Воздействие лазерного излучения на организм человека: Лазерное излучение вред и польза

Лазерное излучение вред и польза

Вред лазерного излучения (лазера)

Термин «лазер» является акронимом. Слово расшифровывается как «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (усиление светового излучения путем стимуляции его эмиссии). Следовательно, лазер представляет собой устройство, которое вырабатывает и усиливает световое излучение. Механизм его действия, т. е. стимуляция эмиссии, был открыт Эйнштейном в 1917 г. Лазеры различаются в зависимости от излучаемой мощности (от нескольких милливатт в гелий-неоновом лазере до тысяч ватт в углекислотном). Лазеры способны работать либо в постоянном, либо в импульсном режиме, генерируя миллионы ватт энергии при каждом импульсе.

Свойства лазерного излучения:

1. Дивергентность. Свет, испускаемый лазером, практически не подвергается дивергенции (не отклоняется от осевой линии луча). В связи с этим энергия в луче не рассеивается. Дивергенция лазерного пучка света измеряется в миллирадианах, или 1 х 10-3 радиана. В круге имеется 2 радиана — следовательно, один миллирадиан соответствует примерно 3 мин на дуге. Типичный гелий-неоновый лазер имеет номинальную дивергенцию, равную 0,5—1,5 миллирадиан (мрад).

2. Монохроматичность. Свет лазера весьма близок к монохроматичности. Термин «монохроматичность» подразумевает присутствие света одного цвета или одной длины волны. На деле очень мало лазеров генерирует свет только одной длины волны. Обычный гелий-неоновый лазер испускает свет с длиной волны 632— 638 нм, соответствующий оранжево-красной части спектра и 1150—3390 нм, приближается к инфракрасной полосе и захватывает ее до середины. Гелий-неоновый лазер разработан для того, чтобы получать свет только одной длины волны из трех возможных, поэтому разброс в данной полосе длин волн незначителен.

3. Когерентность. Когерентность — это особое взаимоотношение между двумя волновыми процессами. Волны с одинаковой частотой, фазой, амплитудой и направлением распространения считаются пространственно когерентными. На сегодняшний день не известно ни одного источника света, который испускал бы строго когерентный свет, однако луч лазера настолько близок к когерентности, что во многих практических ситуациях его можно считать строго когерентным.

4. Высокая интенсивность. Свет лазера бывает очень интенсивным. Солнце на уровне своей поверхности испускает около 7 х 1010 BT/см2/Sr/um. Имеющиеся на сегодняшний день лазеры продуцируют более 1 х 1010 BT/cM2/Sr/um.

На рисунке ниже отмечено место лазерного излучения в электромагнитном спектре.

а) Виды лазеров. К лазерам, генерирующим ультрафиолетовые лучи, относятся следующие: эксимер (возбужденный димер) и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом (Nd:YAG). Лазеры, испускающие видимый спектр, — аргоновый, криптоновый, цветовой лазер и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом. Лазеры, генерирующие инфракрасные лучи, — углекислотный лазер и лазер на иттрий-аллюминиевом гранате с неодимом.

б) Применение. Лазеры могут использоваться для разрушения микроскопических участков ткани, которые слишком малы и неразделимы с помощью лезвия. За счет изменения длины волны лазерный луч может быть адаптирован к конкретному виду ткани. Это необходимо, поскольку различные ткани поглощают свет определенного цвета. В медицине применяется 4 основных вида лазеров, вошедших в обиход 15—20 лет назад. Это углекислотный, аргоновый, не-одим/YAG и рубиновый лазеры. (В названии указано вещество, которое испускает свет и тем самым определяет длину волны лазерного луча.) На современном этапе уже разработаны устройства, позволяющие использовать луч света чуть ли не во всех сферах.

Фиброоптические волокна теперь могут проникать в такие места, которые раньше считались практически недосягаемыми, например в мелкие кровеносные сосуды. Лазеры коагулируют патологические сосудистые сплетения в желудочно-кишечном тракте, предотвращая потенциально смертельные кровотечения. Тепловая энергия лазера приводит к облитерации патологических сосудов. Лазерами дробят мочевые камни, причем лечение лазером дешевле, чем ударно-волновая литотрипсия. Оно может проводиться даже тогда, когда камни оказываются неуязвимыми для ударной ультразвуковой волны. Патологическое разрастание кровеносных сосудов в сетчатке глаза (частое осложнение сахарного диабета) можно устранять светом лазера; тот же лазерный луч способен проделывать каналы для оттока влаги из камер глаза при лечении глаукомы.

Самая новейшая сфера применения — воздействие на атеросклеротические бляшки в артериях. Цель состоит в иссечении бляшки путем подведения лазерного луча через оптоволоконный зонд. Проведение катетера, внутри которого проходит фиброоптика и лазерный канал, в коронарную артерию стало реальностью. Трудность состоит в том, чтобы точно атаковать непрерывно движущуюся цель, посылая пульсирующую с частотой в тысячи герц энергию и прослеживая отражение и флюоресценцию от каждого импульса. Еще предстоит научить лазер отличать нормальные ткани от патологических. Процесс может повторяться за 1 с много раз до тех пор, пока вся бляшка не отделится.

в) Риск при использовании лазера:

1. Излучение. Большинство лазеров требует подведения тока высокого напряжения, превышающего 15 000 В.

2. Пожароопасность. Импульсный лазер способен воспламенить спирт в краске. Луч углекислотного лазера может поджечь материал, из которого сделана простыня больного.

3. Взрывоопасность. Импульсный лазер. Конденсатор импульсного лазера. Возможен взрыв при воздействии на взрывоопасные пары.

4. Токсичные химические вещества. Органическая краска может оказывать токсическое действие. Инфракрасные красители обладают канцерогенными свойствами. В процессе резки, сварки и нагревания могут выделяться монооксид углерода, токсичные хлор- и фторсодержащие газы.

5. Нелазерное оптическое излучение (например, флюоресценция через боковые стенки трубки и b-аргонионный лазер, позволяющая интенсивному ультрафиолетовому излучению распространяться в стороны от излучателя) иногда вызывает «солнечные» ожоги.

6. Высокий уровень шума. Ряд лазеров издает звук в момент вспышки, а некоторые даже получили названия в соответствии с издаваемыми звуками, как, например, «Молотилка», «Реактивный самолет».

7. Разлет опухолевых клеток. Клетки злокачественных опухолей могут разлетаться в разные стороны из-за парообразования.

8. Удар электрического тока высокого напряжения:

а. Избавьтесь от всех токопроводящих предметов (личные жетоны и т. п.).

б. При операции должен присутствовать человек, обученный приемам сердечно-легочной реанимации.

в. Заготовьте доску или веревку, которой можно оттащить попавшего под высокое напряжение.

г. Используйте толстые резиновые напольные коврики.

д. Проконтролируйте исправность электрической подводки, прежде чем открывать помещение, где находится лазер.

е. Талоны могут явиться причиной воспламенения.

г) В условиях стационара. FDA считает своим долгом предупредить всех врачей, персонал операционных, администраторов больниц и других сотрудников об опасности развития газовой или воздушной эмболии в тех случаях, когда для охлаждения наконечника волоконного лазерного зонда или для инсуффляции при выполнении внутриматочных процедур используется газ или воздух. Эмболия возникает в той ситуации, когда под давлением начинают нагнетать газ в сосудистую систему. FDA настойчиво рекомендует не использовать газ или воздух в указанных целях. Жидкость в качестве раздувающей среды позволяет достичь достаточной визуализации и одновременно охлаждает наконечник.

д) Клиническая картина. Большинство несчастных случаев происходит во время настройки прибора и наведения луча, когда работники позволяют себе работать без защитных темных очков. Лазерное излучение может либо поглощаться биологическим субстратом, либо рассеиваться, либо отражаться от него. В большинстве случаев имеет место комбинация всех перечисленных физических явлений. Однако биологический эффект обусловлен только поглощением. При длине волны от 280 нм до 3,0 мкм в инфракрасном спектре отражение может превышать 10 %, и одновременно большое количество энергии способно проникнуть вглубь, поэтому рассеяние в данном случае определяет итоговое воздействие на ткань-мишень.

е) Глаза. Если говорить о видимой части спектра и инфракрасном излучении (ИКИ), то, как правило, именно на глаза лазерное излучение действует в первую очередь. Повреждение сетчатки в области желтого пятна, самой чувствительной зоны, немедленно дает о себе знать, проявляясь тяжелой симптоматикой. Воздействие на близлежащие ткани или по периферии сетчатки может лишь в минимальной мере сказаться на зрении, а во многих случаях остается совсем не замеченным пострадавшим. Иногда после необширного ожога желтого пятна можно рассчитывать на ограниченное восстановление зрения, но это происходит л ишь через несколько месяцев после экспозиции.

Инфракрасный свет с длиной волны более 1,4 мкм способен вызвать термический ожог роговицы и конъюнктивы. Влияние ультрафиолетового лазерного излучения на биологический субстрат такое же, как при воздействии некогерентного ультрафиолета. Его следствием являются светобоязнь, слезотечение, конъюнктивальные выделения, поверхностная эксфолиация и смазанность стромального рисунка. Роговичный эпителий, по всей видимости, травмируется в результате фотохимической денатурации белков. Облучение роговицы светом в полосе УФ С (100-280 нм) и УФ В (280-315 нм) чревато развитием фотокератита. Эта патология обычно проявляется после латентного периода, который длится от 80 мин до 20 ч, в зависимости от мощности светового воздействия. Признаки поражения — ощущение песка в глазах на фоне более или менее выраженых фотофобии, слезотечения и блефароспазма.

В полосе УФИ—А (315—400 нм) фотокератит возникает при многократном повторении эпизодов облучения большой интенсивности.

ж) Кожа. Понятно, что последствия облучения кожи лазером менее тяжелы, чем поражение глаз, так как кожа способна достаточно быстро восстанавливаться. Тем не менее воздействие интенсивного света видимой части спектра вызывает депигментацию кожи, тяжелые ожоги, которые могут даже сопровождаться патологией внутренних органов. Апертура прибора, используемого для измерения воздействия лучей на кожу, из соображений максимального ограничения площади захватываемых тканей не расширяется более чем на 1 мм.

Облучение ультрафиолетовым лазером вызывает такие же изменения в коже, что и воздействие обычного УФИ, т. е. проявляется либо эритемой сразу после облучения, либо преждевременным старением и зарождением рака кожи при хроническом воздействии. Наши познания, касающиеся дозозависимых влияний УФИ на человека, в настоящее время недостаточны, особенно ощущается недостаток в эпидемиологических исследованиях по канцерогенезу, обусловленному УФИ.

з) Применение лазерного оружия. Лазеры, используемые против человека под названием «ослепляющее оружие», дают временную потерю зрения за счет ослепления или обесцвечивания фотопигментов, не влекущую за собой развития стойкого поражения глаз. В дневное время вряд ли возможно обратимое ослепление без стойких последствий. Эта мысль дала повод предложить аналогичный лазер для вооруженных сил. Примером могут служить Royal Navy Laser Dazzle Gun и противопехотные ружья, разработанные в Министерстве обороны США в рамках осуществления программ «Dazer» и «Cobra».

