Laserid on muutumas üha olulisemateks uurimisvahenditeks meditsiinis, füüsikas, keemias, geoloogias, bioloogias ja inseneriteaduses. Ebaõige kasutamise korral võivad need põhjustada pimestamist ja vigastusi (sh põletushaavu ja elektrilööke) operaatoritele ja teistele töötajatele, sealhulgas laboris kõrvalseisjatele, samuti olulist varalist kahju. Nende seadmete kasutajad peavad nende käsitsemisel täielikult mõistma ja rakendama vajalikke ettevaatusabinõusid.

Mis on laser?

Sõna "laser" (LASER, valguse võimendus stimuleeritud kiirguse abil) on lühend, mis tähistab "valguse võimendust stimuleeritud kiirguse emissiooniga". Laseri tekitatud kiirguse sagedus on elektromagnetilise spektri nähtava osa sees või selle lähedal. Energia võimendatakse äärmiselt suure intensiivsusega protsessi kaudu, mida nimetatakse laser-indutseeritud emissiooniks.

Mõistet kiirgus mõistetakse sageli valesti, sest seda kasutatakse ka kirjeldamiseks Selles kontekstis tähendab see energia ülekandmist. Energia kandub ühest kohast teise juhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse kaudu.

Seal on palju erinevat tüüpi erinevates keskkondades töötavad laserid. Töökeskkonnaks kasutatakse gaase (näiteks argoon või heeliumi ja neooni segu), tahkeid kristalle (näiteks rubiin) või vedelaid värvaineid. Töökeskkonna energiaga varustamisel see ergastab ja vabastab energiat valgusosakeste (footonite) kujul.

Suletud toru mõlemas otsas olev peeglipaar peegeldab või edastab valgust kontsentreeritud voos, mida nimetatakse laserkiireks. Iga töökeskkond tekitab ainulaadse lainepikkuse ja värviga kiire.

Laservalguse värvi väljendatakse tavaliselt lainepikkusega. See on mitteioniseeriv ja sisaldab spektri ultraviolett- (100-400 nm), nähtavat (400-700 nm) ja infrapunast (700 nm - 1 mm) osa.

Elektromagnetiline spekter

Igal elektromagnetlainel on selle parameetriga seotud ainulaadne sagedus ja pikkus. Nii nagu punasel valgusel on oma sagedus ja lainepikkus, on kõigil teistel värvidel – oranžil, kollasel, rohelisel ja sinisel – unikaalne sagedus ja lainepikkus. Inimesed on võimelised neid elektromagnetlaineid tajuma, kuid ei näe ülejäänud spektrit.

Ultraviolettkiirgus on ka kõige kõrgema sagedusega. Infrapuna, mikrolainekiirgus ja raadiolained hõivavad spektri madalamad sagedused. Nähtav valgus on nende kahe vahel väga kitsas vahemikus.

mõju inimestele

Laser tekitab intensiivse, suunatud valguskiire. Kui see suunatakse, peegeldub või fokusseeritakse objektile, neeldub kiir osaliselt, tõstes objekti pinna ja sisemuse temperatuuri, mis võib põhjustada materjali muutumise või deformeerumise. Need laserkirurgias ja materjalide töötlemisel kasutatavad omadused võivad olla inimkudedele ohtlikud.

Lisaks kudedele termiliselt mõjuvale kiirgusele on ohtlik fotokeemilist efekti tekitav laserkiirgus. Selle seisund on spektri piisavalt lühike, st ultraviolett- või sinine osa. Kaasaegsed seadmed toodavad laserkiirgust, mille mõju inimesele on minimaalne. Väikese võimsusega laseritel ei ole piisavalt energiat, et tekitada kahju ja nad ei kujuta endast ohtu.

Inimkude on energia suhtes tundlik ning teatud tingimustel võib elektromagnetkiirgus, sealhulgas laserkiirgus, kahjustada silmi ja nahka. Traumaatilise kiirguse lävitasemete kohta on tehtud uuringuid.

Oht silmadele

Inimese silm on vigastustele vastuvõtlikum kui nahk. Sarvkestal (silma selge välimine esipind), erinevalt pärisnahast, puudub surnud rakkude välimine kiht, mis kaitseks seda kahjustuste eest. keskkond. Laser neeldub silma sarvkestas, mis võib seda kahjustada. Vigastusega kaasneb epiteeli turse ja erosioon ning raskete vigastuste korral - eesmise kambri hägustumine.

Samuti võib silmalääts olla vigastuste suhtes vastuvõtlik, kui see puutub kokku erineva laserkiirgusega – infrapuna- ja ultraviolettkiirgusega.

Suurim oht ​​on aga laseri mõju võrkkestale optilise spektri nähtavas osas - 400 nm (violetne) kuni 1400 nm (infrapuna lähis). Selles spektri piirkonnas on kollimeeritud kiired keskendunud võrkkesta väga väikestele aladele. Kõige ebasoodsam mõju tekib siis, kui silm vaatab kaugusesse ja seda tabab otsene või peegeldunud kiir. Sel juhul ulatub selle kontsentratsioon võrkkestale 100 000 korda.

Seega mõjutab nähtav kiir võimsusega 10 mW/cm 2 võrkkesta võimsusega 1000 W/cm 2. See on kahju tekitamiseks enam kui piisav. Kui silm ei vaata kaugusesse või kui kiir peegeldub hajusalt, mittepeegelpinnalt, põhjustab oluliselt võimsam kiirgus vigastusi. Laseriga kokkupuutel nahaga ei ole teravustavat efekti, mistõttu on see nendel lainepikkustel palju vähem vastuvõtlik vigastustele.

röntgenikiirgus

Mõned kõrgepingesüsteemid, mille pinge on üle 15 kV, võivad tekitada märkimisväärse võimsusega röntgenikiirgust: laserkiirgust, mille allikad on võimsad elektrooniliselt pumbatavad, samuti plasmasüsteemid ja iooniallikad. Neid seadmeid tuleb muu hulgas katsetada, et tagada muuhulgas korralik varjestus.

Klassifikatsioon

Sõltuvalt kiire võimsusest või energiast ja kiirguse lainepikkusest jagatakse laserid mitmesse klassi. Klassifikatsioon põhineb seadme potentsiaalil põhjustada otsesel kokkupuutel kiirega või peegelduvalt hajusalt peegeldavatelt pindadelt koheselt silmi, nahka või tulekahju. Kõik müügil olevad laserid tuleb identifitseerida neile kantud märgiste järgi. Kui seade on kodus valmistatud või muul viisil märgistamata, tuleks küsida nõu selle asjakohase klassifikatsiooni ja märgistamise kohta. Lasereid eristatakse võimsuse, lainepikkuse ja kokkupuute kestuse järgi.

Turvalised seadmed

Esmaklassilised seadmed tekitavad madala intensiivsusega laserkiirgust. See ei saa jõuda ohtliku tasemeni, seega on allikad vabastatud enamikust kontrollidest või muudest järelevalvevormidest. Näide: laserprinterid ja CD-mängijad.

