Повреждение сетчатки может вызвать лазерное излучение
Черепнин А.И., Цыганкова А.И., Сипина Ю.В., Елсакова Н.В.
Актуальность
Световые повреждения глаз, втом числе и лазерным излучением всегда привлекали внимание медицинской общественности, вследствие широкого его применения в промышленности, клинической медицине и иных сферах деятельности человека [3,5].
Среди структурных повреждений глаз светом лазерного излучения особую актуальность имеют поражения сетчатки, которые могут привести к необратимому снижению зрения и даже полной его потере [1]. Из-за того, что фиксирующая система глаза фокусирует излучение на малой площадисетчатки, плотность энергии в данной зоне оказывается намного выше мощности падающего излучения. Поэтому сетчатка глаза может бытьповреждена лазером с мощностью, которая считается безопасной.
Хорошо известно, что степень поглощения лазерного излучения структурами глаза зависит от длины волны. При изучении структурных характеристик глаза человека установлено, что сетчатку глаза достигает лазерное излучение с длиной волны от 400 до 1400 нм [2,4].
К настоящему времени создано большое число лазеров. Среди них наибольшее распространение в различных сферах деятельности человека и медицине получили инфракрасные лазеры (ИК) в диапазоне А.
Детально изучены патофизиологические механизмы повреждающего воздействияИК-А на сетчатку глаза. Прежде всего в соответствии с исследованиями фотобиологии подтвержден фотохимический механизм структурных и функциональных нарушений всетчатке.
Фундаментальными работами М.А. Островского показано, что основную роль в световых повреждениях сетчатки имеют реакции свободнорадикальногофотосенсибилизированного окисления, морфологическим субстратом которого являются липиды и белки клеточных мембран фоторецепторов.Не менее важная роль вмеханизмах лазерного повреждения окислительными патологическими реакциями принадлежит пигментному эпителию сетчатки.Кроме того, не последнее значение в процессах светового повреждения сетчатки имеет накопление в ней токсического метаболита – ретинола, обладающего способностью растворять клеточные мембраны фоторецепторов. Не исключается также возникновение термического эффекта повреждения сетчатки под влиянием ИК-А с длительностью экспозиции от 1мс и более. При этом основная тяжесть поражения характерна для пигментного эпителия, имевшего наиболее высокий коэффициент абсорбции (более 60% для данного диапазона ИК -излучения).
Технический процесс привел к созданию лазерных изделий для применения иных(кроме промышленности и медицины) сферах деятельности человека. Пренебрежение правилами безопасности при их применении и использовании по назначению не исключает риск серьезных повреждений глазного днаи снижения зрения. Данное обстоятельство побудило нас описать клинические случаи поражения сетчатки глаза светом лазерной указки, тем более, что в офтальмологической литературе такие сведения пока отсутствуют.
Цель
Описать особенности клинического течения светового повреждения сетчатки в макуле глаза излучением лазерной указки.
Материал и методы
Объектом исследования явились два пациента в возрасте 8 и 12 лет с поражением сетчатки макулярной области после фокусирования излучения лазерной указки непосредственно на глаз.
Лазерная указка – это техническое средство, излучающее свет в ИК-А диапазоне.Техническая характеристика: мощность излучения 200мW, диаметр луча 1.1 мм, длина волны 808nм, дальность луча – до 2 км.
В зависимости от конструктивного исполнения лазерные указки могут работать в различных режимах с длительностью импульса от 100мкс до 1-2 мс.
Методы офтальмологического обследования, помимо стандартных ( визометрия наCHARTPROJECTORCP – 30, SHIN-NIPPON, JAPAN) ),компьютерная периметрия ( аппаратAutomaticVisualFieldPlotterAP – 340, JAPAN) биомикроскопия ( аппарат щелевая лампа SHIN-NIPPON, JAPAN ), бинокулярная офтальмоскопия ( аппаратNEITZPSU-3 ,IOSmallPupil), прямая биомикроофтальмоскопия с линзой, включали оптическую когерентную томографию (ОКТ), ( аппарат CirrusHD-OCT, model 4000), сетчатки в макуле на аппаратес целью анализа её морфологических изменений порой не видимых при офтальмоскопии.
Срок наблюдения за пациентами составил 6 месяцев. Исследования выполняли в первый день обращения, в последующем через 10 дней, 1, 3 и 6 месяцев.
