko oslobađanje faktora rasta i infiltraciju fibroblasta. Početak reakcije je automatski praćen porastom aktivnosti, što neizbježno dovodi do toga da fibroblasti počinju proizvoditi više kolagena i elastina. Kao rezultat vaporizacije, aktiviraju se procesi obnavljanja i kinetike proliferacije epidermalnih stanica. U dermisu se pokreću procesi regeneracije kolagena i elastina, nakon čega slijedi njihovo slaganje u paralelnu konfiguraciju.

Slični događaji se dešavaju kada se koriste pulsni laseri koji emituju u bliskom i srednjem infracrvenom području spektra (1,54-2,94 µm): erbijum pumpan diodom (l = 1,54 µm), tulij (l = 1,927 µm), Ho: YSSG (l = 2,09 µm), Er:YSSG (l = 2,79 µm), Er:YAG (l = 2,94 µm). Navedene lasere karakterišu veoma visoki koeficijenti apsorpcije vode. Na primjer, Er:YAG lasersko zračenje apsorbira tkiva koja sadrže vodu 12-18 puta aktivnije od zračenja CO 2 lasera. Kao iu slučaju CO 2 lasera, sloj taline se formira duž zidova ablacionog kratera u tkivu ozračenom Er:YAG laserom. Treba imati na umu da su pri radu na biološkom tkivu ovim laserom energetske karakteristike pulsa, prvenstveno njegova vršna snaga, od značajnog značaja za prirodu promjena u tkivu. To znači da se čak i uz minimalnu snagu zračenja, ali duži puls, dubina termalne nekroze naglo povećava. U takvim uslovima, masa uklonjenih pregrijanih ablacijskih proizvoda je relativno manja od mase preostalih. To uzrokuje duboka termička oštećenja oko ablacijskog kratera. Istovremeno, sa snažnim pulsom situacija je drugačija - minimalna termička oštećenja oko kratera sa visokoefikasnom ablacijom. Istina, u ovom slučaju pozitivan učinak postiže se po cijenu velikog mehaničkog oštećenja tkiva udarnim valom. U jednom prolazu, erbijum laser uklanja tkivo do dubine od 25-50 mikrona uz minimalno zaostalo termalno oštećenje. Kao rezultat toga, proces reepitelizacije kože je mnogo kraći nego nakon izlaganja CO 2 laseru.

II tip. Selektivni uticaj.
Operacije ovog tipa uključuju procedure tokom kojih se postiže lasersko oštećenje određenih intradermalnih i potkožnih formacija bez narušavanja integriteta kože. Ovaj cilj se postiže odabirom karakteristika lasera: talasne dužine i načina zračenja. Oni moraju osigurati apsorpciju laserske svjetlosti hromoforom (obojena ciljna struktura), što će dovesti do njegovog uništenja ili promjene boje zbog pretvaranja energije zračenja u toplinsku (fototermoliza), au nekim slučajevima i u mehaničku energiju. Mete laserskog izlaganja mogu biti: hemoglobin eritrocita koji se nalazi u brojnim proširenim dermalnim sudovima u mrljama od porto-vina (PWS); pigment melanina različitih kožnih formacija; ugalj, kao i druge različito obojene strane čestice koje se unesu ispod epiderme tokom tetoviranja ili dospeju tamo kao rezultat drugih uticaja.

Idealnim selektivnim efektom može se smatrati takav efekat u kojem laserske zrake apsorbiraju samo ciljne strukture, a ne postoji apsorpcija izvan njenih granica. Da bi se postigao takav rezultat, stručnjak koji je odabrao laser odgovarajuće valne dužine trebao bi samo utvrditi gustoću energije zračenja i trajanje ekspozicije (ili impulsa), kao i intervale između njih. Ovi parametri se određuju uzimajući u obzir (TTR) za dati cilj - vremenski period tokom kojeg ciljna temperatura, koja je porasla u trenutku primjene impulsa, pada za polovicu svog povećanja u odnosu na početnu. Prekoračenje trajanja pulsa iznad BTP vrijednosti će uzrokovati neželjeno pregrijavanje tkiva oko mete. Smanjenje intervala između impulsa imat će isti učinak. U principu, sva ova stanja mogu se matematički modelirati prije operacije, ali sam sastav kože ne dozvoljava potpunu upotrebu izračunatih podataka. Činjenica je da u bazalnom sloju epiderme postoje melanociti i pojedinačni kratinociti, koji sadrže melanin. Budući da ovaj pigment intenzivno apsorbira svjetlost u vidljivom, kao i bliskom ultraljubičastom i infracrvenom području spektra (“optički prozor” melanina je u rasponu od 500 do 1100 nm), svako lasersko zračenje u ovom opsegu će se apsorbirati melaninom. To može dovesti do termičkog oštećenja i smrti zahvaćenih ćelija. Štaviše, zračenje u vidljivom dijelu spektra apsorbiraju i citohromi i flavin enzimi (flavoproteini) kako stanica koje sadrže melanin, tako i svih drugih tipova ćelija epiderme i dermisa. Slijedi da kada lasersko zračenje mete koja se nalazi ispod površine kože, neka oštećenja epidermalnih stanica postaju neizbježna. Stoga se pravi klinički problem svodi na kompromisnu potragu za načinima laserskog zračenja u kojima bi bilo moguće postići maksimalno oštećenje cilja uz minimalno oštećenje epiderme (uz očekivanje njegove naknadne regeneracije, uglavnom zbog susjednih neozračenih područja). kože).