Tinglikult ohutud seadmed

Teise klassi laserid kiirgavad spektri nähtavas osas. See on laserkiirgus, mille allikad põhjustavad inimestel normaalset vastumeelsust liiga ereda valguse suhtes (pilgutusrefleks). Kiirega kokku puutudes vilgub inimsilm 0,25 s jooksul, mis tagab piisava kaitse. Nähtavas ulatuses laserkiirgus võib aga pideva kokkupuute korral silma kahjustada. Näited: laserosutajad, geodeetilised laserid.

2a klassi laserid on eriotstarbelised seadmed, mille väljundvõimsus on alla 1 mW. Need seadmed põhjustavad kahjustusi ainult siis, kui need on 8-tunnise tööpäeva jooksul otseses kokkupuutes kauem kui 1000 sekundit. Näide: vöötkoodilugejad.

Ohtlikud laserid

Klass 3a hõlmab seadmeid, mis ei põhjusta vigastusi lühiajalisel kokkupuutel kaitsmata silmaga. Võib kujutada endast ohtu teravustamisoptika (nt teleskoobid, mikroskoobid või binoklid) kasutamisel. Näited: 1–5 mW heelium-neoonlaser, mõned laserosutajad ja hoone lood.

Klassi 3b laserkiir võib põhjustada vigastusi otsese kokkupuute või peegeldumise tõttu. Näide: heelium-neoonlaser 5-500 mW, palju uurimis- ja ravilasereid.

Klass 4 hõlmab seadmeid, mille võimsus on üle 500 mW. Need on ohtlikud silmadele, nahale ja on ka tuleohtlikud. Kiire kokkupuude, selle peegeldus või hajus peegeldus võib põhjustada silma- ja nahavigastusi. Tuleb võtta kõik ohutusmeetmed. Näide: Nd:YAG laserid, kuvarid, kirurgia, metalli lõikamine.

Laserkiirgus: kaitse

Iga labor peab tagama piisava kaitse laseritega töötavatele inimestele. Ruumiaknad, millest võib läbi pääseda 2., 3. või 4. klassi seadmest tulev kiirgus, põhjustades kontrollimatutes kohtades kahju, peavad olema sellise seadme töötamise ajal kaetud või muul viisil kaitstud. Silmade maksimaalse kaitse tagamiseks on soovitatav järgida järgmist.

• Kimp peab olema ümbritsetud mittepeegeldava, mittesüttiva kaitseümbrisega, et minimeerida juhusliku kokkupuute või tulekahju ohtu. Kiire joondamiseks kasutage fluorestseeruvaid ekraane või sekundaarseid sihikuid; Vältida otsest kokkupuudet silmadega.
• Kasutage kiire joondamise protseduuriks väikseimat võimsust. Võimalusel kasutage eeljoondamistoiminguteks madala klassi seadmeid. Vältige tarbetute peegeldavate objektide viibimist laseri tööpiirkonnas.
• Piirata kiire läbipääsu ohualasse töövälisel ajal luukide ja muude tõkete abil. Ärge kasutage klassi 3b ja 4 laserite kiirte joondamiseks ruumi seinu.
• Kasutage mittepeegeldavaid tööriistu. Mõned seadmed, mis ei peegelda nähtavat valgust, peegelduvad spektri nähtamatus piirkonnas.
• Ärge kandke peegeldavaid ehteid. Metallist ehted suurendavad ka elektrilöögi ohtu.

Kaitseprillid

Klassi 4 laseritega töötades avatud ohtliku alaga või peegeldumisohuga tuleb kanda kaitseprille. Nende tüüp sõltub kiirguse tüübist. Prillid tuleks valida nii, et need kaitseksid peegelduste, eriti hajusate peegelduste eest, ja tagaksid kaitse tasemel, kus loomulik kaitserefleks võib vältida silmade vigastusi. Sellised optilised seadmed säilitavad valgusvihu mõningase nähtavuse, hoiavad ära nahapõletuse ja vähendavad muude õnnetuste võimalust.

Kaitseprillide valimisel tuleb arvestada järgmiste teguritega:

• kiirgusspektri lainepikkus või piirkond;
• optiline tihedus teatud lainepikkusel;
• maksimaalne valgustus (W/cm2) või kiire võimsus (W);
• lasersüsteemi tüüp;
• toiterežiim - impulss-laserkiirgus või pidevrežiim;
• peegeldusvõimalused - peegelduvad ja hajusad;
• vaateväli;
• korrigeerivate läätsede olemasolu või piisav suurus, et võimaldada nägemise korrigeerimiseks prillide kandmist;
• mugavus;
• ventilatsiooniavade olemasolu udu vältimiseks;
• mõju värvinägemisele;
• löögikindlus;
• võime täita vajalikke ülesandeid.

Kuna kaitseprillid on vastuvõtlikud kahjustumisele ja kulumisele, peaks labori ohutusprogramm hõlmama nende turvaelementide perioodilist kontrolli.

laserohutus kiirguskaitse

Laserite mõju kehale sõltub kiirgusparameetritest (kiirguse võimsus ja energia kiiritatud pinnaühiku kohta, lainepikkus, impulsi kestus, impulsi kordussagedus, kiiritusaeg, kiiritatud pinna pindala), kokkupuute lokaliseerimine ning anatoomilised ja füsioloogilised omadused. kiiritatud objektide omadused.

Laserkiirgus on tüüp elektromagnetiline kiirgus, mis genereeritakse optilise lainepikkuse vahemikus 0,1...1000 µm. Selle erinevus teistest kiirgusliikidest seisneb selle ühevärvilisuses, koherentsuses ja kõrges suunatavuses. Laserkiire väikese lahknevuse tõttu võib võimsusvoo tihedus ulatuda 10 16 ... 10 17 W/m 2 -ni.

Kokkupuute mõju (termiline, fotokeemiline, löök-akustiline jne) määrab laserkiirguse ja kudede interaktsiooni mehhanism ning need sõltuvad kiirguse energia- ja ajaparameetritest, samuti bioloogilisest ja füüsikast. keemilised omadused kiiritatud kuded ja elundid.

Laserkiirgus kujutab endast erilist ohtu kudedele, mis neelavad kiirgust maksimaalselt. Silmaläätse ja sarvkesta suhteliselt kerge haavatavus, samuti silma optilise süsteemi võime korduvalt suurendada kiirguse energiatihedust (võimsust) nähtavas ja lähiinfrapuna piirkonnas (780<л<1400 нм) на глазном дне по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом.

Kahjustuse korral ilmnevad valu silmades, silmalaugude spasmid, pisaravool, silmalaugude ja silmamuna turse, võrkkesta hägustumine ja hemorraagia. Võrkkesta rakud ei taastu pärast kahjustust.

Ultraviolettkiirgus põhjustab fotokeratiiti, kesklaine infrapunakiirgust (1400<л<3000 нм) может вызвать отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК - излучение (3000<л<10 6 нм) - ожог роговицы.

Nahakahjustusi võib põhjustada mistahes lainepikkusega laserkiirgus spektrivahemikus 180...100 000 nm. Nahakahjustuse olemus on sarnane termilise põletusega. Naha ja mõnel juhul kogu keha kahjustuse raskusaste sõltub kiirgusenergiast, kokkupuute kestusest, kahjustuse piirkonnast, selle asukohast ja sekundaarsete kokkupuuteallikate (põlemine, hõõgumine) lisamisest. Minimaalne nahakahjustus kujuneb välja energiatiheduse 1000...10000 J/m2 juures.

