Вредное воздействие лазерного излучения на здоровье работников

Рассмотрим физическую природу лазерного излучения. В научной литературе лазерное излучение рассматривается как вынужденное испускание атомами химического вещества особых порций-квантов электромагнитного излучения. Лазерное излучение вырабатывается соответствующими технологическими установками, которые получили широкое распространение как в производственной сфере, так и в быту. Например, бытовые проигрыватели дисков содержат соответствующие лазерные оптические считывающие системы.
Конструктивно лазерные установки, как правило, состоят из встроенных активных (лазерных) сред, содержащих оптический резонатор, соответствующий источник энергии и системы охлаждения. Лазерный луч характеризуется монохроматичностью и малой расходимостью. Данные физические свойства лазерных лучей позволяют добиться эффективного локального термоэффекта за счет высоких энергетических экспозиций. Такие уникальные характеристики определяют целый ряд полезных потребительских свойств лазеров, которые широко используются для промышленной обработки материалов, в практической медицине (хирургия, терапия), косметологии и т.д.

Важно отметить особенности оптических свойств современных лазеров, которые получили применение в системах навигации, в локаторах, телекоммуникациях. Инженеры-разработчики подбирают различные вещества для активных сред лазеров. Это необходимо для того, чтобы сформировать излучение нужной длины волны – от ультрафиолетового излучения до длинноволнового инфракрасного излучения.
Промышленное применение получили определенные виды лазеров, которые характеризуются определенными длинами волн – 0,33, 0,49, 0,69, 1,06 и 10,5 мкм.
Медицину труда, прежде всего, волнует особое биологическое воздействие излучения лазерных установок на здоровье работников. Такое воздействие неоднозначно, характеризуется сложностью воздействия в зависимости от длины волны, энергетических характеристик мощности, импульсной частоты излучения, размера зоны облучения, а также от особенностей анатомического и физиологического строения определенных органов, систем органов и тканей человеческого организма, подвергающихся соответствующей дозе излучения.
Физиологи рассматривают широкий спектр абсорбируемых частот органических молекул биологической ткани. Причем существенного значения не имеет характер излучения (монохроматичность, когерентность). Данные характеристики практически не влияют на повреждающий характер лазерного излучения. Это обусловлено явлениям теплопроводности в тканях и присущими глазу мелкими движениями, которые при относительно длительном воздействии излучения нарушают его интерференционную картину. Поэтому можно утверждать, что пропускание и поглощение излучения тканями человеческого организма специфического характера не носит и подчиняется обычным законам, присущим всем иным видам некогерентных излучений.
Поглотив определенную дозу лазерного излучения пораженные ткани подвергаются воздействию энергии, которая по своей физической природе видоизменяется, например, в тепловую, механическую, фотохимическую энергию. Такое мощное локальное энергетическое воздействие формирует соответствующие тепловые, фотохимические, ударные процессы и т.д.  Наиболее уязвимым органом человека здесь является глаз. Сетчатка зрительного анализатора подвергается вредному поражающему воздействию лазеров видимого излучения (диапазон длин волн от 0,38 до 0,7 мкм), а также ближнего инфракрасного излучения (диапазон длин волн от 0,75 до 1,4 мкм). 
Излучения других диапазонов не оказывая непосредственного вредного воздействия на сетчатку, могут повреждать роговицу, радужную оболочку и хрусталик глаза работника. Здесь важно отметить ряд важных физиологических особенностей зрительного анализатора человека. В частности лазерное излучения достигает сетчатки глаза, а затем попадает в оптическую систему органа зрения. При этом пучок излучения многократно усиливается (до 10 000 раз). Важно понимать, что короткие испускаемые импульсы лазерного излучения значительно по скорости опережают защитные возможности мигательного рефлекса. В тот промежуток времени (до 0,1 с), когда глаз оказывается незащищенным, короткие импульсы лазерного излучения оказывают свое вредное повреждающее действие ...

