Лазерное излучение. 4
Лазерное излучение
Лазерное излучение: l = 0,2 - 1000 мкм.
Осн. источник -
оптический квантовый генератор
(лазер).Особенности лазерного
По виду излучение лазерное излучение подразд-ся:
— прямое излучение; рассеяное; зеркально-отраженное; диффузное.
Биологические действия лазерного излучения зависит от длины волны и интенсивности излучения, поэтому весь диапазон длин волн делится на области:
- ультрафиолетовая 0.2-0.4 мкм
- видимая 0.4-0.75 мкм
- инфракрасная:
a) ближняя 0.75-1
b) дальняя свыше 1.0
Вредные воздействия лазерного излучения.
1)термические воздевия
2)энергетические воздействия (+ мощность)
3)фотохимические воздействия
4)механическое
воздействие(колебания типа
5)электростри (деформация молекул в поле лазерного излучения)
6)образование
в пределах клетках
Влияние
лазерного излучения на живые организмы,
в том числе и организм человека, а также
на окружающую среду, может быть как положительным,
так и отрицательным.
Давайте сначала поговорим о положительном
влиянии лазерного излучения.
На сегодняшний день во многих странах
мира проходит активное внедрение лазерного
излучения в практической медицине и в
различных биологических исследованиях.
Уникальные свойства лазерного луча позволяют
использовать его в самых разнообразных
областях: хирургии, терапии и медицинской
диагностике. Опытным путем была доказана
эффективность лазерного излучения ультрафиолетового,
инфракрасного и видимого спектров для
применения на небольшой пораженный участок
и для воздействия на организм в целом.
Влияние лазерного излучения низкой интенсивности
приводит к значительному уменьшению
острых воспалительных процессов, стимулирует
восстановительные процессы в организме,
нормализует микроциркуляцию тканей,
повышает общий иммунитет и устойчивость
организма к различным заболеваниям.
На сегодняшний день доказано, что для
низкоинтенсивного излучения характерно
явно выраженное терапевтическое воздействие.
Лазеротерапией называется способ лечения,
который основывается на использовании
световой энергии лазерного излучения
в медицинских целях.
Положительное влияние лазерного излучения
на суставы заключается в том, что наблюдается
перестройка субхондральной костной пластинки,
нормализуется кровообращение в эндоосте
и хрящ перестраивается в фиброзноволокнистый.
При влиянии лазерного излучения на кровь
наблюдается улучшение реологических
показателей крови, нормализуется кислородное
снабжение тканей, меньше проявляется
ишемия в тканях организма, нормализуется
уровень холестерина, триглицеридов, сахара,
приостанавливается высвобождение различных
медиаторов воспаления, повышается общий
иммунитет организма.
Что касается отрицательного влияния
лазерного излучения на организм человека,
то тут страдают, прежде всего, глаза. Даже
лазеры очень маленькой мощности, составляющей
всего лишь несколько милливатт, могут
причинить вред зрению. Для длин волн от
400 до 700 нм, которые являются видимыми,
имеют высокую степень пропускания и могут
фокусироваться хрусталиком, попадание
лазерного излучения в глаз, даже на пару
секунд, вызвать частичную, а в некоторых
случаях и полную потерю зрения. Лазеры
высокой мощности могут даже повреждать
внешние кожные покровы.
Влияние лазерного
излучения особенно опасно для тканей,
поглощающая способность которых максимальна.
Глаз является наиболее уязвимым органом
в этом плане. Причиной этого является
незащищенность роговицы и хрусталика
глаза, а также умение оптической системы
глаза значительно увеличивать мощность
лазерного излучения ближнего инфракрасного
и видимого диапазонов, расположенных
на глазном дне.
При поражении глаза лазерным излучением
возникает боль, спазм век, текут слезы,
отекают веки и глазное яблоко. В отдельных
случаях наблюдается помутнение сетчатки
и кровоизлияние. Клетки сетчатки после
подобного повреждения уже не восстанавливаются.
