Клініка лазерної медицини
|
(0) |
Статтю підготували:
1. Науковий університет Аль-Карху, Багдад, 10003, Ірак
2. Кафедра біомедичної інженерії, Університет Аль-Нахрейн, Багдад 10072, Ірак
* mohanad.alrubaiee@kus.edu.iq
Це документ про безпеку найбільш важливих лазерних процедур, який спрямований на реалізацію навичок та поінформованості про безпеку роботи з лазерами в навчальних лабораторіях і клінічні дослідження із застосуванням для студентів і молодих фахівців, які можуть бути залучені в експлуатацію і використання лазера. Це дослідження має велике значення для людини, який буде мати справу з лазерами, оскільки знання і послідовне застосування процедур лазерної безпеки гарантує безпечну робоче середовище лазера.
Лазерний апарат - це пристрій, який випускає електромагнітне випромінювання за допомогою процесу оптичного посилення, заснованого на вимушеному випромінюванні фотонів. Лазерне випромінювання характеризується надзвичайно високим ступенем когерентності, монохроматичности, яскравості і спрямованості.
Довжина хвилі лазерного світла надзвичайно чиста у порівнянні з іншими джерелами світла, і все фотони, що становлять лазерний промінь, мають фіксоване фазовий співвідношення один до одного. Завдяки своїм властивостям лазер уможливив безлічі застосувань в наукових, комерційних, промислових і медичних цілях [1,2]. Коли лазерний промінь прямує, відбивається або фокусується на об'єкті, лазерне світло частково поглинається, підвищуючи температуру поверхні і / або внутрішньої частини об'єкта, потенційно викликаючи зміну або деформацію матеріалу.
Ці властивості, які застосовувалися в лазерної хірургії та обробці матеріалів, також можуть викликати пошкодження тканин. Пошкодження може бути результатом як теплового, так і фотохімічного впливу [3,4]. Крім прямих небезпек для очей і шкіри від самого лазерного променя, в деяких випадках небезпеки, не пов'язані з променевим випромінюванням, можуть бути небезпечними для життя, наприклад, ураження електричним струмом, пожежа і задуха [4]. Тому дуже важливо бути знайомим з можливими небезпеками, пов'язаними з різними класами лазерів, і найбільш важливими процедурами безпеки для студентів і молодих людей, які можуть бути залучені в експлуатацію і використання лазера, щоб забезпечити безпечну робоче середовище.
На додаток до прямих небезпек для очей і шкіри від самого лазерного променя, без променева небезпеку в деяких випадках може бути небезпечною для життя, наприклад, ураження електричним струмом, пожежа і задуха [4]. Тому дуже важливо бути знайомим з можливими небезпеками, пов'язаними з різними класами лазерів, і найбільш важливими процедурами безпеки для студентів і молодих людей, які можуть бути залучені в експлуатацію і використання лазера, щоб забезпечити безпечну робоче середовище.
Крім прямої небезпеки для очей і шкіри від самого лазерного променя, в деяких випадках небезпеки, не пов'язані з променевим випромінюванням, можуть бути небезпечними для життя, наприклад, ураження електричним струмом, пожежа і задуха [4]. Тому дуже важливо бути знайомим з можливими небезпеками, пов'язаними з різними класами лазерів, і найбільш важливими процедурами безпеки для студентів і молодих людей, які можуть бути залучені в експлуатацію і використання лазера, щоб забезпечити безпечну робоче середовище.
Інструменти на основі лазера широко використовуються в медицині. Їх використовують при лікуванні раку, видаленні пухлин голосових зв'язок, хірургії головного мозку, пластичної хірургії, гінекології та онкології. Лазерна терапія викликає менше кровотеча і пошкодження здорових тканин, ніж стандартні хірургічні інструменти, і знижує ризик інфікування [5,6]. Хірургічне видалення тканини з допомогою лазера - це фізичний процес, схожий на промислове лазерне свердління. Лазери на вуглекислому газі, що працюють на відстані 10,6 мікрометра, можуть спалювати тканину, оскільки інфрачервоні промені сильно поглинаються водою, що становить основну частину живих клітин. Лазерний промінь припікає порізи, зупиняючи кровотечу в багатьох кров'ю тканинах, таких як ясна.