Результаты и обсуждение: Клинический случай №1-Пациент К., 8 лет при обращении в Дальневосточный Центр Охраны Зрения предъявил жалобы на снижение зрения и появление темного пятна перед левым глазом. Жалобы возникли после ослепления глаза излучением лазерной указки за день до обращения вданное лечебное учреждение. Входе офтальмологического обследованияустановлено: острота зрения левого глаза снижена до 0.3 н/к (рефракция эмметропическая). При периметрии в центральном поле зрения абсолютные и относительные микроскотомы, общей площадью 15 мм2.
Объективно: наружная поверхность пораженного глаза и оптические среды без патологии. На глазном дне в фовеолярной области определяется очажок желто-белого цвета с нечеткими контурами, возвышающийся над поверхностью сетчатки. Отёк сетчатки и единичные точечные геморрагии в парафовеолярной области. При проведении ОКТ – превышение толщины сетчатки в фовеолярной и парафовеолярной области, соответственно на 40 и 50 мкм в сравнении с аналогичными зонами толщины сетчатки здорового (парного) глаза.
Пациент в течение 10 суток получил следующее лечение: ежедневно ретробульбарноДексон 2мг и 12,5% раствор Дицинона 0,5мл, эндонозально электрофорез с 2% раствором сернокислой магнезии, инстилляции в нос 0,25% раствора Дерината.Для повышения адаптационных возможностей системы антиоксидантной защиты в сетчатке на протяжении 1 месяца непрерывно пациент принимал лютеинсодержащие витаминно-минеральные комплексы.
Через 10 дней после лечения отёк и кровоизлияния в очаге поражения полностью рассосались, остались лишь не резко выраженные последствия перенесенного патологического процесса в макулярной зоне в виде мелкоочаговой гиперпигментации и гипопигментации, напоминающие офтальмоскопическую картину симптома «соль с перцем». Острота зрения восстановилась до 0,9, в центральном поле зрения исчезли абсолютные микроскотомы, но сохраняются единичные относительные парацентральные скотомы. В динамике последующего наблюдения (1, 3, 6 месяцев) офтальмологический статус оставался стабильным, без тенденции к ухудшению. По данным ОКТ центральная толщина сетчатки (ЦТС) была равна 260мкм и соответствовала показателю здорового глаза. Местами также диагностировано очаговое разрушение клеток пигментного эпителия (ПЭ) при сохранении равномерногослоя нейроэпителия (НЭ).
Однако не всегда поражение сетчатки излучением лазерной указки может заканчиваться благоприятно. Показательным в этом отношении является следующий клинический случай.
Клинический случай №2 – У пациента С., 12л, после засвета левого глаза излучением лазерной указки на расстоянии приблизительно 5 см от глаза в течении 5–7 секунд наступило ослепление, характеризующееся резким снижением остроты зрения на следующий день после указанного события. Родители привели мальчика для обследования и получения рекомендаций по лечению в Дальневосточный Центр Охраны Зрения.
Объективно: острота зрения левого глаза 0.1(рефракция эмметропическая). В центральном поле зрения абсолютная скотома. Наружная поверхность глаза и оптические среды без патологии. Наглазном дне: в фовеолярной области проминирующий над поверхностью сетчатки очаг желтого цвета, с нечеткими контурами, по границе которого расположены единичные точечные геморрагии. В центре очага дефект ПЭ (симптом пробойника). По данным ОКТ определяется резко выраженный отёк сетчатки в макуле, ЦТС составляет 360 мкм против 226 мкм в здоровом (парном) глазу.
После проведенного лечения (ежедневно ретробульбарноДексон 2мг и 12,5% раствор Дицинона 0.5мл, эндонозально электрофорез с 2% раствором сернокислой магнезии, инстилляции в нос 0.25% раствора Дерината, самостоятельно приём лютеинсодержащих витаминно- минеральных комплексов) повышение остроты зрения оказалось минимальным – только до 0.2, в поле зрения сохранилась центральная скотома. Отёк сетчатки полностью исчез лишь через 1мес от начала лечения. В течение этого периода пациент дополнительно ежедневно в течение 10 дней получал ретробульбарноРетиналамин 5 мг.
В исходе, после завершения репаративного процесса (3-6 мес. после события) острота зрения оставалась резко сниженной – 0.3. В месте повреждения сетчатки в макулярной области сформировался пигментированный хориоретинальный рубец. По данным ОКТ диагностируется неравномерное разрушение слоев ПЭ и НЭ, а также кистообразование в наружном ядерном слое сетчатки.
