เลเซอร์กำลังกลายเป็นเครื่องมือวิจัยที่สำคัญมากขึ้นในด้านการแพทย์ ฟิสิกส์ เคมี ธรณีวิทยา ชีววิทยา และวิศวกรรมศาสตร์ หากใช้อย่างไม่เหมาะสม อาจก่อให้เกิดอาการตาบอดและการบาดเจ็บ (รวมถึงแผลไหม้และไฟฟ้าช็อต) แก่ผู้ปฏิบัติงานและบุคลากรอื่นๆ รวมถึงผู้ที่ยืนดูในห้องปฏิบัติการ รวมถึงความเสียหายต่อทรัพย์สินอย่างมีนัยสำคัญ ผู้ใช้อุปกรณ์เหล่านี้จะต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้และใช้ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่จำเป็นเมื่อใช้งาน

เลเซอร์คืออะไร?

คำว่า "เลเซอร์" (LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) เป็นตัวย่อที่ย่อมาจาก "การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี" ความถี่ของการแผ่รังสีที่เกิดจากเลเซอร์อยู่ภายในหรือใกล้กับส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานถูกขยายให้มีความเข้มสูงมากผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการปล่อยแสงเลเซอร์

คำว่ารังสีมักถูกเข้าใจผิดเพราะใช้เพื่ออธิบาย ในบริบทนี้ มันหมายถึงการถ่ายโอนพลังงาน พลังงานถูกถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยการนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี

มีมากมาย หลากหลายชนิดเลเซอร์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน สื่อการทำงานที่ใช้คือก๊าซ (เช่น อาร์กอนหรือส่วนผสมของฮีเลียมและนีออน) ผลึกแข็ง (เช่น ทับทิม) หรือสีย้อมของเหลว เมื่อพลังงานถูกส่งไปยังตัวกลางที่ทำงาน มันจะตื่นเต้นและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของอนุภาคของแสง (โฟตอน)

กระจกคู่หนึ่งที่ปลายทั้งสองด้านของท่อที่ปิดสนิทจะสะท้อนหรือส่งผ่านแสงในกระแสที่มีความเข้มข้นซึ่งเรียกว่าลำแสงเลเซอร์ แต่ละ สภาพแวดล้อมการทำงานสร้างลำแสงที่มีความยาวคลื่นและสีที่เป็นเอกลักษณ์

โดยทั่วไปสีของแสงเลเซอร์จะแสดงตามความยาวคลื่น มันไม่ก่อให้เกิดไอออนและรวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (100-400 นาโนเมตร) ส่วนที่มองเห็นได้ (400-700 นาโนเมตร) และอินฟราเรด (700 นาโนเมตร - 1 มม.) ของสเปกตรัม

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละคลื่นมีความถี่และความยาวเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์นี้ เช่นเดียวกับที่แสงสีแดงมีความถี่และความยาวคลื่นในตัวเอง สีอื่นๆ ทั้งหมด เช่น สีส้ม เหลือง เขียว และน้ำเงิน ก็มีความถี่และความยาวคลื่นเฉพาะตัว มนุษย์สามารถรับรู้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ได้ แต่ไม่สามารถมองเห็นสเปกตรัมที่เหลือได้

รังสีอัลตราไวโอเลตก็มีความถี่สูงสุดเช่นกัน คลื่นอินฟราเรด รังสีไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุใช้ความถี่ที่ต่ำกว่าของสเปกตรัม แสงที่มองเห็นอยู่ในช่วงแคบมากระหว่างแสงทั้งสอง

ผลกระทบต่อมนุษย์

เลเซอร์จะสร้างลำแสงที่มีความเข้มข้นและพุ่งตรง หากชี้ทิศทาง สะท้อน หรือโฟกัสไปที่วัตถุ ลำแสงจะถูกดูดซับบางส่วน ทำให้อุณหภูมิของพื้นผิวและภายในวัตถุเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้วัสดุเปลี่ยนแปลงหรือเสียรูปได้ คุณสมบัติเหล่านี้ซึ่งใช้ในการผ่าตัดด้วยเลเซอร์และการแปรรูปวัสดุ อาจเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้

นอกจากรังสีที่ส่งผลต่อเนื้อเยื่อแล้ว การแผ่รังสีเลเซอร์ที่ทำให้เกิดโฟโตเคมีคอลยังเป็นอันตรายอีกด้วย สภาพของมันสั้นเพียงพอ เช่น สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตหรือสีน้ำเงิน อุปกรณ์สมัยใหม่ผลิตรังสีเลเซอร์ซึ่งส่งผลกระทบต่อมนุษย์น้อยที่สุด เลเซอร์กำลังต่ำมีพลังงานไม่เพียงพอที่จะก่อให้เกิดอันตราย และไม่ก่อให้เกิดอันตราย

เนื้อเยื่อของมนุษย์ไวต่อพลังงาน และในบางกรณี รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงรังสีเลเซอร์ อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตาและผิวหนังได้ มีการศึกษาเกี่ยวกับระดับเกณฑ์ของรังสีที่กระทบกระเทือนจิตใจ

อันตรายต่อดวงตา

ดวงตาของมนุษย์ไวต่อการบาดเจ็บมากกว่าผิวหนัง กระจกตา (พื้นผิวด้านหน้าด้านนอกที่ชัดเจนของดวงตา) ต่างจากชั้นหนังแท้ ไม่มีชั้นนอกของเซลล์ที่ตายแล้วที่จะปกป้องจากความเสียหาย สิ่งแวดล้อม- เลเซอร์ถูกดูดซับโดยกระจกตาซึ่งอาจทำให้เกิดอันตรายได้ การบาดเจ็บจะมาพร้อมกับอาการบวมของเยื่อบุผิวและการกัดเซาะและในกรณีที่ได้รับบาดเจ็บสาหัส - ทำให้ขุ่นมัวของช่องหน้าม่านตา

เลนส์ตาอาจเสี่ยงต่อการบาดเจ็บเมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์ต่างๆ - อินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต

อย่างไรก็ตาม อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือผลกระทบของเลเซอร์บนเรตินาในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแสง - ตั้งแต่ 400 นาโนเมตร (สีม่วง) ถึง 1,400 นาโนเมตร (ใกล้อินฟราเรด) ภายในขอบเขตสเปกตรัมนี้ ลำแสงคอลลิเมตจะเน้นไปที่พื้นที่เล็กๆ ของเรตินา ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดเกิดขึ้นเมื่อดวงตามองไปในระยะไกลและถูกกระทบด้วยลำแสงโดยตรงหรือแสงสะท้อน ในกรณีนี้ความเข้มข้นของมันอยู่ที่เรตินาถึง 100,000 เท่า

ดังนั้น ลำแสงที่มองเห็นด้วยกำลัง 10 mW/cm 2 จะส่งผลต่อเรตินาด้วยกำลัง 1,000 W/cm 2 นี่ก็เกินพอที่จะสร้างความเสียหายได้ หากดวงตาไม่ได้มองไปในระยะไกล หรือหากลำแสงสะท้อนจากพื้นผิวที่กระจัดกระจายและไม่มีกระจก การแผ่รังสีที่มีพลังมากขึ้นอย่างมากจะทำให้เกิดการบาดเจ็บได้ การสัมผัสเลเซอร์ที่ผิวหนังไม่มีผลในการโฟกัส ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บที่ความยาวคลื่นเหล่านี้น้อยกว่ามาก

รังสีเอกซ์

ระบบไฟฟ้าแรงสูงบางระบบที่มีแรงดันไฟฟ้ามากกว่า 15 kV สามารถสร้างรังสีเอกซ์ที่มีกำลังสำคัญได้ เช่น การแผ่รังสีเลเซอร์ ซึ่งแหล่งกำเนิดรังสีดังกล่าวจะถูกปั๊มด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลัง เช่นเดียวกับระบบพลาสมาและแหล่งกำเนิดไอออน อุปกรณ์เหล่านี้ต้องได้รับการทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้องกันที่เหมาะสม เหนือสิ่งอื่นใด

การจัดหมวดหมู่

ขึ้นอยู่กับกำลังหรือพลังงานของลำแสงและความยาวคลื่นของการแผ่รังสี เลเซอร์แบ่งออกเป็นหลายประเภท การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับศักยภาพของอุปกรณ์ที่จะทำให้เกิดการบาดเจ็บทันทีต่อดวงตา ผิวหนัง หรือไฟไหม้เมื่อสัมผัสกับลำแสงโดยตรงหรือเมื่อสะท้อนจากพื้นผิวสะท้อนแสงแบบกระจาย เลเซอร์เชิงพาณิชย์ทั้งหมดจะต้องระบุด้วยเครื่องหมายที่ติดไว้ หากอุปกรณ์นั้นผลิตขึ้นเองที่บ้านหรือไม่ได้ทำเครื่องหมายไว้ ควรขอคำแนะนำเกี่ยวกับการจำแนกประเภทและการติดฉลากที่เหมาะสม เลเซอร์แบ่งตามกำลัง ความยาวคลื่น และระยะเวลาการรับแสง

อุปกรณ์ที่ปลอดภัย

อุปกรณ์ชั้นหนึ่งสร้างรังสีเลเซอร์ความเข้มต่ำ ไม่สามารถเข้าถึงระดับที่เป็นอันตรายได้ ดังนั้นแหล่งที่มาจึงได้รับการยกเว้นจากการควบคุมส่วนใหญ่หรือการเฝ้าระวังรูปแบบอื่นๆ ตัวอย่าง: เครื่องพิมพ์เลเซอร์และเครื่องเล่นซีดี

อุปกรณ์ที่ปลอดภัยตามเงื่อนไข

เลเซอร์ชั้นสองจะปล่อยแสงในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม นี่คือการแผ่รังสีเลเซอร์ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดที่ทำให้มนุษย์เกิดปฏิกิริยาปกติของความเกลียดชังต่อแสงที่สว่างเกินไป (การสะท้อนแบบกะพริบ) เมื่อสัมผัสกับลำแสง ดวงตาของมนุษย์จะกะพริบภายใน 0.25 วินาที ซึ่งให้การป้องกันที่เพียงพอ อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีเลเซอร์ในช่วงที่มองเห็นสามารถทำลายดวงตาได้หากได้รับแสงอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่าง: พอยน์เตอร์เลเซอร์, เลเซอร์จีโอเดติก