Наши лучшие специалисты подробно объяснят
вам, как уберечься от отрицательного
влияния лазерного излучения и получить
максимальную пользу от положительного
влияния лазерного излучения
Лазерные излучения, их роль в процессах жизнедеятельности
В связи с
широким применением лазерных источников
излучения в научных
Лазер источник когерентного излучения, то есть согласованого во времени и пространстве движения фотонов в виде выделенного луча. Световая интенсивность лазерного луча в точке может быть больше, чем интенсивность Солнца. В соответствии с использованием различных материалов в качестве активной среды лазеры подразделяют на твердотелые, газовые, полупроводниковые, жидкостные на красителях, химические.
Действие излучения лазеров представляет опасность больше всего для органов зрения и кожного покрова. Характер воздействия на зрительный аппарат и степень поражающего действия лазера зависят от плотности энергии излучения, длины волны излучения (импульсное или непрерывное). Характер повреждения кожи зависит от цвета кожи, например пигментированная кожа значительно сильнее поглощает лазерное излучение, чем не пигментированная. Светлая кожа отражает до 40 % падающего на нее излучения. При действии лазерного излучения обнаружен ряд нежелательных изменений со стороны органов дыхания, пищеварения, сердечнососудистой и эндокринной систем. В некоторых случаях эти общие клинические симптомы носят довольно стойкий характер, являясь результатом влияния на нервную систему.
Рассмотрим действие наиболее биологически опасных спектральных диапазонов лазерного облучения. В инфракрасной области энергия наиболее «коротких» волн (0,7—1,3 мкм) может проникать на сравнительно большую глубину в кожу и прозрачные среды глаза. Глубина проникновения зависит от длины волны падающего излучения. Участок высокой прозрачности на длинах волн от 0,75 до 1,3 мкм имеет максимум прозрачности в районе 1,1 мкм. На этой длине волны 20 % энергии, падающей на поверхностный слой кожи, проникает в кожу на глубину до 5 мм. При этом в сильно пигментированной коже глубина проникновения может быть еще больше. И тем не менее кожа человека достаточно хорошо противодействует инфракрасному излучению, так как она способна рассеивать тепло благодаря кровообращению и понижать температуру ткани вследствие испарения влаги с поверхности.
Значительно труднее от инфракрасного облучения защитить глаза, в них тепло практически не рассеивается, и хрусталик, фокусирующий излучение на сетчатке, усиливает эффект биологического воздействия. Все это заставляет при работе с лазерами особое внимание обращать на защиту глаз. Роговая оболочка глаза прозрачна для излучения в интервале длин волн 0,75—1,3 мкм и становится практически непрозрачной только для длин волн более 2 мкм.
Степень теплового поражения роговицы зависит от поглошенной дозы облучения, причем травмируется главным образом поверхностный, тонкий слой. Если в интервале волн 1,2—1,7 мкм величина энергии облучения превышает минимальную дозу облучения то может произойти полное разрушение защитного эпителиьного слоя. Ясно, что подобное перерождение тканей в области, положенной непосредственно за зрачком, серьезно сказываетл на состоянии органа зрения.
Радужная оболочка,
отличающаяся высокой степенью пигментации,
поглощает излучение
Минимальной величиной плотности энергии облучения в интервале волн 0,8—1,1 мкм, способной вызвать поражение радужной оболочки, считают 4,2 Дж/см2. Одновременное поражение росовой и радужной оболочек всегда носит острый характер, а поэтому оно наиболее опасно.
Поглощение средами глаза энергии излучения в инфракрасной области, падающей на роговую оболочку, растет с увеличением длины волны. При длинах волн 1,4—1,9 мкм роговица и передняя камера глаза поглощают практически все падающее излучение, а при длинах волн выше 1,9 мкм роговица становится единственным поглотителем энергии излучения.
Развитие лазерной
техники заставило начать проводить
исследования по определению предельно
допустимых уровней облучения лазера.
Воздействие лазерного излучения на кожу
человека является в основном тепловым.