Заключение
Кратковременная экспозиция излучения, казалось бы, безопасной «указки» может привести к развитию структурных повреждений сетчатки в макуле различной степени тяжести, лечение которых не всегда бывает достаточно эффективным.Представленные клинические случаи имеют большой практический интерес в плане санитарно-просветительской работы по профилактике таких повреждений.
Источник
Буквально через несколько лет с момента появления лазеров ,появилась информация об опасности , которой подвергает себя человек работающий с лазерами.Отмечалось ,что в тот период исследователи знали о воздействии лазерного излучения на человека столько же , сколько о рентгеновских лучах на заре их иследования или о радиоактивном излучении урановых элементов на самом первом этапе их исследования.В те времена рентгенотехник для проверки работоспособности установки , подносил руку и, облучая её , видел на экране кости.Мария Кюри голыми руками брала радиоактивные вещества . Опасность была обнаружена , только тогда , когда на руках появились признаки заболевания (ожоги , язвы).
Серия экспериментов проведённых в США , по исследованию лазерного излучения на биоматериал показала : облучение глаз белых мышей лучами с энергией 100Дж приводило к серьёзным повреждениям.У чёрных мышей разрушалась глазная впадина. Облучение лба мышей такой же энергией приводило к 75% смертельному исходу облучённых.
Воздействие на глаза экспериментатора
На графике показаны спектральные характеристики глаза человека. Их рассмотрение показывает , что только излучение с длинной волны 400нм…1.4нм (о.4…1.4мкм) достигает сетчатки глаза (самого чувствительного места ), проходя через внешние слои глаза. Из графика видно, что излучение лазеров с длинной волны меньше 400нм (0.4мкм) и более 1400нм(1.4мкм) не будет воздействовать на сетчатку. Но это незначит что глаз не пострадает , так как при большой интенсивности пострадает роговая оболочка глаза. Именно по этому нужно быть предельно осторожными при работе с лазерами ИК диапазона (СО2 , ИК диоды. Излучение невидно глазом, а опасность велика!
Сетчатка — наиболее поражаемая часть глаза. Дело в том что, если на хрусталик и попадает незначительная энергия излучения, то он, как фокусирующая система , сконцентрирует на малой площади сетчатки значительную плотность энергии , которая окажется намного выше , чем плотность мощности падающего излучения. Для типичного случая , когда диаметр зрачка равен 0.5 см , а диаметр пятна на сетчатке 20 на10 в минус 4 степени см , получим что плотность энергии на входе в глаз увеличивается в 60000 раз по сравнению с мощностью на входе в глаз. Поэтому сетчатка может быть повреждена мощностью которая считается безопасной (от 6 мВт).
Вещества сетчатки в стекловидную среду глаза, кровоизлияния внутри глазного яблока
Хотя сетчатка может восстановиться от незначительных повреждений, основные ранения жёлтого пятна сетчатки может привести к временной или постоянной потере остроты зрения или к полной слепоте. Фотохимические ранения роговицы путем ультрафиолетового облучения может привести к photokeratoconjunctivitis (часто называют болезнью сварщиков или снежной слепотой). Это болезненные состояния могут длиться несколько дней с очень изнуряющими болями. Долгосрочное ультрафиолетовое облучение может привести к формированию катаракты.
Продолжительность воздействия также влияет на травматизацию глаза. Например, если лазер видимых длин волн (400 до 700 нм), мощность луча которого составляет менее 1,0 МВт, а время экспозиции составляет менее 0,25 секунд (время за которое человек закроет глаз), никаких повреждений на сетчатке глаза не будет. Класс 1, 2А и 2-лазеров подпадают под эту категорию и, как правило, не могут навредить сетчатке. К сожалению, при прямом или отраженном попадании лазера класса 3A, 3B, или 4, и диффузных отражений лазеров выше 4 класса могут вызывать повреждения, прежде чем человек сможет рефлекторно закрыть глаза.
Для импульсных лазеров, длительности импульса также влияет на потенциальный вред для глаз. Импульсы менее чем на 1 мс при попадании на сетчатку может вызвать акустические переходные эффекты, что приводит к существенному ущербу и кровотечениям в дополнение к ожидаемым тепловым повреждениям. Многие импульсные лазеров в настоящее время имеют время импульса менее 1 пикосекунды.
Стандарт ANSI определяет максимально допустимую мощность(МДМ) воздействия лазера на глаз без каких либо последствий (под воздействием конкретных условий). Если МДМ превышена, то вероятность повреждения глаз резко возрастает.