เลเซอร์คลาส 2a เป็นอุปกรณ์วัตถุประสงค์พิเศษที่มีกำลังเอาต์พุตน้อยกว่า 1 mW อุปกรณ์เหล่านี้จะสร้างความเสียหายเฉพาะเมื่อสัมผัสโดยตรงมากกว่า 1,000 วินาทีในวันทำงาน 8 ชั่วโมง ตัวอย่าง: เครื่องอ่านบาร์โค้ด

เลเซอร์ที่เป็นอันตราย

คลาส 3a รวมถึงอุปกรณ์ที่ไม่ก่อให้เกิดการบาดเจ็บระหว่างการสัมผัสดวงตาที่ไม่มีการป้องกันในระยะสั้น อาจก่อให้เกิดอันตรายเมื่อใช้เลนส์โฟกัส เช่น กล้องโทรทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์ หรือกล้องส่องทางไกล ตัวอย่าง: เลเซอร์ฮีเลียมนีออน 1-5 mW ตัวชี้เลเซอร์บางตัว และระดับอาคาร

ลำแสงเลเซอร์คลาส 3b อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บจากการสัมผัสโดยตรงหรือการสะท้อนแบบสเปกตรัม ตัวอย่าง: เลเซอร์ฮีเลียมนีออน 5-500 mW เลเซอร์วิจัยและรักษาโรคมากมาย

คลาส 4 รวมถึงอุปกรณ์ที่มีระดับพลังงานมากกว่า 500 mW เป็นอันตรายต่อดวงตา ผิวหนัง และยังเป็นอันตรายจากไฟไหม้อีกด้วย การสัมผัสกับลำแสง การสะท้อนแบบพิเศษหรือแบบกระจายอาจทำให้เกิดการบาดเจ็บที่ดวงตาและผิวหนังได้ จะต้องดำเนินมาตรการด้านความปลอดภัยทั้งหมด ตัวอย่าง: เลเซอร์ Nd:YAG, จอแสดงผล, การผ่าตัด, การตัดโลหะ

รังสีเลเซอร์: การป้องกัน

ห้องปฏิบัติการแต่ละแห่งจะต้องให้การป้องกันที่เพียงพอสำหรับผู้ที่ทำงานกับเลเซอร์ หน้าต่างห้องซึ่งรังสีจากอุปกรณ์คลาส 2, 3 หรือ 4 อาจทะลุผ่านทำให้เกิดอันตรายในพื้นที่ที่ไม่สามารถควบคุมได้ จะต้องปิดบังหรือป้องกันอย่างอื่นในขณะที่อุปกรณ์ดังกล่าวทำงาน เพื่อให้มั่นใจถึงการปกป้องดวงตาสูงสุด ขอแนะนำดังนี้

• ต้องห่อมัดไว้ในกล่องป้องกันที่ไม่สะท้อนแสงและไม่ติดไฟ เพื่อลดความเสี่ยงของการสัมผัสหรือไฟไหม้โดยไม่ได้ตั้งใจ ในการจัดแนวลำแสงให้ใช้ฉากเรืองแสงหรือจุดเล็งรอง หลีกเลี่ยงการสัมผัสโดยตรงกับดวงตา
• ใช้พลังงานต่ำสุดสำหรับขั้นตอนการจัดแนวลำแสง หากเป็นไปได้ ให้ใช้อุปกรณ์ระดับต่ำสำหรับขั้นตอนการจัดตำแหน่งเบื้องต้น หลีกเลี่ยงการมีวัตถุสะท้อนแสงที่ไม่จำเป็นในพื้นที่การทำงานของเลเซอร์
• จำกัดการผ่านของลำแสงเข้าไปในเขตอันตรายในช่วงเวลาไม่ทำงานโดยใช้บานประตูหน้าต่างและสิ่งกีดขวางอื่น ๆ ห้ามใช้ผนังห้องเพื่อจัดแนวลำแสงของเลเซอร์คลาส 3b และ 4
• ใช้เครื่องมือที่ไม่สะท้อนแสง อุปกรณ์บางอย่างที่ไม่สะท้อนแสงที่มองเห็นได้จะถูกสะท้อนในบริเวณที่มองไม่เห็นของสเปกตรัม
• อย่าสวมเครื่องประดับสะท้อนแสง เครื่องประดับที่เป็นโลหะยังเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าช็อตอีกด้วย

แว่นตาป้องกัน

ควรสวมแว่นตานิรภัยเมื่อทำงานกับเลเซอร์คลาส 4 ในพื้นที่อันตรายแบบเปิดหรือในบริเวณที่มีความเสี่ยงต่อการสะท้อนแสง ประเภทของพวกมันขึ้นอยู่กับประเภทของรังสี ควรเลือกแว่นตาเพื่อป้องกันแสงสะท้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแสงสะท้อนแบบกระจาย และเพื่อให้การป้องกันในระดับที่แสงสะท้อนตามธรรมชาติสามารถป้องกันการบาดเจ็บที่ดวงตาได้ อุปกรณ์ออพติคัลดังกล่าวจะรักษาการมองเห็นลำแสงไว้บ้าง ป้องกันผิวหนังไหม้ และลดโอกาสที่จะเกิดอุบัติเหตุอื่นๆ

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกแว่นตานิรภัย:

• ความยาวคลื่นหรือขอบเขตของสเปกตรัมรังสี
• ความหนาแน่นของแสงที่ความยาวคลื่นที่แน่นอน
• การส่องสว่างสูงสุด (W/cm2) หรือกำลังลำแสง (W);
• ประเภทของระบบเลเซอร์
• โหมดพลังงาน - การแผ่รังสีเลเซอร์แบบพัลซิ่งหรือโหมดต่อเนื่อง
• ความเป็นไปได้ของการสะท้อนกลับ - แบบพิเศษและแบบกระจาย
• แนวสายตา;
• การมีเลนส์ปรับสายตาหรือมีขนาดเพียงพอต่อการสวมแว่นตาเพื่อแก้ไขการมองเห็น
• ปลอบโยน;
• การมีรูระบายอากาศเพื่อป้องกันการเกิดฝ้า
• อิทธิพลต่อการมองเห็นสี
• ทนต่อแรงกระแทก
• ความสามารถในการปฏิบัติงานที่จำเป็น

เนื่องจากแว่นตานิรภัยมีความเสี่ยงต่อความเสียหายและการสึกหรอ โปรแกรมความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการจึงควรรวมการตรวจสอบคุณสมบัติด้านความปลอดภัยเหล่านี้เป็นระยะๆ

การป้องกันรังสีความปลอดภัยด้วยเลเซอร์

ผลกระทบของเลเซอร์ต่อร่างกายขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การแผ่รังสี (กำลังและพลังงานรังสีต่อหน่วยของพื้นผิวที่ถูกฉายรังสี ความยาวคลื่น ระยะเวลาของพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ เวลาการฉายรังสี พื้นที่ผิวที่ถูกฉายรังสี) การแปลผลกระทบและลักษณะทางกายวิภาคและสรีรวิทยาของ วัตถุที่ถูกฉายรังสี

การแผ่รังสีเลเซอร์เป็นแบบหนึ่ง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างขึ้นในช่วงความยาวคลื่นแสง 0.1...1000 µm ความแตกต่างจากรังสีประเภทอื่นๆ อยู่ที่เอกรงค์ ความเชื่อมโยงกัน และทิศทางในระดับสูง เนื่องจากลำแสงเลเซอร์มีความแตกต่างกันต่ำ ความหนาแน่นของฟลักซ์กำลังจึงสูงถึง 10 16 ... 10 17 W/m 2

ผลกระทบของการสัมผัส (ความร้อน, โฟโตเคมีคอล, ช็อตอะคูสติก ฯลฯ ) ถูกกำหนดโดยกลไกการทำงานร่วมกันของรังสีเลเซอร์กับเนื้อเยื่อและขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์พลังงานและเวลาของการแผ่รังสีตลอดจนทางชีวภาพและฟิสิกส์ - คุณสมบัติทางเคมีเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ถูกฉายรังสี

การแผ่รังสีเลเซอร์ก่อให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อที่ดูดซับรังสีได้มากที่สุด ความเปราะบางที่ค่อนข้างเล็กน้อยของกระจกตาและเลนส์ตาตลอดจนความสามารถของระบบการมองเห็นของดวงตาในการเพิ่มความหนาแน่นพลังงาน (กำลัง) ของรังสีในช่วงที่มองเห็นและใกล้อินฟราเรดซ้ำ ๆ (780<л<1400 нм) на глазном дне по отношению к роговице делают глаз наиболее уязвимым органом.

หากได้รับความเสียหาย อาการปวดตา อาการกระตุกของเปลือกตา น้ำตาไหล อาการบวมของเปลือกตาและลูกตา อาการขุ่นมัวของเรตินา และเลือดออก เซลล์จอประสาทตาไม่สามารถฟื้นตัวได้หลังจากถูกทำลาย

รังสีอัลตราไวโอเลตทำให้เกิดแสงโฟโตเคราติติส รังสีอินฟราเรดคลื่นกลาง (1400<л<3000 нм) может вызвать отек, катаракту и ожог роговой оболочки глаза; дальнее ИК - излучение (3000<л<10 6 нм) - ожог роговицы.