В качестве ориентировочной безопасной
дозы для кожи рекомендуется считать плотность
мощности 100 мВт/см2. Механизм теплового
воздействия хорошо изучен. Несколько
сложнее установить предельно допустимые
уровни лазерного облучения глаз. Широкое
использование лазеров с выходными параметрами,
значительно отличающимися от параметров
природных источников света, создает опасность
для органа зрения человека.
При оценке допустимых уровней лазерной энергии необходимо учитывать суммарный эффект, производимый на прозрачные среды глаза, сетчатку и сосудистую оболочку. Оценим действие лазерного излучения на сетчатую оболочку глаза.
Размер зрачка в значительной мере определяет количество энергии излучения, попадающей в глаз и, следовательно, достигающей сетчатки. Для глаза, адаптированного к темноте, диаметр зрачка колеблется от 2 до 8 мм; при дневном свете — 2—3 мм, при взгляде на Солнце зрачок сужается до 1,6 мм в диаметре. Величина Поступающей внутрь световой энергии пропорциональна площади зрачка. Следовательно, суженный зрачок пропускает свето» поток в 15—25 раз меньше, чем зрачок расширенный. Площадь изображения источника излучения на сетчатке зависит от его v Ь лового размера, определяемого в основном расстоянием до исто ника. Для большинства неточечных источников размер изображения на сетчатке вычисляется по законам геометрической оптики зная эффективное фокусное расстояние нормального расслабленного глаза , можно найти размер изображения источника лазерного излучения на сетчатке в том случае, если известны расстояние до источника и линейный размер источника излучения.
Прогнозируя возможность
опасности лазерного облучения, необходимо
учитывать:
• тип лазера и опасность, которую могут
представлять его отдельные узлы;
• атмосферные условия (количество водяных
паров в воздухе, степень его чистоты);
• наличие средств защиты, а также индивидуальные
особенности человека, который может подвергаться
облучению.
Отметим, что только излучение с длиной волны 0,4—1,4 мкм может проникать через внешние слои глаза и достигать сетчатки.
Для защиты глаз от лазерного излучения с низкой энергией предлагаются многослойные фильтры с пропусканием световой энергии порядка 105 Вт/см2 в зоне высокого отражения и более 0,8 Вт/см2 в прозрачной зоне. В настоящее время созданы защитные очки, представляющие собой набор фильтров с различными значениями коэффициентов поглощения. Величина коэффициента поглощения для данного фильтра выбирается с таким расчетом, чтобы не происходило его разрушение, и уровень прошедшего через него излучения оказывался таким, чтобы последующий фильтр также не разрушался.
Однако даже при резком возрастании мощности когерентного светового излучения, при котором может произойти растрескивание первого фильтра, он продолжает эффективно поглощать световое излучение. Для вывода каждого фильтра из строя необходимо полное их разрушение.
Комбинируя наборы различных фильтров, можно создавать защитные очки для разных длин волн. Наряду с защитными очк ми (светофильтрами) обслуживающему персоналу рекомендуется применять специальные (диффузные) экраны. Для защиты рук рекомендуется использовать кожаные перчатки.
При работе с
лазерами могут быть три варианта поражения
лазерным излучением, которые должны приниматься
во внимание при разработке мероприятий
по технике безопасности:
1) прямое воздействие излучения, при этом
уровни плотности энергии, вызывающие
тяжелые последствия, сравнительно невелики;
2) зеркальное отражение луча, являющееся
не менее опасным для органа зрения;
3) диффузно рассеянное отражение лазерного
луча от стен, поверхностей приборов и
т. д.
Значения плотностей энергии лазерного излучения зависят от отражающих свойств материалов объектов, которые могут находиться на пути лазерного луча. В повседневной работе с лазерами, особенно в закрытых помещениях, наибольшее значение приобретает отраженное лазерное излучение. Плотность энергии в этом случае может быть выше порога поражения сетчатки глаза и превышать безопасные уровни на несколько порядков. При этом надо Иметь в виду, что зеркально отраженный луч может многократно Сражаться от разных объектов.
Опасность воздействия излучения лазеров на глаза людей мобыть уменьшена путем экранирования устройств квантовой электроники, рациональным расположением рабочих мест, мерами личной безопасности.