Точно так же лазер з довжиною хвилі близько одного мікрометра (неодимовий лазер YAG) може проникати в око, приварюючи відшарувалася сітківку назад на місце, або розрізання внутрішніх мембран, які часто мутніють після операції з видалення катаракти. Менш інтенсивні лазерні імпульси можуть зруйнувати аномальні кровоносні судини, які поширюються по сітківці у пацієнтів, які страждають на діабет, відкладаючи сліпоту, часто пов'язану з цим захворюванням. Офтальмологи хірургічно виправляють дефекти зору, видаляючи тканину з рогівки, змінюючи форму прозорого зовнішнього шару очі за допомогою інтенсивних ультрафіолетових імпульсів від ексимерних лазерів [6,7,8]. Таким чином, отримання потрібної кількості лазерної енергії відповідної довжини хвилі до потрібної тканини, щоб пошкодити або зруйнувати тільки цю тканину, і нічого більше. Офтальмологи хірургічно виправляють дефекти зору, видаляючи тканину з рогівки, змінюючи форму прозорого зовнішнього шару очі за допомогою інтенсивних ультрафіолетових імпульсів від ексимерних лазерів [6,7,8].
Таким чином, отримання потрібної кількості лазерної енергії відповідної довжини хвилі до потрібної тканини, щоб пошкодити або зруйнувати тільки цю тканину, і нічого більше. Офтальмологи хірургічно виправляють дефекти зору, видаляючи тканину з рогівки, змінюючи форму прозорого зовнішнього шару очі за допомогою інтенсивних ультрафіолетових імпульсів від ексимерних лазерів [6,7,8]. Таким чином, отримання потрібної кількості лазерної енергії відповідної довжини хвилі до потрібної тканини, щоб пошкодити або зруйнувати тільки цю тканину, і нічого більше.
Однак, якщо лазерний промінь потрапляє в нецільову тканину, це може бути небезпечно і може викликати пошкодження цієї тканини, особливо для ока (іноді також для шкіри), в основному через те, що вони можуть мати високу оптичну інтенсивність.
Навіть після поширення на відносно великі відстані. Навіть коли інтенсивність на вході в око помірна, лазерне випромінювання може бути сфокусовано лінзою очі в невелику пляму на сітківці, де воно може викликати серйозні незворотні пошкодження за частки секунди - навіть якщо рівень потужності становить всього лише близько декількох милливатт. Лазерне ураження ока не завжди відразу помічається: можна, наприклад, обпалити периферичні області сітківки, викликаючи сліпі плями, які можна помітити лише через роки (Рис.1) [3,7].
Мал. 1. (a) Проста схема очі, (b) Травма сітківки [9].
З іншого боку, лазери можуть завдати шкоди шкірі в результаті фотохімічних або термічних опіків. Залежно від довжини хвилі промінь може проникати як в епідерміс, так і в дерму. Епідерміс - це самий зовнішній живий шар шкіри. Далекий і середній ультрафіолет (актинічний ультрафіолет) поглинаються епідермісом. Сонячний опік (почервоніння і утворення пухирів) може виникнути в результаті короткочасного впливу променя. Вплив ультрафіолету також пов'язано з підвищеним ризиком розвитку раку шкіри і передчасного старіння (появи зморшок і т. Д.) Шкіри. Вплив лазера на тканину залежить від щільності потужності падаючого променя, поглинання тканинами на падаючої довжині хвилі (рис. 2), часу знаходження променя в тканини і ефектів кровообігу і теплопровідності в ураженій області [10].
Мал. 2. Проникнення світлових хвиль різної довжини через шкіру [10].
Правильний контроль параметрів лазера, згаданих вище, призведе до успішного лікування цільової області, в іншому випадку призведе до пошкодження шкіри, якщо він не розрахований. Прикладом може служити поточна робота нашої групи по оцінці температури шкіри під час лазерної терапії з використанням Длінноімпульсний лазера Nd-YAG для лікування плям портвейну (рис. 3). Моніторинг температури шкіри під час терапії був вивчений для запобігання підвищенню температури шкіри під час терапії до небажаного рівня, який може викликати пошкодження шкіри, на шкірі була використана система охолодження для зменшення теплового і больового ефекту під час терапії. Температура шкіри без системи охолодження і з системою охолодження показана на рис. 4. (а) і (б) відповідно.