Kaug-infrapuna laserkiirgus (>1400 nm) on võimeline tungima kehakudedesse märkimisväärse sügavusega, mõjutades siseorganeid (otsene laserkiirgus).

Mittetermilise intensiivsusega difuusselt peegeldunud laserkiirguse pikaajaline krooniline toime võib põhjustada mittespetsiifilisi, peamiselt vegetatiivseid-veresoonkonna häireid; funktsionaalseid muutusi võib täheldada närvi-, kardiovaskulaarsüsteemis ja endokriinsetes näärmetes. Töötajad kurdavad peavalu, suurenenud väsimust, ärrituvust ja higistamist.

Laserkiirgusega kokkupuutel inimkehale tekkivad bioloogilised mõjud jagunevad kahte rühma:

Esmane mõju on orgaanilised muutused, mis tekivad otse kiiritatud kudedes;

Sekundaarsed mõjud on mittespetsiifilised muutused, mis ilmnevad kehas vastusena kiirgusele.

Inimsilm on laserkiirguse kahjustustele kõige vastuvõtlikum. Silmaläätse poolt võrkkestale fokuseeritud laserkiir näeb välja väikese laiguna, mille energiakontsentratsioon on isegi tihedam kui silma sattunud kiirgus. Seetõttu on silma sattuv laserkiirgus ohtlik ja võib põhjustada nägemispuudega võrkkesta ja soonkesta kahjustusi. Madala energiatiheduse korral tekib hemorraagia ja suurel korral põletustunne, võrkkesta rebend ja silmamullide ilmumine klaaskehasse.

Laserkiirgus võib kahjustada ka inimese nahka ja siseorganeid. Laserkiirgusest tulenev nahakahjustus sarnaneb termilise põletusega. Kahjustuse astet mõjutavad nii laserite sisendomadused kui ka naha värvus ja pigmentatsiooniaste. Nahakahjustusi põhjustav kiirguse intensiivsus on palju suurem kui silmakahjustusi põhjustav intensiivsus.

Sõna "laser" ise on lühend ingliskeelsest sõnast "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", mis tähendab "valguse võimendust stimuleeritud kiirguse abil".

Lasermeditsiini ajastu algas enam kui pool sajandit tagasi, kui 1960. aastal kasutas Theodore Mayman esimest korda kliinikus rubiinlaserit.

Rubiinlaserile järgnesid teised laserid: 1961 - neodüüm-ütrium-alumiiniumgranaat (Nd:YAG) laser; 1962 – argoon; 1964 – süsinikdioksiidi (CO 2) laser.

1965. aastal teatas Leon Goldman rubiinlaseri kasutamisest tätoveeringu eemaldamiseks. Seejärel, kuni 1983. aastani, tehti mitmesuguseid katseid kasutada neodüüm- ja argoonlasereid naha veresoonte patoloogiate raviks. Kuid nende kasutamist piiras suur armistumise oht.

1983. aastal avaldasid Rox Anderson ja John Parrish ajakirjas Science oma selektiivse fototermolüüsi (SPT) kontseptsiooni, mis tõi kaasa revolutsioonilised muutused lasermeditsiinis ja dermatoloogias. See kontseptsioon võimaldas meil paremini mõista laserkiirguse ja koe koostoime protsesse. See on omakorda hõlbustanud meditsiiniliste rakenduste jaoks mõeldud laserite väljatöötamist ja tootmist.

Laserkiirguse omadused

Laserkiirgusele omased kolm omadust muudavad selle ainulaadseks:

1. Sidusus. Lainete tipud ja lohud on ajas ja ruumis paralleelsed ning faasis.
2. Ühevärviline. Laseri kiiratavad valguslained on sama pikkusega, täpselt sama pikkusega, mille annab laseris kasutatav keskkond.
3. Kollimatsioon. Valgusvihus olevad lained jäävad paralleelseks, ei lahkne ja kiir edastab energiat praktiliselt ilma kadudeta.

Laserkiirguse ja naha interaktsiooni meetodid

Laserkirurgia meetodeid kasutatakse nahaga manipuleerimiseks palju sagedamini kui mis tahes muu koega. See on seletatav esiteks nahapatoloogiate ja erinevate kosmeetiliste defektide erakordse mitmekesisuse ja levimusega ning teiseks laserprotseduuride teostamise suhtelise lihtsusega, mis on seotud ravi vajavate objektide pinnapealse paiknemisega. Laservalguse koostoime koega põhineb koe optilistel omadustel ja laserkiirguse füüsikalistel omadustel. Nahka siseneva valguse jaotuse võib jagada neljaks omavahel seotud protsessiks.

Peegeldus. Sarvkihi tasandil peegeldub umbes 5-7% valgusest.

Imendumine (absorptsioon). Kirjeldatud Bouguer-Lambert-Beeri seadusega. Kudede kaudu läbiva valguse neeldumine sõltub selle algsest intensiivsusest, materjalikihi paksusest, mida valgus läbib, neelduva valguse lainepikkusest ja neeldumistegurist. Kui valgust ei neeldu, ei avalda see koele mõju. Kui footon neeldub sihtmolekulisse (kromofoor), kandub kogu selle energia sellele molekulile. Olulisemad endogeensed kromofoorid on melaniin, hemoglobiin, vesi ja kollageen. Eksogeensete kromofooride hulka kuuluvad tätoveeringuvärvid, aga ka vigastuse ajal immutatud mustuseosakesed.

Difusioon. See protsess on peamiselt tingitud dermise kollageenist. Hajumisnähtuse tähtsus seisneb selles, et see vähendab kiiresti sihtkromofoori poolt neeldumiseks saadaolevat energiavoo tihedust ja sellest tulenevalt ka kliinilist toimet koele. Lainepikkuse suurenedes hajumine väheneb, muutes pikemad lainepikkused ideaalseks energia viimiseks sügavatesse nahastruktuuridesse.

Tungimine. Valguse nahaalustesse struktuuridesse tungimise sügavus, samuti hajumise intensiivsus sõltub lainepikkusest. Lühikesed lained (300-400 nm) on intensiivselt hajutatud ja ei tungi sügavamale kui 100 mikronit . Pikemad lained tungivad sügavamale, kuna neid hajutatakse vähem .

Laseri peamised füüsikalised parameetrid, mis määravad kvantenergia mõju konkreetsele bioloogilisele sihtmärgile, on genereeritud laine pikkus ning energiavoo tihedus ja kokkupuuteaeg.

