Монохроматических излучений

Лазерные установки, представляющие собой новый тип мощных источников света, генерируют электромагнитные излучения оптического диапазона, отличающиеся от излучений обычных световых источников монохроматичностью, когерентностью, строгой направленностью, а также высокой интенсивностью излучаемой энергии, достигающей величин порядка 10⁹ Вт, что сопоставимо лишь с энергией солнечного излучения.

Особенности лазерного луча, обеспечивающие достижение колоссальных концентраций световой энергии в чрезвычайно малом пространстве, во многом обусловливают и характер биологических эффектов, развивающихся в живых клетках, тканях, органах и организмах в целом при облучении их лазерным лучом. Так, от конкретных длин волн зависит избирательность воздействия лазерного луча на определенные жизненно важные биологические структуры. На конечные результаты взаимодействия лазерных излучений с биосубстратами, помимо конкретных характеристик лазерного луча (длина волны, степень когерентности и поляризации луча, плотность, мощность и интенсивность действующей энергии), существенное влияние оказывают и специфические свойства облучаемых структур, их теплоемкость и теплопроводность, насыщенность водой и пигментом, их механические и акустические качества. Максимум поглощения отмечается у пигментированных клеток и тканей. Так, черная кожа поглощает больше энергии, чем белая. Активно поглощают лазерные лучи гемоглобин, меланин, серое вещество мозга (по сравнению с белым), радужка глаза (по сравнению с роговицей) и др.

Энергия лазерного излучения, поглощенная биосубстратами, может преобразовываться в тепловую, излучаться уже с другой длиной волны в виде флюоресценции, расходоваться на фотохимические процессы, возбуждать электронные переходы, что в свою очередь может вести к повреждению облученных тканей.

Наиболее хорошо изучен тепловой или термический эффект лазерного облучения, который особенно отчетливо проявляется в пигментированных тканях и в зависимости от величины поглощенной энергии приводит либо к мгновенному испарению вещества в месте поражения, либо к развитию ожогов различ­ной степени выраженности. При этом вследствие чрезвычайной кратковременности лазерного воздействия, быстрого восстановления нормальной температуры и малой теплопроводности большинства биологических структур возникающие очаги четко отграничены от окружающих тканей, чем они напоминают электрокоагуляционные ожоги при поражениях электротоком или молнией. Следовательно, термический эффект всегда строго локализован, хотя непосредственный очаг поражения может быть расположен и в глубине, по ходу прохождения луча, при абсолютно неповрежденной коже. Последнее зависит как от степени пигментированности тканей по ходу луча, так и от возможной фокусировки луча в глубине облучаемого объекта. Например, вследствие фокусирования лазерных лучей хрусталиком глаза очаг поражения локализуется на сетчатке.

С тепловым эффектом тесно связан ударный эффект лазерного воздействия, поскольку тепловая энергия, выделяющаяся в месте фокусирования лазерных лучей, вызывает тепловое объемное расширение облучаемых тканей, сопровождающееся давлением на окружающие структуры и их деформацией. Меньшее значение в развитии ударного эффекта принадлежит волне отдачи, возникающей при выбросе с облучаемой поверхности мгновенно испаряющихся частиц ткани. Возникающая в очаге поражения ударная волна распространяется в окружающих тканях сначала с ультразвуковой, затем со звуковой и, наконец, со скоростью менее звуковой. Поэтому эффект ударной волны может отмечаться даже на значительном расстоянии от места непосредственного облучения. Давление ударной волны может достигать значительных величин (до 10⁶ атмосфер). Особенно опасны случаи возникновения ударной волны за счет теплового объемного расширения в замкнутых полостях (полость черепа, глаза, грудной клетки и т.п.), тем более если в этих случаях действие ударной волны сочетается с парообразованием.

Распространяясь в тканях с ультразвуковой скоростью, ударная волна может вызвать явление кавитации, т.е. образования полостей за счет быстрого испарения частиц вещества. Образующиеся полости, спадаясь после прохождения ударной волны, в свою очередь вызывают дополнительный компрессионный удар.