Usklađenost sa svim ovim uvjetima u odnosu na određenu metu će dovesti do njenog maksimalnog oštećenja (zagrijavanja ili raspadanja) uz minimalno pregrijavanje ili mehaničko ozljeđivanje susjednih konstrukcija.

Tako je za zračenje patoloških žila portovinskog mrlja (PWS) najracionalnije koristiti laser s najdužom talasnom dužinom koja odgovara vrhovima apsorpcije svjetlosti hemoglobina (l = 540, 577, 585 i 595 nm) , sa trajanjem impulsa reda milisekundi, budući da će u ovom slučaju apsorpcija zračenja melanina biti neznatna (pretpostavka 1 teorije selektivne fototermolize). Relativno duga talasna dužina će efikasno obezbediti duboko zagrevanje tkiva (položaj 2), a relativno dug puls će odgovarati veoma velikim ciljnim veličinama (sudovi sa crvenim krvnim zrncima; pozicija 3).

Ako je cilj postupka eliminacija čestica tetovaže, tada će osim odabira valne dužine zračenja koja odgovara boji ovih čestica, biti potrebno podesiti i trajanje pulsa, koje je znatno kraće nego u slučaju porta. mrlje, kako bi se postiglo mehaničko uništavanje čestica uz minimalno termičko oštećenje ostalih struktura (pozicija 4).

Naravno, poštivanje svih ovih uslova ne obezbeđuje apsolutnu zaštitu epiderme, ali sprečava preteška oštećenja na njoj, koja bi posledično dovela do trajnog kozmetičkog defekta usled prekomernog stvaranja ožiljaka.

Reakcije tkiva na lasersko zračenje

Kada lasersko svjetlo stupi u interakciju s tkivom, javljaju se sljedeće reakcije.

Fotostimulacija. Za fotostimulaciju koriste se terapeutski laseri niskog intenziteta. Što se tiče energetskih parametara, terapeutski laser ima učinak koji ne oštećuje biosistem, ali je u isto vrijeme ta energija dovoljna da aktivira vitalne procese u tijelu, na primjer, ubrzava zacjeljivanje rana.

Fotodinamički odgovor. Princip se zasniva na dejstvu svetlosti određene talasne dužine na fotosenzibilizator (prirodan ili veštački uveden), koji obezbeđuje citotoksično dejstvo na patološko tkivo. U dermatologiji se fotodinamička ekspozicija koristi za liječenje akni vulgaris, psorijaze, lichen planusa, vitiliga, urtikarije pigmentoze itd.

Fototermoliza i fotomehaničke reakcije - Kada se zračenje apsorbuje, energija laserskog snopa se pretvara u toplotu u predelu kože koji sadrži hromofor. Uz dovoljnu snagu laserskog snopa, to dovodi do termičkog uništenja mete . Selektivna fototermoliza se može koristiti za uklanjanje malformacija površinskih krvnih žila, nekih pigmentiranih formacija kože, kose i tetovaža.