— Вернуться в оглавление раздела «Токсикология»

Оглавление темы «Последствия радиоактивного и нерадиоактивного облучения.»:

1. Облучение радионуклидами и их побочные эффекты
2. Лечение и тактика при попадании в организм радиоактивного изотопа
3. Кормление грудью и применение радиофармпрепаратов
4. Радиационное поражение при ядерной катастрофе (радиационной аварии, утечке)
5. План мероприятий при радиационной аварии (ядерной катастрофе)
6. Токсичность торотраста и его побочные эффекты
7. Радиационное поражение в Чернобыле и его последствия
8. Вред электромагнитного излучения (электромагнитных полей)
9. Вред инфракрасного излучения (ИКИ)
10. Вред лазерного излучения (лазера)

Польза и вред лазерного облучения

Лазеры и излучение от них используется человечеством уже довольно давно. Помимо медицинской среды эксплуатации подобные устройства получили широкое применение в технических отраслях промышленности. Взяли их на вооружение специалисты из области декорирования и создания спецэффектов. Теперь ни одно масштабное шоу не обходится без сцены с лазерными лучами.

Чуть позже такое излучение перестало принимать только промышленные формы и стало встречаться в быту. Но не все знают, как отражается влияние лазерного излучения на организм человека при регулярном и периодическом облучении.

Что такое лазерное излучение?

Лазерное излучение рождается по принципу создания света. В обоих случаях используются атомы. Но в ситуации с лазерами присутствуют другие физические процессы, и прослеживается воздействие электромагнитного поля внешнего типа. Из-за этого ученые называют излучение от лазеров вынужденным или стимулированным.

В терминологии физики лазерным излучением называют электромагнитные волны, которые распространяются почти параллельно по отношению друг к другу. Из-за этого лазерный луч отличается острой направленностью. Кроме этого такой луч обладает небольшим углом рассеивания совместно с огромной интенсивностью влияния на поверхность, которую облучают.

Главным отличием лазера от стандартной лампы накаливания считается спектральный диапазон. Лампа числится рукотворным источником света, который излучает электромагнитные волны. Спектр освещения у классической лампы составляет почти 360 градусов.

Воздействие лазерного облучения на все живое

Вопреки стереотипам, влияние лазерного излучения на организм человека не всегда подразумевает что-то негативное. Из-за повсеместного использования квантовых генераторов в разных жизненных сферах ученые решили задействовать возможности узконаправленного луча в медицине.

В ходе многочисленных исследований стало понятно, что лазерное облучение имеет несколько характерных свойств:

• Повреждения от лазера могут производиться не только в процессе прямого воздействия на организм из аппарата. Нанести ущерб может даже рассеянное облучение или отраженные лучи.
• Между степенью поражения и основными параметрами электромагнитной волны прослеживается прямая связь. Также на тяжесть поражения влияет расположение облученной ткани.
• Негативный эффект при поглощении тканями энергии может выражаться в тепловом или световом воздействии.

Но вот последовательность при поражении лазером всегда предусматривает идентичный биологический принцип:

• повышение температуры, которое сопровождается ожогом;
• закипание межтканевой и клеточной жидкостей;
• образование пара, создающего весомое давление;
• взрыв и ударная волна, разрушающие все ткани поблизости.

Зачастую неправильно использованный лазерный излучатель несет, в первую очередь, угрозу для кожных покровов. Если влияние было особенно сильным, то кожа будет выглядеть отечной, со следами многочисленных кровоизлияний. Также на теле будут встречаться большие участки омертвевших клеток.

Задевает такое облучение и внутренние ткани. Но при масштабных внутренних поражениях рассеянное воздействие лучами не столько сильно, как прямое или отраженное зеркально. Подобные повреждения будут гарантировать патологические изменения в функционировании различных систем организма.

Кожный покров, который страдает больше всего, является защитой внутренних органов каждого человека. Из-за этого он берет большую часть негативного воздействия на себя. В зависимости от разных степеней поражения на коже будут проявляться покраснения или прослеживаться некроз.

Исследователи пришли к выводу, что люди с темной кожей менее восприимчивы к глубинным поражениям из-за лазерного облучения.

Схематически все ожоги можно разделить на четыре степени вне зависимости от пигментации:

• I степень. Подразумевает стандартные ожоги эпидермиса.
• II степень. Включает ожоги дермы, что выражается в образовании характерных пузырей поверхностного слоя кожи.
• III степень. Основывается на глубинных ожогах дермы.
• IV степень. Самая опасная степень, которая отличается деструкцией всей толщины кожи. Поражение охватывает подкожную клетчатку, а также соседствующие к ней слои.

Лазерные поражения глаз

На втором месте в негласном рейтинге возможного отрицательного влияния лазера на организм человека находятся поражения органов зрения. Короткие лазерные импульсы способны за небольшой промежуток времени вывести из строя:

• сетчатку,
• роговицу,
• радужную оболочку,
• хрусталик.

Причин для подобного воздействия существует несколько. Основными из них выступают:

• Невозможность вовремя среагировать. Из-за того что длительность импульса составляет не более 0,1 секунды, человек не успевает моргнуть. Из-за этого глаз остается незащищенным.
• Легкая уязвимость. По своим особенностям хрусталик и роговица считаются сами по себе уязвимыми органами.
• Оптическая глазная система. Из-за фокусировки лазерного излучения на глазном дне, точка облучения при попадании на сосуд сетчатки способна закупорить его. Так как там нет болевых рецепторов, то повреждение обнаружить мгновенно не получится. Только после того как выжженная территория становится больше, человек замечает отсутствие части изображения.

Чтобы быстрее сориентироваться при потенциальном поражении, эксперты советуют прислушиваться к таким симптомам:

• спазмы век,
• отек век,
• болевые ощущения,
• кровоизлияние в сетчатке,
• помутнение.

Опасности добавляет тот факт, то поврежденные лазером клетки сетчатки теряют возможность восстановиться. Так как интенсивность облучения, влияющего на органы зрения ниже, чем идентичный порог для кожи, врачи призывают к осторожности.

Следует остерегаться инфракрасных лазеров разного типа, а также приборов, которые генерируют излучение с мощностью свыше 5 мвт. Распространяется правило на технику, выдающую лучи видимого спектра.

Взаимосвязь между лазерной волной и ее сферой применения

Каждая из областей применения лазерного излучения ориентируется на строго определенный показатель длины волны.

Данный показатель напрямую зависит от природы. Вернее, от электронного строения рабочего тела. Это означает, что ответственной за длину волны выступает среда, где происходит генерация ее излучения.

В мире имеются разные виды твердотельных и газовых лазеров. Задействованные лучи должны принадлежать к одному из трех наиболее распространенных типов:

• видимый,
• ультрафиолетовый,
• инфракрасный.

При этом рабочий диапазон облучения может колебаться от 180 нм до 30 мнм.

Особенности влияния лазера на человеческий организм базируются на длине волны. Так, например, человек быстрее реагирует на зеленый лазер, чем на красный. Последний не отличается безопасностью для всего живого. Причина кроется в том, что наше зрение почти в 30 раз луче воспринимает зеленый, нежели красный цвет.

Как защититься от лазера?

В большинстве случаев защита от лазерного излучения нужна тем людям, чья работа тесно связана с его постоянным использованием. Если предприятие имеет на своем балансе любой тип квантового генератора, то его руководители обязательно производят инструктаж своих сотрудников.

Эксперты разработали отдельную сводку правил поведения и безопасности, которые позволят защитить сотрудника от возможных последствий излучения. Главным правилом выступает наличие средств индивидуальной защиты. Причем подобные средства могут разительно отличаться в зависимости от прогнозируемой степени опасности.

Всего в международной классификации предусмотрено разделение на четыре класса опасности. Соответствующую маркировку должен указать изготовитель. Только первый класс считается относительно безопасным даже для органов зрения.

Ко второму классу принадлежат излучения прямого типа, которые поражают органы глаз. Также к представленной категории причислено зеркальное отражение.

Гораздо опаснее излучение третьего класса. Его прямое воздействие угрожает глазам. Не менее опасно отраженное излучение диффузного типа на расстоянии 10 см от поверхности. Кожные поражения будут происходить не только при прямом воздействии, но и при зеркально отраженном.

При четвертом классе страдает и кожа, и глаза при различных форматах воздействия.

К коллективным защитным мерам на производстве причисляют:

• специальные кожухи,
• защитные экраны,
• световоды,
• инновационные методы слежения,
• сигнализации,
• блокировки.

Из относительно примитивных, но действенных способов выделяют ограждение зоны, где производится облучение. Это позволит защитить работников от случайного облучения по неосторожности.

Также на особо опасных предприятиях обязательно использовать средства индивидуальной защиты сотрудников. Они подразумевают под собой особый комплект спецодежды. Не обойтись во время работы и без ношения очков, предусматривающих защитное покрытие.

В качестве профилактики врачи рекомендуют просто придерживаться правил техники безопасности и эксплуатации установки. Нельзя отказываться и от регулярного прохождения медицинской комиссии.

Лазерные гаджеты и их излучение

Многие не подозревают о том, насколько серьезными могут быть последствия бесконтрольной эксплуатации самодельных устройств с лазерным принципом. Касается это самодельных конструкций вроде лазерных:

• светильников,
• указок,
• фонариков.

Особенно это касается старшеклассников, которые стремятся провести ряд опытов, не имея представления о правилах безопасности при их конструировании.

Использовать лазеры домашнего производства в помещениях, где присутствуют люди, недопустимо. Также нельзя направлять лучи на стекла, металлические пряжки и прочие предметы, которые могут давать отблески.

Даже если луч отличается небольшой интенсивностью, он может привести к трагедии. Если навести лазер на глаза водителя во время активного движения, то он может ослепнуть и не справиться с управлением.

Ни при каких обстоятельствах нельзя заглядывать в объектив лазерного источника излучения. Отдельно стоит учитывать то, что очки для работы с лазером должны быть рассчитаны на ту длину волны, которую будут генерировать выбранные аппараты.

Чтобы не допустить серьезной трагедии доктора просят прислушаться к этим рекомендациям и следовать им всегда.

• Автор: Елена
• Распечатать

Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

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.

1. За столь короткие промежутки времени длительности импульса (0,1 с) не успевает сработать защитный мигательный рефлекс.

2. влияние лазера на зрение

   Кроме того, роговая оболочка и хрусталик глаза — чрезвычайно легко уязвимые органы.

3. 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

Автор статьи: Аблязов И.Р.

По словам некоторых пациентов, сам термин «облучение» вызывает некоторое недоверие (вероятно из-за того, что связывается в сознании с совершенно другим облучением – радиоактивность, лучевая терапия, аварии на АЭС и т.д.), а тут еще и внутривенное. 

Первый вопрос, который возникает у человека в отношении внутривенного лазерного облучения крови, звучит, по-видимому, так: почему именно внутривенное облучение, а не облучение через кожу?