Помимо теплового и ударного эффекта вследствие своей большой энергетической плотности, лазерный луч индуцирует возникновение или изменение напряжения существующих в биообъектах электрических и магнитных полей. При действии достаточно мощных лазерных излучений напряженность возникающего электрического поля может достигать 10⁷ В/см², что достаточно для ослабления и даже разрыва химических связей, образования свободных радикалов, катализа различных химических реакций. В последнее время появились данные, указывающие на то, что и относительно низкоинтенсивное лазерное излучение может вызывать перестройку клеточного метаболизма, оказывая регуляторное влияние на течение окислительно-восстановительных процессов на молекулярном уровне. Следовательно, под влиянием лазерного излучения возможно развитие разнообразных фотохимических и фотоэлектрических эффектов.

Относительная роль различных биологических эффектов в формировании ответных реакций биообъектов на лазерное облучение чрезвычайно варьирует в зависимости от конкретных параметров излучения, в частности от мощности и длительности импульса. Для газовых лазеров с непрерывным режимом гене­рации и для маломощных импульсных лазеров при достаточной длительности их импульса наиболее характерно тепловое действие. По мере укорочения импульса и роста его энергии на первый план выступает ударный эффект в сочетании с фотохимическими и фотоэлектрическими явлениями.

Следовательно, по своему биологическому действию радиация лазеров существенно отличается от излучений других видов. Под ее влиянием в биологических тканях развивается сложный комплекс изменений, являющихся результатом взаи­модействия с тканями ряда факторов, среди которых на первый план выступают термический и ударный эффекты.

Поскольку повреждающее действие на биообъекты оказывает лишь лазерное излучение достаточно высокой мощности, принято считать, что в обычных производственных условиях подобные ситуации могут возникать только в случае грубых нарушений техники безопасности. Вместе с тем в процессе работы с лазерными установками обслуживающий персонал может подвергаться длительному хроническому воздействию маломощных как прямых, так и диффузно-отраженных и рассеянных лазерных излучений, вопросы биологического действия которых наорганизм работающих остаются относительно недостаточно изученными.

Клинические формы патологии. Критическими органами к воздействию лазерных излучений принято считать глаза и кожные покровы. При этом поражения глаз лазерной радиацией не имеют специфических проявлений и обычно имитируют другие формы глазной патологии.

Однако нарушения, обусловленные лазерной радиацией, не ограни-чиваются изменениями со стороны органа зрения и кожных покровов. У работающих с лазерами могут наблюдаться функциональные расстройства нервной и сердечно-сосудистой системы. Однако далеко не все обнаруживаемые у работающих с лазерами изменения в состоянии здоровья правомерно расценивать как проявления профессиональной патологии. Часть из их, особенно изменения, обнаруживаемые у лиц с малым стажем работы, являются проявлением компенсаторно-приспособительных реакций организма на хроническое воздействие таких мощных стрессовых факторов, как световые стимулы. По мере увеличения стажа работы с лазерами может наблюдаться как развитие адаптации с нивелированием первичных расстройств, так и дальнейшее углубление патологических сдвигов с последующим срывом защитно-приспособительных механизмов и формированием четко очерченных клинических симптомокомплексов.

У работающих с лазерами чаще развиваются астенический и астеновегетативный синдромы, а также вегетативно-сосудистые дисфункции. По мере увеличения стажа работы с лазерами у отдельных лиц может наблюдаться развитие гипертонической болезни I и I - II стадий.

Для работающих с лазерами характерны жалобы на повышенную утомляемость, общую слабость, ощущение разбитости, вялости особенно к концу рабочего дня. Отмечается повышенная чувствительность к яркому свету, резким звукам и другим раздражителям. Развитие подобного состояния связывают с утомлением глаз от ярких вспышек света. Среди других субъективных расстройств следует отметить повышенную раздражительность, склонность к слезам, иногда нарушения ритма сна, наличие тупых головных болей и реже несистемных головокружений, а также колющих болей и неприятных ощущений в области сердца. Судя по характеру предъявляемых жалоб, большинство из них обусловлено либо функциональными расстройствами в деятельности центральной нервной системы, либо сосудистой дистонией.

Объективная неврологическая симптоматика заключается в основном в оживлении сухожильных рефлексов, треморе рук, в меньшей степени - век, угнетении или усилении местного красного дермографизма, наличии общего и локального гипергидроза. Выявляемые при ЭЭГ сдвиги биоэлектрической активности головного мозга характеризуются либо общемозговыми изменениями ирритативного характера с доминированием в записи β-активности, острых волн, пикоподобных колебаний в сочетании со снижением α-индекса, либо проявляются преобладанием высокосинхронизированной активности в полосе частот α-диапазона (гиперсинхронный тип электроэнцефалограмм). В ряде случаев ЭЭГ-изменения указывают на нарушения функционального состояния мезодиэнцефального и стволового уровней мозга.