Мал. 3. Лазерна терапія уражень шкіри.
Мал. 4. Температура шкіри при лазерної терапії, (а) без охолодження, (б) з повітряним охолодженням.
Крім прямої небезпеки для очей і шкіри від самого лазерного променя, важливо також усунути інші небезпеки, пов'язані з використанням лазерів. Ці небаловие небезпеки в деяких випадках можуть бути небезпечними для життя, наприклад, ураження електричним струмом, пожежа і задуха [4].
Через можливі широких діапазонів довжин хвиль, енергосодержанія і імпульсних характеристик лазерних променів ризики, що виникають при їх використанні, сильно розрізняються. Неможливо розглядати лазери як єдину групу, до якої можуть застосовуватися загальні межі безпеки. Для позначення рівня небезпеки лазерного променя використовується система класифікації лазерів, і для кожного класу лазерів визначені максимально допустимі рівні випромінювання (AEL) [11]. Попередня система класифікації, заснована на п'яти класах (1, 2, 3A, 3B і 4), була замінена новою системою з семи класів (1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B і 4), і ці описані в таблиці (1 ). І їх рівень небезпеки, як показано на рис.5.
Таблиця 1. Класифікація лазерів [11,12].
клас лазера |
опис |
1 клас |
Неможливість заподіяння травм при нормальній роботі. |
клас 1М |
Неможливість заподіяння травм під час нормальної роботи, якщо не використовувався. |
2 клас |
Лазери видимого діапазону не здатні нанести травму за 0,25 с. |
клас 2М |
Лазери видимого діапазону, які не здатні викликати пошкодження за 0,25 с, якщо не використовується збирає оптика. |
клас 3R |
Небезпечно для перегляду всередині променя; до 5 разів перевищує межу класу 2 для видимих лазерів або в 5 разів вище межі класу 1 для невидимих лазерів. |
клас 3B |
Небезпека для очей при перегляді всередині променя, зазвичай не становить небезпеки для очей при перегляді в дифузному світлі. |
4 клас |
Небезпека для очей і шкіри як при прямому, так і при розсіяному впливі. |
Отже, виходячи з того, що згадувалося раніше, важливо розробити, використовувати і впровадити безпечну робоче середовище з лазером, щоб мінімізувати ризик нещасних випадків з лазерним променем, особливо середовища, в якій беруть участь студенти, пацієнти і ранні кар'єри (наприклад, навчальні лабораторії та клінічне застосування). Існують два основних міжнародних стандарту лазерної безпеки:
- Міжнародна електротехнічна комісія (МЕК) [14].
- Американський національний інститут стандартів (ANSI) Z136 [15].
Обидва стандарти використовують загальну систему класифікації лазерів на основі їх вихідної потужності, довжини хвилі і тривалості імпульсу. Вони призначені для забезпечення безпечної робочого середовища при роботі з лазером і забезпечення заходів контролю, включаючи адміністративний, інженерний і процедурний контроль (який особливо слід застосовувати для лазерів класу 3B і класу 4), і їх можна поділити в такий спосіб [4,16,17] :
Лазери повинні експлуатуватися тільки уповноваженою особою.
Доступ відвідувачів в зону роботи лазера повинен бути обмежений і забезпечений.
Будь потенційно небезпечний промінь повинен бути обмежений обмежувачем променя з відповідного матеріалу.
Попереджувальний знак буде вивішений біля входу. Лазерна зона повинна бути розміщена з відповідними знаками. Вони позначають класифікацію лазера і ідентифікують апертуру (а) при випущенні лазерного променя (на рис. 6 показані різні приклади попереджувальних знаків про лазері).
Видаліть непотрібні відображають предмети в безпосередній близькості від шляху променя. Не надягайте світловідбиваючі прикраси, такі як кільця або годинник, під час роботи поблизу шляху променя.
Необхідно використовувати окуляри для захисту від лазера. ЗащітнийОчкі у вигляді правильно фільтрує оптики можуть захистити очі від відбитого або розсіяного лазерного світла з небезпечної потужністю променя, а також від прямого впливу лазерного променя. Окуляри повинні бути обрані для конкретного типу лазера, щоб блокувати або послаблювати в відповідному діапазоні довжин хвиль (Рис. 7. показує приклад лазерних захисних окулярів).