Объяснение этому достаточно простое: любое лазерное воздействие на органы (в том числе и внутриполостное) – это, прежде всего, воздействие на кровь. Дело в том, что свет с длиной волны 630-635 нм проникает в организм не более чем на 6-8 мм независимо от того, как проводится облучение. Поэтому трудно предположить, что наружное (чрескожное) лазерное облучение, например, коленного сустава при артрозе обеспечивает устранение боли в результате воздействия света на полость сустава, хрящи, связки и т.д. До этих структур свет лазерное излучение просто не доходит. Однако в процессе такого воздействия облучаются кожа и подкожные структуры, в кровеносных сосудах которых протекает кровь. 

Именно облучение крови и обеспечивает все присущие лазерному воздействию эффекты. Биологическое действие лазерного излучения с длиной волны 632 нм (красный цвет) и мощностью 1-1,5 мВт обусловлено эффектом увеличения степени деформируемости красных кровяных клеток – эритроцитов. Эритроциты – клетки крови, переносящие кислород из легких в ткани организма, а углекислый газ (СО2) в обратном направлении. Кислородотранспортная функция эритроцитов является жизненно важной для человека, поскольку без кислорода в клетках организма невозможно образование энергии и, следовательно, невозможно осуществление всех тех физико-химических процессов, которые и составляют сущность жизни, как отдельной живой клетки, так и всего организма в целом.

Деформируемость – это способность эритроцитов изменять свою форму при постоянном объеме и площади поверхности. Степень деформируемости играет огромную роль в функционировании микроциркуляторного русла. Как известно диаметр мельчайших кровеносных сосудов человека – капилляров, в которых (и только в которых) происходит газообмен между эритроцитом и клетками окружающих тканей – колеблется от 1 до 20 микрометров (мкм), а диаметр эритроцита – около 7,5 мкм. В случае, когда диаметр капилляра меньше диаметра эритроцита, который к тому же обладает высокой жесткостью (т.е. не способен деформироваться и протискиваться в капилляры диаметром 2-4 мкм), газообмен в тканях будет неэффективным, кислород не будет поступать в клетки, энергетические возможности таких клеток будут снижаться, что обусловит нарушение функций клеток и, в конечном счете, приведет к проблемам со здоровьем.

В настоящее время снижение степени деформируемости эритроцитов (ДЭ) установлено при таких состояниях и заболеваниях человека, как:

• диспепсии у детей 1-го года жизни,

• артериальная гипертензия,

• ишемическая болезнь сердца,

• острый инфаркт миокарда,

• сахарный диабет,

• метаболический синдром и его проявления,

• атерогенная дислипидемия (в т.ч. холестеринемия),

• острая пневмония,

• накопление продуктов перекисного окисления липидов и истощение антиоксидантной защиты,

а также при: 

• смещении рН среды в любую сторону от значения 7,4,

• изменении температуры среды (наибольшая степень деформируемости эритроцитов у человека наблюдается при температуре 36,6°С).

Включение ВЛОК в схемы лечения и медикаментозной поддержки больных с перечисленными заболеваниями позволяет в значительной (а зачастую — в разительной) мере улучшить самочувствие и состояние абсолютного большинства пациентов. Среди уже установленных эффектов ВЛОК следует указать следующие:

Снижение частоты перехода стенокардии в более тяжелый функциональный класс в 2,8 раза.

Снижение показателя смертности и частоты развития острого инфаркта миокарда у больных с ИБС в 2 раза.

Удлинение сроков ремиссии при стенокардии в среднем в 2,5 раза по сравнению с группой больных, получавших только традиционную фармакотерапию.

Уменьшение более чем в 2 раза площади липидных отложений на внутренней выстилке аорты (эффект показан в эксперименте).

Выраженное и длительно сохраняющееся улучшение у абсолютного большинства больных стенокардией, которое проявляется главным образом в антиангинальном и антиаритмическом эффекте, увеличении толерантности к физической нагрузке. 

Гипотензивный (снижение артериального давления) эффект при артериальной гипертензии. 

Противовирусный, антибактериальный эффекты, повышение устойчивости тканей к повреждающему воздействию микроорганизмов.

Противовоспалительный эффект – быстрое и эффективное снятие всех признаков воспаления (отечность тканей, болевой синдром и т.д.), значительно превышающее по скорости все известные фармакологические препараты. Очень хороший эффект отмечается у больных с артритом и артрозом. 

Заживление язвенных и раневых дефектов тканей без грубых рубцов. 

Размягчение и рассасывание рубцов и сращений. 

Быстрое восстановление костной, хрящевой, печеночной, легочной и нервной тканей. 

Повышение чувствительности к лекарственным препаратам, позволяющее снизить их дозировку (антибиотики, гормоны, нитраты, психотропные и т.д.) и сократить сроки наступления эффекта. 

Снижение секреции желез желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы. 

Бронхорасширяющий эффект, улучшение функции дыхания. 

Тонизирующее действие на яичники, щитовидную железу, надпочечники, молочные железы (стимуляция лактации). 

Антиаллергический эффект. Улучшение состояния больных рассеянным склерозом. Устранение болей при хроническом цистите у женщин 

Приведенные выше эффекты ВЛОК – это лишь часть терапевтического потенциала ВЛОК, который в настоящее время открывается в тех областях медицины, в которых применяется эта методика. Как известно, в состав организма человека входит примерно 300 видов клеток, имеющих одинаковый генетический код, но выполняющих очень разные функции: мышечные клетки, эпителий различных органов, клетки, вырабатывающие гормоны (инcулин, тироксин, адреналин) и т.д. Все наши клетки будут нормально работать лишь тогда, когда для них созданы условия для выработки энергии. Главными из этих условий являются доставка кислорода и глюкозы. И если глюкоза растворяется в плазме и беспрепятственно проникает везде, то доставка кислорода обеспечивается эритроцитами (один эритроцит одновременно «перевозит» около 1 миллиарда молекул кислорода) и очень зависит от их степени деформируемости. Особо ценным метод ВЛОК является при лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы. В 1989 г. группе ученых и врачей была присуждена Государственная премия СССР за разработку метода ВЛОК для лечения больных со стенокардией и острым инфарктом миокарда. В настоящее время активно развивается новейшая технология внутривенного облучения крови – ВЛОК-405. Исследования показали, что для данной методики более эффективен синий спектр НИЛИ, ближе у ультрафиолетовой области (УФО). Длина волны 405 нм объединяет преимущества НИЛИ красного и ультрафиолетового спектров и является оптимальной для нормализации иммунной системы, поскольку именно в этой области спектра имеется максимум поглощения иммунокомпетентных клеток. 

Для профилактического курса достаточно 3-4 процедуры продолжительностью 2-3 минуты (мах — до 5 минут ). 

При этом проявляются такие эффекты, как: повышение фагоцитарной активности макрофагов, увеличение количества лимфоцитов и изменение их функциональной активности, увеличение способности Т-лимфоцитов к розеткообразованию, активизация ДНК – синтетической активности лимфоцитов, стабилизация соотношения субпопуляции Т-хелперов/Т-супрессоров, возрастание в сыворотке крови содержания IgA, IgM, Ig и др. Как и большинство методов лечения, имеются противопоказания и к проведению ВЛОК. В частности ВЛОК не рекомендуется проводить при таких состояниях, как — Продолжающееся кровотечение или его угроза Гипогликемия и склонность к ней Крайне тяжелые септические состояния Лихорадочные состояния неясной этиологии Кардиогенный шок Геморрагический инсульт Гипертонический криз Выраженная артериальная гипотония Выраженная почечная недостаточность Гемобластозы в терминальной стадии Все формы порфирии и пеллагры Фотодерматозы и повышенная чувствительность к солнечным лучам. Приобретенные гемолитические анемии Эпилепсия. 

ВЛОК НЕ ОБЛАДАЕТ НИ КАНЦЕРОГЕННЫМ , НИ МУТАГЕННЫМ ЭФФЕКТАМИ !!! 

Метод ВЛОК является практически идеальным средством, позволяющим создать самые благоприятные условия для функционирования всего организма. Даже у так называемых практически здоровых лиц любого возраста. Глубокая научная проработка и прогнозируемость результатов способствуют применению ВЛОК как в самостоятельном варианте, так и в комплексе с другими методами лечения. 

Один курс лечения включает 7-15 сеансов ВЛОК. 

Периодичность – 1 курс с интервалом 6 месяцев.

Источник

Воздействие лазерного излучения на организм человека

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:

• 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.

1. За столь короткие промежутки времени длительности импульса (0,1 с) не успевает сработать защитный мигательный рефлекс.

2. Кроме того, роговая оболочка и хрусталик глаза — чрезвычайно легко уязвимые органы.

3. 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

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.

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.

Положительное и негативное влияние лазерного излучения на организм человека. Что будет, если лазерный луч попадет в глаз? Или несколько слов о безопасности при проведении лазерных процедур в косметологии

Новое исследование, о котором рассказывается на страницах интернет-издания HealthDay, показало, что лазерные указки могут выглядеть безобидно, но, когда дети играют с ними, это может закончиться нечетким зрением, слепыми пятнами или, возможно, даже постоянной потерей зрения. Отчет об этом исследовании был опубликован 1 сентября 201 6 года в журнале «Педиатрия» (Pediatrics).

Лазерные указки опасны, но слишком доступны для приобретения

В новом исследовании подробно изучались случаи четырех детей в возрасте от девяти до 16 лет, чьи неразумные шутки с лазерными указками вызвали травматическое повреждение сетчатки (светочувствительная ткань, которая находится на задней части глаза и имеет важнейшее значение для четкого зрения).

Автор исследования доктор Дэвид Альмейда (David Almeida), офтальмолог, занимающийся частной практикой в Миннеаполисе, говорит, что случаи повреждения глаз светом от лазерной указки происходят все чаще. Ранее считалось, что это бывает в одном случае на миллион и что, вероятно, это такая редкая и необычная реакция, но, как отмечает доктор Алмейда, это никогда не бывает реакцией.

В исследовании говорится, что частью проблемы можно считать неправильную маркировку лазерных указок, которые, как правило, продаются в магазинах канцелярских товаров и в интернет-магазинах.

Предыдущие исследования показали, что значительный процент красных и зеленых лазерных указок маркированы как имеющие выходную мощность от одного до пяти милливатт, которая якобы безопасна для глаз. Но в ходе исследования обнаружилось, что эти устройства имеют выходную мощность более пяти милливатт.

ЧарльзВикофф (Charles Wykoff), доктор медицинских наук, доктор философии, заместитель главы департамента офтальмологии в Институте глаз Блэнтона при Хьюстонской методистской больнице (Blanton Eye Institute at Houston Methodist Hospita), говорит, что доступность лазерных указок увеличивается, и теперь их легко заказать в интернете, что усложняет возможность контроля.

Доктор Викофф не принимал участия в новом исследовании, но в своей собственной практике видел два случая повреждения сетчатки глаза лазерной указкой. Он отмечает, что никто точно не знает, какой мощности выход у купленного устройства.

В новом исследовании доктор Алмейда и его команда подробно изучили случаи четырех мальчиков, чье зрение было повреждено, ко

Биологическое действие лазерного излучения — Студопедия

Действие лазеров на организм зависит от параметров излучения (мощности и энергии излучения на единицу облучаемой поверхности, длины волны, длительности импульса, частоты следования импульсов, времени облучения, площади облучаемой поверхности), локализации воздействия и от анатомо-физиологических особенностей облучаемых объектов.