Loodud laine pikkus. Laserkiirguse lainepikkus on võrreldav kõige olulisemate koekromofooride neeldumisspektriga (joonis 2). Selle parameetri valimisel tuleb kindlasti arvestada sihtstruktuuri (kromofoori) sügavusega, kuna valguse hajumine pärisnahas sõltub oluliselt lainepikkusest (joonis 3). See tähendab, et pikad lained neelduvad vähem kui lühikesed; Sellest lähtuvalt on nende tungimine kudedesse sügavam. Samuti on vaja arvesse võtta kudede kromofooride spektraalse neeldumise heterogeensust:

• Melaniin Tavaliselt leidub seda epidermises ja juuksefolliikulites. Selle neeldumisspekter asub ultraviolettkiirguse (kuni 400 nm) ja nähtava (400–760 nm) spektrivahemikus. Laserkiirguse neeldumine melaniini poolt väheneb järk-järgult, kui valguse lainepikkus suureneb. Neeldumine nõrgeneb spektri lähi-infrapuna piirkonnas alates 900 nm.
• Hemoglobiin leidub punastes verelibledes. Sellel on palju erinevaid neeldumispiike. Hemoglobiini neeldumisspektri maksimumid asuvad UV-A piirkonnas (320–400 nm), violetses (400 nm), rohelises (541 nm) ja kollases (577 nm).
• Kollageen moodustab pärisnaha aluse. Kollageeni neeldumisspekter on nähtavas vahemikus 400 nm kuni 760 nm ja lähiinfrapunane spektri piirkond 760 kuni 2500 nm.
• Vesi moodustab kuni 70% pärisnahast. Vee neeldumisspekter asub spektri keskmises (2500–5000 nm) ja kaugemas (5000–10064 nm) infrapunapiirkonnas.

Energiavoo tihedus. Kui valguse lainepikkus mõjutab sügavust, mille juures üks või teine ​​kromofoor seda neeldub, siis sihtstruktuuri otseseks kahjustamiseks on oluline laserkiirguse energia hulk ja võimsus, mis määrab selle energia saabumise kiiruse. Energiat mõõdetakse džaulides (J), võimsust - vattides (W või J/s). Praktikas kasutatakse neid kiirgusparameetreid tavaliselt pindalaühiku kohta – energiavoo tihedus (J/cm2) ja energiavoo kiirus (W/cm2) ehk võimsustihedus.

Laseri sekkumiste tüübid dermatoloogias

Kõik dermatoloogia lasersekkumised võib jagada kahte tüüpi:

• I tüüp Operatsioonid, mis hõlmavad kahjustatud nahapiirkonna, sealhulgas epidermise, eemaldamist.
• II tüüp. Operatsioonid, mille eesmärk on patoloogiliste struktuuride valikuline eemaldamine epidermise terviklikkust kahjustamata.

Tüüp I. Ablatsioon.
See nähtus on tänapäevase füüsika üks fundamentaalseid, intensiivselt uuritud, kuigi veel täielikult lahendamata probleeme.
Mõiste "ablatsioon" tõlgitakse vene keelde kui eemaldamine või amputatsioon. Mittemeditsiinilises sõnavaras tähendab see sõna erosiooni või sulamist. Laserkirurgia puhul tähendab ablatsioon eluskoe lõigu eemaldamist otse laserfootonite mõjul. See viitab efektile, mis avaldub just kiiritusprotseduuri enda käigus, erinevalt olukorrast (näiteks fotodünaamilise teraapia puhul), kui kiiritatud koepiirkond jääb pärast laseriga kokkupuute lõpetamist paigale ja selle järkjärguline kõrvaldamine toimub hiljem. kiiritusvööndis arenevate lokaalsete bioloogiliste reaktsioonide tulemusena.

Energiaomadused ja ablatsioonivõime määravad kiiritatud objekti omadused, kiirgusomadused ja parameetrid, mis lahutamatult seovad objekti ja laserkiire omadusi – antud kiirguse peegeldus-, neeldumis- ja hajumistegur antud kiirguses. koe tüüp või selle üksikud komponendid. Kiiritatud objekti omaduste hulka kuuluvad: vedelate ja tihedate komponentide suhe, nende keemilised ja füüsikalised omadused, molekulisiseste ja intermolekulaarsete sidemete olemus, rakkude ja makromolekulide termiline tundlikkus, kudede verevarustus jne. Kiirguse omadused on lainepikkus, kiiritusrežiim (pidev või impulss), võimsus, energia impulsi kohta, neeldunud koguenergia jne.

Ablatsioonimehhanismi on kõige üksikasjalikumalt uuritud CO2 laseriga (l = 10,6 µm). Selle kiirgust võimsustihedusega ³ 50 kW/cm 2 neelavad intensiivselt kudede veemolekulid. Sellistes tingimustes toimub vee kiire kuumenemine ja sellest koe mittevesikomponendid. Selle tagajärjeks on koevee kiire (plahvatuslik) aurustumine (aurustumisefekt) ja veeauru purse koos raku- ja koestruktuuride fragmentidega väljaspool kudet koos ablatsioonikraatri moodustumisega. Koos ülekuumenenud materjaliga eemaldatakse kangast ka suurem osa soojusenergiast. Piki kraatri seinu jääb kitsas riba kuumutatud sulatist, millest soojus kandub ümbritsevasse puutumatusse koesse (joon. 4). Madala energiatiheduse korral (joon. 5, A) on ablatsiooniproduktide eraldumine suhteliselt väike, seega kandub märkimisväärne osa massiivse sulakihi soojusest koesse. Suurema tiheduse korral (joonis 5, B) täheldatakse vastupidist pilti. Sel juhul kaasneb kerge termilise kahjustusega lööklaine tõttu koe mehaaniline trauma. Osa kuumutatud materjalist sula kujul jääb piki ablatsioonikraatri seinu ja see kiht on soojuse reservuaar, mis kantakse üle kraatrist väljaspool asuvasse koesse. Selle kihi paksus on kogu kraatri kontuuri ulatuses sama. Võimsuse tiheduse kasvades see väheneb ja vähenedes suureneb, millega kaasneb termilise kahjustuse tsooni vastav vähenemine või suurenemine. Seega saavutame kiirgusvõimsuse suurendamisega kudede eemaldamise kiiruse tõusu, vähendades samal ajal termilise kahjustuse sügavust.

CO 2 laseri kasutusala on väga lai. Fokuseeritud režiimis kasutatakse seda kudede väljalõikamiseks, koaguleerides samal ajal veresooni. Defookuse režiimis viiakse võimsustiheduse vähendamisega läbi patoloogilise koe kiht-kihiline eemaldamine (aurustamine). Sel viisil tekivad pindmised pahaloomulised ja potentsiaalselt pahaloomulised kasvajad (basaalrakuline kartsinoom, aktiiniline heiliit, Queyri erütroplasia), mitmed healoomulised naha kasvajad (angiofibroom, trihlemmoomid, süringoom, trihhoepitelioom jne), suured põletusjärgsed kärnad. , põletikulised nahahaigused (granuloomid, kõrvakesta sõlmeline kondrodermatiit), tsüstid, nakkuslikud nahakahjustused (tüükad, korduvad kondüloomid, sügavad mükoosid), vaskulaarsed kahjustused (püogeenne granuloom, angiokeratoom, rõngaslümfangioom), kosmeetilisi defekte põhjustavad moodustised (rinofüüm, sügav post -aknearmid, epidermaalsed sünnimärgid, lentiigo, ksantelasma) jne.