Književnost

1. Laserska i svjetlosna terapija. Dover J.S.Moscow. Reed Elsiver 2010.P.5-7
2. Nevorotin A.I. Uvod u lasersku hirurgiju. Tutorial. - Sankt Peterburg: SpetsLit, 2000.
3. Nevorotin A.I. Laserska rana u teorijskom i primijenjenom aspektu. // Laserska biologija i laserska medicina: praksa. Mat. izvještaj rep. seminarsku školu. Dio 2. - Tartu-Pyhäjärve: Izdavačka kuća Tartu univerziteta ESSR, 1991, str. 3-12.
4. Anderson R. R., Parish J. A. Optika ljudske kože. J Invest Dermatol 1981; 77:13-19.
5. Anderson R. R., Parrish J. A. Selektivna fototermoliza: precizna mikrohirurgija selektivnom apsorpcijom impulsnog zračenja. Science 1983; 220:524-527.
6. Goldman L., Blaney D. J., Kindel D. J. et al. Učinak laserske zrake na kožu: preliminarni izvještaj. J Invest Dermatol 1963; 40:121-122.
7. Kaminer M. S., Arndt K. A., Dover J. S. et al. Atlas estetske hirurgije. 2nd ed. - Saunders-Elsevier 2009.
8. Margolis R. J., Dover J. S., Polla L. L. et al. Vidljivi spektar djelovanja za melanin-specifičnu selektivnu fototermolizu. Lasers Surg Med 1989; 9:389-397.

Optički kvantni generatori (OKG, laseri) su uređaji koji predstavljaju izvor svjetlosnog zračenja potpuno novog tipa. Za razliku od snopa bilo kojeg poznatog izvora svjetlosti, koji nosi elektromagnetne valove različitih dužina, laserski snop je monokromatski (elektromagnetski valovi potpuno iste dužine), odlikuje se visokom vremenskom i prostornom koherentnošću (svi valovi se generiraju istovremeno u istoj fazi ), uska usmjerenost, koja određuje precizno fokusiranje u malom volumenu. Stoga, gustina snage laserskog zračenja po impulsu može biti ogromna.

Postoje različite vrste lasera: solid-state, gde je emiter čvrsta - rubin, neodimijum itd., gasni laseri (helijum-neonski, argon, itd.), tečni i poluprovodnički. Laseri mogu raditi u kontinuiranom i impulsnom načinu rada.

Lasersko zračenje karakterišu sledeći glavni parametri: talasna dužina (μm), snaga (W), gustina fluksa snage (W/cm2), energija zračenja (J) i ugaona divergencija zraka (arcmin).

Opseg primene lasera je veoma širok: u raznim oblastima nacionalne privrede, u komunikacijskoj tehnici (omogućava prenos velike količine informacija), u mikroelektronici, industriji satova, u zavarivanju, lemljenju itd. naučna istraživanja, u istraživanju svemira.

Jedinstvenost laserskog snopa - dobijanje velike snage zračenja na veoma maloj površini, potpuna sterilnost - omogućava da se koristi u hirurgiji za koagulaciju tkiva tokom operacija retine, kao novi istraživački alat u eksperimentalnoj biologiji, u citologiji (zraka može da dopre do pojedinačne organele bez oštećenja cijele ćelije) itd.

Sve veći broj ljudi se uključuje u oblast lasera; Time ova vrsta zračenja dobija značaj vrlo ozbiljnog profesionalnog higijenskog faktora.

U proizvodnim uslovima najveća opasnost nije direktni svjetlosni snop, čiji je učinak moguć samo u slučaju grubog kršenja sigurnosnih propisa, već difuzna refleksija i raspršivanje snopa (prilikom vizuelnog praćenja snopa udara u metu, pri posmatranju instrumenata u blizini putanje zraka, kada se reflektuju od zidova i drugih površina). Posebno su opasne reflektirajuće površine. Iako je intenzitet reflektovanog snopa nizak, moguće je premašiti nivoe energije koji su sigurni za oči. U laboratorijama u kojima rade sa pulsnim laserima postoje dodatni nepovoljni faktori: konstantna (80-00 dB) i pulsirajuća (do 120 dB ili više) buka, zasljepljujuća svjetlost lampi pumpe, umor vizualnog analizatora, nervno-emocionalni stres , gasne nečistoće u vazdušnom okruženju - ozon, azotni oksidi; ultraljubičasto zračenje itd.

Biološki efekat lasera

Biološki efekat lasera određuju dva glavna kriterijuma: 1) fizičke karakteristike lasera (talasna dužina laserskog zračenja, režim kontinuiranog ili impulsnog zračenja, trajanje impulsa, brzina ponavljanja impulsa, specifična snaga), 2) karakteristike apsorpcije tkiva. Svojstva same biološke strukture (apsorbujuća, reflektujuća sposobnost) utiču na efekte biološkog delovanja lasera.

