Назовите биологические эффекты от воздействия лазерного излучения. Назовите классы лазерных установок

Лазер или оптический квантовый генератор - это техническое устройство, испускающее свет в узком спектральном диапазоне в виде направленного сфокусированного, высококогерентного монохроматического, поляризованного пучка электромагнитных волн. В зависимости от характера взаимодействия лазерного света с биологическими тканями различают три вида фотобиологических эффектов:

1) Фотодеструктивное воздействие, при котором тепловой, гидродинамический, фотохимический эффекты света вызывают деструкцию тканей. Этот вид лазерного взаимодействия использует в лазерной хирургии.

2) Фотофизическое и фотохимическое воздействие, при котором поглощенный биотканями свет возбуждает в них атомы и молекулы, вызывает фотохимические и фотофизические реакции. На этом виде взаимодействия основывается применение лазерного излучения как терапевтического.

3) Невозмущающее воздействие, когда биосубстанция не меняет своих свойств, в процессе взаимодействия со светом. Это такие эффекты, как рассеивание, отражение и проникновение. Этот вид используют для диагностики (например - лазерная спектроскопия). Фотобиологические эффекты зависят от параметров лазерного излучения: длины волны, интенсивности потока световой энергии, времени воздействия на биоткани.

В лазеротерапии применяются световые потоки низкой интенсивности, не более 100 мВт/см кв., что сопоставимо с интенсивностью излучения Солнца на поверхности Земли в ясный день. Поэтому такой вид лазерного воздействия называют низкоинтенсивным лазерным излучением (НИЛИ), в англоязычной литературе Low Level Laser Therapy (LLLT). Одной из важных характеристик лазерного излучения является его спектральная характеристика или длина волны. Как уже говорилось, фотобиологической активностью обладает свет в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Фотобиологические процессы достаточно разнообразны и специфичны. Их насчитывается в настоящее время несколько десятков. В основе их лежат фотофизические и фотохимические реакции, возникающие в организме при воздействии света.

Фотофизические реакции обусловлены преимущественно нагреванием объекта до различной степени (в пределах 0.1- 0.3 С) и распространением тепла в биотканях. Разница температуры более выражена не биологических мембранах. что ведет к оттоку ионов Na+ и K+, раскрытию белковых каналов и увеличению транспорта молекул и ионов.

Фотохимические реакции обусловлены возбуждением электронов в атомах, поглощающего свет вещества. На молекулярном уровне это выражается в виде фотоионизации вещества, его восстановления или фотоокисления, фотодиссоциации молекул, в их перестройке - фотоизомеризации. Уже первые исследования показали, что лазерная радиация избирательно поглощается содержащимися в клетках пигментными веществами. Пигмент меланин поглощает свет наиболее активно в фиолетовой области, порфирин и его производные - красный, так оксигемоглобин поглощает в диапазоне 542 и 546 nm, восстановленный гемоглобин в диапазоне 556 nm, а фермент каталаза - 628 nm. Учитывая ключевую роль каталазы во многих звеньях энергообразования, можно понять широкий лечебный диапазон гелий - неонового лазера (ГНЛ) и его универсальное нормализующее воздействие на биологические процессы в организме.

Поглощение лазерной энергии происходит и различными молекулярными образованиями не имеющими специфических пигментов и фотобиологических мишеней. Вода поглощает видимый свет и красную часть спектра. Это меняет у мембран структурную организацию водного слоя и изменяет функцию термолабильных каналов мембран. В биологических структурах организма существуют собственные электромагнитные поля и свободные заряды, которые перераспределяются под влиянием фотонов излучения ГНЛ, что ведет к прямой “энергетической подкачке” облучаемого организма.

Первичные химические реакции сопровождаются появлением свободных радикалов, в небольшом количестве, которые в свою очередь запускают процессы окисления биосубстратов, имеющих цепной характер. Этот момент позволяет понять переключающий (тригеррный) механизм многократного усиления первичного эффекта НИЛИ. Таким образом, в основе механизма воздействия на ткани, маломощных лазеров в видимой и инфракрасной областях лежат процессы, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях. Низкоинтенсивное лазерное излучение стимулирует метаболическую активность клетки. Стимуляция биосинтетических процессов может быть одним из важных моментов, определяющих действие низкоинтенсивного излучения лазера на важнейшие функции клеток и тканей, процессы жизнедеятельности и регенерации (восстановления). ГНЛ приводит к увеличению содержания в ядрах клеток человека ДНК и РНК, что свидетельствует об интенсификации процессов транскрипции (делений). Это первый этап процесса биосинтеза белков. В связи с этим возникает вопрос о запуске мутаций.