CO 2 laseri defokuseeritud kiirt kasutatakse ka puhtalt kosmeetilises protseduuris – nn laserdermabrasioonis ehk naha pindmiste kihtide eemaldamises kihtide kaupa, et noorendada patsiendi välimust. Impulssrežiimis, mille impulsi kestus on alla 1 ms, aurustatakse ühe käiguga valikuliselt 25-50 mikronit kudet; sel juhul moodustub õhuke jääktermilise nekroosi tsoon vahemikus 40-120 mikronit. Selle tsooni suurus on piisav, et ajutiselt isoleerida naha veri ja lümfisooned, mis omakorda vähendab armide tekke ohtu.

Naha uuenemine pärast laserdermabrasiooni on tingitud mitmest põhjusest. Ablatsioon vähendab kortsude ja tekstuursete kõrvalekallete teket pindmiste kudede aurustamise, dermise rakkude termilise koagulatsiooni ja rakuvälise maatriksi valkude denatureerimise kaudu. Protseduuri käigus tekib 20-25% piires kohene nähtav naha kokkutõmbumine, mis on tingitud dehüdratsioonist ja kollageenkiudude kokkusurumisest tingitud kudede kokkutõmbumisest. Naha uuenemise hilinenud, kuid pikaajalisem tulemus saavutatakse protsesside kaudu, mis on seotud kudede reaktsiooniga vigastusele. Pärast laseriga kokkupuudet tekib tekkinud haava piirkonnas aseptiline põletik. See stimuleerib kasvufaktorite traumajärgset vabanemist ja fibroblastide infiltratsiooni. Reaktsiooni algusega kaasneb automaatselt aktiivsuse tõus, mis viib paratamatult selleni, et fibroblastid hakkavad tootma rohkem kollageeni ja elastiini. Aurustumise tulemusena aktiveeruvad epidermise rakkude uuenemisprotsessid ja proliferatsiooni kineetika. Pärisnahas käivituvad kollageeni ja elastiini regenereerimise protsessid, millele järgneb nende paigutamine paralleelsesse konfiguratsiooni.

Sarnased sündmused ilmnevad ka siis, kui kasutatakse impulsslasereid, mis kiirgavad spektri lähi- ja keskmises infrapuna piirkonnas (1,54–2,94 µm): dioodiga pumbatud erbium (l = 1,54 µm), tulium (l = 1,927 µm), Ho: YSSG (l = 2,09 urn), Er:YSSG (l = 2,79 urn), Er:YAG (l = 2,94 urn). Loetletud lasereid iseloomustavad väga kõrged vee neeldumistegurid. Näiteks Er:YAG laserkiirgus neeldub vett sisaldavatesse kudedesse 12-18 korda aktiivsemalt kui CO 2 laserkiirgus. Nagu CO 2 laseri puhul, moodustub Er:YAG laseriga kiiritatud koes ablatsioonikraatri seintel sulamiskiht. Tuleb meeles pidada, et selle laseriga bioloogilise koega töötades on koemuutuste olemuse seisukohalt olulise tähtsusega impulsi energiaomadused, eelkõige selle tippvõimsus. See tähendab, et isegi minimaalse kiirgusvõimsuse, kuid pikema impulsi korral suureneb termilise nekroosi sügavus järsult. Sellistes tingimustes on eemaldatud ülekuumendatud ablatsiooniproduktide mass suhteliselt väiksem kui ülejäänud. See põhjustab ablatsioonikraatri ümber sügavaid termilisi kahjustusi. Samas on võimsa impulsi puhul olukord teistsugune – minimaalne termiline kahjustus kraatri ümber koos ülitõhusa ablatsiooniga. Tõsi, sel juhul saavutatakse positiivne efekt koe ulatuslike mehaaniliste kahjustuste hinnaga lööklaine poolt. Erbiumlaseriga ühe käiguga eemaldatakse kude 25-50 mikroni sügavusele minimaalse jääksoojuskahjustusega. Selle tulemusena on naha taasepiteliseerumisprotsess palju lühem kui pärast kokkupuudet CO 2 laseriga.

II tüüp. Valikuline mõju.
Seda tüüpi toimingud hõlmavad protseduure, mille käigus saavutatakse laserkahjustus teatud intradermaalsetele ja subkutaansetele moodustistele ilma naha terviklikkust rikkumata. See eesmärk saavutatakse laseri karakteristikute valimisega: lainepikkus ja kiiritusrežiim. Need peavad tagama laservalguse neeldumise kromofoori poolt (värviline sihtstruktuur), mis põhjustab selle hävimise või värvimuutuse kiirgusenergia muundamise tõttu termiliseks (fototermolüüs) ja mõnel juhul mehaaniliseks energiaks. Laseriga kokkupuute sihtmärgid võivad olla: erütrotsüütide hemoglobiin, mis paikneb paljudes portveini plekkidega (PWS) laienenud nahaveresoontes; erinevate nahamoodustiste melaniini pigment; kivisüsi, aga ka muud erinevat värvi võõrosakesed, mis on tätoveeringu käigus epidermise alla sattunud või sinna muude mõjude tagajärjel sattunud.

Ideaalseks selektiivseks efektiks võib pidada sellist efekti, mille puhul laserkiired neelavad ainult sihtstruktuurid ja väljaspool selle piire ei toimu neeldumist. Sellise tulemuse saavutamiseks jääks sobiva lainepikkusega laseri välja valinud spetsialistil kindlaks määrata vaid kiirgusenergia tihedus ja kokkupuute (või impulsside) kestus ning nendevahelised intervallid. Need parameetrid määratakse, võttes arvesse antud sihtmärgi (TTR) - ajavahemikku, mille jooksul impulsi rakendamise hetkel tõusnud sihttemperatuur langeb poole võrra võrreldes esialgsega. Impulsi kestuse ületamine üle BTP väärtuse põhjustab sihtmärki ümbritseva koe soovimatut ülekuumenemist. Impulsside vahelise intervalli vähendamine annab sama efekti. Põhimõtteliselt saab kõiki neid seisundeid enne operatsiooni matemaatiliselt modelleerida, kuid naha koostis ise ei võimalda arvutuslikke andmeid täiel määral ära kasutada. Fakt on see, et epidermise basaalkihis on melanotsüüdid ja üksikud kratinotsüüdid, mis sisaldavad melaniini. Kuna see pigment neelab intensiivselt valgust spektri nähtavas, aga ka ultraviolett- ja infrapuna piirkondades (melaniini optiline aken on vahemikus 500–1100 nm), neeldub igasugune laserkiirgus selles vahemikus. melaniini poolt. See võib põhjustada mõjutatud rakkude termilisi kahjustusi ja surma. Lisaks neelavad spektri nähtavas osas kiirgust nii melaniini sisaldavate rakkude kui ka kõigi teiste epidermise ja dermise rakkude tsütokroomid ja flaviini ensüümid (flavoproteiinid). Sellest järeldub, et naha pinna all asuva sihtmärgi laserkiirguse korral muutub epidermise rakkude mõningane kahjustus vältimatuks. Seetõttu taandub tegelik kliiniline probleem kompromissile laserkiirguse režiimide otsimisele, mille puhul oleks võimalik saavutada maksimaalne sihtkahjustus minimaalse epidermise kahjustusega (eeldades selle hilisemat taastumist, peamiselt naaberkiiritamata alade tõttu nahast).