В зависимости от специфики технологического процесса работа с лазерным оборудованием может сопровождаться воздействием на персонал главным образом отраженного и рассеянного излучения. Энергия излучения лазеров в биологических объектах (ткань, орган) может претерпевать различные превращения и вызывать органические изменения в облучаемых тканях (первичные эффекты) и неспецифические изменения, функционального характера (вторичные эффекты).

Биологические эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на организм, зависят от энергетической экспозиции в импульсе или энергетической освещенности, длины волны излучения, длительности импульса, частоты повторения импульсов, экспозиции воздействия и площади облучаемого участка, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Лазерное излучение способно вызывать первичные эффекты, к которым относятся органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях, и вторичные эффекты — неспецифические изменения, возникающие в организме в ответ на облучение.

Термический эффект импульсных лазеров большой интенсивности имеет специфические особенности. При действии излучения импульсного лазера в облучаемых тканях происходит быстрый нагрев структур. Причем, если излучение соответствует режиму свободной генерации, то за время импульса (длительность в пределах 1 мс) тепловая энергия вызывает термический ожог тканей. Лазеры, работающие в режиме модулированной добротности (с укороченным импульсом), излучают энергию за весьма короткое время (длительность импульса 1*10^-7 – 1*10^-12 с).

В результате быстрого нагрева структур до высоких температур происходит резкое повышение давления в облучаемых тканевых элементах, что приводит к механическому повреждению тканей. Например, в момент воздействия на глаз или на кожу импульс излучения субъективно ощущается как точечный удар. С увеличением энергии в импульсе излучения ударная волна возрастает.

Таким образом, лазерное излучение приводит к сочетанному термическому и механическому действию.

Влияние излучения лазера орган зрения. Эффект воздействия лазерного излучения на орган зрения в значительной степени зависит от длины волны и локализации воздействия. Выраженность морфологических изменений и клиническая картина расстройств функций зрения может быть от полной потери зрения (слепота) до инструментально выявляемых функциональных нарушений.

Лазерное излучение видимой и ближней ИК области спектра при попадании в орган зрения достигает сетчатки, а излучение ультрафиолетовой и дальней ИК областей спектра поглощается конъюнктивой, роговицей, хрусталиком.

Действие лазерного излучения на кожу. При применении лазеров большой, мощности и расширении их практического использования возросла опасность случайного повреждения не только органа зрения, но и кожных покровов и даже внутренних органов. Характер повреждений кожи или слизистых оболочек варьирует от легкой гиперемии до различной степени ожогов, вплоть до грубых патологических изменений типа некроза.

Различают 4 степени поражения кожи лазерным излучением:

I степень – ожоги эпидермиса: эритема, десквамация эпителия;

II – ожоги дермы: пузыри, деструкция поверхностных слоев дермы;

III — ожоги дермы: деструкция дермы до глубоких слоев;

IV — деструкция всей толщи кожи, подкожной клетчатки и подлежащих слоев.

Действие лазерных излучений наряду с морфофункциональными изменениями тканей непосредственно в месте облучения вызывает разнообразные функциональные сдвиги в организме. В частности, развиваются изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, которые могут приводить к нарушению здоровья. Биологический эффект воздействия лазерного излучения усиливается при неоднократных воздействиях и при комбинациях с другими факторами производственной среды.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И ЗАЩИТА ОТ НИХ — Студопедия

Для выбора средств защиты следует учитывать класс степени опасности лазера:

—класс I (безопасные) — выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;

—класс II (малоопасные) — выходное излучение представляет опасность для глаз прямым и зеркально отраженным излучением;

—класс III (опасные) — опасно для глаз прямое, зеркальное, а также диффузно отраженное излучение на расстоянии 10 см от диф­фузно отражающей поверхности и для кожи прямое и зеркально от­раженное облучение;

—класс IV (высокоопасные) — опасно для кожи диффузно отра­женное излучение на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Наиболее эффективным методом защиты от ЛИ является экра­нирование. На открытых площадках обозначаются опасные зоны и устанавливаются экраны, предотвращающие распространение излу­чений за пределы зон.

Непрозрачные экраны изготовляются из металлических листов (стали, дюралюминия и др.), гетинакса, пластика, текстолита, пластмасс.

Прозрачные экраны из специальных стекол светофильтров или неорганического стекла со спектральной характеристикой, соответст­вующей длине волны излучения лазера.

Приведение лазера в рабочее состояние обычно блокируется с установкой защитного устройства.

Работы с лазерными установками проводятся в отдельных поме­щениях или специально отгороженных частях помещения. Коэффици­ент естественной освещенности в таких помещениях должен быть не

менее 1,5%, а общее искусственное освещение не менее 150 лк. Само по­мещение изнутри, оборудование и другие предметы не должны иметь зеркально отражающих поверхностей, если на них может падать пря­мой или отраженный луч лазера. При эксплуатации импульсных ла­зеров с высокой энергией излучения должно применяться дистанци­онное управление.

Средства индивидуальной защиты применяются при недоста­точности средств коллективной защиты. К СИЗ относятся технологи­ческие халаты, перчатки (для защиты кожных покровов), специаль­ные очки, маски, щитки (для защиты глаз). Халаты изготовляют из хлопчатобумажной ткани белого, светло-зеленого или голубого цвета. Очки снабжены оранжевыми, сине-зелеными и бесцветными стекла­ми специальных марок, обеспечивающими защиту от лазерного излу­чения определенных диапазонов длин волн.

Как ядерная радиация вредит телу?

Количество радиоактивного материала, выбрасываемого из поврежденных ядерных реакторов в Японии, и возможное воздействие, которое это окажет на здоровье человека, все еще определяются.

Как ядерная радиация вредит телу и каковы риски длительного воздействия низких уровней после аварии? MyHealthNewsDaily поговорил с экспертами по этим вопросам.

Как радиация вредит организму?

Сообщалось о некоторых доказательствах того, что радиоактивный йод и цезий выбрасываются в окружающую среду из неисправных ядерных реакторов в Японии, сказала Кэтрин Хигли, директор факультета ядерной инженерии и радиационной физики Университета штата Орегон.

По словам Хигли, когда радиоактивный материал распадается или разрушается, выделяемая в окружающую среду энергия имеет два способа нанести вред телу, которое подвергается воздействию. Он может напрямую убивать клетки или вызывать мутации ДНК. Если эти мутации не исправить, клетка может стать злокачественной.

Радиоактивный йод, как правило, поглощается щитовидной железой и может вызывать рак щитовидной железы, сказала доктор Лидия Заблоцкая, доцент кафедры эпидемиологии и биостатистики Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Но радиоактивный йод недолговечен и будет существовать только около двух месяцев после аварии, сказал Андре Бувиль из Национального института рака, который изучал дозы облучения от последствий чернобыльского взрыва 1986 года на Украине. Таким образом, если попадание в воздух происходит после этого времени, радиоактивный йод не представляет опасности для здоровья, сказал Бувиль.

Дети подвержены наибольшему риску рака щитовидной железы, поскольку их щитовидные железы в 10 раз меньше, чем у взрослых, сказал он.В них было бы больше радиоактивного йода.

Радиоактивный цезий, с другой стороны, может оставаться в окружающей среде более века. Но он не концентрируется в одной части тела, как радиоактивный йод.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу за доли секунды выбросили шлейф радиоактивных материалов. По словам Заблоцкой, в последующие годы заболеваемость раком щитовидной железы среди детей, подвергшихся облучению в детском возрасте, увеличилась в Украине и соседних странах.По словам Бувилля, рак проявился через четыре-десять лет после аварии.

Дети подверглись воздействию радиоактивных материалов, главным образом, в результате употребления в пищу зараженных листовых овощей и молочных продуктов. Воздействие радиоактивного цезия после аварии не привело к заметным последствиям для здоровья.

В целом, для повышения риска рака требуется довольно высокая доза радиации, сказал Хигли. Например, поступали сообщения о том, что один японский рабочий получил дозу облучения 10 бэр (100 миллизиверт, мЗВ).По словам Хигли, из-за этого воздействия на него риск рака на протяжении всей его жизни увеличится примерно на полпроцента. По словам Хигли, доза эквивалентна примерно пяти компьютерным томографам. Американцы получают около 0,3 бэр (3 мЗв) ежегодно от естественных источников, таких как солнце.

По словам Бувилля, потенциально воздействие любого типа радиации может увеличить риск рака, при этом более высокое облучение увеличивает риск.

Не наблюдалось увеличения заболеваемости раком после выброса радиоактивных веществ из электростанции на Три-Майл-Айленд, штат Пенсильвания.в 1979 году, — сказала Заблоцкая.

Лучевая болезнь

Риск человека заболеть зависит от того, сколько радиации поглощает организм. По словам Бувиля, у людей, подвергшихся воздействию высоких уровней радиации, около 200 бэр (2000 миллизивертов), может развиться лучевая болезнь. По данным Международного агентства по атомной энергии, рентгенограмма грудной клетки составляет около 0,02 бэр (0,2 миллизиверта мЗв).

По данным МАГАТЭ, люди подвергаются воздействию около 0,24 бэр (2,4 мЗв) в год от естественного радиационного фона в окружающей среде.

Лучевая болезнь часто заканчивается летальным исходом и может вызывать такие симптомы, как кровотечение и отслаивание слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, — сказала Заблоцкая. По словам Заблоцкой, от нее в результате аварии на Чернобыльской АЭС пострадало около 140 человек.

Сообщалось о дозе облучения 40 бэр (400 мЗв) в час на одной из японских электростанций в какой-то момент после землетрясений и цунами 11 марта, повредивших их системы охлаждения, по данным МАГАТЭ. МАГАТЭ сообщает, что это высокая доза, но она была изолирована в одном месте.

«Это определенно тот район, где вы не хотите оставаться в течение длительного периода», — сказал Хигли. Она отмечает, что общая доза от 400 до 600 бэр может быть смертельной. Но после наблюдаемого скачка уровень радиации снизился, сказала она. Она предполагает, что всплеск мог быть вызван выбросом струи радиоактивного материала при падении давления на объекте .

Следуйте за штатным писателем MyHealthNewsDaily Рэйчел Реттнер в Twitter @RachaelRettner .

Эта история предоставлена ​​MyHealthNewsDaily, сайтом-партнером LiveScience.

Радиоизотопов в медицине | Ядерная медицина

(обновлено в мае 2020 г.)

• Ядерная медицина использует радиацию для получения диагностической информации о функционировании конкретных органов человека или для их лечения. Диагностические процедуры с использованием радиоизотопов стали обычным делом.
• Радиотерапия может использоваться для лечения некоторых заболеваний, особенно рака, с использованием излучения для ослабления или разрушения определенных клеток-мишеней.
• Ежегодно выполняется более 40 миллионов процедур ядерной медицины, а спрос на радиоизотопы ежегодно увеличивается до 5%.
• Стерилизация медицинского оборудования также является важным применением радиоизотопов.

Атрибуты естественно распадающихся атомов, известные как радиоизотопы, дают повод для нескольких применений во многих аспектах современной жизни (см. Также информационный документ «Многообразие использования ядерных технологий»).