ความเสียหายที่ผิวหนังอาจเกิดจากการแผ่รังสีเลเซอร์ทุกความยาวคลื่นในช่วงสเปกตรัม 180...100,000 นาโนเมตร ลักษณะของความเสียหายที่ผิวหนังนั้นคล้ายคลึงกับการเผาไหม้จากความร้อน ความรุนแรงของความเสียหายต่อผิวหนังและในบางกรณีต่อทั้งร่างกายขึ้นอยู่กับพลังงานรังสี ระยะเวลาในการสัมผัส พื้นที่ที่เกิดความเสียหาย ตำแหน่งของผิวหนัง และการเพิ่มแหล่งที่มารองของการสัมผัส (การเผาไหม้ การระอุ) ความเสียหายต่อผิวหนังน้อยที่สุดจะเกิดขึ้นที่ความหนาแน่นของพลังงาน 1,000...10,000 J/m2

การแผ่รังสีเลเซอร์อินฟราเรดไกล (>1400 นาโนเมตร) สามารถเจาะเนื้อเยื่อของร่างกายได้ลึกมาก ส่งผลต่ออวัยวะภายใน (การแผ่รังสีเลเซอร์โดยตรง)

การกระทำเรื้อรังในระยะยาวของการแผ่รังสีเลเซอร์ที่สะท้อนแบบกระจายของความเข้มที่ไม่ใช่ความร้อนอาจทำให้เกิดความผิดปกติของระบบหลอดเลือดและหลอดเลือดที่ไม่จำเพาะเจาะจง การเปลี่ยนแปลงการทำงานสามารถสังเกตได้ในระบบประสาท ระบบหัวใจและหลอดเลือด และต่อมไร้ท่อ คนงานบ่นว่าปวดหัว เหนื่อยล้า หงุดหงิด และเหงื่อออกมากขึ้น

ผลกระทบทางชีวภาพที่เกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์ต่อร่างกายมนุษย์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

ผลกระทบเบื้องต้นคือการเปลี่ยนแปลงทางอินทรีย์ที่เกิดขึ้นโดยตรงในเนื้อเยื่อที่ถูกฉายรังสี

ผลกระทบรองคือการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เฉพาะเจาะจงที่ปรากฏในร่างกายเพื่อตอบสนองต่อรังสี

ดวงตาของมนุษย์ไวต่อความเสียหายจากรังสีเลเซอร์มากที่สุด ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสไปที่เรตินาด้วยเลนส์ตาจะมีลักษณะเป็นจุดเล็กๆ และมีความเข้มข้นของพลังงานที่หนาแน่นกว่ารังสีที่ตกกระทบที่ดวงตา ดังนั้นรังสีเลเซอร์ที่เข้าตาจึงเป็นอันตรายและอาจสร้างความเสียหายต่อเรตินาและคอรอยด์ที่มีความบกพร่องทางการมองเห็นได้ ที่ความหนาแน่นของพลังงานต่ำการตกเลือดจะเกิดขึ้นและที่ระดับสูงจะมีการเผาไหม้การแตกของเรตินาและการปรากฏตัวของฟองตาในร่างกายที่มีน้ำเลี้ยง

การแผ่รังสีเลเซอร์ยังสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อผิวหนังมนุษย์และอวัยวะภายในได้ ความเสียหายที่ผิวหนังจากรังสีเลเซอร์นั้นคล้ายคลึงกับการเผาไหม้ด้วยความร้อน ระดับของความเสียหายขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของเลเซอร์ รวมถึงสีและระดับของการสร้างเม็ดสีของผิวหนัง ความเข้มของรังสีที่ทำให้ผิวหนังเสียหายนั้นสูงกว่าความเข้มที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตามาก

คำว่า "เลเซอร์" เองเป็นคำย่อของภาษาอังกฤษ "การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี" ซึ่งหมายถึง "การขยายแสงโดยใช้รังสีกระตุ้น"

ยุคของการรักษาด้วยเลเซอร์เริ่มขึ้นเมื่อกว่าครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา เมื่อในปี 1960 Theodore Mayman ได้ใช้เลเซอร์ทับทิมในคลินิกเป็นครั้งแรก

เลเซอร์ทับทิมตามมาด้วยเลเซอร์อื่น ๆ : 1961 - เลเซอร์อลูมิเนียมนีโอดิเมียมอิตเทรียมโกเมน (Nd: YAG); 1962 – อาร์กอน; 1964 – เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2)

ในปี 1965 Leon Goldman รายงานการใช้เลเซอร์ทับทิมในการลบรอยสัก ต่อจากนั้นจนถึงปี 1983 มีความพยายามหลายครั้งในการใช้เลเซอร์นีโอดิเมียมและอาร์กอนในการรักษาโรคหลอดเลือดของผิวหนัง แต่การใช้งานถูกจำกัดด้วยความเสี่ยงสูงที่จะเกิดแผลเป็น

ในปี 1983 Rox Anderson และ John Parrish ตีพิมพ์แนวคิดเรื่อง Selective Photothermolysis (SPT) ในวารสาร Science ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ในด้านการแพทย์ด้วยเลเซอร์และวิทยาผิวหนัง แนวคิดนี้ช่วยให้เราเข้าใจกระบวนการปฏิสัมพันธ์ของรังสีเลเซอร์กับเนื้อเยื่อได้ดีขึ้น ซึ่งในทางกลับกัน ได้อำนวยความสะดวกในการพัฒนาและการผลิตเลเซอร์สำหรับการใช้งานทางการแพทย์

คุณสมบัติของรังสีเลเซอร์

คุณสมบัติสามประการที่มีอยู่ในรังสีเลเซอร์ทำให้มีลักษณะเฉพาะ:

1. การเชื่อมโยงกันยอดและร่องของคลื่นจะขนานกันและมีเฟสตามเวลาและพื้นที่
2. ขาวดำคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์จะมีความยาวเท่ากัน ซึ่งเป็นคลื่นที่มาจากตัวกลางที่ใช้ในเลเซอร์ทุกประการ
3. การชนกันคลื่นในลำแสงจะยังคงขนานกัน ไม่เบี่ยงเบน และลำแสงจะถ่ายเทพลังงานโดยแทบไม่สูญเสียเลย

วิธีปฏิกิริยาระหว่างรังสีเลเซอร์กับผิวหนัง

วิธีการผ่าตัดด้วยเลเซอร์ใช้เพื่อจัดการกับผิวหนังบ่อยกว่าเนื้อเยื่ออื่นๆ สิ่งนี้อธิบายได้ ประการแรกโดยความหลากหลายและความชุกของโรคผิวหนังและข้อบกพร่องด้านความงามต่างๆ ที่โดดเด่น และประการที่สองโดยความง่ายในการดำเนินการขั้นตอนเลเซอร์ ซึ่งสัมพันธ์กับตำแหน่งผิวเผินของวัตถุที่ต้องการการรักษา ปฏิกิริยาระหว่างแสงเลเซอร์กับเนื้อเยื่อจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแสงของเนื้อเยื่อและคุณสมบัติทางกายภาพของการแผ่รังสีเลเซอร์ การกระจายแสงที่เข้าสู่ผิวหนังสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กระบวนการที่สัมพันธ์กัน

การสะท้อน.แสงประมาณ 5-7% จะสะท้อนไปที่ระดับชั้นหนังกำพร้า

การดูดซึม (การดูดซึม)อธิบายโดยกฎหมายบูแกร์-แลมเบิร์ต-เบียร์ การดูดกลืนแสงที่ผ่านเนื้อเยื่อขึ้นอยู่กับความเข้มเริ่มต้น ความหนาของชั้นวัสดุที่แสงผ่าน ความยาวคลื่นของแสงที่ดูดซับ และค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง หากไม่ดูดซับแสงก็ไม่มีผลกระทบต่อเนื้อเยื่อ เมื่อโฟตอนถูกดูดซับโดยโมเลกุลเป้าหมาย (โครโมฟอร์) พลังงานทั้งหมดของโฟตอนจะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลนั้น โครโมฟอร์ภายนอกที่สำคัญที่สุด ได้แก่ เมลานิน เฮโมโกลบิน น้ำ และคอลลาเจน โครโมฟอร์ภายนอกรวมถึงสีย้อมรอยสัก เช่นเดียวกับอนุภาคสิ่งสกปรกที่เกาะติดระหว่างการบาดเจ็บ

การแพร่กระจายกระบวนการนี้มีสาเหตุหลักมาจากคอลลาเจนของผิวหนังชั้นหนังแท้ ความสำคัญของปรากฏการณ์การกระเจิงคือจะลดความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานที่มีอยู่อย่างรวดเร็วสำหรับการดูดซับโดยโครโมฟอร์เป้าหมาย และผลที่ตามมาคือผลทางคลินิกต่อเนื้อเยื่อ การกระจายตัวจะลดลงตามความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น ทำให้ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นเหมาะสำหรับการส่งพลังงานไปยังโครงสร้างผิวหนังชั้นลึก

การเจาะความลึกของแสงที่ทะลุผ่านเข้าไปในโครงสร้างใต้ผิวหนัง รวมถึงความเข้มของการกระเจิงนั้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น คลื่นสั้น (300-400 นาโนเมตร) กระจายอย่างเข้มข้นและไม่ทะลุลึกเกิน 100 ไมครอน . คลื่นที่ยาวกว่าจะทะลุลึกกว่าเพราะกระจัดกระจายน้อยกว่า .

พารามิเตอร์ทางกายภาพหลักของเลเซอร์ที่กำหนดผลกระทบของพลังงานควอนตัมต่อเป้าหมายทางชีวภาพโดยเฉพาะคือความยาวของคลื่นที่สร้างขึ้น ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน และเวลาเปิดรับแสง

ความยาวของคลื่นที่สร้างขึ้นความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเลเซอร์เทียบได้กับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของโครโมฟอร์เนื้อเยื่อที่สำคัญที่สุด (รูปที่ 2) เมื่อเลือกพารามิเตอร์นี้ จำเป็นต้องคำนึงถึงความลึกของโครงสร้างเป้าหมาย (โครโมฟอร์) เนื่องจากการกระเจิงของแสงในชั้นหนังแท้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 3) ซึ่งหมายความว่าคลื่นยาวจะถูกดูดซับน้อยกว่าคลื่นสั้น ดังนั้นการเจาะเข้าไปในเนื้อเยื่อจึงลึกยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงความหลากหลายของการดูดซึมสเปกตรัมของโครโมฟอร์เนื้อเยื่อ:

• เมลานินมักพบในหนังกำพร้าและรูขุมขน สเปกตรัมการดูดกลืนแสงอยู่ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต (สูงถึง 400 นาโนเมตร) และช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (400 - 760 นาโนเมตร) การดูดซับรังสีเลเซอร์โดยเมลานินจะค่อยๆ ลดลงเมื่อความยาวคลื่นของแสงเพิ่มขึ้น การดูดซับจะลดลงในบริเวณใกล้อินฟราเรดของสเปกตรัมตั้งแต่ 900 นาโนเมตร
• เฮโมโกลบินพบในเซลล์เม็ดเลือดแดง มียอดการดูดซึมที่แตกต่างกันมากมาย สเปกตรัมการดูดซึมสูงสุดของฮีโมโกลบินอยู่ในช่วง UV-A (320-400 นาโนเมตร) สีม่วง (400 นาโนเมตร) สีเขียว (541 นาโนเมตร) และสีเหลือง (577 นาโนเมตร)
• คอลลาเจนเป็นพื้นฐานของชั้นหนังแท้ สเปกตรัมการดูดซึมของคอลลาเจนอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้ตั้งแต่ 400 นาโนเมตรถึง 760 นาโนเมตร และบริเวณอินฟราเรดใกล้ของสเปกตรัมตั้งแต่ 760 ถึง 2500 นาโนเมตร
• น้ำสร้างได้ถึง 70% ของชั้นหนังแท้ สเปกตรัมการดูดกลืนน้ำจะอยู่ในช่วงกลาง (2500 - 5,000 นาโนเมตร) และไกล (5,000 - 1,0064 นาโนเมตร) บริเวณอินฟราเรดของสเปกตรัม

ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานหากความยาวคลื่นของแสงส่งผลต่อความลึกที่โครโมฟอร์ดูดซับไว้ ดังนั้นสำหรับความเสียหายโดยตรงต่อโครงสร้างเป้าหมาย ปริมาณพลังงานรังสีเลเซอร์และกำลังที่กำหนดอัตราการมาถึงของพลังงานนี้มีความสำคัญ พลังงานมีหน่วยเป็นจูล (J) กำลังมีหน่วยเป็นวัตต์ (W หรือ J/s) ในทางปฏิบัติ พารามิเตอร์การแผ่รังสีเหล่านี้มักจะใช้ในรูปของต่อหน่วยพื้นที่ - ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน (J/cm2) และอัตราฟลักซ์ของพลังงาน (W/cm2) หรือความหนาแน่นของพลังงาน

ประเภทของการรักษาด้วยเลเซอร์ในโรคผิวหนัง

การแทรกแซงด้วยเลเซอร์ทุกประเภทในโรคผิวหนังสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท:

• ประเภทที่ 1 การผ่าตัดที่เกี่ยวข้องกับการระเหยบริเวณผิวหนังที่ได้รับผลกระทบ รวมถึงผิวหนังชั้นนอกด้วย
• ประเภทที่สอง การดำเนินการที่มุ่งเป้าไปที่การกำจัดโครงสร้างทางพยาธิวิทยาแบบเลือกสรรโดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของหนังกำพร้า

ประเภทที่ 1 การระเหย
ปรากฏการณ์นี้เป็นหนึ่งในปัญหาพื้นฐานที่มีการศึกษาอย่างเข้มข้น แม้ว่าจะยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ในปัญหาของฟิสิกส์ยุคใหม่ก็ตาม
คำว่า "การระเหย" แปลเป็นภาษารัสเซียว่าเป็นการลบออกหรือการตัดแขนขา ในคำศัพท์ที่ไม่ใช่ทางการแพทย์ คำนี้หมายถึงการพังทลายหรือการหลอมละลาย ในการผ่าตัดด้วยเลเซอร์ การระเหยหมายถึงการกำจัดส่วนของเนื้อเยื่อที่มีชีวิตโดยตรงภายใต้อิทธิพลของโฟตอนเลเซอร์ นี่หมายถึงผลกระทบที่แสดงออกอย่างชัดเจนในระหว่างขั้นตอนการฉายรังสี ตรงกันข้ามกับสถานการณ์ (เช่น ด้วยการบำบัดด้วยแสง) เมื่อพื้นที่เนื้อเยื่อที่ถูกฉายรังสียังคงอยู่ในสถานที่หลังจากการหยุดการสัมผัสแสงเลเซอร์ และการกำจัดอย่างค่อยเป็นค่อยไปเกิดขึ้นในภายหลัง อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางชีวภาพในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นในเขตการฉายรังสี

ลักษณะเฉพาะของพลังงานและประสิทธิภาพการระเหยจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของวัตถุที่ได้รับรังสี ลักษณะเฉพาะของรังสีและพารามิเตอร์ที่เชื่อมโยงคุณสมบัติของวัตถุกับลำแสงเลเซอร์อย่างแยกไม่ออก - ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน การดูดกลืน และการกระเจิงของรังสีประเภทที่กำหนดในค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิง ประเภทของเนื้อเยื่อหรือส่วนประกอบแต่ละส่วน คุณสมบัติของวัตถุที่ถูกฉายรังสี ได้แก่ อัตราส่วนของของเหลวและส่วนประกอบที่มีความหนาแน่น คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพ ธรรมชาติของพันธะภายในและระหว่างโมเลกุล ความไวต่อความร้อนของเซลล์และโมเลกุลขนาดใหญ่ ปริมาณเลือดไปยังเนื้อเยื่อ ฯลฯ ลักษณะของรังสี ได้แก่ ความยาวคลื่น โหมดการฉายรังสี (ต่อเนื่องหรือเป็นพัลส์) กำลัง พลังงานต่อพัลส์ พลังงานดูดกลืนทั้งหมด เป็นต้น

กลไกการระเหยได้รับการศึกษาในรายละเอียดส่วนใหญ่โดยใช้เลเซอร์ CO2 (l = 10.6 µm) การแผ่รังสีที่ความหนาแน่นพลังงาน 3 50 kW/cm 2 จะถูกดูดซับอย่างเข้มข้นโดยโมเลกุลของน้ำในเนื้อเยื่อ ภายใต้สภาวะดังกล่าว การให้ความร้อนอย่างรวดเร็วของน้ำจะเกิดขึ้น และจากนั้นจึงเกิดส่วนประกอบที่ไม่ใช่น้ำของเนื้อเยื่อ ผลที่ตามมาคือการระเหยอย่างรวดเร็ว (ระเบิด) ของน้ำในเนื้อเยื่อ (เอฟเฟกต์การกลายเป็นไอ) และการปะทุของไอน้ำพร้อมกับชิ้นส่วนของเซลล์และโครงสร้างเนื้อเยื่อนอกเนื้อเยื่อพร้อมกับการก่อตัวของปล่องทำลายล้าง นอกจากวัสดุที่ให้ความร้อนสูงเกินไปแล้ว พลังงานความร้อนส่วนใหญ่ยังถูกกำจัดออกจากเนื้อผ้าอีกด้วย แถบละลายที่ให้ความร้อนแคบ ๆ ยังคงอยู่ตามผนังของปล่องภูเขาไฟ ซึ่งความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อที่ไม่บุบสลายโดยรอบ (รูปที่ 4) ที่ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (รูปที่ 5, A) การปล่อยผลิตภัณฑ์ระเหยออกจะมีขนาดค่อนข้างเล็ก ดังนั้นความร้อนส่วนสำคัญจากชั้นหลอมละลายขนาดใหญ่จึงถูกถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อ ที่ความหนาแน่นสูงกว่า (รูปที่ 5, B) จะสังเกตเห็นภาพที่ตรงกันข้าม ในกรณีนี้ ความเสียหายจากความร้อนเล็กน้อยจะมาพร้อมกับการบาดเจ็บทางกลต่อเนื้อเยื่อเนื่องจากคลื่นกระแทก ส่วนหนึ่งของวัสดุที่ให้ความร้อนในรูปแบบของการหลอมยังคงอยู่ตามผนังของปล่องภูเขาไฟระเหยและเป็นชั้นนี้ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บความร้อนที่ถ่ายโอนไปยังเนื้อเยื่อนอกปล่องภูเขาไฟ ความหนาของชั้นนี้จะเท่ากันตลอดทั้งรูปร่างของปล่องภูเขาไฟ เมื่อความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้น มันจะลดลง และเมื่อมันลดลง มันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งมาพร้อมกับการลดลงหรือเพิ่มขึ้นที่สอดคล้องกันในเขตความเสียหายจากความร้อน ดังนั้น ด้วยการเพิ่มพลังงานรังสี เราจึงสามารถเพิ่มอัตราการกำจัดเนื้อเยื่อได้ ขณะเดียวกันก็ลดความลึกของความเสียหายจากความร้อนด้วย

ขอบเขตการใช้งานของเลเซอร์ CO 2 นั้นกว้างมาก ในโหมดโฟกัส จะใช้เพื่อตัดเนื้อเยื่อในขณะที่แข็งตัวของหลอดเลือดไปพร้อมๆ กัน ในโหมดพร่ามัว โดยการลดความหนาแน่นของพลังงาน จะทำการกำจัดเนื้อเยื่อทางพยาธิวิทยาทีละชั้น (การกลายเป็นไอ) ด้วยวิธีนี้เนื้องอกที่เป็นมะเร็งผิวเผินและอาจเป็นเนื้อร้าย (มะเร็งเซลล์ต้นกำเนิด, โรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจากเชื้อ Actinic, erythroplasia ของ Queyr), เนื้องอกที่อ่อนโยนของผิวหนังจำนวนหนึ่ง (angiofibroma, เชื้อรา Trichlemmoma, syringoma, trichoepithelioma ฯลฯ ) สะเก็ดหลังการเผาไหม้ขนาดใหญ่ , โรคผิวหนังอักเสบ (แกรนูโลมา, โรคผิวหนังอักเสบเป็นก้อนกลมของใบหู), ซีสต์, รอยโรคผิวหนังที่ติดเชื้อ (หูด, โรคหูดที่กำเริบ, โรคมัยโคเซสส่วนลึก), โรคหลอดเลือด (แกรนูโลมาที่เกิดจากเชื้อไพโอนิก, angiokeratoma, มะเร็งต่อมน้ำเหลืองรูปวงแหวน), การก่อตัวที่ทำให้เกิดข้อบกพร่องด้านความงาม (rhinophyma, โพสต์ลึก - รอยแผลเป็นจากสิว, ปานผิวหนังชั้นนอก, เลนติโก, แซนเทลาสมา) ฯลฯ