Kõigi nende tingimuste täitmine seoses konkreetse sihtmärgiga toob kaasa selle maksimaalse kahjustumise (kuumenemise või lagunemise) ning naaberkonstruktsioonide minimaalse ülekuumenemise või mehaanilise vigastuse.

Seega on portveini peitsi (PWS) patoloogiliste veresoonte kiiritamiseks kõige ratsionaalsem kasutada laserit, mille lainepikkus on pikim, mis vastab hemoglobiini valguse neeldumise tippudele (l = 540, 577, 585 ja 595 nm). , mille impulsi kestus on suurusjärgus millisekundeid, kuna sel juhul on melaniini kiirguse neeldumine ebaoluline (selektiivse fototermolüüsi teooria väide 1). Suhteliselt pikk lainepikkus tagab tõhusa koe sügava kuumutamise (positsioon 2) ja suhteliselt pikk impulss vastab väga suurele sihtmärgi suurusele (punaste verelibledega veresooned; positsioon 3).

Kui protseduuri eesmärgiks on tätoveeringuosakeste kõrvaldamine, siis lisaks nende osakeste värvile vastava kiirguse lainepikkuse valimisele tuleb määrata impulsi kestus, mis on oluliselt lühem kui portveini puhul. plekke, et saavutada osakeste mehaaniline hävitamine minimaalse termilise kahjustusega teistele struktuuridele (positsioon 4).

Loomulikult ei taga kõigi nende tingimuste täitmine epidermise absoluutset kaitset, kuid see hoiab ära selle liiga tõsise kahjustuse, mis tooks hiljem kaasa püsiva kosmeetilise defekti liigse armistumise tõttu.

Kudede reaktsioonid laserkiirgusele

Kui laservalgus interakteerub kudedega, tekivad järgmised reaktsioonid.

Fotostimulatsioon. Fotostimulatsiooniks kasutatakse madala intensiivsusega terapeutilisi lasereid. Terapeutiline laser mõjub energeetiliselt parameetritelt, mis ei kahjusta biosüsteemi, kuid samas piisab sellest energiast organismi elutähtsate protsesside aktiveerimiseks, näiteks haavade paranemise kiirendamiseks.

Fotodünaamiline reaktsioon. Põhimõte põhineb teatud lainepikkusega valguse mõjul fotosensibilisaatorile (looduslikule või kunstlikult sisestatud), pakkudes patoloogilisele koele tsütotoksilist toimet. Dermatoloogias kasutatakse fotodünaamilist kokkupuudet akne vulgaris'e, psoriaasi, samblike, vitiliigo, urticaria pigmentosa jne raviks.

Fototermolüüs ja fotomehaanilised reaktsioonid - Kiirguse neeldumisel muundub laserkiire energia kromofoori sisaldavas nahapiirkonnas soojuseks. Piisava laserkiire võimsuse korral viib see sihtmärgi termilise hävimiseni . Selektiivset fototermolüüsi saab kasutada pindmiste veresoonte väärarengute, mõnede naha, juuste ja tätoveeringute eemaldamiseks.

Kirjandus

1. Laser- ja valgusteraapia. Dover J.S.Moskva. Reed Elsiver 2010.P.5-7
2. Nevorotin A.I. Sissejuhatus laserkirurgiasse. Õpetus. - Peterburi: SpetsLit, 2000.
3. Nevorotin A.I. Laserhaav teoreetiliselt ja rakenduslikult. // Laseribioloogia ja lasermeditsiin: praktika. Mat. aruanne rep. seminarikool. 2. osa. - Tartu-Pyhäjärve: ENSV Tartu Ülikooli Kirjastus, 1991, lk. 3-12.
4. Anderson R. R., Parish J. A. Inimese naha optika. J Invest Dermatol 1981; 77:13-19.
5. Anderson R. R., Parrish J. A. Selektiivne fototermolüüs: täpne mikrokirurgia impulsskiirguse selektiivse neeldumise teel. Teadus 1983; 220:524-527.
6. Goldman L., Blaney D. J., Kindel D. J. jt. Laserkiire mõju nahale: esialgne aruanne. J Invest Dermatol 1963; 40:121-122.
7. Kaminer M. S., Arndt K. A., Dover J. S. jt. Kosmeetilise kirurgia atlas. 2. väljaanne - Saunders-Elsevier 2009.
8. Margolis R. J., Dover J. S., Polla L. L. jt. Nähtav toimespekter melaniini-spetsiifilise selektiivse fototermolüüsi jaoks. Lasers Surg Med 1989; 9:389-397.

Optilised kvantgeneraatorid (OKG-d, laserid) on seadmed, mis kujutavad endast täiesti uut tüüpi valguskiirguse allikat. Erinevalt mis tahes tuntud valgusallika kiirest, mis kannab erineva pikkusega elektromagnetlaineid, on laserkiir monokromaatiline (täpselt sama pikkusega elektromagnetlained), seda eristab kõrge ajaline ja ruumiline koherentsus (kõik lained genereeritakse samaaegselt samas faasis ), kitsas suunalisus, mis tagab täpse teravustamise väikeses mahus. Seetõttu võib laserkiirguse võimsustihedus impulsi kohta olla tohutu.

Lasereid on erinevaid: tahkislaserid, kus emitteriks on tahke keha – rubiin, neodüüm jne, gaaslaserid (heelium-neoon, argoon jne), vedel- ja pooljuhtlaserid. Laserid võivad töötada pidevas ja impulssrežiimis.

Laserkiirgust iseloomustavad järgmised põhiparameetrid: lainepikkus (µm), võimsus (W), võimsusvoo tihedus (W/cm2), kiirgusenergia (J) ja kiire nurkdivergents (kaaremin).

Laserite kasutusala on väga lai: erinevates rahvamajanduse valdkondades, sidetehnoloogias (võimaldab edastada suurt hulka infot), mikroelektroonikas, kellatööstuses, keevitamisel, jootmisel jne. teadusuuringud, kosmoseuuringud.

Laserkiire ainulaadsus – suure kiirgusvõimsuse saavutamine väga väikesel alal, täielik steriilsus – võimaldab seda kasutada kudede koagulatsiooni kirurgias võrkkesta operatsioonide ajal, uue uurimisvahendina eksperimentaalbioloogias, tsütoloogias (kiir võivad jõuda üksikute organellideni kogu rakku kahjustamata) jne.

Üha suurem hulk inimesi hakkab tegelema laserite valdkonnaga; Seega omandab seda tüüpi kiirgus väga tõsise professionaalse hügieeni teguri tähenduse.

Tootmistingimustes ei ole suurimaks ohuks otsene valguskiir, mille mõju on võimalik ainult ohutusnõuete jämeda rikkumise korral, vaid kiire hajus peegeldumine ja hajumine (sihtmärki tabava kiire visuaalse jälgimise käigus, instrumentide vaatlemisel valgusvihu tee lähedal, peegeldumisel seintelt ja muudelt pindadelt). Eriti ohtlikud on peegeldavad pinnad. Kuigi peegelduva kiire intensiivsus on madal, on võimalik ületada silmadele ohutuid energiatasemeid. Laborites, kus nad töötavad impulsslaseritega, on täiendavaid ebasoodsaid tegureid: pidev (80-00 dB) ja impulssmüra (kuni 120 dB või rohkem), pumbalampide pimestav valgus, visuaalse analüsaatori väsimus, närvi-emotsionaalne stress. , gaasi lisandid õhukeskkonnas - osoon, lämmastikoksiidid; ultraviolettkiirgus jne.