Djelovanje lasera je višestruko – električno, fotohemijsko; glavni efekat je termalni. Laseri sa velikom pulsnom energijom su najopasniji.

Direktan monokromatski svjetlosni impuls uzrokuje lokalnu opekotinu u zdravom tkivu - koagulaciju proteina, lokalnu nekrozu, oštro ograničenu od susjednog područja, aseptičnu upalu s naknadnim razvojem ožiljka vezivnog tkiva. Uz intenzivno zračenje - poremećaji vaskularizacije, krvarenja u parenhimskim organima. Uz ponovljeno zračenje, patološki učinak se povećava. Najosjetljivije su oči (rožnica i sočivo fokusiraju zračenje na mrežnicu) i koža, posebno pigmentirana koža.

Klinika

Kada laserski snop direktno pogodi oko, retina gori i puca. Rožnjača, šarenica, sočivo i koža očnih kapaka mogu biti zahvaćeni. Šteta je obično nepovratna.

Ne samo direktno, već i raspršeno reflektovano zračenje s bilo koje površine opasno je za oči. Uz produženo izlaganje potonjem, najčešće se nalaze igličasti, strelasti, a rjeđe precizna zamućenja sočiva. Na retini se nalaze svijetle, žućkasto-bijele, depigmentirane lezije. Prilikom proučavanja funkcionalnog stanja vizualnog analizatora, utvrđuje se smanjenje osjetljivosti na svjetlost i kontrast, povećanje vremena oporavka adaptacije i promjene u osjetljivosti na svjetlost. Karakteristične tegobe su bol i pritisak u očnim jabučicama, bol u očima, umor očiju na kraju radnog dana i glavobolja.

Pored oštećenja organa vida, pri radu sa OCG-om razvija se kompleks nespecifičnih reakcija iz različitih organa i sistema.

Klinička slika općih poremećaja sastoji se od autonomne disfunkcije s dodatkom neurotičnih reakcija na asteničnoj pozadini. S povećanjem profesionalnog iskustva povećava se učestalost neurocirkulatorne distonije u hipotoničnoj ili hipertoničnoj varijanti, ovisno o prirodi laserskog zračenja (kontinuirano, pulsno), kao i stupnju neurotizacije.

Postoje i disfunkcije vestibularnog aparata, kako u pravcu povećanja tako i smanjenja njegove ekscitabilnosti. Učestalost ovih kršenja takođe se povećava sa povećanjem profesionalnog iskustva.

Biokemijske pokazatelje karakteriziraju: povećanje razine amonijaka u krvi, povećanje aktivnosti alkalne fosfataze i transferaza, promjena u izlučivanju kateholamina.

U eksperimentima na životinjama, pod uticajem niskih energetskih intenziteta, primećuju se promene u cerebralnom krvotoku, povezane sa promenama u sistemskoj hemodinamici. Utvrđeno je dejstvo laserske energije na hipotalamus-hipofizni sistem.

Ispitivanje radne sposobnosti

Ukoliko se razviju funkcionalni poremećaji centralnog nervnog sistema ili kardiovaskularnog sistema, preporučuje se lečenje i privremeni prelazak na drugi posao; vratiti na posao ako se stanje poboljša (pod medicinskim nadzorom) i podložni poboljšanim uslovima rada. Oštećenje oka je kontraindikacija za dalji rad sa laserom.

Prevencija

Racionalna organizacija uslova rada u laboratoriji. Postavljanje lasera u izolovanu prostoriju. Alarmni sistem koji osigurava sigurnost tokom rada lasera. Izbjegavajte korištenje reflektirajućih površina. Laserski snop mora biti usmjeren na nereflektirajuću i nezapaljivu pozadinu. Zidovi su ofarbani mat - u svetle boje. Zaštita zraka (posebno moćnog lasera) od emitera do sočiva. Strogo je zabranjeno da ljudi ostanu u opasnoj zoni laserskog zračenja dok laser radi. Osobama koje nisu angažovane na servisiranju lasera zabranjen je boravak u laboratoriji. Efikasna ventilacija. Opća i lokalna rasvjeta. Strogo pridržavanje zahtjeva električne sigurnosti i mjera lične zaštite. Upotreba posebno dizajniranih zaštitnih naočara (svaka talasna dužina ima svoj filter). Rad u uslovima opšte jakog osvetljenja da bi stezio zenicu. Kada radite s visokim energijama, izbjegavajte kontakt bilo kojeg dijela tijela sa direktnim snopom, preporučuje se nošenje crnih filcanih ili kožnih rukavica. Stroga oftalmološka kontrola. Preliminarni i periodični lekarski pregledi.