Воздействия на кожу лазерного излучения
Исследования показали , что взаимодействие лазерного излучения с кожным покровом зависит от длинны волны и пигментации кожи.В видимой области отражающая способность очень высока , особенно та, которая слабо пигментирована. Поэтому значительная часть видимого излучения будет отражаться. В далёкой ИК области (2-20мкМ) кожный покров начинает сильно поглощать . А поскольку лазеры СО2 (и некоторые полупроводниковые) излучают на волне 10мкм , то они представляют серьёзную опасность для человека вот почему. Отражательная способность кожи на такой длине волны крайне низка и почти вся энергия излучения поглощается . Энергия задерживается в тонком слое. Даже кратковременное попадание излучения на кожу человека приводит тяжёлым ожогам.
Травмы кожы от лазеров в первую очередь, делятся на две категории: тепловые травмы (ожоги) от острого воздействия мощных лазерных лучей и фотохимического индуцированного повреждения от хронического воздействия рассеянного ультрафиолетового лазерного излучения.
Тепловые травмы могут возникнуть в результате прямого контакта с лучом или его зеркальным отражением. Эти травмы хоть и болезненны но, как правило, не являются серьезными и, обычно, легко предотвращаются при надлежащем контроле над лазерным лучом.
Фотохимические повреждения могут произойти с течением времени от ультрафиолетового облучения прямого света, зеркальных отражений, или даже диффузного отражения. Эффект может быть незначительными но могут быть и серьезные ожоги, а длительное воздействие может способствовать формированию рака кожи. Хорошие защитные очки и одежда могут быть необходимы для защиты кожи и глаз.
Источник
Гениальное предвидение А. Эйнштейна, сделанное им ещё в 1917 году, о возможности индуцированного излучения света атомами, блестяще подтвердилось почти через половину столетия при создании квантовых генераторов советскими физиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым. Согласно английской аббревиатуре, это устройство ещё называют лазером, а создаваемое ими излучение — лазерным.
Где мы встречаемся в повседневной жизни с лазерным излучением? В наши дни лазеры получили широкое распространение, — это различные области техники и медицины, а также световые эффекты в эстрадных представлениях и шоу. Красота переливающихся и танцующих лазерных лучей сделала их весьма притягательными для домашних экспериментаторов и производителей лазерных гаджетов. Но как лазерное излучение влияет на здоровье человека?
Чтобы разобраться с этими вопросами необходимо напомнить, что такое лазерное излучение. Для этого «перенесёмся» на урок физики в 10 классе и поговорим о квантах света.
Что такое лазерное излучение
Обычный свет рождается в атомах. Лазерное излучение — так же. Однако при иных физических процессах и в результате воздействия внешнего электромагнитного поля. Поэтому излучение лазера является вынужденным (стимулированным).
Лазерное излучение — это электромагнитные волны, распространяющиеся почти параллельно друг другу. Поэтому луч лазера имеет острую направленность, чрезвычайно малый угол рассеяния и очень значительную интенсивность воздействия на облучаемую поверхность.
В чём же состоит отличие излучения лазера от, например, излучения лампы накаливания? Лампа накаливания — это рукотворный источник света, излучающий электромагнитные волны, в отличие от лазерного излучения, в широком спектральном диапазоне с углом распространения около 360 градусов.
Влияние лазерного излучения на организм человека
Возможность чрезвычайно разнообразного применения квантовых генераторов, побудило специалистов разных областей медицины вплотную заняться воздействием лазерного излучения на организм человека. Было установлено, что этот вид излучения обладает следующими свойствами:
лазерное шоу на концертах
при работе с источниками лазерного излучения повреждающими факторами могут явиться как прямое (из самой установки), так и рассеянное, а также отражённое излучения;
- степень поражения зависит от параметров электромагнитной волны и локализации облучаемой ткани;
- поглощаемая этими тканями энергия может вызвать ряд негативных эффектов — тепловой, световой и т. д.
Последовательность поражения при биологическом действии лазерного излучения такова:
- резкое повышение температуры, сопровождаемое ожогом;
- за этим следует вскипание межтканевой, а также клеточной жидкости;
- образующийся пар создаёт огромное давление, завершающийся взрывом и ударной волной, которая разрушает окружающие ткани.
При малых и средних интенсивностях облучения особенно страдают кожные покровы. При более сильном воздействии, повреждения на коже имеют вид отёков, кровоизлияний и омертвевших участков. Зато внутренние ткани претерпевают значительные изменения. Причём наибольшая опасность исходит от прямого и зеркально отражённого излучения. Оно же вызывает патологические изменения в работе важнейших систем организма.
Особо остановимся на воздействии лазерного излучения на органы зрения.