Широко известно использование радиации и радиоизотопов в медицине, особенно для диагностики (идентификации) и терапии (лечения) различных заболеваний. В развитых странах (четверть населения мира) примерно один человек из 50 использует диагностическую ядерную медицину каждый год, а частота терапии радиоизотопами составляет примерно одну десятую от этой частоты.

Ядерная медицина использует радиацию для получения информации о функционировании конкретных органов человека или для лечения болезней.В большинстве случаев эта информация используется врачами для быстрой диагностики болезни пациента. Можно легко визуализировать щитовидную железу, кости, сердце, печень и многие другие органы и выявить нарушения их функций. В некоторых случаях радиацию можно использовать для лечения больных органов или опухолей. Пятеро лауреатов Нобелевской премии принимали активное участие в использовании радиоактивных индикаторов в медицине.

Более 10 000 больниц по всему миру используют радиоизотопы в медицине, и около 90% процедур предназначены для диагностики.Наиболее распространенным радиоизотопом, используемым в диагностике, является технеций-99 (Tc-99), при этом проводится около 40 миллионов процедур в год, что составляет около 80% всех процедур ядерной медицины и 85% диагностических сканирований в ядерной медицине во всем мире.

В развитых странах (26% населения мира) частота диагностической ядерной медицины составляет 1,9% в год, а частота терапии радиоизотопами составляет примерно одну десятую от этой частоты. В США проводится более 20 миллионов процедур ядерной медицины в год, а в Европе — около 10 миллионов.В Австралии их около 560 000 в год, 470 000 из них используют реакторные изотопы. Использование радиофармпрепаратов в диагностике растет более чем на 10% в год.

В 2016 году мировой рынок радиоизотопов оценивался в 9,6 миллиарда долларов, из которых около 80% приходилось на медицинские радиоизотопы, и к 2021 году он может достичь примерно 17 миллиардов долларов. Северная Америка является доминирующим рынком диагностических радиоизотопов, на долю которого приходится почти половина доля рынка, в то время как на Европу приходится около 20%.

Ядерная медицина была разработана в 1950-х годах врачами с акцентом на эндокринную систему, первоначально с использованием йода-131 для диагностики, а затем лечения заболеваний щитовидной железы. В последние годы специалисты также пришли из радиологии, поскольку стали применяться процедуры двойной ПЭТ / КТ (позитронно-эмиссионная томография с компьютерной томографией), что повысило роль ускорителей в производстве радиоизотопов. Однако основные радиоизотопы, такие как Tc-99m, невозможно эффективно производить без реакторов.*

* Часть Tc-99m производится на ускорителях, но она более низкого качества и более дорогая.

Диагностика ядерной медицины

Радиоизотопы являются важной частью медицинских диагностических процедур. В сочетании с устройствами визуализации, которые регистрируют гамма-лучи, излучаемые изнутри, они могут изучать динамические процессы, происходящие в различных частях тела.

При использовании радиофармпрепаратов для диагностики пациенту вводится радиоактивная доза, и затем активность в органе может быть изучена либо в виде двухмерного изображения, либо, с помощью томографии, в виде трехмерного изображения.В диагностических методах ядерной медицины используются радиоактивные индикаторы, излучающие гамма-лучи изнутри тела. Эти индикаторы, как правило, представляют собой короткоживущие изотопы, связанные с химическими соединениями, которые позволяют тщательно изучать определенные физиологические процессы. Их можно вводить в виде инъекций, ингаляций или перорально. В самой ранней из разработанных методик используются одиночные фотоны, обнаруживаемые гамма-камерой, которая может рассматривать органы под разными углами. Камера строит изображение из точек, из которых исходит излучение; это изображение улучшается с помощью компьютера и просматривается на мониторе для выявления аномальных условий.Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) — это самая распространенная в настоящее время технология сканирования для диагностики и мониторинга широкого спектра заболеваний.

Более поздней разработкой является позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), которая представляет собой более точный и сложный метод с использованием изотопов, производимых на циклотроне. Излучающий позитрон радионуклид вводится, как правило, путем инъекции и накапливается в ткани-мишени. При распаде он испускает позитрон, который быстро соединяется с ближайшим электроном, что приводит к одновременному излучению двух идентифицируемых гамма-лучей в противоположных направлениях.Они обнаруживаются ПЭТ-камерой и очень точно указывают на их происхождение. Наиболее важная клиническая роль ПЭТ — в онкологии, с фтором-18 в качестве индикатора, поскольку он оказался наиболее точным неинвазивным методом обнаружения и оценки большинства видов рака. Он также хорошо используется при визуализации сердца и головного мозга.

Новые процедуры сочетают в себе ПЭТ с компьютерной рентгеновской томографией (КТ), чтобы обеспечить совместную регистрацию двух изображений (ПЭТ-КТ), что позволяет на 30% лучше диагностировать, чем с помощью одной только традиционной гамма-камеры.Это очень мощный и важный инструмент, который предоставляет уникальную информацию о широком спектре заболеваний, от слабоумия до сердечно-сосудистых заболеваний и рака.

Расположение источника излучения внутри тела (а не снаружи) является фундаментальным отличием визуализации в ядерной медицине от других методов визуализации, таких как рентгеновские лучи. Гамма-визуализация любым из описанных методов дает представление о положении и концентрации радиоизотопа в организме. На нарушение работы органа можно указать, если изотоп либо частично поглощается органом (холодное пятно), либо поглощается в избытке (горячее пятно).Если в течение определенного периода времени делается серия изображений, необычная картина или скорость движения изотопов могут указывать на неисправность в органе.

Явным преимуществом ядерной визуализации перед рентгеновскими методами является то, что и кости, и мягкие ткани могут быть очень успешно получены. Это привело к его повсеместному использованию в развитых странах, где вероятность того, что кто-либо пройдет такой тест, составляет примерно один к двум и растет.

Радиофармпрепараты диагностические

С химической точки зрения каждый орган нашего тела действует по-своему.Врачи и химики определили ряд химических веществ, которые поглощаются определенными органами. Например, щитовидная железа потребляет йод, в то время как мозг потребляет некоторое количество глюкозы. Обладая этими знаниями, радиофармацевты могут присоединять различные радиоизотопы к биологически активным веществам. Как только радиоактивная форма одного из этих веществ попадает в организм, оно включается в нормальные биологические процессы и выводится из организма обычными способами.

Диагностические радиофармпрепараты можно использовать для исследования кровотока в головном мозге, функционирования печени, легких, сердца или почек, оценки роста костей и подтверждения других диагностических процедур.Еще одно важное применение — прогнозирование последствий хирургического вмешательства и оценка изменений после лечения.

Данного пациенту радиофармпрепарата достаточно для получения необходимой информации до его распада. Полученная доза облучения с медицинской точки зрения незначительна. Пациент не испытывает дискомфорта во время теста, и через короткое время нет никаких следов того, что тест когда-либо проводился. Неинвазивный характер этой технологии вместе со способностью наблюдать за функционированием органа извне тела делают этот метод мощным диагностическим инструментом.

Радиоизотоп, используемый для диагностики, должен излучать гамма-лучи с достаточной энергией, чтобы покинуть тело, и у него должен быть достаточно короткий период полураспада, чтобы он распался вскоре после завершения визуализации.

Радиоизотопом, наиболее широко используемым в медицине, является Tc-99, который используется примерно в 80% всех процедур ядерной медицины. Это изотоп искусственно созданного элемента технеция, и он имеет почти идеальные характеристики для сканирования в ядерной медицине, например, с помощью SPECT. Это:

• Его период полураспада составляет шесть часов, что достаточно долго для изучения метаболических процессов, но достаточно короткое, чтобы свести к минимуму дозу облучения пациента.
• Он распадается в результате «изомерного» процесса, который включает испускание гамма-лучей и электронов с низкой энергией. Поскольку отсутствует бета-излучение высокой энергии, доза облучения пациента мала.
• Гамма-лучи низкой энергии, которые он излучает, легко покидают человеческое тело и точно обнаруживаются гамма-камерой.
• Химический состав технеция настолько разнообразен, что он может образовывать индикаторы, будучи включенными в ряд биологически активных веществ, которые обеспечивают его концентрацию в ткани или органе, представляющем интерес.

Его логистика также способствует его использованию. Генераторы технеция — свинцовый котел, в котором заключена стеклянная трубка с радиоизотопом — доставляются в больницы из ядерного реактора, где производятся изотопы. Они содержат молибден-99 (Mo-99) с периодом полураспада 66 часов, который постепенно распадается до Tc-99. Tc-99 вымывается из свинцовой емкости физиологическим раствором, когда это необходимо. Через две недели или менее генератор возвращают на подзарядку.

Аналогичная система генератора используется для производства рубидия-82 для получения изображений ПЭТ из стронция-82, период полураспада которого составляет 25 дней.

Для визуализации перфузии миокарда (MPI) используется хлорид таллия-201 или Tc-99, что важно для выявления и прогноза ишемической болезни сердца.

Для ПЭТ-визуализации основным радиофармацевтическим препаратом является фтордезоксиглюкоза (ФДГ), содержащая F-18 с периодом полураспада чуть менее двух часов в качестве индикатора. ФДГ легко включается в клетку, не разрушаясь, и является хорошим индикатором клеточного метаболизма.

В диагностической медицине наблюдается сильная тенденция к использованию большего количества изотопов, производимых на циклотронах, таких как F-18, поскольку ПЭТ и КТ / ПЭТ становятся все более доступными.Однако процедура должна выполняться в пределах двух часов досягаемости циклотрона, что ограничивает их полезность по сравнению с Mo / Tc-99.

Ядерная медицина терапия

Использование радиоизотопов в терапии сравнительно немного, но, тем не менее, важно. Раковые образования чувствительны к поражению радиацией. По этой причине некоторые злокачественные новообразования можно контролировать или устранять путем облучения области, содержащей новообразование.

Внешнее облучение (иногда называемое телетерапией) может выполняться с использованием гамма-луча от радиоактивного источника кобальта-60, хотя в развитых странах в настоящее время используются гораздо более универсальные линейные ускорители в качестве источников высокоэнергетического рентгеновского излучения (гамма- и рентгеновское излучение). -лучи почти такие же).Процедура внешнего облучения, известная как радиохирургия гамма-ножом, включает в себя фокусировку гамма-излучения от 201 источника Co-60 на определенной области мозга с раковой опухолью. Во всем мире ежегодно проходят лечение более 30 000 пациентов, как правило, амбулаторно. Телетерапия эффективна при абляции опухолей, а не их удалении; он не настроен точно.

Внутренняя радионуклидная терапия проводится путем установки небольшого источника излучения, обычно гамма- или бета-излучателя, в целевой области.Лучевая терапия ближнего действия известна как брахитерапия, и она становится основным средством лечения. Йод-131 обычно используется для лечения рака щитовидной железы, вероятно, самого успешного метода лечения рака. Он также используется для лечения незлокачественных заболеваний щитовидной железы. Имплантаты Iridium-192 используются особенно в области головы и груди. Они производятся в виде проволоки и вводятся через катетер в целевую область. После введения правильной дозы проволока имплантата удаляется в защищенное хранилище.Семена постоянных имплантатов (от 40 до 100) из йода-125 или палладия-103 используются в брахитерапии при ранней стадии рака простаты. В качестве альтернативы иглы с более радиоактивным Ir-192 можно вводить на срок до 15 минут два или три раза. Процедуры брахитерапии обеспечивают меньшее общее облучение организма, более локализуются в целевой опухоли и являются экономически эффективными.