Predavanje 8

“Laser” je skraćenica nastala od početnih slova engleske fraze Light amplification by stimulated emission of radiation – pojačanje svjetlosti stvaranjem stimuliranog zračenja.

Laser (optički kvantni generator) je generator elektromagnetnog zračenja u optičkom opsegu, baziran na upotrebi stimulisanog zračenja.

Lasersko zračenje je elektromagnetno zračenje koje nastaje u ( laseri ) sa talasnom dužinom od 0,2-1000 µm: 0,2...0,4 µm - ultraljubičasto, 0,4...0,75 µm - vidljivo svetlo, blisko infracrveno 0,75...1,4 µm, infracrveno 1,4...10 2 mikrona.

Distinctive posebnost lasersko zračenje je: monohromno zračenje ( striktno jedna talasna dužina); koherentnost zračenja (svi izvori zračenja emituju elektromagnetne talase u istoj fazi); oštar fokus snopa (mala razlika).

Lasersko zračenje se razlikuje po vrsta zračenja on

- direktno(zatvoren u ograničenom punom kutu)

- rasuti(rasuti iz supstance koja je dio medija kroz koji prolazi laserski snop)

- reflektirano u ogledalu ( reflektuje se od površine pod uglom jednakim upadnom uglu zračenja)

- difuzno reflektovano(reflektuje se od površine u svim mogućim pravcima)

Kao tehnički uređaj, laser se sastoji od tri glavna elementa:

- aktivni medij

- rezonator

- pumpni sistemi.

U zavisnosti od karaktera aktivni medij laseri se dijele na sljedeće tipove: solid-state (na kristalima ili staklu); gas (He-Ne, Ar, Kr, Xe, Ne, He-Cd, CO 2, itd.); tekućina; poluprovodnik, itd.

As rezonator Obično se koriste paralelna ogledala visoke refleksije između kojih se postavlja aktivni medij.

Pumpanje, tj. prijenos atoma aktivnog medija na gornji nivo osigurava se ili snažnim izvorom svjetlosti ili električnim pražnjenjem.

Postoje kontinuirani i impulsni laseri.

Klasifikacija lasera se može predstaviti na sljedeći način (sl.):

Prema stepenu opasnosti od stvorenog zračenja, laseri se klasifikuju prema GOST 12.1.041-83 (1996):

klasa 1 ( sigurno)- izlazno zračenje ne predstavlja opasnost za oči i kožu;

Klasa II ( niske opasnosti) - izlazno zračenje je opasno kada su oči ozračene direktnim ili reflektovanim zračenjem;

Klasa III ( umjereno opasno) – direktno, zrcalno i difuzno reflektovano zračenje je opasno za oči;

klasa IV ( veoma opasno) – difuzno reflektovano zračenje na udaljenosti od 10 cm od reflektovane površine opasno je za kožu.

Laseri se klasifikuju prema stepenu opasnosti na osnovu vremenskih, energetskih i geometrijskih (tačkasti ili prošireni izvor) karakteristika izvora zračenja i maksimalno dozvoljenih nivoa laserskog zračenja.

Specifikacije lasera : talasna dužina, µm; širina emisione linije; intenzitet zračenja (određen energijom ili snagom izlaznog snopa i izražen u J ili W); trajanje pulsa, s; frekvencija ponavljanja impulsa, Hz.

Laseri se široko koriste u naučne svrhe, u praktičnoj medicini, kao iu različitim oblastima tehnologije. Područja primjene lasera određena su energijom korištenog laserskog zračenja:

Biološki efekat lasera zračenje zavisi od energije zračenja E, pulsna energija E i, gustina snage (energije). W p( W e), vrijeme zračenja t, talasna dužina l, trajanje impulsa t, frekvencija ponavljanja impulsa f, fluks zračenja F, površinska gustina zračenja E e, intenzitet zračenja I.

Pod uticajem laserskog zračenja poremećene su vitalne funkcije kako pojedinih organa, tako i organizma u celini. Trenutno je utvrđeno specifično dejstvo laserskog zračenja na biološke objekte, koje se razlikuje od dejstva drugih opasnih industrijskih fizičko-hemijskih faktora. Kada su izloženi laserskom zračenju na kontinuiranoj biološkoj strukturi (na primjer, ljudskom tijelu), razlikuju se tri faze: fizički, fizičko-hemijski i kemijski.