ลำแสงพร่ามัวของเลเซอร์ CO 2 ยังใช้ในขั้นตอนการเสริมความงามเพียงอย่างเดียว ซึ่งเรียกว่าเลเซอร์เดอร์มาเบรชั่น ซึ่งก็คือการกำจัดชั้นผิวของผิวหนังทีละชั้น เพื่อทำให้รูปลักษณ์ของผู้ป่วยกลับมาดูอ่อนเยาว์อีกครั้ง ในโหมดพัลซิ่งที่มีระยะเวลาพัลส์น้อยกว่า 1 มิลลิวินาทีเนื้อเยื่อ 25-50 ไมครอนจะถูกเลือกระเหยในการผ่านครั้งเดียว ในกรณีนี้จะมีเนื้อตายจากความร้อนตกค้างเป็นบริเวณบาง ๆ ภายในช่วง 40-120 ไมครอน ขนาดของโซนนี้เพียงพอที่จะแยกเลือดในผิวหนังและหลอดเลือดน้ำเหลืองออกจากกันชั่วคราว ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดแผลเป็น

การต่ออายุผิวหลังเลเซอร์ dermabrasion เกิดจากหลายสาเหตุ การระเหยช่วยลดริ้วรอยและความผิดปกติของเนื้อสัมผัสผ่านการระเหยของเนื้อเยื่อผิวเผิน การแข็งตัวด้วยความร้อนของเซลล์ในชั้นหนังแท้ และการสูญเสียสภาพของโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์ ในระหว่างขั้นตอนนี้ ผิวหนังหดตัวอย่างเห็นได้ชัดเกิดขึ้นภายใน 20-25% ซึ่งเป็นผลมาจากการหดตัวของเนื้อเยื่อเนื่องจากการขาดน้ำและการบีบตัวของเส้นใยคอลลาเจน การเริ่มเกิดผลลัพธ์ของการฟื้นฟูผิวที่ล่าช้าแต่ยาวนานกว่านั้นเกิดขึ้นได้จากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของเนื้อเยื่อต่อการบาดเจ็บ หลังจากได้รับแสงเลเซอร์จะเกิดการอักเสบปลอดเชื้อในบริเวณแผลที่เกิดขึ้น สิ่งนี้จะช่วยกระตุ้นการปลดปล่อยปัจจัยการเจริญเติบโตและการแทรกซึมของไฟโบรบลาสต์ภายหลังเหตุการณ์สะเทือนใจ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะมาพร้อมกับกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นโดยอัตโนมัติ ซึ่งนำไปสู่ไฟโบรบลาสต์ที่เริ่มผลิตคอลลาเจนและอีลาสตินมากขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ อันเป็นผลมาจากการกลายเป็นไอ กระบวนการต่ออายุและจลนพลศาสตร์ของการแพร่กระจายของเซลล์ผิวหนังชั้นนอกจะถูกกระตุ้น ในชั้นหนังแท้ กระบวนการสร้างคอลลาเจนและอีลาสตินจะเกิดขึ้นใหม่ ตามด้วยการจัดเรียงในลักษณะคู่ขนาน

เหตุการณ์ที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อใช้พัลส์เลเซอร์ที่เปล่งแสงในบริเวณอินฟราเรดใกล้และกลางของสเปกตรัม (1.54-2.94 µm): เออร์เบียมแบบปั๊มด้วยไดโอด (l = 1.54 µm), ทูเลียม (l = 1.927 µm), Ho: YSSG (l = 2.09 µm), Er:YSSG (l = 2.79 µm), Er:YAG (l = 2.94 µm) เลเซอร์ที่ระบุไว้มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงที่สูงมาก ตัวอย่างเช่น รังสีเลเซอร์ Er:YAG จะถูกดูดซับโดยเนื้อเยื่อที่มีน้ำมากกว่ารังสีเลเซอร์ CO 2 ถึง 12-18 เท่า เช่นเดียวกับในกรณีของเลเซอร์ CO 2 ชั้นหลอมละลายจะเกิดขึ้นตามผนังของปล่องระเหยในเนื้อเยื่อที่ได้รับการฉายรังสีด้วยเลเซอร์ Er:YAG โปรดทราบว่าเมื่อทำงานกับเนื้อเยื่อชีวภาพด้วยเลเซอร์นี้ลักษณะพลังงานของพัลส์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพลังงานสูงสุดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อ ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีพลังงานรังสีน้อยที่สุด แต่มีพัลส์ยาวกว่า ความลึกของเนื้อร้ายจากความร้อนก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว มวลของผลิตภัณฑ์การระเหยด้วยความร้อนยวดยิ่งที่ถูกถอดออกจะค่อนข้างน้อยกว่ามวลของผลิตภัณฑ์ที่เหลือ สิ่งนี้ทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนอย่างลึกรอบๆ ปล่องการระเหย ในเวลาเดียวกัน ด้วยพัลส์อันทรงพลัง สถานการณ์จะแตกต่างออกไป - ความเสียหายจากความร้อนรอบปล่องภูเขาไฟน้อยที่สุดพร้อมการระเหยที่มีประสิทธิภาพสูง จริงอยู่ ในกรณีนี้ จะได้ผลลัพธ์เชิงบวกโดยแลกกับความเสียหายทางกลอย่างกว้างขวางต่อเนื้อเยื่อจากคลื่นกระแทก ในการผ่านเพียงครั้งเดียว เลเซอร์เออร์เบียมจะทำลายเนื้อเยื่อให้มีความลึก 25-50 ไมครอน โดยมีความเสียหายจากความร้อนตกค้างน้อยที่สุด เป็นผลให้กระบวนการสร้างเยื่อบุผิวใหม่ใช้เวลาสั้นกว่าหลังการสัมผัสเลเซอร์ CO 2 มาก

ประเภทที่สอง อิทธิพลที่เลือกสรร
การดำเนินการประเภทนี้รวมถึงขั้นตอนในระหว่างที่เกิดความเสียหายด้วยเลเซอร์ต่อการก่อตัวของผิวหนังและใต้ผิวหนังบางอย่าง โดยไม่ละเมิดความสมบูรณ์ของผิวหนัง เป้าหมายนี้บรรลุได้โดยการเลือกคุณลักษณะของเลเซอร์: ความยาวคลื่นและโหมดการฉายรังสี พวกเขาจะต้องให้แน่ใจว่าการดูดซับแสงเลเซอร์โดยโครโมฟอร์ (โครงสร้างเป้าหมายที่มีสี) ซึ่งจะนำไปสู่การทำลายหรือการเปลี่ยนสีเนื่องจากการแปลงพลังงานรังสีเป็นความร้อน (โฟโตเทอร์โมไลซิส) และในบางกรณีเป็นพลังงานกล เป้าหมายของการได้รับแสงเลเซอร์อาจเป็น: ฮีโมโกลบินของเม็ดเลือดแดงที่อยู่ในหลอดเลือดผิวหนังที่ขยายตัวจำนวนมากที่มีคราบพอร์ตไวน์ (PWS); เม็ดสีเมลานินของการก่อตัวของผิวหนังต่างๆ ถ่านหินรวมถึงอนุภาคแปลกปลอมที่มีสีต่างกันอื่น ๆ ที่เข้ามาใต้ผิวหนังชั้นนอกระหว่างการสักหรือการไปที่นั่นอันเป็นผลมาจากอิทธิพลอื่น ๆ

เอฟเฟกต์การเลือกที่เหมาะสมที่สุดถือได้ว่าเป็นเอฟเฟกต์หนึ่งที่ลำแสงเลเซอร์ถูกดูดซับโดยโครงสร้างเป้าหมายเท่านั้น และไม่มีการดูดซับภายนอก เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว ผู้เชี่ยวชาญที่เลือกเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่เหมาะสมจะต้องกำหนดความหนาแน่นของพลังงานรังสีและระยะเวลาของการเปิดรับแสง (หรือพัลส์) รวมถึงช่วงเวลาระหว่างทั้งสองเท่านั้น พารามิเตอร์เหล่านี้ถูกกำหนดโดยคำนึงถึง (TTR) สำหรับเป้าหมายที่กำหนด - ช่วงเวลาที่อุณหภูมิเป้าหมายซึ่งเพิ่มขึ้นในขณะที่ใช้พัลส์ลดลงครึ่งหนึ่งของการเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับอุณหภูมิเริ่มต้น เกินระยะเวลาการเต้นของชีพจรที่สูงกว่าค่า BTP จะทำให้เนื้อเยื่อรอบเป้าหมายเกิดความร้อนสูงเกินไปโดยไม่พึงประสงค์ การลดช่วงเวลาระหว่างพัลส์จะมีผลเช่นเดียวกัน โดยหลักการแล้ว เงื่อนไขทั้งหมดเหล่านี้สามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ก่อนการผ่าตัดได้ แต่องค์ประกอบของผิวหนังนั้นไม่อนุญาตให้ใช้ข้อมูลที่คำนวณได้อย่างเต็มที่ ความจริงก็คือในชั้นฐานของหนังกำพร้านั้นมี melanocytes และ cratinocytes แต่ละตัวซึ่งมีเมลานิน เนื่องจากเม็ดสีนี้ดูดซับแสงอย่างเข้มข้นในการมองเห็น เช่นเดียวกับบริเวณใกล้อัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดของสเปกตรัม ("หน้าต่างแสง" ของเมลานินอยู่ในช่วง 500 ถึง 1100 นาโนเมตร) การแผ่รังสีเลเซอร์ในช่วงนี้จะถูกเมลานินดูดซับ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ความเสียหายจากความร้อนและการตายของเซลล์ที่ได้รับผลกระทบ นอกจากนี้ รังสีในส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมยังถูกดูดซับโดยไซโตโครมและเอนไซม์ฟลาโวน (ฟลาโวโปรตีน) ของเซลล์ที่มีเมลานินและเซลล์ประเภทอื่น ๆ ทั้งหมดของหนังกำพร้าและผิวหนังชั้นหนังแท้ ตามมาว่าเมื่อการฉายรังสีเลเซอร์ไปยังเป้าหมายที่อยู่ใต้ผิวหนัง ความเสียหายต่อเซลล์ผิวหนังชั้นนอกจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น ปัญหาทางคลินิกที่แท้จริงจึงอยู่ที่การประนีประนอมในการค้นหาโหมดการฉายรังสีด้วยเลเซอร์ ซึ่งเป็นไปได้ที่จะบรรลุความเสียหายเป้าหมายสูงสุดโดยมีความเสียหายต่อผิวหนังชั้นนอกน้อยที่สุด (โดยคาดว่าจะมีการฟื้นฟูในภายหลัง สาเหตุหลักมาจากพื้นที่ใกล้เคียงที่ไม่ได้รับการฉายรังสี ของผิวหนัง)

การปฏิบัติตามเงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเป้าหมายเฉพาะจะนำไปสู่ความเสียหายสูงสุด (ความร้อนหรือการแตกตัว) โดยมีความร้อนสูงเกินไปหรือการบาดเจ็บทางกลน้อยที่สุดต่อโครงสร้างข้างเคียง

ดังนั้นสำหรับการฉายรังสีของหลอดเลือดทางพยาธิวิทยาของคราบพอร์ตไวน์ (PWS) เหตุผลที่สมเหตุสมผลที่สุดคือการใช้เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดซึ่งสอดคล้องกับยอดการดูดกลืนแสงของฮีโมโกลบิน (l = 540, 577, 585 และ 595 นาโนเมตร) ด้วยระยะเวลาพัลส์ในลำดับมิลลิวินาที เนื่องจากในกรณีนี้การดูดซึมของเมลานินจากรังสีจะไม่มีนัยสำคัญ (ข้อเสนอที่ 1 ของทฤษฎีโฟโตเทอร์โมไลซิสแบบคัดเลือก) ความยาวคลื่นที่ค่อนข้างยาวจะช่วยให้เนื้อเยื่อได้รับความร้อนอย่างล้ำลึก (ตำแหน่ง 2) และพัลส์ที่ค่อนข้างยาวจะสอดคล้องกับขนาดเป้าหมายที่ใหญ่มาก (หลอดเลือดที่มีเซลล์เม็ดเลือดแดง ตำแหน่ง 3)

หากเป้าหมายของขั้นตอนคือการกำจัดอนุภาครอยสัก นอกเหนือจากการเลือกความยาวคลื่นรังสีที่สอดคล้องกับสีของอนุภาคเหล่านี้แล้ว ยังจำเป็นต้องตั้งค่าระยะเวลาพัลส์ซึ่งสั้นกว่าในกรณีของพอร์ตไวน์อย่างมาก คราบเพื่อให้บรรลุการทำลายทางกลของอนุภาคโดยมีความเสียหายจากความร้อนน้อยที่สุดต่อโครงสร้างอื่น ๆ (ตำแหน่ง 4 )

แน่นอนว่าการปฏิบัติตามเงื่อนไขเหล่านี้ไม่ได้ให้การปกป้องผิวหนังชั้นนอกอย่างสมบูรณ์ แต่จะป้องกันความเสียหายที่รุนแรงเกินไปซึ่งจะนำไปสู่ข้อบกพร่องด้านเครื่องสำอางอย่างถาวรเนื่องจากมีแผลเป็นมากเกินไป

ปฏิกิริยาของเนื้อเยื่อต่อการฉายรังสีด้วยเลเซอร์

เมื่อแสงเลเซอร์ทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อ จะเกิดปฏิกิริยาดังต่อไปนี้

การกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์บำบัดความเข้มต่ำใช้สำหรับการกระตุ้นด้วยแสง ในแง่ของพารามิเตอร์พลังงาน เลเซอร์บำบัดมีผลที่ไม่ทำลายระบบชีวภาพ แต่ในขณะเดียวกันพลังงานนี้ก็เพียงพอที่จะกระตุ้นกระบวนการที่สำคัญของร่างกาย เช่น เร่งการรักษาบาดแผล

การตอบสนองทางโฟโตไดนามิกหลักการนี้ขึ้นอยู่กับผลกระทบของแสงในช่วงความยาวคลื่นหนึ่งต่อตัวรับแสง (โดยธรรมชาติหรือโดยการใช้แสงเทียม) ซึ่งทำให้เกิดพิษต่อเซลล์ต่อเนื้อเยื่อทางพยาธิวิทยา ในโรคผิวหนัง การเปิดรับแสงแบบโฟโตไดนามิกจะใช้ในการรักษาสิวอักเสบ โรคสะเก็ดเงิน ไลเคนพลานัส โรคด่างขาว โรคลมพิษรงควัตถุ ฯลฯ

โฟโตเทอร์โมไลซิสและปฏิกิริยาโฟโตเมคานิกส์ -เมื่อรังสีถูกดูดซับพลังงานของลำแสงเลเซอร์จะถูกแปลงเป็นความร้อนบริเวณผิวหนังที่มีโครโมฟอร์อยู่ ด้วยกำลังลำแสงเลเซอร์ที่เพียงพอ สิ่งนี้นำไปสู่การทำลายความร้อนของชิ้นงาน . โฟโตเทอร์โมไลซิสแบบเลือกสรรสามารถใช้เพื่อขจัดความผิดปกติของหลอดเลือดผิวเผิน การก่อตัวของเม็ดสีบนผิวหนัง ผม และรอยสัก

วรรณกรรม

1. การบำบัดด้วยเลเซอร์และแสง โดเวอร์ เจ.เอส.มอสโก รีด เอลซิเวอร์ 2010.ป.5-7
2. Nevorotin A.I. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการผ่าตัดด้วยเลเซอร์ บทช่วยสอน - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: SpetsLit, 2000.
3. Nevorotin A.I. เลเซอร์ทำแผลทั้งทางทฤษฎีและประยุกต์ // ชีววิทยาของเลเซอร์และเวชศาสตร์ด้วยเลเซอร์: การปฏิบัติ เสื่อ. รายงาน ตัวแทน โรงเรียนสัมมนา ตอนที่ 2 - Tartu-Pyhäjärve: สำนักพิมพ์ของ Tartu University of the ESSR, 1991, p. 3-12.
4. Anderson R. R. , Parish J. A. เลนส์ของผิวหนังมนุษย์ เจลงทุนเดอร์มาทอล 2524; 77:13-19.
5. Anderson R. R., Parrish J. A. Selective photothermolysis: การผ่าตัดด้วยจุลภาคที่แม่นยำโดยการคัดเลือกการดูดซึมของรังสีพัลส์ วิทยาศาสตร์ 2526; 220:524-527.
6. Goldman L. , Blaney D. J. , Kindel D. J. และคณะ ผลกระทบของลำแสงเลเซอร์ต่อผิวหนัง: รายงานเบื้องต้น เจลงทุนเดอร์มาทอล 2506; 40:121-122.
7. Kaminer M. S. , Arndt K. A. , Dover J. S. และคณะ แผนที่การทำศัลยกรรมความงาม ฉบับที่ 2 - ซอนเดอร์ส-เอลส์เวียร์ 2009
8. Margolis R. J. , Dover J. S. , Polla L. L. และคณะ สเปกตรัมการกระทำที่มองเห็นได้สำหรับเทอร์โมไลซิสแบบเลือกเฉพาะของเมลานิน เลเซอร์ Surg Med 1989; 9:389-397.

เครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัล (OKGs, เลเซอร์) เป็นอุปกรณ์ที่เป็นตัวแทนของแหล่งกำเนิดรังสีแสงชนิดใหม่ทั้งหมด แตกต่างจากลำแสงของแหล่งกำเนิดแสงใดๆ ที่รู้จักซึ่งมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวต่างกัน ลำแสงเลเซอร์นั้นมีสีเดียว (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวเท่ากันทุกประการ) มีความโดดเด่นด้วยการเชื่อมโยงกันเชิงเวลาและเชิงพื้นที่สูง (คลื่นทั้งหมดถูกสร้างขึ้นพร้อมกันในเฟสเดียวกัน ) ทิศทางที่แคบ ซึ่งกำหนดการโฟกัสที่แม่นยำในปริมาณน้อย ดังนั้นความหนาแน่นของพลังงานของการแผ่รังสีเลเซอร์ต่อพัลส์จึงมีมหาศาล

เลเซอร์มีหลายประเภท: โซลิดสเตตโดยที่ตัวปล่อยเป็นตัวของแข็ง - ทับทิม, นีโอไดเมียม ฯลฯ เลเซอร์แก๊ส (ฮีเลียมนีออน อาร์กอน ฯลฯ ) ของเหลวและเซมิคอนดักเตอร์ เลเซอร์สามารถทำงานในโหมดต่อเนื่องและแบบพัลส์

การแผ่รังสีเลเซอร์มีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้: ความยาวคลื่น (µm), กำลัง (W), ความหนาแน่นของฟลักซ์กำลัง (W/cm2), พลังงานการแผ่รังสี (J) และความแตกต่างเชิงมุมของลำแสง (อาร์คมิน)

ขอบเขตของการประยุกต์ใช้เลเซอร์นั้นกว้างมาก: ในสาขาต่างๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ, ในเทคโนโลยีการสื่อสาร (ช่วยให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก), ในไมโครอิเล็กทรอนิกส์, อุตสาหกรรมนาฬิกา, ในการเชื่อม, การบัดกรี ฯลฯ ใน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในการสำรวจอวกาศ

เอกลักษณ์ของลำแสงเลเซอร์ - ได้รับพลังงานรังสีสูงในพื้นที่ขนาดเล็กมาก เป็นหมันอย่างสมบูรณ์ - ทำให้สามารถนำไปใช้ในการผ่าตัดแข็งตัวของเนื้อเยื่อระหว่างการผ่าตัดบนเรตินา ในฐานะเครื่องมือวิจัยใหม่ในชีววิทยาเชิงทดลอง ในทางเซลล์วิทยา (ลำแสงเลเซอร์) สามารถเข้าถึงออร์แกเนลล์แต่ละเซลล์ได้โดยไม่ทำลายทั้งเซลล์) เป็นต้น

ผู้คนจำนวนมากขึ้นมีส่วนร่วมในสาขาเลเซอร์ ดังนั้นการแผ่รังสีประเภทนี้จึงมีความสำคัญต่อปัจจัยด้านสุขอนามัยระดับมืออาชีพที่ร้ายแรงมาก