Однако доказано, что частота хромосомных мутаций в клетках человека вызванных химическими мутагентами, при воздействии ГНЛ уменьшается. ГНЛ оказывает антимутагенный эффект, активизирует синтез ДНК и ускоряет восстановительные процессы в клетках подвергнутых потоку нейтронов или гамма - радиации. Это позволяет использовать лазерное излучение в онкологии, на вредных производствах, в военной медицине, как профилактический, так и лечебный фактор в комбинации с медикаментами.

НИЛИ стимулирует выработку универсального источника энергии АТФ (АТР) в митохондриях, ускоряет скорость его образования, повышает эффективность работы дыхательной цепи митохондрий. В то же время количество потребляемого кислорода уменьшается. Происходят перестройки в мембранах митохондрий. НИЛИ оказывает антиоксидантный эффект. Известно, что интенсивность свободнорадикального окисления в липидной фазе мембран мембран клеток определяется соотношением насыщенных и ненасыщенных липидов, вязкостью липидной компоненты мембран, которые меняются при лазерной терапии, что отражается на структурных перестройках в мембране, ее функциональном состоянии, активности мембраносвязанных ферментов.

Обобщая данные современных исследований можно сказать, что НИЛИ вызывает активацию энергосвязывающих процессов в патологически измененных тканях с нарушением метаболизма, повышение активности важнейших ферментов, снижение потребления кислорода тканями с повышением (фосфорилирующей) активности митохондрий, обогащением их энергией, усиление интенсивности гликолиза (образования гликогена) в тканях и другие.

Вторичные эффекты представляют собой комплекс адаптационных и компенсаторных реакций возникающих в результате реализации первичных эффектов в тканях, органах и целостном живом организме. Лазерное излучение устраняет дисбаланс в центральной нервной системе. Однако, на что хочется обратить внимание, что в зависимости от дозы лазерного излучения можно получить как стимулирующий так и угнетающий эффекты, Это очень важно. Эти факты необходимо использовать при применении лазера у ослабленных больных, в педиатрии, при хронических заболеваниях.

Интенсивно проведенные научные исследования специфических воздействий лазерного излучения привели в разных странах к достаточно обширным, а также хорошо обоснованным практическим выводам об охране труда при эксплуатации лазеров.

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1977 г. опубликована схема классификации лазерных устройств, которая рекомендована для применения. Принципиально эта схема исходит из трех аспектов, которые в совокупности определяют вызываемую лазером опасность и тем самым необходимость применения защитных мероприятий и дозиметрического контроля:

1.опасность, которая фактически исходит от лазера;

2.производственная среда, в которой применяется лазер;

3.персонал, который обслуживает лазер, н персонал, который может облучаться генерируемым им лазерным излучением.

Однако, построение схемы классификации лазерных устройств определяется главным образом первым аспектом, потому что, с одной стороны, второй и третий аспекты в достаточной степени зависят от применения лазера (установки, на которых осуществляется лазерная резка, наплавка, термообработка, либо установки с маломощным источником излучения) и, с другой стороны, в большинстве случаев достаточна оценка первого аспекта для определения соответствующих защитных мер и дозиметрического контроля. Другая основная идея схемы классификации состоит в том, чтобы в значительной степени освободить пользователя благодаря предложенной форме деления на классы от необязательно необходимых трудоемких н сложных измерений параметров излучения или расчетов.

Основой классификации лазеров является их способность вызывать за счет воздействия прямого или отраженного луча поражение глаз и кожи.

Классификация лазерных устройств на отдельные классы по степени опасности происходит прежде всего по следующим параметрам.

1. Для всех типов лазеров необходимо знание длины волны или диапазона длин волн и определение времени воздействия лазерного излучения.

2. Для непрерывных и импульсно-периодических лазеров требуется знание средней выходной мощности.

3. Для классификации импульсных лазеров также необходимо знание общего потока излучения в импульсе (пиковая мощность), длительности импульса, частоты повторения импульсов и дозы облучения.

4. Для классификации лазеров с расширяющимся пучком наряду с указанными выше параметрами необходимо знание энергии излучения и максимума угла, на который направление взгляда отклоняется от полного, прямого заглядывания в луч.

Установлены следующие классы лазеров по степени опасности генерируемого ими излучения.

Класс 1 – лазерные приборы без опасности. К этому классу лазеров относятся лазеры, излучение которых не вызывает повреждений, потому что их мощность или энергия за рассматриваемый для классификации промежуток времени ниже пороговых значений (значения, при которых еще не наступает поражение организма обозначаются как Pexempt или Qexempt). Под промежутком времени, рассматриваемым в классификации и регламентируемым промежутком времени, следует понимать самое продолжительное время воздействия лазерного излучения на человека в течение рабочего дня.