Захист шкіри. Коли існує ймовірність впливу лазерного випромінювання, що перевищує ПДВ для шкіри, окремі користувачі повинні використовувати захисні рукавички, одяг і щитки.
По можливості, шлях променя повинен бути обгороджений. Використовуйте вогнестійкі матеріали для огорожі шляху лазерного променя класу 4.
Всі вікна і двері в лазерної кімнаті зробити непрозорими.
Лазерна система повинна бути відключена (наприклад, для отримання ключа) після використання, щоб запобігти несанкціонованому використанню.
Необхідно використовувати екран або завісу, щоб запобігти попаданню лазерного променя на вхід в лазерну кімнату.
Користувачі ніколи не повинні дивитися на промінь на рівні горизонтальній площині, по якій вони проходять.
Годинники і прикраси можна використовувати в лабораторії.
По можливості юстировку променів і оптичних компонентів слід виконувати при зменшеній потужності променя.
Вогнегасники повинні знаходитися в легкодоступних місцях в лабораторіях з використанням лазерів класу 4. Тримайте легкозаймисті матеріали подалі від відкритих балок.
Закріпіть оптичні компоненти на столі, щоб запобігти випадковим відображення від зміщеною оптики.
Блокування і автоматичне відключення. Блокування - це ланцюги, які зупиняють лазерний промінь, якщо деякі умови не виконуються, наприклад, якщо корпус лазера або двері кімнати відкриті. Лазери класів 3B і 4 зазвичай забезпечують підключення зовнішньої ланцюга блокування.
Керівник по лазерної безпеки (LSO). LSO відповідає за дотримання правил техніки безпеки всіма іншими працівниками організації.
[1] Orazio Svelto, "Principles of Lasers", Springer, fifth edition, ISBN 978-1-4419-1301-2, (2010), New York, USA.
[2] "An introduction to laser technology and it applications", Northwest Pa. Collegiate Academy 2018-2019 Science Resource Guide, USA.
Crystal ", Journal of Physics: Conference Series 183, (2009), 012018.
[3] "safety of the use of laser devices", www.rp-photonics.com , RP Photonics Encyclopedia, March (2019).
[4] "Laser application and safety", Laser Institute of America, March (2019) Orlando, USA.
[5] Nishi Shahnaj Haider, Sibu Thomas, "Medical Applications of Laser Instruments", Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 4, No. 6, June (2014 року), pp.154-160.
[6] M.Cutroneo, L.Torrisi1, C.Scolaro, "Laser Applications in bio-medical field", Laser applications, July (2012).
[7] Debabrata Goswami, "Lasers and their Applications", Indian Institute of Technology Kanpur, Kanpur, downloaded March (2019), India.
[8] Luc G. Legres, Christophe Chamot, Mariana Varna, Anne Janin, "The Laser Technology: New Trends in Biology and Medicine", Journal of Modern Physics, Vol. 5, March (2014 року).
[9] "Laser effects on the human eye", Laser Institute of America, August (2014 року).
[10] "Laser Biological Hazards-Skin" Environmental Health and Safety, Oregon State University (2019), USA.
[11] GA Zabierek, "Guidance on the safe use of lasers in education and", AURPO Guidance Note No. 7, February (2018), UK.
[12] "Laser Classification Explanation", Lawrence Berkeley National Laboratory, July (2018), USA.
[13] www.lasersafetyfacts.com , 29 March, 2019.
[14] "Safety of laser products", International standard IEC 60825-1, August (2001), Swaziland.
[15] "American National Standard for Safe Use of Lasers", Laser Institute of America, ANSI Z136.1, (2014 року), USA.
16] Penny J. Smalley, "laser safety: riskis, hazards, and control measures", Laser Therapy, Vol. 20, No. 2, May (2011), 95-106.
[17] "Laser Safety Program" Laser Safety Procedures Manual, The Ohio State University, November (2014 року), USA.
© 2020 року, МЕД СІТІ. Всі права захищені.
ТОВ «МЕД СІТІ». Ліцензія на ведення медичної діяльності згідно рішення МОЗ №602 від 17.09.2015 Юридична інформація .