Для защиты обслуживающего персонала от лазерного излучения проводят мероприятия по технике безопасности, которые подразделяются на организационнотехнические и индивидуальные.
Лазерное лечение (терапия)
Лазерное лечение.
Лазерное лечение
– сравнительно новое направление в медицине.
Возникло оно около 30 лет назад в недрах
отечественной промышленности и, надо
сказать, почти случайно. В цехе по производству
лазерной аппаратуры при проверке состояния
здоровья рабочих выяснилось, что оно
у них не только не ухудшилось, как ожидалось,
а наоборот, улучшилось, и что у многих
из них даже прошли хронические болезни.
С того момента и началось целенаправленное
изучение влияния лазера на живой
организм.
Что же такое лазер? Лазер – это
генератор света с особыми
свойствами. У него свет когерентный,
то есть правильный, одного цвета, с
постоянной длинной волны. И только
этим он и отличается от обычного света
в квартире.
Лазер несет свободную энергию, которую можно направить в организм, и совершить в его тканях определенную работу, которая улучшает микроциркуляцию, расширяет сосуды, разжижает кровь, делает наши клетки более жизнеспособными. Лазерное лечение не привносит в организм ничего чужеродного, как, например, лекарства. Основоположник отечественной лазерной медицины, А. Р. Евстигнеев считает, что организм сам представляет собой лазерный генератор. Лазерное лечение активирует молекулярные связи, делает молекулы более реактоспособными, усиливает обмен веществ, насыщает любые химические реакции достаточной для их осуществления энергией.
Наш организм – сложная саморегулирующаяся система, и при болезни нужно не столько вмешаться в работу того или иного звена, сколько помочь организму решить эту проблему самостоятельно. Это и делает лазерное лечение. Попадая в ткань, когерентный свет вызывает усиление образования активных форм кислорода (за счет чего проявляется его антимикробное и противовирусное действие), ускоряет значительно процесс восстановления.
Лазер – первое средство для лечения всех видов хронической патологии – язв, длительно не заживающих ран, гайморитов, гастритов. Лазерная терапия чрезвычайно благотворно действует на кровь, на гемоглобин, и на активность лимфоцитов.
Надо сказать, что впервые лазер применили для лечения кардиологических больных со стенокардией, аритмией, острым инфарктом миокарда; и здесь он остается приоритетным. Но, пожалуй, лучше всего поддаются лазерному лечению поражения желудка: язвенная болезнь, гастриты, гастродуодениты. Раньше использовали непосредственное облучение через эндоскоп, но теперь таких сложностей не нужно. Чрезкожное воздействие на язву (в комплексной терапии) позволяет «заживить» ее быстрее, чем за две недели и, что важно, иногда даже без рубца.
Лазерное лечение – не простая процедура. Здесь нужен и правильный режим, и правильный расчет энергии. Это сильнодействующее средство значительно более эффективное и безвредное, чем медикаменты.
Лазеры бывают разные – красные, зеленые, инфракрасные, ультрафиолетовые – и у каждого есть свое специфическое действие. Как использоваться возможности лазерного лечения – может определить только врач.
И еще одно важное замечание. При применении более старых, чем у нас, моделей лазеров во время лечения, на 3–5 процедуре может возникнуть так называемый «синдром обострения», связанный с резким улучшением микроциркуляции и активацией защитных сил организма. При использовании наших лазеров такого обострения не возникает. При лазерном лечении надо обязательно принимать витамины «Аевит» по 2 капсулы 2-3 раза в день или ¼ от обычной таблетки аспирина 1 раз в сутки.
ВАЖНО! Для людей, страдающих аллергией, лазерное лечение – первое средство! На это лечение нет аллергии!
Лазер - естественный метод лечения, физиологичный, он не чужд нашему организму. Он лишен всех отрицательных качеств, которыми обладают лекарственные препараты. Лазерное лечение не токсично, не аллергенно, всегда стерильно, рекомендуется как для взрослых, так и для детей.
Разрешено к применению Министерством здравоохранения Российской Федерации.