У работающих с лазерами нередко обнаруживаются нарушения функций вестибулярного анализатора, преимущественно центрального генеза (асимметрия возбудимости лабиринтов при вращательной и калорической пробах, изменения ритма экспериментального нистагма - «симптом уплывания глаз», дисгармоничные отклонения рук, выраженные вегетативные реакции). Эти вестибулярные расстройства обычно не сопровождаются жалобами на нарушения равновесия и головокружения и не сочетаются с какой-либо патологией слуха.

Нарушения в деятельности сердечно-сосудистой системы имеют функциональный характер и проявляются прежде всего неустойчивостью пульса и артериального давления. Сравнительно часто обнаруживаются аритмии сердечных сокращений, отмечается ареактивность и извращение ответных реакций пульса при исследовании вегетативных рефлексов положения (орто- и клиностатических проб). Аускультативно нередко отмечаются глухие сердечные тоны, наличие функционального систолического шума над верхушкой сердца. С помощью механокардиографии в таких случаях выявляются отчетливые сдвиги показателей общей гемодинамики, изменение тонуса сосудов эластического и мышечного типов и коэффициента тонического напряжения сосудов, повышение среднединамического артериального давления, несоответствие показателей фактического и рабочего удельного периферического сопротивления сосудистой сети. Сдвиги реоэнцефалографических показателей указывают на повышение тонуса церебральных сосудов. На электрокардиограммах отмечаются синусовые аритмии и брадиаритмии, а также высокие зубцы Тв грудных отведениях, что свидетельствует об усилении экстракардиальных вегетативных воздействий на сердце.

В периферической крови могут наблюдаться нерезкое увеличение эритроцитов, реже ретикулоцитов, умеренное снижение уровней гемоглобина и цветного показателя, небольшой лейкоцитоз. У рабочих с большим стажем работы, помимо количественных, отмечаются и качественные изменения красных кровяных клеток - снижение среднего диаметра и объема эритроцитов, повышение активности фермента кислой фосфатазы в эритроцитах. Сдвиги в системе гемостаза могут проявляться умеренной тромбоцитопенией, снижением содержания протромбина, увеличением времени длительности кровотечения.

Для работающих с лазерами характерна перестройка нейрогуморальных регуляторных механизмов, проявляющаяся изменениями активности ряда гормонов, медиаторов, ферментов, в том числе гормонов центрального и периферического звеньев гипоталамо-гипофизарно-адреналовой, гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной, гипоталамо-гипофизарно-гонадной систем и др.

При биохимических исследованиях могут также обнаруживаться нерезко выраженные изменения белкового, жирового, углеводного и минерального обмена.

Несмотря на то что персонал, обслуживающий лазерные установки, подвергается воздействию комплекса неблагоприятных производственных факторов, в генезе описанных выше клинических симптомокомплексов значительная роль, очевидно, принадлежит малоинтенсивному лазерному излучению, поскольку отмечается отчетливая корреляция между частотой выявления клинических нарушений и интенсивностью рассеянного лазерного излучения на рабочих местах.

Экспертиза трудоспособности. При выявлении патологии, обусловленной воздействием лазерного излучения, врачебная тактика зависит от характера и степени выраженности обнаруженных нарушений. Так, изменения роговицы, как правило, нестойки и при соответствующем лечении легко обратимы. Изменения хрусталика и сетчатки требуют динамического врачебного наблюдения. В случае прогрессирования процесса следует отстранять заболевшего от продолжения работы с лазерами. Под динамическим врачебным наблюдением должны находиться и лица с невротическими, астеническими синдромами и вегетативно-сосудистыми дистониями. В таких случаях должно проводиться соответствующее лечение, при необходимости с временным отстранением от работы. В тех случаях, когда патология органа зрения, нервной и сердечно-сосудистой системы возникла в период работы с лазерами и в анамнезе заболевших отсутствуют указания на другие причины болезни, рекомендуется углубленное клиническое обследование и лечение в отделениях или клиниках профессиональных заболеваний. Эти лица должны пользоваться преимущественным правом получения путевок на санаторно-курортное лечение, в профилактории и дома отдыха.