Короткие импульсы излучения, генерируемые лазером, вызывают сильное поражение сетчатки, роговицы, радужной оболочки и хрусталика глаза.
Здесь можно выделить 3 причины.
- За столь короткие промежутки времени длительности импульса (0,1 с) не успевает сработать защитный мигательный рефлекс.
влияние лазера на зрение
Кроме того, роговая оболочка и хрусталик глаза — чрезвычайно легко уязвимые органы.
- Негативный вклад в поражение органов зрения вносит и оптическая система глаза, фокусируя лазерное излучение на глазном дне. Точка лазерного излучения, попавшая на сосудик сетчатки, может закупорить его. Поскольку там нет болевых рецепторов, то и повреждение сетчатки вначале незаметно. Но, когда выжженная лазерным лучом область становится достаточно большой, попавшие на неё изображения предметов исчезают.
Характерными симптомами при поражении глаз являются спазмы и отёк век, боль в глазах, помутнение и кровоизлияние сетчатки. После повреждения клетки сетчатки не восстанавливаются.
Интенсивность излучения, приводящая к повреждению органов зрения, имеет более низкий уровень, чем излучение, вызывающее повреждение кожи. Опасность могут представлять любые инфракрасные лазеры, а также устройства, дающие излучения видимого спектра с мощностью более 5 мвт.
Зависимость влияния на человека лазерного излучения от его спектра
лазерное излучение в медицине
Замечательные учёные разных стран, трудившиеся над созданием квантового генератора, не могли и предугадать, какое широкое применения найдёт их детище в различных сферах жизни. Но каждая из этих областей потребует определённых, специфических длин волн.
Отчего же зависит длина волны лазерного излучения? Она определяется природой, точнее, электронным строением рабочего тела (среды, где генерируется это излучение). Существуют различные твердотельные и газовые лазеры. Эти чудо лучи могут принадлежать к ультрафиолетовому, видимому (чаще красному) и инфракрасному участку спектра. Их диапазон заключён в пределах от 180 нм. и до 30 мкм.
Характер воздействия лазерного излучения на организм человека во многом зависит от длины волны. Наше зрение примерно в 30 раз более чувствительно к зелёному, чем к красному цвету. Следовательно, мы отреагируем на зелёный лазер быстрее. В этом смысле он безопаснее, чем красный.
Защита от лазерного излучения на производстве
Существует огромная категория людей, чья профессиональная деятельность прямо или косвенно связана с квантовыми генераторами. Для них существуют строгие предписания и нормы для защиты от лазерного излучения. Они включают в себя меры общей и индивидуальной защиты, зависящие от степени опасности, которые представляет эта лазерная установка для всех структур человеческого организма.
использование лазера на производстве
Всего существует 4 класса опасности, которые обязан указать изготовитель. Опасность для организма человека представляют лазеры 2,3 и 4 класса.
Коллективные средства защиты от лазерного излучения, это защитные экраны и кожухи, световоды, телевизионные и телеметрические методы слежения, системы сигнализации и блокировки, а также ограждение зоны с облучением, превышающей предельно допустимый уровень.
Индивидуальная защита сотрудников обеспечивается специальным комплектом одежды. Для защиты глаз обязательным правилом является ношение очков со специальным покрытием.
Лучшей профилактикой лазерного излучения является соблюдение правил эксплуатации и защиты, а также своевременное медицинское обследование.
Защита от лазерного излучения для пользователей лазерных гаджетов
Бесконтрольное использование быту самодельных лазеров, светильников, световых указок, лазерных фонариков несёт серьёзную опасность для окружающих. Чтобы избежать трагических последствий, следует помнить:
-
«игры» с использованием лазеров допустимы лишь там, где нет посторонних; - очень опасны лучи, отражённые от стёкол, пряжек и других предметов;
- луч даже малой интенсивности, попав в глаза водителю, спортсмену, пилоту воздушного транспорта — может стать причиной трагедии;
- хранить лазерные гаджеты следует в недоступном для детей и подростков месте;
- направлять лучи в небо можно лишь при низкой облачности, поскольку воздушный транспорт на этих высотах отсутствует;
- совершенно недопустимо заглядывать в объектив источника лазерного излучения;
- защитные очки должны соответствовать длине волны излучения лазера.
Квантовые генераторы и любые лазерные гаджеты представляют потенциальную угрозу для их обладателей и окружающих. И только тщательное соблюдение мер безопасности позволит вам наслаждаться этими достижениями без вреда для себя и ваших друзей.
Источник