U prvoj fazi ( fizički) dolazi do interakcija zračenja sa materijom, čija priroda zavisi od anatomskih, optičko-fizičkih i funkcionalnih karakteristika tkiva, kao i od energetskih i prostornih karakteristika zračenja i, pre svega, od talasne dužine i intenziteta zračenja. radijacije. U ovoj fazi, supstanca se zagreva, energija elektromagnetnog zračenja se prenosi u mehaničke vibracije, ionizaciju atoma i molekula, pobuđivanje i prelazak elektrona sa valentnih nivoa u provodni pojas, rekombinaciju pobuđenih atoma, itd. izloženi kontinuiranom laserskom zračenju, prevladava uglavnom termički mehanizam djelovanja, usljed čega dolazi do koagulacije proteina, a pri velikim snagama do isparavanja biološkog tkiva. U pulsnom režimu (sa trajanjem impulsa<10 -2 с) механизм взаимодействия становится более сплошным и приводит к переходу энергии излучения в энергию механических колебаний среды, в частности ударной волны. При мощности излучения свыше 10 7 Вт и высокой степени фокусировки лазерного луча возможно возникновение ионизирующих излучений.

U drugoj fazi ( fizičko-hemijski ) slobodni radikali nastaju od jona i pobuđenih molekula, koji imaju visoku sposobnost hemijskih reakcija.

U trećoj fazi ( hemijski ) slobodni radikali reaguju sa molekulima supstanci koje čine živo tkivo i u tom slučaju dolazi do molekularnog oštećenja, što dalje određuje ukupnu sliku dejstva laserskog zračenja na ozračeno tkivo i organizam u celini. Šematski, glavni faktori koji određuju biološki učinak laserskog zračenja mogu se predstaviti na sljedeći način:

Lasersko zračenje predstavlja opasnost uglavnom za tkiva koja direktno apsorbuju zračenje, stoga, sa stanovišta potencijalne opasnosti od izlaganja i mogućnosti zaštite od laserskog zračenja, uglavnom razmatramo oči i kožu.

Rožnica i očno sočivo su vrlo osjetljivi na elektromagnetno zračenje, a optički sistem oka je sposoban povećati gustoću energije vidljivog i bliskog infracrvenog opsega u fundusu u odnosu na rožnicu za nekoliko redova veličine.

Dugotrajno izlaganje laserskom zračenju u vidljivom opsegu (ne mnogo manje od praga opekotina) na retini oka može uzrokovati nepovratne promjene na njoj, au bliskom infracrvenom području može dovesti do zamućenja sočiva. Stanice retine se ne oporavljaju nakon oštećenja.

Djelovanje laserskog zračenja na kožu, ovisno o početnoj apsorbiranoj energiji, dovodi do različitih lezija: od blagog eritema (crvenila) do površinskog ugljenisanja i, u konačnici, stvaranja dubokih defekta kože.

Razlikovati 6 vrsta izlaganja zračenju živog organizma :

1) termalni (toplotni) efekat. Kada je lasersko zračenje fokusirano, značajna količina toplote se oslobađa u maloj zapremini u kratkom vremenskom periodu;

2) energetski efekat. Određeno velikim gradijentom električnog polja zbog velike gustine snage. Ova akcija može izazvati polarizaciju molekula, rezonanciju i druge efekte.;

3) fotohemijsko djelovanje. Manifestira se u blijeđenju brojnih boja;

4) mehaničko dejstvo. Manifestira se pojavom vibracija ultrazvučnog tipa u ozračenom tijelu.

5) elektrostrikcija – deformacija molekula u električnom polju laserskog zračenja;

6) formiranje mikrotalasnog elektromagnetnog polja unutar ćelije.

Izloženost energiji prihvaćena je kao maksimalno dozvoljeni nivoi (MAL) izloženosti radijaciji. Za daljinsko upravljanje kontinuiranim laserskim zračenjem odabire se izlaganje energiji najmanje vrijednosti koja ne uzrokuje primarne i sekundarne biološke efekte (uzimajući u obzir valnu dužinu i trajanje izlaganja). Za pulsno periodično zračenje, brzina ekspozicije se izračunava uzimajući u obzir stopu ponavljanja i izloženost nizu impulsa.

Prilikom rada lasera, osim laserskog zračenja, postoje i druge vrste opasnosti. To su oslobađanje štetnih hemikalija, buka, vibracije, elektromagnetna polja, jonizujuće zračenje itd.