Laseri bioloogiline toime

Laserite bioloogilise toime määravad kaks põhikriteeriumi: 1) laseri füüsikalised omadused (laserkiirguse lainepikkus, pidev või impulsskiirguse režiim, impulsi kestus, impulsi kordussagedus, erivõimsus), 2) kudede neeldumisomadused. Bioloogilise struktuuri enda omadused (neelamis-, peegeldamisvõime) mõjutavad laseri bioloogilise toime mõju.

Laseri toime on mitmetahuline - elektriline, fotokeemiline; peamine efekt on termiline. Kõige ohtlikumad on suure impulsienergiaga laserid.

Otsene monokromaatiline valgusimpulss põhjustab terves koes lokaalset põletust - valkude koagulatsiooni, lokaalset nekroosi, mis on naaberpiirkonnast järsult piiritletud, aseptilise põletiku, millele järgneb sidekoe armi teke. Intensiivse kiiritusega - vaskularisatsioonihäired, hemorraagia parenhüümsetes organites. Korduva kiiritamise korral suureneb patoloogiline toime. Tundlikumad on silm (sarvkesta ja läätse fookuskiirgus võrkkestale) ja nahk, eriti pigmenteerunud nahk.

Kliinik

Kui laserkiir tabab otse silma, võrkkest põleb ja rebeneb. Võib mõjutada sarvkest, iirist, läätse ja silmalaugude nahka. Kahju on tavaliselt pöördumatu.

Silmadele on ohtlik mitte ainult otsene, vaid ka hajutatud peegeldunud kiirgus mis tahes pinnalt. Viimasega pikemaajalisel kokkupuutel leitakse kõige sagedamini läätse nõelakujuline, noolekujuline ja harvem täpne läbipaistmatus. Võrkkestal on heledad kollakasvalged depigmenteerunud kahjustused. Visuaalse analüsaatori funktsionaalse seisundi uurimisel määratakse valgus- ja kontrasttundlikkuse vähenemine, adaptatsiooni taastumisaja pikenemine ja valgustundlikkuse muutused. Iseloomulikud kaebused on valu ja surve silmamunades, valu silmades, silmade väsimus tööpäeva lõpus, peavalu.

Lisaks nägemisorgani kahjustustele tekib OCG-ga töötamisel erinevatest elunditest ja süsteemidest mittespetsiifiliste reaktsioonide kompleks.

Üldhäirete kliiniline pilt koosneb autonoomsest düsfunktsioonist, millele lisanduvad neurootilised reaktsioonid asteenilisel taustal. Töökogemuse suurenedes suureneb neurotsirkulatoorse düstoonia esinemissagedus hüpotooniliste või hüpertooniliste variantide korral, sõltuvalt laserkiirguse olemusest (pidev, impulss), samuti neurotisatsiooni astmest.

Esineb ka vestibulaarse aparatuuri talitlushäireid nii erutatavuse suurendamise kui ka vähendamise suunas. Nende rikkumiste sagedus suureneb ka töökogemuse suurenedes.

Biokeemilisi näitajaid iseloomustavad: ammoniaagi taseme tõus veres, aluselise fosfataasi ja transferaaside aktiivsuse tõus, katehhoolamiinide eritumise muutus.

Loomkatsetes täheldatakse madala energiaintensiivsuse mõjul aju verevoolu muutusi, mis on seotud süsteemse hemodünaamika muutustega. Laserenergia mõju hüpotalamuse-hüpofüüsi süsteemile on kindlaks tehtud.

Töövõimeeksam

Kesknärvisüsteemi või kardiovaskulaarsüsteemi funktsionaalsete häirete tekkimisel on soovitatav ravi ja ajutine üleviimine teisele tööle; naasta tööle, kui seisund paraneb (arsti järelevalve all) ja töötingimuste parandamisel. Silmakahjustus on vastunäidustuseks laseriga edasiseks tööks.

Ärahoidmine

Labori töötingimuste ratsionaalne korraldamine. Laseri paigutamine isoleeritud ruumi. Alarmsüsteem, mis tagab ohutuse lasertöö ajal. Vältige peegeldavate pindade kasutamist. Laserkiir peab olema suunatud mittepeegelduvale ja mittesüttivale taustale. Seinad on värvitud matiks - heledates toonides. Kiire (eriti võimas laser) varjestamine kiirgurilt objektiivile. Inimestel on laseri töötamise ajal laserkiirguse ohtlikus tsoonis viibimine rangelt keelatud. Isikutel, kes ei tegele laseri hooldamisega, on laboris viibimine keelatud. Tõhus ventilatsioon. Üld- ja lokaalne valgustus. Elektriohutusnõuete ja isikukaitsemeetmete range järgimine. Spetsiaalselt disainitud kaitseprillide kasutamine (igal lainepikkusel on oma filter). Töötamine üldistes eredates valgustingimustes õpilase kitsendamiseks. Suure energiaga töötades vältige mis tahes kehaosa kokkupuudet otsese talaga, on soovitatav kanda musti vilt- või nahkkindaid. Range oftalmoloogiline kontroll. Esialgsed ja perioodilised tervisekontrollid.

8. loeng

“Laser” on lühend, mis on moodustatud ingliskeelse fraasi Light amplification by stimulated emission of radiation algustähtedest – valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse loomise teel.

Laser (optiline kvantgeneraator) on optilises vahemikus elektromagnetilise kiirguse generaator, mis põhineb stimuleeritud kiirguse kasutamisel.

Laserkiirgus on elektromagnetkiirgus, mis tekib ( laserid ) lainepikkusega 0,2-1000 µm: 0,2...0,4 µm - ultraviolettkiirgus, 0,4...0,75 µm - nähtav valgus, lähiinfrapuna 0,75...1,4 µm, infrapuna 1,4...10 2 mikronit.

Iseloomulik eripära laserkiirgus on: ühevärviline kiirgus ( rangelt üks lainepikkus); kiirguse koherentsus (kõik kiirgusallikad kiirgavad samas faasis elektromagnetlaineid); terav kiire fookus (väike lahknevus).

Laserkiirgust eristab kiirguse tüüp peal

- otsene(piiratud täisnurga all suletud)

- hajutatud(hajutatud ainest, mis on osa keskkonnast, mida laserkiir läbib)

- peegelpeegeldav ( peegeldub pinnalt nurga all, mis on võrdne kiirguse langemisnurgaga)

- hajus-peegeldunud(peegeldub pinnalt kõigis võimalikes suundades)

Tehnilise seadmena koosneb laser kolmest põhielemendist:

- aktiivne sööde

- resonaator

- pumpamissüsteemid.