ในสภาวะการผลิต อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือไม่ใช่ลำแสงโดยตรง ซึ่งผลกระทบจะเกิดขึ้นได้เฉพาะในกรณีที่มีการละเมิดกฎเกณฑ์ด้านความปลอดภัยอย่างร้ายแรง แต่เป็นการสะท้อนแบบกระจายและการกระเจิงของลำแสง (ในระหว่างการตรวจสอบด้วยสายตาของลำแสงที่กระทบกับเป้าหมาย เมื่อสังเกตเครื่องมือใกล้ทางเดินลำแสงเมื่อสะท้อนจากผนังและพื้นผิวอื่น ๆ ) พื้นผิวสะท้อนแสงเป็นพิเศษเป็นอันตรายอย่างยิ่ง แม้ว่าความเข้มของลำแสงสะท้อนจะต่ำ แต่ก็เป็นไปได้ที่ระดับพลังงานอาจเกินระดับที่ปลอดภัยต่อดวงตา ในห้องปฏิบัติการที่ทำงานร่วมกับเลเซอร์พัลส์ มีปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์เพิ่มเติม: ค่าคงที่ (80-00 dB) และสัญญาณพัลส์ (สูงถึง 120 dB หรือมากกว่า) เสียง, แสงที่ทำให้ไม่เห็นจากโคมไฟปั๊ม, ความเหนื่อยล้าของเครื่องวิเคราะห์ภาพ, ความเครียดทางประสาทและอารมณ์ , ก๊าซเจือปนในสภาพแวดล้อมของอากาศ - โอโซน, ไนโตรเจนออกไซด์; รังสีอัลตราไวโอเลต ฯลฯ

ผลกระทบทางชีวภาพของเลเซอร์

ผลกระทบทางชีวภาพของเลเซอร์ถูกกำหนดโดยเกณฑ์หลักสองประการ: 1) ลักษณะทางกายภาพของเลเซอร์ (ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเลเซอร์ โหมดการฉายรังสีแบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ ระยะเวลาของพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ กำลังเฉพาะ) 2) ลักษณะการดูดซึมของเนื้อเยื่อ คุณสมบัติของโครงสร้างทางชีวภาพ (ความสามารถในการดูดซับและสะท้อน) ส่งผลต่อผลกระทบของการกระทำทางชีวภาพของเลเซอร์

การกระทำของเลเซอร์มีหลายแง่มุม - ไฟฟ้า, โฟโตเคมีคอล; ผลกระทบหลักคือความร้อน เลเซอร์ที่มีพลังงานชีพจรสูงเป็นอันตรายที่สุด

ชีพจรแสงสีเดียวโดยตรงทำให้เกิดการเผาไหม้ในท้องถิ่นในเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี - การแข็งตัวของโปรตีน, เนื้อร้ายในพื้นที่, แยกออกจากบริเวณที่อยู่ติดกันอย่างรวดเร็ว, การอักเสบปลอดเชื้อพร้อมกับการพัฒนาแผลเป็นของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันในภายหลัง ด้วยการฉายรังสีที่รุนแรง - ความผิดปกติของหลอดเลือด, การตกเลือดในอวัยวะเนื้อเยื่อ ด้วยการฉายรังสีซ้ำ ๆ ผลทางพยาธิวิทยาจะเพิ่มขึ้น ส่วนที่บอบบางที่สุดคือดวงตา (กระจกตาและเลนส์โฟกัสไปที่เรตินา) และผิวหนัง โดยเฉพาะผิวที่มีเม็ดสี

คลินิก

เมื่อลำแสงเลเซอร์กระทบดวงตาโดยตรง จอประสาทตาจะไหม้และแตกออก กระจกตา ม่านตา เลนส์ และผิวหนังของเปลือกตาอาจได้รับผลกระทบ ความเสียหายมักจะไม่สามารถย้อนกลับได้

รังสีสะท้อนที่กระจัดกระจายจากพื้นผิวใด ๆ ไม่เพียงแต่โดยตรงเท่านั้น แต่ยังเป็นอันตรายต่อดวงตาอีกด้วย เมื่อสัมผัสกับส่วนหลังเป็นเวลานาน มักพบความทึบของเลนส์ที่เป็นรูปเข็ม และไม่บ่อยนัก บนเรตินาจะมีรอยโรคสีอ่อนสีเหลืองอมขาว เมื่อศึกษาสถานะการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ภาพ ความไวแสงและคอนทราสต์ที่ลดลง เวลาในการฟื้นตัวในการปรับตัวที่เพิ่มขึ้น และการเปลี่ยนแปลงความไวแสงจะถูกกำหนด ลักษณะข้อร้องเรียน ได้แก่ ความเจ็บปวดและแรงกดทับในลูกตา ปวดตา ตาเหนื่อยล้าเมื่อสิ้นสุดวันทำงาน และปวดศีรษะ

นอกจากความเสียหายต่ออวัยวะที่มองเห็นแล้วเมื่อทำงานร่วมกับ OCG ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนที่ไม่เฉพาะเจาะจงยังพัฒนาจากอวัยวะและระบบต่างๆ

ภาพทางคลินิกของความผิดปกติทั่วไปประกอบด้วยความผิดปกติของระบบอัตโนมัติโดยมีการเพิ่มปฏิกิริยาทางระบบประสาทบนพื้นหลังที่หงุดหงิด เมื่อประสบการณ์วิชาชีพเพิ่มขึ้น ความถี่ของดีสโทเนียในระบบประสาทไหลเวียนโลหิตในรูปแบบไฮโปโทนิกหรือไฮเปอร์โทนิกจะเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับลักษณะของรังสีเลเซอร์ (ต่อเนื่อง เป็นจังหวะ) รวมถึงระดับของการเกิดโรคประสาท

นอกจากนี้ยังมีความผิดปกติของอุปกรณ์ขนถ่ายทั้งในทิศทางที่เพิ่มและลดความตื่นเต้นง่าย ความถี่ของการละเมิดเหล่านี้ยังเพิ่มขึ้นตามประสบการณ์ทางวิชาชีพที่เพิ่มขึ้น

ตัวชี้วัดทางชีวเคมีมีลักษณะดังนี้: การเพิ่มขึ้นของระดับแอมโมเนียในเลือด, การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของอัลคาไลน์ฟอสฟาเตสและทรานส์เฟอเรส, การเปลี่ยนแปลงในการขับถ่ายของคาเทโคลามีน

ในการทดลองกับสัตว์ ภายใต้อิทธิพลของความเข้มของพลังงานต่ำ จะสังเกตการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดในสมอง ซึ่งสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของระบบไหลเวียนโลหิต ผลกระทบของพลังงานเลเซอร์ต่อระบบไฮโปทาลามัส-ต่อมใต้สมองได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว

การตรวจสอบความสามารถในการทำงาน

หากความผิดปกติในการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางหรือระบบหัวใจและหลอดเลือดเกิดขึ้น แนะนำให้ทำการรักษาและถ่ายโอนไปยังงานอื่นชั่วคราว กลับไปทำงานหากอาการดีขึ้น (ภายใต้การดูแลของแพทย์) และขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานที่ดีขึ้น ความเสียหายต่อดวงตาเป็นข้อห้ามในการทำงานกับเลเซอร์ต่อไป

การป้องกัน

องค์กรที่มีเหตุผลของสภาพการทำงานของห้องปฏิบัติการ วางเลเซอร์ไว้ในห้องแยก ระบบแจ้งเตือนเพื่อความปลอดภัยระหว่างการทำงานของเลเซอร์ หลีกเลี่ยงการใช้พื้นผิวสะท้อนแสง ลำแสงเลเซอร์จะต้องเล็งไปที่พื้นหลังที่ไม่สะท้อนแสงและไม่ติดไฟ ผนังทาสีด้าน - สีอ่อน ป้องกันลำแสง (โดยเฉพาะเลเซอร์กำลังสูง) จากตัวส่งไปยังเลนส์ ห้ามมิให้ผู้คนอยู่ในเขตอันตรายของการแผ่รังสีเลเซอร์ในขณะที่เลเซอร์กำลังทำงานโดยเด็ดขาด ห้ามผู้ที่ไม่มีส่วนร่วมในการบริการเลเซอร์อยู่ในห้องปฏิบัติการ การระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพ แสงสว่างทั่วไปและท้องถิ่น การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าและมาตรการป้องกันส่วนบุคคลอย่างเคร่งครัด การใช้แว่นตาป้องกันที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ (ตัวกรองของตัวเองสำหรับแต่ละความยาวคลื่น) การทำงานในสภาพแสงจ้าโดยทั่วไปเพื่อทำให้รูม่านตาหดตัว เมื่อทำงานด้วยพลังงานสูง หลีกเลี่ยงการสัมผัสส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายด้วยลำแสงโดยตรง แนะนำให้สวมถุงมือสักหลาดสีดำหรือถุงมือหนัง การควบคุมจักษุวิทยาอย่างเข้มงวด การตรวจสุขภาพเบื้องต้นและเป็นระยะ

การบรรยายครั้งที่ 8

“Laser” เป็นตัวย่อที่เกิดจากตัวอักษรเริ่มต้นของวลีภาษาอังกฤษ Light amplification by Stimulate emission of Radiation - การขยายแสงโดยการสร้างรังสีกระตุ้น

เลเซอร์ (เครื่องกำเนิดควอนตัมออปติคอล) เป็นตัวกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงออปติคอลโดยอิงจากการใช้รังสีที่ถูกกระตุ้น

การแผ่รังสีเลเซอร์คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใน ( เลเซอร์ ) ที่มีความยาวคลื่น 0.2-1000 µm: 0.2...0.4 µm - อัลตราไวโอเลต 0.4...0.75 µm - แสงที่มองเห็นได้ ใกล้อินฟราเรด 0.75...1.4 µm อินฟราเรด 1.4...10 2 ไมครอน

โดดเด่น ลักษณะเฉพาะการแผ่รังสีเลเซอร์คือ: รังสีเอกรงค์ (ความยาวคลื่นเดียวอย่างเคร่งครัด); การเชื่อมโยงกันของรังสี (แหล่งกำเนิดรังสีทั้งหมดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในเฟสเดียวกัน) โฟกัสลำแสงที่คมชัด (ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย)

การแผ่รังสีเลเซอร์มีความโดดเด่นโดย ประเภทของรังสี บน

- โดยตรง(ปิดล้อมด้วยมุมทึบที่จำกัด)

- กระจัดกระจาย(กระจัดกระจายจากสารที่เป็นส่วนหนึ่งของตัวกลางที่ลำแสงเลเซอร์ผ่าน)

- กระจกสะท้อน (สะท้อนจากพื้นผิวเป็นมุมเท่ากับมุมตกกระทบของรังสี)