Другими воротами для проникновения вредных лазерных излучений являются кожные покровы человеческого организма. Характер физического действия лазера на кожу определяется, прежде всего, длиной испускаемого излучения и индивидуальными пигментными характеристиками кожных покровов конкретного человека, его особенностями, генетической предрасположенностью. Лазерные излучения видимого спектра в большей части отражаются кожными покровами человека. Ситуация усугубляется, когда на работника воздействуют излучения дальней инфракрасной области. Такие излучения активно поглощаются кожными покровами, которые в значительной мере состоят из воды. В данном случае возникает опасность ожогов кожных покровов.
Коварным врагом человеческого организма являются лазерные излучения, характеризующиеся значениями длин волн, уровни которых несколько превышают или соответствуют установленных нормативами предельным значениям. На здоровье человека оказывается незаметное, но неумолимое вредное воздействие. Негативные эффекты  от использования низкоэнергетических излучений, как правило, проявляется не сразу. У работников, в течение длительного времени обслуживающих лазерные установки, со временем выявляются различные неспецифические нарушения состояния здоровья. В перечень таких патологических состояний входят разнообразные по клинической картине неврологические и сердечно-сосудистые заболевания. У таких работников часто развиваются астенические состояния, астеновегетативные и вегетососудистые дистонии.  
Поэтому важнейшее значение в профилактике физиологических расстройств состояния здоровья приобрело  эффективное нормирование вредного воздействия лазерного излучения. В настоящее время получили распространение два научно-обоснованных подхода к нормированию лазерных излучений. Предметом рассмотрения первого подхода является изучение местных повреждающих эффектов на тканях и органах человека, подвергнувшихся воздействию излучения. Другой подход основывается на методиках выявления функциональных и морфологических нарушений систем и конкретных органов человеческого организма, на которые непосредственного воздействия излучения не было.
Критерии гигиенического нормирования биологического действия лазерного воздействия основаны на особой классификации в зависимости от спектра длин волн лазерных излучений. Диапазон действия лазерного излучения разделен на ультрафиолетовую область (длина волны от 0,18 до 0,38 мкм), видимую область (длина волны от 0,38 до 0,75 мкм), ближнюю инфракрасную область (длина волны от 0,75 до 1,4 мкм) и дальнюю инфракрасную область (длина волны от 0,75 до 1,4 мкм).  
Величины предельных допустимых уровней излучения соответствуют принципу установления минимальных пороговых повреждениях тканей организма (кожные покровы, зрительный анализатор), которые могут быть определены современными методами обследования. Важнейшими нормируемыми параметрами лазерных излучений являются энергетическая экспозиция Н (Дж х (м/100)) и облученность Е (Вт x (м/100)), а также энергия W (Дж) и мощность Р (Вт).
В практике экспериментальных и клинико-физиологических исследований, медицинских осмотров работников, подвергшихся воздействию различного рода излучений, преобладают описанные выше неспецифические патологические состояния, а местные повреждения встречаются значительно реже.  
Исследователи отмечают наличие у пораженных лазерами видимого спектра сдвиги в функционировании эндокринной и иммунной систем, центральной и периферической нервной системы, белкового, углеводного и липидного обменов. Лазерные излучения с длиной волны 0,514 мкм приводит к изменениям в деятель­ности симпатоадреналовых и гипофиз-надпочечниковых систем человеческого организма.
За рубежом наиболее признанными гигиеническими нормативами являются стандарт США ANSI – Z 36 (1972 г.) и стандарт МЭК – публикация 825. В СССР нормирование лазерных излучений было установлено впервые в 1972 году. В 1981 году были введены в действие первые санитарные нормы и прави­ла. Отечественная и западная системы нормирования различаются. От­личительной особенностью российских нормативов  по сравнению с зарубеж­ными является регламентация значений предельно-допустимых уровней лазерного излучения с учетом не только повреждаю­щих эффектов глаз и кожи, но и с учетом функциональных изменений в организме.
На практике задача обоснования нормативов значительно усугублена тем, что имеется достаточно широкий диапазон длин волн лазерных излучений. Встречается большое разнообразие физических параметров тех или  иных источников излучений, а также разнообразны соответствующие повреждающие биологические эффекты. Такого рода исследования носят комплексный характер, требуют длительного времени исследования и обобщения статистических данных, являются крайне сложными, трудоемкими и дорогостоящими.
В практике физико-биологических исследований природы вредного воздействия лазерного излучения в научной исследовательской практике получило распространение применение различных методик математического моделирования. Применение сложных алгоритмов и статистических моделей значительно ускоряет ход исследований, позволяет в ряде случаев значительно уменьшить объем экспериментальных исследований в лабораториях с использованием подопытных животных. Применение математических моделей в частности позволяет учитывать характер распределения энергии и абсорбционные ха­рактеристики облучаемой ткани...

Продолжение следует