5. Защита от лазерного излучения
По степени опасности
лазерного излучения для
подразделяются на четыре класса:
Класс 1.(безопасные)-выходное излучение не опасно для глаз
Класс 2.(малоопасные)-опасно для глаз прямое или зеркально отраженное излучение
Класс 3. (среднеопасные) — опасно для глаз прямое, зеркальное, а также
диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности
и (или) кожи прямое или зеркально отраженное излучение;
Класс 4. (высокоопасные) — опасно для кожи диффузно отраженное излучение на
расстоянии 10 см от отражающей поверхности.
Классификация определяет
специфику воздействия
кожу. В качестве ведущих критериев при оценке степени опасности генерируемого
лазерного излучения приняты величина мощности (энергии), на волны,
длительность импульса и экспозиции облучения
Лазеры широко
применяются в различных
техники, связи, сельском хозяйстве медицине, биологии и др. Расширение сферы
их использования увеличивает контингент лиц, подвергающихся воздействию
лазерного излучения,
и выдвигает необходимое
действия этого фактор среды обитания.
Работа с лазерами в зависимости от конструкций мощности, условий эксплуатации
разнообразных лазерных систем и другого оборудования может сопровождаться
действием на персонал
неблагоприятных
разделяют на основные и сопутствующие. К основным факторам, возникающим
при рабе лазеров, относятся прямое, зеркально и диффузно отраженное и
рассеянное излучения, степень выраженности определяется особенностями
технологического процесса, сопутствующим относится комплекс физических и
химических факторов, возникающих при работе лазеров, которые имеют
гигиеническое значение
и могут усиливать
на организм, а
в случаев имеют
условий труда персонала учитывают весь комплекс факторов производственной
среды.
Лазеры широко применяют в технике, медицине. Принцип действия лазеров основан
на использовании вынужденного электромагнитного излучения, возникающего в
результате возбуждения квантовой системы. Лазерное излучение является
электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2—1000 мкм,
который может быть разбит в соответствии с биологическим действием на ряд
областей спектра:
0,2—0,4 мкм—ультрафиолетовая область; 0,4—0,7—видимая; 0,75—1,4 мкм — ближняя
инфракрасная; свыше 1,4 мкм—дальняя инфракрасная область. Основными
энергетическими
параметрами лазерного
излучения, энергия импульса, мощность излучения, плотность энергии (мощности)
излучения, длина волны.
При эксплуатации лазерных установок обслуживающий персонал может
подвергаться воздействию
ряда опасных и вредных
Основную опасность представляют прямое, рассеянное и отраженное излучение.
Наиболее чувствительным органом к лазерному излучению являются глаза —
повреждения сетчатки глаз могут быть при сравнительно небольших
интенсивностях.
Лазерная безопасность — это совокупность технических, санитарно-
гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные
условия труда персонала при использовании лазеров. Способы защиты от
лазерного излучения подразделяют на коллективные и индивидуальные.
Коллективные средства защиты включают: применение телевизионных систем
наблюдений за ходом процесса, защитные экраны (кожухи); системы блокировки и
сигнализации; ограждение лазерноопаснои зоны. Для контроля лазерного излучения
и определения границ лазерно-опаснои зоны применяют калориметрические,
фотоэлектрические и другие приборы.
В качестве средств индивидуальной защиты используют специальные
противолазерные очки, щитки, маски, технологические халаты и перчатки. Для
уменьшения опасности поражения за счет уменьшения диаметра зрачка оператора в
помещениях должна быть хорошая освещенность рабочих мест: коэффициент
естественной освещенности должен быть не менее 1 ,.5 %, а общее искусственное
освещение должно создавать освещенность не менее 150 лк.