- สะท้อนแบบกระจาย(สะท้อนจากพื้นผิวในทุกทิศทางที่เป็นไปได้)

ในฐานะอุปกรณ์ทางเทคนิค เลเซอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ:

- สื่อที่ใช้งานอยู่

- เครื่องสะท้อนเสียง

- ระบบสูบน้ำ

ขึ้นอยู่กับตัวละคร สื่อที่ใช้งานอยู่ เลเซอร์แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ดังต่อไปนี้: โซลิดสเตต (บนคริสตัลหรือแก้ว); ก๊าซ (He-Ne, Ar, Kr, Xe, Ne, He-Cd, CO 2 ฯลฯ ); ของเหลว; เซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ

เช่น เครื่องสะท้อนเสียง โดยปกติแล้วจะใช้กระจกคู่ขนานที่มีค่าการสะท้อนแสงสูงโดยจะวางสื่อที่ใช้งานไว้ระหว่างนั้น

ปั้มน้ำ, เช่น. การถ่ายโอนอะตอมของตัวกลางแอคทีฟไปยังระดับบนนั้นทำได้โดยแหล่งกำเนิดแสงอันทรงพลังหรือโดยการปล่อยไฟฟ้า

มีเลเซอร์แบบต่อเนื่องและแบบพัลส์

การจำแนกประเภทของเลเซอร์สามารถแสดงได้ดังนี้ (รูป):

ตามระดับความอันตรายของรังสีที่เกิดขึ้น เลเซอร์ถูกจำแนกตาม GOST 12.1.041-83 (1996):

ชั้น 1 ( ปลอดภัย)- รังสีที่ปล่อยออกมาไม่เป็นอันตรายต่อดวงตาและผิวหนัง

ชั้นสอง ( อันตรายต่ำ) - การแผ่รังสีที่ส่งออกเป็นอันตรายเมื่อฉายรังสีที่ดวงตาด้วยรังสีโดยตรงหรือแบบสะท้อนแบบ specular;

ชั้น 3 ( อันตรายปานกลาง) – รังสีโดยตรง สเปกตรัม และสะท้อนแบบกระจายเป็นอันตรายต่อดวงตา

คลาสที่ 4 ( อันตรายมาก) – รังสีที่สะท้อนแบบกระจายที่ระยะ 10 ซม. จากพื้นผิวที่สะท้อนนั้นเป็นอันตรายต่อผิวหนัง

เลเซอร์ถูกจำแนกประเภทตามระดับของอันตรายโดยพิจารณาจากคุณลักษณะทางเวลา พลังงาน และเรขาคณิต (จุดหรือแหล่งกำเนิดรังสีขยาย) ของแหล่งกำเนิดรังสีและระดับรังสีเลเซอร์สูงสุดที่อนุญาต

ข้อมูลจำเพาะของเลเซอร์ : ความยาวคลื่น, µm; ความกว้างของเส้นปล่อย; ความเข้มของรังสี (กำหนดโดยพลังงานหรือกำลังของลำแสงเอาต์พุตและแสดงเป็น J หรือ W) ระยะเวลาชีพจร, s; ความถี่การทำซ้ำของพัลส์, Hz

เลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ ในการแพทย์เชิงปฏิบัติ เช่นเดียวกับในเทคโนโลยีสาขาต่างๆ พื้นที่ของการใช้เลเซอร์ถูกกำหนดโดยพลังงานของการแผ่รังสีเลเซอร์ที่ใช้:

ผลกระทบทางชีวภาพของเลเซอร์ รังสีขึ้นอยู่กับพลังงานรังสี อี, พลังงานชีพจร อีและความหนาแน่นของพลังงาน (พลังงาน) วพี( ว e) เวลาการฉายรังสี ที, ความยาวคลื่น l, ระยะเวลาพัลส์ t, ความถี่การเกิดซ้ำของพัลส์ ฉ, ฟลักซ์การแผ่รังสี เอฟ, ความหนาแน่นของรังสีพื้นผิว อี e ความเข้มของรังสี ฉัน.

ภายใต้อิทธิพลของรังสีเลเซอร์ การทำงานที่สำคัญของทั้งอวัยวะส่วนบุคคลและร่างกายโดยรวมจะถูกรบกวน ปัจจุบัน ผลกระทบเฉพาะของการแผ่รังสีเลเซอร์ต่อวัตถุทางชีวภาพได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งแตกต่างจากผลกระทบของปัจจัยทางกายภาพและเคมีทางอุตสาหกรรมที่เป็นอันตรายอื่นๆ เมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์บนโครงสร้างทางชีววิทยาที่ต่อเนื่องกัน (เช่น ร่างกายมนุษย์) จะมีการจำแนกขั้นตอนสามขั้นตอน: กายภาพ เคมีกายภาพ และเคมี

ในระยะแรก ( ทางกายภาพ) อันตรกิริยาระหว่างรังสีกับสสารเกิดขึ้น โดยธรรมชาติจะขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายวิภาค แสง-กายภาพ และการทำงานของเนื้อเยื่อ ตลอดจนลักษณะพลังงานและเชิงพื้นที่ของการแผ่รังสี และเหนือสิ่งอื่นใดคือความยาวคลื่นและความเข้มของรังสี รังสี ในขั้นตอนนี้สารจะถูกให้ความร้อน พลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนไปยังการสั่นสะเทือนทางกล การแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมและโมเลกุล การกระตุ้นและการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนจากระดับเวเลนซ์ไปสู่แถบการนำไฟฟ้า การรวมตัวกันใหม่ของอะตอมที่ตื่นเต้น ฯลฯ เมื่อ เมื่อสัมผัสกับรังสีเลเซอร์อย่างต่อเนื่องกลไกทางความร้อนของการกระทำจะมีอิทธิพลเหนือส่วนใหญ่ซึ่งเป็นผลมาจากการแข็งตัวของโปรตีนเกิดขึ้นและที่พลังงานสูง - การระเหยของเนื้อเยื่อชีวภาพ ในโหมดพัลส์ (พร้อมระยะเวลาพัลส์<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.

ในระยะที่สอง ( เคมีกายภาพ ) อนุมูลอิสระเกิดจากไอออนและโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นซึ่งมีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีสูง

ในระยะที่สาม ( เคมี ) อนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและในกรณีนี้ความเสียหายของโมเลกุลเกิดขึ้นซึ่งจะกำหนดภาพรวมของผลกระทบของรังสีเลเซอร์ต่อเนื้อเยื่อที่ถูกฉายรังสีและร่างกายโดยรวมเพิ่มเติม แผนผัง ปัจจัยหลักที่กำหนดผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเลเซอร์สามารถแสดงได้ดังนี้:

การแผ่รังสีเลเซอร์ก่อให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อที่ดูดซับรังสีโดยตรง ดังนั้น จากมุมมองของความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสและความเป็นไปได้ในการป้องกันรังสีเลเซอร์ เราจึงพิจารณาดวงตาและผิวหนังเป็นหลัก

กระจกตาและเลนส์ตามีความไวสูงต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และระบบการมองเห็นของดวงตาก็สามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของช่วงอินฟราเรดที่มองเห็นได้และช่วงอินฟราเรดใกล้ในอวัยวะที่สัมพันธ์กับกระจกตาได้หลายระดับ

การได้รับรังสีเลเซอร์ในระยะยาวในช่วงที่มองเห็นได้ (ไม่น้อยกว่าเกณฑ์การเผาไหม้) บนเรตินาของดวงตาอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้และในช่วงใกล้อินฟราเรดก็อาจทำให้เลนส์ขุ่นมัวได้ เซลล์จอประสาทตาไม่สามารถฟื้นตัวได้หลังจากถูกทำลาย

ผลกระทบของการแผ่รังสีเลเซอร์บนผิวหนัง ขึ้นอยู่กับพลังงานที่ดูดซึมเริ่มต้น ทำให้เกิดรอยโรคต่างๆ: ตั้งแต่เกิดผื่นแดงเล็กน้อย (แดง) ไปจนถึงผิวเผินไหม้เกรียม และท้ายที่สุดก็ทำให้เกิดข้อบกพร่องของผิวหนังส่วนลึก

แยกแยะ การสัมผัสรังสี 6 ประเภทต่อสิ่งมีชีวิต :

1) ผลกระทบความร้อน (ความร้อน) เมื่อการแผ่รังสีเลเซอร์ถูกโฟกัส ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาในปริมาตรเล็กน้อยในช่วงเวลาอันสั้น

2) ผลกระทบที่มีพลัง กำหนดโดยการไล่ระดับของสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง การกระทำนี้สามารถทำให้เกิดโพลาไรเซชันของโมเลกุล เสียงสะท้อน และผลกระทบอื่นๆ;

3) การกระทำของโฟโตเคมีคอล แสดงออกในการซีดจางของสีย้อมจำนวนหนึ่ง

4) การกระทำทางกล มันปรากฏตัวในการเกิดการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกในร่างกายที่ถูกฉายรังสี

5) กระแสไฟฟ้า - ความผิดปกติของโมเลกุลในสนามไฟฟ้าของการแผ่รังสีเลเซอร์;

6) การก่อตัวของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไมโครเวฟภายในเซลล์

การเปิดรับพลังงานได้รับการยอมรับว่าเป็นระดับสูงสุดที่อนุญาต (MAL) ของการได้รับรังสี สำหรับการควบคุมระยะไกลด้วยรังสีเลเซอร์ต่อเนื่อง จะเลือกการสัมผัสพลังงานที่มีค่าต่ำสุดซึ่งจะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบทางชีวภาพปฐมภูมิและทุติยภูมิ (โดยคำนึงถึงความยาวคลื่นและระยะเวลาของการเปิดรับแสง) สำหรับการแผ่รังสีแบบพัลส์เป็นคาบ อัตราการได้รับรังสีจะคำนวณโดยคำนึงถึงอัตราการเกิดซ้ำและการสัมผัสกับชุดของพัลส์

เมื่อใช้เลเซอร์ ยังมีอันตรายประเภทอื่นๆ นอกเหนือจากการแผ่รังสีเลเซอร์ สิ่งเหล่านี้คือการปล่อยสารเคมีอันตราย เสียง การสั่นสะเทือน สนามแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีไอออไนซ์ ฯลฯ