Olenevalt iseloomust aktiivne sööde laserid jagunevad järgmisteks tüüpideks: tahkis (kristallidel või klaasil); gaas (He-Ne, Ar, Kr, Xe, Ne, He-Cd, CO 2 jne); vedelik; pooljuht jne.

Nagu resonaator Tavaliselt kasutatakse suure peegeldusvõimega paralleelpeegleid, mille vahele asetatakse aktiivne aine.

Pumpamine, st. aktiivkeskkonna aatomite ülekanne ülemisele tasemele on tagatud kas võimsa valgusallika või elektrilahendusega.

On olemas pidev- ja impulsslaserid.

Laserite klassifikatsiooni saab esitada järgmiselt (joonis):

Tekkiva kiirguse ohtlikkuse astme järgi klassifitseeritakse laserid vastavalt standardile GOST 12.1.041-83 (1996):

klass 1 ( ohutu)- väljundkiirgus ei kujuta ohtu silmadele ja nahale;

II klass ( madala ohutasemega) - väljundkiirgus on ohtlik silmade kiiritamisel otsese või peegeldava kiirgusega;

III klass ( mõõdukalt ohtlik) – otsene, peegelduv ja hajuspeegelduv kiirgus on silmadele ohtlik;

IV klass ( väga ohtlik) – hajusalt peegeldunud kiirgus peegelduvast pinnast 10 cm kaugusel on nahale ohtlik.

Lasereid klassifitseeritakse ohtlikkuse astme järgi kiirgusallika ajalise, energeetilise ja geomeetrilise (punkt- või laiendatud allika) karakteristikute ning laserkiirguse maksimaalsete lubatud tasemete alusel.

Laseri spetsifikatsioonid : lainepikkus, µm; heitejoone laius; kiirguse intensiivsus (määratakse väljundkiire energia või võimsusega ja väljendatakse J või W); impulsi kestus, s; impulsi kordussagedus, Hz.

Lasereid kasutatakse laialdaselt teaduslikel eesmärkidel, praktilises meditsiinis, aga ka erinevates tehnikavaldkondades. Laseri kasutusalad määratakse kasutatava laserkiirguse energia järgi:

Laseri bioloogiline toime kiirgus sõltub kiirgusenergiast E, impulsi energia E ja võimsuse (energia) tihedus W p( W e), kiiritusaeg t, lainepikkus l, impulsi kestus t, impulsi kordussagedus f, kiirgusvoog F, pinnakiirguse tihedus E e, kiirguse intensiivsus I.

Laserkiirguse mõjul on häiritud nii üksikute organite kui ka keha kui terviku elutähtsad funktsioonid. Praeguseks on kindlaks tehtud laserkiirguse spetsiifiline mõju bioloogilistele objektidele, mis erineb teiste ohtlike tööstuslike füüsikaliste ja keemiliste tegurite mõjust. Laserkiirgusega kokkupuutel pideval bioloogilisel struktuuril (näiteks inimkehas) eristatakse kolme etappi: füüsikaline, füüsikalis-keemiline ja keemiline.

Esimesel etapil ( füüsiline) tekivad kiirguse vastasmõjud ainega, mille olemus sõltub kudede anatoomilistest, optilis-füüsikalistest ja funktsionaalsetest omadustest, aga ka kiirguse energia- ja ruumiomadustest ning eelkõige kiirguse lainepikkusest ja intensiivsusest. kiirgus. Selles etapis ainet kuumutatakse, elektromagnetilise kiirguse energia kantakse üle mehaanilisteks vibratsioonideks, aatomite ja molekulide ionisatsiooniks, elektronide ergastamiseks ja üleminekuks valentstasemetelt juhtivusribale, ergastatud aatomite rekombinatsiooniks jne. pideva laserkiirgusega kokkupuutel domineerib peamiselt termiline toimemehhanism, mille tulemusena toimub valkude koagulatsioon ja suurte võimsuste korral - bioloogilise koe aurustamine. Impulssrežiimis (impulsi kestusega<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.

Teises etapis ( füüsikalis-keemiline ) ioonidest ja ergastatud molekulidest tekivad vabad radikaalid, millel on kõrge keemiliste reaktsioonide võime.

Kolmandas etapis ( keemiline ) reageerivad vabad radikaalid eluskudet moodustavate ainete molekulidega ja sel juhul tekivad molekulaarsed kahjustused, mis määrab veelgi üldpildi laserkiirguse mõjust kiiritatud koele ja organismile tervikuna. Skemaatiliselt võib laserkiirguse bioloogilist mõju määravaid peamisi tegureid kujutada järgmiselt:

Laserkiirgus ohustab peamiselt kudesid, mis kiirgust otseselt neelavad, seetõttu käsitleme potentsiaalse kokkupuuteohu ja laserkiirguse eest kaitsmise võimaluse seisukohalt peamiselt silmi ja nahka.

Silma sarvkest ja lääts on elektromagnetkiirguse suhtes ülitundlikud ning silma optiline süsteem on võimeline suurendama silmapõhja nähtava ja lähiinfrapuna vahemiku energiatihedust sarvkesta suhtes mitme suurusjärgu võrra.

Pikaajaline kokkupuude laserkiirgusega silma võrkkesta nähtavas piirkonnas (mitte palju vähem kui põletuslävi) võib põhjustada selles pöördumatuid muutusi ja lähi-infrapunapiirkonnas võib see põhjustada läätse hägustumist. Võrkkesta rakud ei taastu pärast kahjustust.

Laserkiirguse mõju nahale põhjustab olenevalt algsest neelduvast energiast erinevaid kahjustusi: kergest erüteemist (punetusest) kuni pindmise söestumiseni ja lõpuks sügavate nahadefektide tekkeni.

Eristama 6 liiki kiirgusega kokkupuudet elusorganismil :

1) termiline (soojus)efekt. Laserkiirguse fokuseerimisel eraldub lühikese aja jooksul väikeses mahus märkimisväärne kogus soojust;

2) energeetiline mõju. Määratud suure elektrivälja gradiendiga, mis on tingitud suurest võimsustihedusest. See tegevus võib põhjustada molekulide polariseerumist, resonantsi ja muid mõjusid.;

3) fotokeemiline toime. Avaldub mitmete värvainete pleekimises;

4) mehaaniline toime. See väljendub ultraheli-tüüpi vibratsioonide esinemises kiiritatud kehas.

5) elektrostriktsioon – molekulide deformeerumine laserkiirguse elektriväljas;

6) mikrolaine elektromagnetvälja teke rakusisene.

Energiaga kokkupuudet aktsepteeritakse kiirgusega kokkupuute maksimaalse lubatud tasemena (MAL). Pideva laserkiirguse kaugjuhtimise korral valitakse madalaima väärtusega energiasäritus, mis ei põhjusta esmaseid ja sekundaarseid bioloogilisi mõjusid (võttes arvesse kokkupuute lainepikkust ja kestust). Impulss-perioodilise kiirguse korral arvutatakse kokkupuute määr, võttes arvesse kordussagedust ja kokkupuudet impulsside seeriaga.

Laserite kasutamisel on lisaks laserkiirgusele ka muud tüüpi ohud. Need on kahjulike kemikaalide eraldumine, müra, vibratsioon, elektromagnetväljad, ioniseeriv kiirgus jne.