Лазерное излучение в биологии. Почти одновременно с созданием первых лазеров началось изучение биологического действия Л. и. Некоторые возможные биолого-медицинские аспекты его использования были намечены Ч. Таунсом (1962). В последующем оказалось, что возможная сфера применения Л. и. шире. Биолого-медицинские эффекты Л. и. связаны не только с высокой плотностью потока излучения и возможностью фокусировки луча на самых малых площадях, но, по-видимому, и с др. его характеристиками (монохроматичностью, длиной волны, когерентностью, степенью поляризации), а также с режимом излучения. Один из важных вопросов при использовании Л. и. в биологии и медицине — дозиметрия Л. и. Определение энергии, поглощённой единицей массы биообъекта, связано с большими трудностями. Различные ткани неодинаково поглощают и отражают Л. и. Кроме того, Л. и. в разных областях спектра оказывает не одинаковое, а подчас и антагонистическое действие на биообъект. Поэтому и невозможно ввести при оценке эффекта Л. и. коэффициент качества. Характер эффекта Л. и. определяется прежде всего его интенсивностью, или плотностью потока излучения. В случае импульсных излучателей важны также длительность импульсов и частота их следования. Из-за избирательности поглощения Л. и. биологическая эффективность может не соответствовать энергетическим характеристикам Л. и. Условно различают термические и нетермические эффекты Л. и.; переход от нетермических к термическим эффектам лежит в диапазоне 0,5—1 вт/см2. При плотностях потока излучения, превышающих указанные, происходит поглощение Л. и. молекулами воды, что приводит к их испарению и последующей коагуляции молекул белка. Наблюдаемые при этом структурные изменения аналогичны результатам обычного термического воздействия. Однако Л. и. обеспечивает строгую локализацию поражения, чему способствует сильная обводнённость биообъекта и поглощение рассеивающейся энергии в пограничных областях, смежных с облучаемой. При импульсных термических воздействиях ввиду очень короткого времени воздействия и быстрого испарения воды наблюдается так называемый взрывной эффект: возникает султан выброса, состоящий из частиц ткани и паров воды; этому сопутствует возникновение ударной волны, воздействующей на организм в целом.
Л. и. с
меньшей плотностью потока
Фотографирование
биообъектов в Л. и. с целью
получения пространственного
Установлено,
что ряд физиологических
Н. Н. Шуйский.
Лазерное излучение в медицине. Медицинское применение Л. и. обусловлено как термическими, так и нетермическими эффектами. В хирургии Л. и. используют в качестве «светового скальпеля». Его преимущества — стерильность и бескровность операции, а также возможность варьирования ширины разреза. Бескровность операции связана с коагуляцией белковых молекул и закупоркой сосудов по ходу луча. Этот эффект отмечается даже при операциях на таких органах, как печень, селезёнка, почки и др. По мнению ряда исследователей, послеоперационное заживление при лазерной хирургии идёт скорее, чем после применения электрокоагуляторов. К недостаткам лазерной хирургии следует отнести некоторую ограниченность движений хирурга в операционном поле даже при использовании Светопроводов различной конструкции. В качестве «светового скальпеля» наиболее широко применяют СО2-лазеры с длиной волны 10 590 Å и мощностью от нескольких вт до нескольких десятков вт.
В офтальмологии
с помощью лазерного луча
При использовании Л. и. в онкологии для удаления поверхностных опухолей (до глубины 3—4 см) чаще применяют импульсные лазеры или лазеры на стекле с примесью Nd с мощностью импульса до 1500 вт. Разрушение опухоли происходит почти мгновенно и сопровождается интенсивным парообразованием и выбросом ткани из области облучения в виде султана. Чтобы предупредить разбрасывание злокачественных клеток в результате «взрывного» эффекта, применяют воздушные отсосы. Операции с применением Л. и. обеспечивают хороший косметический эффект. Перспективы использования лазерного «скальпеля» в нейрохирургии связаны с операциями на обнажённом мозге.
Терапия Л.
и. основана преимущественно

- Лазерное излучение
- Лазерное излучение
- Лазерное излучение
- Лазерное излучение, его действие на организм человека и гигиеническое нормирование
- Лазерное оружие
- Лазерное отбеливание зубов
- Лазерное сварка
- Лазерная сварка
- Лазерная сварка
- Лазерная сварка
- Лазерная система посадки воздушных судов
- Лазерний атомно- фотоіонізаційний спектральний аналіз
- Лазерний атомно- фотоіонізаційний спектральний аналіз.
- Лазерний принтер