Лечение лейкемии может включать пересадку костного мозга, и в этом случае дефектный костный мозг сначала уничтожается массивной (и в противном случае смертельной) дозой радиации, а затем заменяется здоровым костным мозгом от донора.

Многие терапевтические процедуры являются паллиативными, обычно для облегчения боли. Например, стронций-89 и (все чаще) самарий-153 используются для облегчения боли в костях, вызванной раком. Рений-186 — новый продукт для этого.

Дотатат ​​или октреотат лютеция-177 используется для лечения таких опухолей, как нейроэндокринные, и эффективен там, где другие методы лечения не помогают. Серия из четырех процедур обеспечивает 32 ГБк. Примерно через четыре-шесть часов интенсивность воздействия на пациента упала до менее 25 микрозивертов в час на расстоянии одного метра, и пациенты могут быть выписаны из больницы.Lu-177 по существу является бета-излучателем низкой энергии (с некоторой гаммой), и носитель прикрепляется к поверхности опухоли.

Новое направление — таргетная альфа-терапия (ТАТ) или альфа-радиоиммунотерапия, особенно для борьбы с рассеянным (метастатическим) раком. Короткий диапазон очень энергичного альфа-излучения в ткани означает, что большая часть этой радиационной энергии уходит в целевые раковые клетки, как только носитель, такой как моноклональное антитело, доставил альфа-излучающий радионуклид, такой как висмут-213, в области беспокойство.Клинические испытания лейкемии, кистозной глиомы и меланомы продолжаются. ТАТ с использованием свинца-212 становится все более важной для лечения рака поджелудочной железы, яичников и меланомы.

Экспериментальным развитием этого является терапия с использованием нейтронных частиц (NCEPT), при которой пациенту вводят нейтронный агент незадолго до облучения протонами или тяжелыми ионами. Такой подход увеличивает целевую дозу без увеличения дозы для здоровых тканей и обеспечивает значительную дозу для вторичных поражений за пределами области первичного лечения.Он использует бор-10 или гадолиний-157, которые концентрируются в злокачественных опухолях головного мозга. Затем пациента облучают тепловыми нейтронами или протонами, которые сильно поглощаются бором, производя альфа-частицы высокой энергии, которые убивают рак. Для этого требуется, чтобы пациент был доставлен в ядерный реактор, а не радиоизотопы, доставленные пациенту.

Радионуклидная терапия становится все более успешной в лечении хронических заболеваний и дает при этом малотоксичные побочные эффекты.Цель любой терапевтической процедуры — ограничить облучение четко определенными целевыми объемами пациента. Дозы на терапевтическую процедуру обычно составляют 20-60 Гр.

Лечение может включать значительную радиоактивность ( например, 4,4 ГБк указывается как средняя доза I-131 для абляции щитовидной железы и до 11 ГБк для пациентов с запущенным метастатическим заболеванием). Согласно нормативным требованиям США для I-131, пациент может быть освобожден, если его активность ниже 1,2 ГБк или 0.07 мЗв / час на расстоянии 1 метр. Тем временем большое количество I-131 сливается в больничный туалет, и водопровод должен быть защищен соответствующим образом.

Терапевтические радиофармпрепараты

При некоторых заболеваниях полезно разрушать или ослаблять неисправные клетки с помощью излучения. Радиоизотоп, генерирующий излучение, может быть локализован в требуемом органе так же, как он используется для диагностики — через радиоактивный элемент, следующий своим обычным биологическим путем, или через элемент, присоединенный к подходящему биологическому соединению.В большинстве случаев именно бета-излучение вызывает разрушение поврежденных клеток. Это радионуклидная терапия (РНТ) или лучевая терапия. Лучевая терапия ближнего действия известна как брахитерапия, и она становится основным средством лечения.

Хотя лучевая терапия менее распространена, чем диагностическое использование радиоактивных материалов в медицине, тем не менее, она широко распространена, важна и продолжает расти. Идеальный терапевтический радиоизотоп — это сильный бета-излучатель с достаточным количеством гамма-излучения для визуализации ( e.грамм. лютеций-177). Его получают из иттербия-176, который при облучении превращается в Yb-177 (который быстро распадается до Lu-177). Иттрий-90 используется для лечения рака, в частности неходжкинской лимфомы и рака печени, и он используется более широко, в том числе для лечения артрита. Lu-177 и Y-90 становятся главными агентами RNT.

Йод-131, самарий-153 и фосфор-32 также используются в терапии. I-131 используется для лечения рака щитовидной железы и других патологических состояний, таких как гипертиреоз (чрезмерная активность щитовидной железы).При заболевании, которое называется истинная полицитемия, в костном мозге вырабатывается избыток красных кровяных телец. P-32 используется для контроля этого избытка.

Цезий-131, палладий-103 и радий-223 также используются для брахитерапии, все они являются излучателями оже-(мягкого) рентгеновского излучения и имеют период полураспада 9,7 дней, 17 дней и 11,4 дней, соответственно, намного меньше. чем 60 дней I-125, которые они заменяют.

В новой и все еще экспериментальной методике используется бор-10, который концентрируется в опухоли. Затем пациента облучают нейтронами, которые сильно поглощаются бором, чтобы произвести альфа-частицы высокой энергии, которые убивают рак.Это борная нейтронно-захватная терапия.

Для таргетной альфа-терапии (ТАТ) используется актиний-225, из которого может быть получен дочерний висмут-213 (через три альфа-распада) для мечения целевых молекул. Висмут получают элюированием из генератора Ac-225 / Bi-213, аналогичного генератору Mo-99 / Tc-99. Bi-213 имеет период полураспада 46 минут. Ас-225 (период полураспада 10 дней) образуется в результате радиоактивного распада радия-225, продукта распада долгоживущего тория-229, получаемого при распаде урана-233, который, в свою очередь, образуется из тория-229. 232 путем захвата нейтронов в ядерном реакторе.Генератор Th-229 / Ac-225 элюируется на ORNL примерно восемь раз в год, но выход ограничен. Ас-225 сам по себе является альфа-излучателем и может использоваться напрямую, связанный с белком или антителом, таким как PSMA, при раке простаты. В больших количествах Ac-225 производит компания TRIUMF в Канаде с помощью пучка протонов высокой энергии на мишени из Th-232.

Другой радионуклид, полученный из Th-232, но естественным распадом через торий-228, — это Pb-212 с периодом полураспада 10,6 часа. Pb-212 может быть присоединен к моноклональным антителам для лечения рака с помощью ТАТ.Система генератора Ra-224 / Pb-212, аналогичная системе Mo-99 / Tc-99, используется для получения Pb-212 из Ra-224 (через Ra-220 и полоний-216 (po-216)). Pb-212 имеет период полураспада 10,6 часа, и бета распадается до Bi-212 (период полураспада 1 час), затем большая часть бета распадается до Po-212. Альфа-распад Bi-212 и Po-212 является активным, уничтожая раковые клетки в течение пары часов. Стабильные результаты Pb-208 через Tl-208 для распада висмута.

ТАТ также использует Ra-223, Th-227, Ac-225 и астатин-211.

Во всем мире проводятся обширные медицинские исследования использования радионуклидов, связанных с высокоспецифическими биологическими химическими веществами, такими как молекулы иммуноглобулинов (моноклональные антитела).Возможное мечение этих клеток терапевтической дозой радиации может привести к регрессу — или даже излечению — некоторых заболеваний.

Стерилизация

Многие медицинские изделия сегодня стерилизуются гамма-лучами из источника Co-60, метод, который обычно намного дешевле и эффективнее, чем стерилизация паром. Одноразовый шприц является примером продукта, стерилизованного гамма-лучами. Поскольку это «холодный» процесс, излучение можно использовать для стерилизации ряда термочувствительных предметов, таких как порошки, мази и растворы, а также биологических препаратов, таких как кости, нервы и кожа, которые будут использоваться в тканевых трансплантатах.Во многих странах установлены крупномасштабные облучательные установки для гамма-стерилизации. Гамма-излучатели меньшего размера, часто использующие Cs-137, имеющие более длительный период полураспада, используются для обработки крови при переливании и других медицинских целях.

Стерилизация радиацией имеет несколько преимуществ. Это безопаснее и дешевле, потому что это можно сделать после того, как товар будет упакован. В этом случае срок хранения продукта в стерильных условиях практически неограничен, если пломба не нарушена. Помимо шприцев, медицинские изделия, стерилизованные радиацией, включают вату, ожоговые повязки, хирургические перчатки, сердечные клапаны, повязки, пластиковые и резиновые листы и хирургические инструменты.

Поставка радиоизотопов

Основными мировыми поставщиками изотопов являются Curium (Франция и США), MDS Nordion (Канада), IRE (Европа), NTP (Южная Африка), Isotop-NIIAR (Россия) и ANM (ANSTO, Австралия).

Большинство медицинских радиоизотопов, производимых в ядерных реакторах, поступает из относительно небольшого числа исследовательских реакторов, в том числе:

• HFR в Петтене в Нидерландах (поставляется через IRE и Curium).
• BR-2 в Моле в Бельгии (поставляется через IRE и Curium).
• Мария в Польше (поставлено через Curium).
• Orphee в Сакле во Франции (поставлено через IRE).
• FRJ-2 / FRM-2 в Юлихе в Германии (поставлено через IRE).
• LVR-15 в Резе в Чехии (поставлено через IRE).
• HFETR в Чэнду в Китае.
• Safari в ЮАР (поставлено NTP).
• OPAL в Австралии (поставлено ANM).
• ETRR-2 в Египте (готовится: поставляется на внутренний рынок).
• Димитровград в России (Изотоп-НИИАР).
• NRU на Чок-Ривер в Канаде (поставляется через MDS Nordion) прекратил производство в октябре 2016 года, а реактор остановлен в марте 2018 года.

Среди радиоизотопов деления подавляющая часть спроса приходится на Mo-99 (для Tc-99m), а мировой рынок составляет около 550 миллионов долларов в год. Около 40% его поставляет MDS Nordion, 25% — Mallinckrodt (ранее Covidien), 17% — IRE и 10% — NTP. В течение нескольких лет три четверти Mo-99 производились на трех реакторах: NRU в Канаде (30-40%), HFR в Нидерландах (30%) и BR-2 в Бельгии (10%).Однако NRU прекратил производство в октябре 2016 года, а оставшийся срок службы двух других ограничен. В 2017 году производство было: HFR в Нидерландах (40%), BR-2 в Бельгии (20%), Maria в Польше (5%), Safari-1 в ЮАР (15%), Opal в Австралии (15%). возрастает до 24% с середины 2018 г.) и LWR-15 в Чешской Республике (5%). Производительность каждого зависит от графика технического обслуживания. 15% Opal составили 4200 шестидневных ТБк / год в 2017 году (2200 шестидневных Ки / неделю, увеличившись до 3500 в середине 2018 года).