Pexempt и Qexempt определяются с точки зрения предотвращения поражения при рассмотрении наиболее неблагоприятного случая. При этом следует учитывать, используется лазер с расширенным пучком или нет. Для большинства лазеров Pexempt и Qexempt определяются при данных условиях с помощью примерного расчета в виде произведения ab, причем а – предельное значение для дозы прямого облучения глаза за время облучения tmax, b – площадь предельного отверстия, определенная для предельного значения.

Однако освобождение таких лазеров без риска от дозиметрического контроля относится только к специфической лазерной опасности, но не к другим опасностям, связанным с эксплуатацией лазера.

Класс 2 – лазерные приборы с малой опасностью. К этому классу лазеров (Low-risk-классу) относятся лазеры с малой мощностью, которые работают в видимой области спектра. У этих лазеров возможно прямое попадание луча в глаз при очень тщательном соблюдении контролируемых условий экспонирования. К ним относятся:

а) непрерывные лазеры (400-700 нм), излучаемая мощность которых превышает Pexempt для регламентируемого промежутка (0,4 мкВт для tmax>0,25 с), но не больше 1 мВт;

б) сканирующие лазерные системы (400-700 нм) и импульсно-периоднческие лазеры, которые хотя и могут превышать соответствующее значение Pexempt для регламентируемого промежутка, но не значение для времени облучения 0,25 с.

Класс 3 – лазерные устройства с умеренной опасностью. Этот класс лазеров (Moderate-risk-класс) охватывает лазеры средней мощности, у которых не разрешается прямое заглядывание в луч лазера. К ним относятся следующие типы лазеров:

а) лазеры ИК- (1,4 мкм – 1 мм) и УФ-диапазонов (200-400 нм), мощность которых для регламентируемого промежутка хотя и превышает Pexempt, но не среднюю мощность 0,5 Вт при tmax>0,25 с или значение дозы облучения 10 Дж/см² при tmax<0,25 с;

б) непрерывные лазеры или импульсно-периодические лазеры в видимом диапазоне (400-700 нм), у которых превышается Pexempt для tmax=0,25 с (1 мВт для непрерывных лазеров, которые, однако, не могут излучать среднюю мощность 0,5 Вт при tmax>0,25 с);

в) импульсные лазеры в ближнем ИК-диапазоие (700-1400 нм), генерируемая энергия которых больше Qexempt и меньше 10 Дж/см² или у которых следует считаться с появлением диффузного отражения излучения, лежащего выше предельных значений и поэтому опасного для организма человека;

г) непрерывные лазеры и импульсно-периодические лазеры, работающие в ближнем ИК-диапазоне (700-1400 нм), мощность которых больше Pexempt для регламентируемого промежутка, но которые не могут генерировать среднюю мощность более 0,5 Вт при tmax>0,25 с.

Класс 4 – лазерные устройства с повышенной опасностью. Этот класс лазеров (High-risk-класс) охватывает мощные лазеры, прямой, а также зеркально или дуффузно отраженный луч которых представляет значительную опасность как для глаз, так и для кожи. К ним относятся следующие типы лазеров:

а) лазеры УФ-(200-400 нм) и дальнего ИК-диапазонов (1,4 мкм – 1 мм), у которых для tmax>0,25 с средняя мощность превышает 0,5 Вт или значение дозы облучения 10 Дж/см² при tmax<0,25 с;

б) лазеры видимого (400-700 нм) И ближнего ИК-диапазонов (700-1400 нм) со средней мощностью более 0,5 Вт при tmax>0,25 с или дозой облучения более 10 Дж/см2; к таким лазерам также относят лазеры, у которых во время их работы могут возникать диффузные отражения излучения, превышающие предельные значения.

Технологическое оборудование, на котором осуществляется лазерная резка металла, наплавка, термообработка и т.п., относится к лазерным устройствам с повышенной опасностью.

Вообще, следует обращать внимание на то, что разделение снабженных экранирующими устройствами лазеров на классы только тогда оправдано, если они эксплуатируются с этими защитными средствами. Если это не имеет места, то лазер относится к более высокому классу по степени опасности.

Лазерные устройства, которые могут работать на нескольких длинах волн, классифицируются по длинам волн, на которых можно ожидать наибольшую опасность.

5. (9) Порядок планирования и финансирования мероприятий по охране труда.