Производительность всегда существенно ( эл.грамм. на 50%) выше спроса из-за разложения Mo-99 в пути, несмотря на шестидневное количественное определение ТБк / Ки. Одна из проблем — это доставка свежих продуктов в будние дни в соответствии со спросом, чтобы минимизировать отходы.

Россия стремится увеличить свою долю в мировых поставках, и в 2012 году около 66% произведенных ею радиоизотопов было экспортировано. Для I-131 75% от IRE, 25% от NTP.

Мировой спрос на Mo-99 в 2012 году составлял 23 000 шестидневных ТБк / год *, но с тех пор, по-видимому, снизился до 18 500.Mo-99 в основном производится путем деления мишеней из U-235 в ядерном исследовательском реакторе, большая часть этого (75% в 2016 году) с использованием мишеней из высокообогащенного урана (ВОУ). Затем мишени обрабатываются для отделения Mo-99, а также для извлечения I-131. OPAL, Safari и все чаще другие реакторы, такие как Maria, используют мишени из низкообогащенного урана (НОУ), что увеличивает производственные затраты примерно на 20%. Однако при медицинской визуализации стоимость самого Mo-99 невелика по сравнению с больничными расходами. Mo-99 также можно получить путем бомбардировки Mo-98 нейтронами в реакторе.Однако этот активированный Mo-99 имеет относительно низкую удельную активность, максимум 74 ГБк / г (в зависимости от потока нейтронов, доступного в реакторе), по сравнению с 185 ТБк / г или более для обычного Mo-99, произведенного делением.

* 23 000 ТБк рассчитано на основе активности за 6 дней от контрольной точки производства, т.е. 22% от почти 100 000 ТБк, необходимых для производственной обработки (учитывая период полураспада 66 часов). Это все еще примерно через два дня после окончания облучения, поэтому в реальных реакторах необходимо производить около 167 000 ТБк / год, чтобы обеспечить охлаждение, обработку и распад по пути к пользователям.

Есть три способа производства Mo-99. Наиболее распространенный и эффективный метод — это деление урана в фольге-мишени с последующим химическим разделением Мо. Это деление осуществляется в исследовательских реакторах. Второй метод — нейтронная активация, когда Mo-98 в материале мишени захватывает нейтрон. Это делается в энергетических реакторах, обычно РБМК или Канду. Третий метод — бомбардировка протонами Мо-100 в каком-либо ускорителе. Планируется получить его путем деления в подкритической сборке ускорителя.

Угроза ограничения поставок

Ряд происшествий в 2008 г. указали на недостатки и ненадежность поставок медицинских изотопов, в частности технеция. В сентябре 2008 года в Южной Корее был создан Всемирный совет по изотопам для продвижения изотопных технологий.

Как указано выше, большая часть мировых поставок Mo-99 для этого поступает только от пяти реакторов, возраст всех от 49 до 58 лет (на середину 2016 года). Реакторы в Канаде и Нидерландах потребовали капитального ремонта в течение 2009-10 гг. И какое-то время не работали.Осирис должен был быть остановлен в 2015 году, но, по всей видимости, продолжал работать по крайней мере до 2016 года. NRU на Чок-Ривер был повторно лицензирован до октября 2016 года, когда он прекратил производство, и был полностью выведен из эксплуатации в марте 2018 года. Новый южнокорейский реактор мощностью 15 МВт в Пусане — Предполагается, что KJRR — начнет работать в 2017 году. С 2010 года прогнозировался рост дефицита поставок технеция-99, и МАГАТЭ поощряло новых производителей. Кроме того, обработка и распределение изотопов сложны и ограничены, что может иметь решающее значение, когда соответствующие изотопы короткоживущие.Очевидна потребность в увеличении производственных мощностей и более надежном распределении. По данным NECSA, рынок Mo-99 составляет около 5 миллиардов долларов в год.

В 2009 г. NEA учредило Группу высокого уровня по безопасности поставок медицинских радиоизотопов (HLG-MR) для повышения надежности поставок Mo-99 и Tc-99 в краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной перспективе. Он проанализировал цепочку поставок Mo-99, чтобы определить ключевые области уязвимости, проблемы, которые необходимо решить, и механизмы, которые можно использовать для их решения.Это

Альфа, Бета, Гамма | HowStuffWorks

Когда излучение достаточно высокой энергии поражает другой атом, оно отрывает электрон. Получающийся в результате положительно заряженный атом называется ионом , что объясняет, почему высокоэнергетическое излучение называется ионизирующим излучением. Высвобождение электрона производит 33 электрон-вольт (эВ) энергии, которая нагревает окружающие ткани и разрушает определенные химические связи. Излучение чрезвычайно высокой энергии может даже разрушить ядра атомов, высвободив еще больше энергии и нанеся больший ущерб.Лучевая болезнь — это совокупный эффект всех этих повреждений на человеческое тело, подвергшееся облучению.

Ионизирующее излучение бывает трех видов: альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи. Альфа-частицы наименее опасны с точки зрения внешнего воздействия. Каждая частица содержит пару нейтронов и пару протонов. Они не проникают глубоко в кожу, если вообще проникают — на самом деле, одежда может задерживать альфа-частицы. К сожалению, альфа-частицы можно вдыхать или проглатывать, обычно в виде газообразного радона.При попадании внутрь альфа-частицы могут быть очень опасными. Однако даже в этом случае они обычно не вызывают лучевую болезнь — вместо этого они приводят к раку легких [источник: EPA].

Бета-частицы — это электроны, которые движутся очень быстро, то есть с большой энергией. Бета-частицы перемещаются на несколько футов при испускании из радиоактивного источника, но они блокируются большинством твердых объектов. Бета-частица примерно в 8000 раз меньше альфа-частицы, и это делает их более опасными.Их небольшой размер позволяет им проникать через одежду и кожу. Внешнее облучение может вызвать ожоги и повреждение тканей, а также другие симптомы лучевой болезни. Если радиоактивный материал попадает в продукты питания или воду или рассеивается в воздухе, люди могут неосознанно вдохнуть или проглотить излучатели бета-частиц. Внутреннее воздействие бета-частиц вызывает гораздо более серьезные симптомы, чем внешнее воздействие.

Гамма-лучи — наиболее опасная форма ионизирующего излучения.Эти фотоны чрезвычайно высокой энергии могут путешествовать через большинство форм материи, потому что они не имеют массы. Чтобы эффективно блокировать гамма-лучи, требуется несколько дюймов свинца или несколько футов бетона. Если вы подвергаетесь воздействию гамма-лучей, они проходят через все ваше тело, воздействуя на все ткани, от кожи до костного мозга. Это вызывает обширный системный ущерб.

Сколько радиации нужно, чтобы вызвать лучевую болезнь, и какое влияние это повреждение оказывает на человеческий организм? Это дальше.Для получения более подробной информации о различных типах излучения и их источниках ознакомьтесь с разделом «Как работает радиация».

FM 8-9 Часть I / Chptr 5 Биофизические и биологические эффекты ионизирующего излучения

FM 8-9 Часть I / Chptr 5 Биофизические и биологические эффекты ионизирующего излучения

ГЛАВА 5

БИОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

РАЗДЕЛ I — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

501. Введение.

а. В этой главе будут рассмотрены основные биофизические и биологические эффекты ионизирующего излучения, чтобы сформировать основу для понимания клинических аспектов лучевого поражения, обсуждаемых в разделе IV главы 6.Это расширенное обсуждение радиации не подразумевает, что ядерная радиация будет самой важной причиной человеческих жертв после ядерного взрыва. Взрывные и термические поражения во многих случаях намного превосходят количество радиационных поражений. Однако радиационные эффекты значительно более сложны и разнообразны, чем взрывные или тепловые воздействия, и являются предметом значительных недоразумений. В результате необходимо более подробное обсуждение. Поскольку данные о человеческом опыте ограничены, большая часть информации в этой главе основана на экспериментальной информации, полученной при исследованиях на животных.

г. За облучением животного может следовать широкий спектр биологических изменений, начиная от быстрой смерти в результате высоких доз проникающей радиации всего тела и заканчивая практически нормальной жизнью в течение переменного периода времени до развития эффектов отсроченного излучения в части облученное население после облучения низкими дозами. Природа и серьезность этих изменений будут зависеть от множества биологических и физических факторов. Существуют значительные различия в реакции на облучение, связанные с различиями в видах, возрасте и других биологических факторах, а также с физическими факторами дозы, мощности дозы или природы излучения.Однако биологические реакции на радиацию не уникальны. Они попадают в диапазон стандартных реакций тканей, наблюдаемых после других типов повреждений, и возникают в результате аналогичных биохимических и / или клеточно-кинетических нарушений. В результате широкий спектр возможных эффектов может быть организован в предсказуемую схему, детали которой составляют основной материал этой главы.

РАЗДЕЛ II — ОСНОВНОЕ БИОФИЗИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

502. Ядерная радиация.

Широкое разнообразие ионизирующих излучений может взаимодействовать с биологическими системами, но есть только четыре типа излучения, связанных с атмосферными и подземными ядерными взрывами биологического значения. В порядке важности это гамма, нейтрон, бета и альфа. Их физическая природа подробно обсуждается в главе 2. Однако здесь кратко излагаются некоторые аспекты их механизмов взаимодействия с живой тканью.

503. Гамма-излучение.

а.Гамма-излучение, испускаемое во время ядерного взрыва или позже при выпадении осадков, обладает высокой энергией и настолько проникает, что значительная его часть проходит через тело человека без взаимодействия. Около 75% фотонов будут взаимодействовать с атомами ткани-мишени и терять энергию для них. Это выделение энергии может происходить где угодно на пути данного фотона и, следовательно, в любом месте тела. Если поток гамма-фотонов высок, и все тело подвергается облучению, происходит довольно однородное выделение энергии.Это резко контрастирует с сильно локализованными моделями выделения энергии альфа- и бета-излучений.

г. Из-за его проникающей способности эффекты гамма-излучения могут быть независимыми от местоположения источника (т. Е. Внутреннего или внешнего по отношению к телу). Высокоэнергетические гамма-излучатели, размещенные внутри тела, могут привести к полному облучению тела так же эффективно, как и внешние источники, если выделяемые количества достаточно велики и несмотря на то, что излучатели не могут быть распределены равномерно по всему телу.

504. Нейтронное излучение.

а. Нейтронное взаимодействие.

(1) Поскольку нейтроны являются незаряженными частицами и могут реагировать только с ядрами атомов мишени, вероятность взаимодействия нейтронов в диапазоне энергий, характерных для детонации спектра деления, во время их прохождения через тело человека примерно сравнима с этой гамма-фотонов низких энергий. Следовательно, нейтронное излучение может привести к облучению всего тела. Распределение энергии не будет равномерным, и сторона тела, обращенная к детонации, будет поглощать больше энергии, чем противоположная сторона.Однако это различие, хотя и представляет большой теоретический интерес, не имеет практического значения. Основным следствием этого неравномерного распределения энергии будет широкое изменение типичных доз облучения, вызывающее лучевую болезнь, а не значительное изменение общих клинических эффектов.