Планирование мероприятий по охране труда на предприятиях направлено на предупреждение несчастных случаев на производстве, профессиональных заболеваний, улучшение условий труда и санитарно-бытового обеспечения работников.

Как правило, в коллективных договорах имеются специальные разделы об охране труда. Перечень мероприятий по технике безопасности и производственной санитарии уточняется в соглашениях по охране труда применительно к особенностям производства, прилагаемых к коллективному договору.

Перечень мероприятий по охране труда на предприятиях.

1. Модернизация технологического, подъемно-транспортного и другого оборудования.

2. Внедрение систем (устройств) автоматического и дистанционного управления и регулирования производственным оборудованием, технологическими процессами, подъемными и транспортными устройствами с целью обеспечения безопасности работников.

3. Совершенствование технологических процессов в целях устранения воздействия на работников опасных и вредных производственных факторов.

4. Внедрение систем автоматического контроля и сигнализации уровней опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах.

5. Внедрение и совершенствование технических устройств, обеспечивающих защиту работников от поражения электрическим током.

6.Установка предохранительных, защитных и сигнализирующих устройств (приспособлений) в целях обеспечения безопасной эксплуатации и аварийной защиты паровых, водяных, газовых и других аппаратов и коммуникаций.

7. Снижение до регламентированных уровней вредных веществ в воздухе рабочей зоны, неблагоприятно действующих механических колебаний (шум, вибрация, ультразвук и др.) и излучений (электромагнитного, ультрафиолетового и др.) на рабочих местах.

8. Устройство новых и совершенствование имеющихся средств коллективной защиты работников от воздействия опасных и вредных производственных факторов.

9.Устройство новых и реконструкция имеющихся отопительных и вентиляционных систем в производственных и бытовых помещениях, тепловых и воздушных завес и аспирационных установок с целью обеспечения нормального микроклимата и чистоты воздушной среды в рабочей и обслуживаемых зонах помещений.

10. Приведение естественного и искусственного освещения в производственных помещениях в соответствие с нормами.

11. Перепланировка размещения производственного оборудования, организация рабочих мест.

12. Нанесение на производственное оборудование (органы управления и контроля, элементы конструкции), коммуникации и другие объекты сигнальных цветов и знаков безопасности.

13. Механизация работ транспортировании сырья, оптовой продукции и отходов производства.

14. Механизация уборки производственных помещений, своевременное удаление отходов производства, очистка воздуховодов и вентиляционных установок, осветительной арматуры, окон, фрамуг, световых фонарей.

15. Расширение, реконструкция и оснащение санитарно-бытовых помещений (гардеробных, умывальных, уборных и др.).

16. Организация проведения работ по обязательной сертификации рабочих мест на соответствие требованиям охраны труда по результатам аттестации рабочих мест.

17. Организация обучения, инструктажа, проверки знаний по охране труда работников предприятия.

18.Разработка, издание (размножение) инструкций по охране труда, приобретение нормативно-правовых актов и литературы в области охраны труда.

В перечень мероприятий по охране труда могут включаться и другие работы, направленные на оздоровление и улучшение условий труда.

КЗоТ РФ (ст. 148) предусматривает выделение в установленном порядке средств и необходимых материалов для проведения мероприятий по охране труда. Расходование этих средств и материалов на другие цели запрещается.

Федеральный закон «Об основах охраны труда в Российской Федерации» от 17 июля 1999 г. предусматривает (ст. 19) финансирование мероприятий по охране труда осуществлять в рамках федеральных, отраслевых и территориальных целевых программ улучшения условий и обеспечения безопасности труда за счет средств федерального бюджета, бюджетов субъектов РФ, местных бюджетов, внебюджетных источников в порядке, предусмотренном законодательством РФ, субъектов РФ и нормативно-правовыми актами представительных органов местного самоуправления.

Финансирование мероприятий по улучшению условий труда и обеспечению его безопасности осуществляют также за счет:

средств от штрафов, взыскиваемых за нарушение законодательства РФ о труде и законодательства РФ об охране труда, распределяемых в порядке, установленном Правительством РФ;

предприятий в размере не менее 0,1% суммы затрат на производство продукции (работ, услуг);

фондов охраны труда, создаваемых в отраслях экономики, субъектах РФ, на территориях, а также в организациях в соответствии с законодательством РФ и субъектов РФ.

Работник не несет расходов на финансирование мероприятий по охране труда.

Порядок использования указанных средств и материалов определяется в коллективных договорах или в соглашениях по охране труда, заключаемых между администрацией и соответствующим выборным профсоюзным органом предприятия. Трудовые коллективы контролируют использование средств, предназначенных на охрану труда.