(2) Как отмечалось выше, нейтроны, поскольку они являются незаряженными нейтральными частицами, не взаимодействуют с орбитальными электронами атомов, как другие формы излучения. Вместо этого они напрямую взаимодействуют с атомными ядрами.Из-за своей массы и энергии нейтроны могут вызывать серьезные нарушения в структуре атома, обычно вызывая «ускользание» ядра-мишени от его орбитальных электронов. Это гораздо чаще встречается с очень легкими атомами, особенно с водородом, поскольку масса фотона, составляющего ядро ​​обычного водорода, является основным атомом-мишенью в живой ткани. Когда ядра этих последних ускоряются, они способны вызывать плотную ионизацию на своем пути.

(3) В биологическом материале преобладают упругие столкновения этого типа между нейтронами и ядрами легких атомов.Из-за своего короткого пробега ускоренные ядра, образованные в результате этих столкновений, будут расходовать свою энергию на коротких дорожках с высокой плотностью возбуждения и ионизации. В ткани от 70% до 85% всей энергии быстрых нейтронов передается ядрам водорода отдачи. Остальная энергия нейтронов рассеивается в ядрах отдачи других атомов, указанных выше.

(4) После того, как нейтроны потеряли большую часть своей энергии из-за этих столкновений, они достигнут равновесного энергетического состояния, в котором их называют тепловыми нейтронами.Такие относительно медленно движущиеся нейтроны с высокой вероятностью будут захвачены ядрами самых разных элементов, таких как натрий. Полученные материалы радиоактивны и обычно быстро разлагаются. Полученное в результате облучение ткани не является существенным фактором радиационного поражения, поскольку общая энергия, выделяемая при распаде этих радиоактивных материалов, чрезвычайно мала по сравнению с полной энергией, поглощенной нейтронами при упругих столкновениях. Однако эти количества можно измерить и использовать для оценки доз нейтронов при ограниченном числе пострадавших.

г. Относительная биологическая эффективность нейтронов.

(1) Относительная биологическая эффективность представляет собой эффективность данного излучения по сравнению с эталонным излучением (рентгеновское излучение 250 киловольт (Kvp)) в обеспечении того же уровня ответа. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) определяется как отношение поглощенной дозы эталонного излучения к поглощенной дозе тестового излучения для получения такого же уровня биологического эффекта при прочих равных условиях.(См. Таблицу 5-1.) Когда два излучения производят биологический эффект, который не имеет одинаковой степени и / или природы, ОБЭ не может быть определен.

(2) Заметные изменения в поведении, рвота, сердечно-сосудистые расстройства, неврологические симптомы и другие симптомы наблюдались у обезьян, облученных в дозах от 0,5 до 6,5 серого (Гр) потоком нейтронов деления с дозой нейтронов / дозой гамма-излучения. отношения варьируются от 1 до 12, а мощность дозы близка к дозе «обычного» ядерного оружия.

(3) Было обнаружено, что ОБЭ нейтронов (нейтронов спектра деления) для этих возмущений составляет примерно от 0,5 до 1,2 в диапазоне от 0,5 до 6,5 Гр. Эти значения ОБЭ должны быть подтверждены с помощью источника гамма-излучения с мощностью дозы, сравнимой с дозой, подаваемой используемыми реакторами, и сравнимой с дозой, получаемой с нейтронами от термоядерного оружия. Приведенные выше результаты делают особый упор на важность промежуточных доз и их биологические эффекты, поскольку причины нетрудоспособности больше не могут рассматриваться как незначительные.С эксплуатационной точки зрения ОБЭ нейтронов изменяется в зависимости от энергии нейтронов, от дозы нейтронов (величина отношения нейтронная доза / гамма-доза), мощности дозы и, прежде всего, от градиента дозы, особенно для определения гематологической LD50, но, несомненно, также и для рвоты и ранняя преходящая нетрудоспособность (ETI). RBE для ETI был установлен равным 1, поскольку не было собрано достаточных доказательств, чтобы указать иное. Отношение дозы к радиационным эффектам у людей и других крупных млекопитающих еще больше усложняется тем фактом, что излучения смешанного спектра меняются при взаимодействии с тканями тела.Это изменение качества поля смешанного спектра является значительным, поскольку биологические повреждения, вызванные излучением с высокой и низкой ЛПЭ, не эквивалентны. Обычно считается, что излучения с высокой ЛПЭ, такие как альфа-частицы или быстрые нейтроны, обладают большей относительной биологической эффективностью, чем излучения с низкой ЛПЭ, такие как рентгеновские лучи и гамма-фотоны. Единственное исключение из этого обобщения, которое кажется важным для предсказания воздействия ионизирующего излучения на боевой состав, состоит в том, что гамма-фотоны оказались более эффективными в создании раннего переходного вывода из строя, чем нейтроны высокой энергии или нейтроны спектра деления.

505. Бета-излучение.

а. Электроны с высокой скоростью в форме бета-излучения теряют большую часть своей энергии, проникая всего в несколько миллиметров ткани. Если бета-излучающий материал находится на поверхности кожи, результирующее бета-излучение вызывает повреждение базального слоя кожи. Поражение похоже на поверхностный термический ожог. Однако, если бета-материал включен внутрь, бета-излучение может вызвать гораздо более серьезные повреждения. Повреждение будет в сферах ткани вокруг каждого фрагмента или источника радиоактивного материала.Суммарный ущерб зависит от количества источников и их распределения в организме. Распределение определяется химической природой материала.

г. В таблице 5-II перечислены критические диапазоны радиационного воздействия на ткань для бета-излучателей различных энергий. Эти диапазоны значительно больше, чем у альфа-частиц (Таблица 5-III). Помимо различия в дальности действия по сравнению с альфа-излучением, существует также значительная разница в схеме распределения энергии.Плотность выделяемой энергии для бета-облучения намного меньше, чем для альфа-излучения, и в результате клетки-мишени могут быть повреждены, а не полностью уничтожены. Поврежденные клетки могут иметь большее значение для всего организма, чем убитые клетки, особенно если они становятся злокачественными или иным образом перестают функционировать. Убитые клетки быстро заменяются в большинстве тканей с любой степенью резервной емкости и не вызывают значительных общих клинических эффектов, если только вовлеченные клетки не являются критическими или доля убитых клеток в данном органе велика.

506. Альфа-излучение

а. Энергия этих относительно тяжелых положительно заряженных частиц полностью поглощается в пределах первых 20 микрометров обнаженной массы ткани. Если источник излучения внешний, все альфа-излучение поглощается поверхностными слоями мертвых клеток внутри рогового слоя. Если вставить что-нибудь, даже папиросную бумагу, альфа-частицы абсорбируются и не достигают кожи. Благодаря этому альфа-излучение не является внешней опасностью.Если альфа-излучающий материал осаждается внутри, вся энергия излучения будет поглощаться в очень небольшом объеме ткани, непосредственно окружающей каждую частицу. Альфа-излучение обладает такой ограниченной проникающей способностью, что максимальный диапазон для альфа-частицы с наивысшей энергией в ткани составляет менее 100 микрометров. Таким образом, хотя чрезвычайно высокие дозы облучения могут быть отложены в нескольких клетках, непосредственно окружающих источник альфа-излучения, области за пределами этого небольшого облучаемого сферического объема не подвергаются воздействию.Таблица 5-III иллюстрирует это для источника альфа-излучателя средней энергии 37 кБк (1,0 мкКи).

г. За пределами радиуса около 20 микрометров выделение энергии очень мало. Из-за высоких доз радиации в пределах этого критического радиуса клетки, непосредственно прилегающие к источнику, погибают. Затем они будут удалены фагоцитозом или заменены фиброзом. Это приводит к относительно небольшому ущербу для интактного организма, если только эти клетки сами не являются критически важными. Большинство тканей с разумным резервом могут довольно легко переносить потерю нескольких клеток, особенно если в тканях обычно высокая скорость обновления.Следовательно, хотя внутреннее альфа-излучение может быть смертельным для отдельных клеток, общая острая опасность невелика. Внутреннее осаждение альфа-частиц имеет большое значение в долгосрочной перспективе с точки зрения причинения радиационного поражения, которое имеет большее значение, чем от бета-частиц. Однако травмы от внутреннего осаждения альфа-частиц не имеют военного значения.

г. Однако многие альфа-излучающие материалы также излучают гамма-излучение, и это гамма-излучение может вызвать серьезные повреждения тканей, даже если общая альфа-энергия превышает общую гамма-энергию и отношение гамма-излучения на альф.

Воздействие лазерного излучения на человека кузов

Блестящая дальновидность А.Сделанное им еще в 1917 году Эйнштейном о возможности индуцированного излучения света атомами было блестяще подтверждено почти полвека, когда советскими физиками Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым были созданы квантовые генераторы. По английской аббревиатуре это устройство еще называют лазером, а создаваемое ими излучение — лазером.

Где мы в повседневной жизни встречаем лазерное излучение? В наши дни широко используются лазеры — это различные области техники и медицины, а также световые эффекты в различных шоу и шоу.Красота переливающихся и танцующих лазерных лучей делала их очень привлекательными для домашних экспериментаторов и производителей лазерных гаджетов. Но как лазерное излучение влияет на здоровье человека?

Чтобы разобраться с этими вопросами, необходимо вспомнить, что такое лазерное излучение. Для этого «перемотаем вперед» на урок физики в 10 классе и поговорим о квантах света.

Что такое лазерное излучение

Обычный свет рождается в атомах. Лазерное излучение то же самое.Однако с другими физическими процессами и в результате воздействия внешнего электромагнитного поля. Следовательно, лазерное излучение стимулируется.

Лазерное излучение — это электромагнитные волны, распространяющиеся почти параллельно друг другу. Следовательно, лазерный луч имеет резкую направленность, чрезвычайно малый угол рассеяния и очень значительную интенсивность воздействия на облучаемую поверхность.

Чем отличается лазерное излучение от, например, излучения лампы накаливания? Лампа накаливания — это искусственный источник света, излучающий электромагнитные волны, в отличие от лазерного излучения, в широком спектральном диапазоне с углом распространения около 360 градусов.

Действие лазерного излучения на организм человека

Возможность чрезвычайно разнообразного использования квантовых генераторов побудила специалистов из разных областей медицины вплотную заняться воздействием лазерного излучения на человеческий организм. Было установлено, что этот вид излучения обладает следующими свойствами:

• лазерное шоу на концертах

  при работе с источниками лазерного излучения поражающие факторы могут быть как прямыми (от самой установки), так и рассеянными, а также отраженным излучением;

• степень поражения зависит от параметров электромагнитной волны и расположения облучаемой ткани;
• Энергия, поглощаемая этими тканями, может вызывать ряд негативных эффектов — тепло, свет и т. Д.

Последовательность повреждений при биологическом действии лазерного излучения следующая:

• резкое повышение температуры с последующим ожогом;
• за этим следует кипение как межуточной, так и клеточной жидкости;
• Образующийся пар создает огромное давление, в результате чего возникает взрыв и ударная волна, разрушающая окружающие ткани.

При малой и средней интенсивности излучения особенно поражается кожа.При более сильном воздействии поражения на коже имеют вид припухлости, кровоизлияния и омертвевшей кожи. Но внутренние ткани претерпевают значительные изменения. А наибольшую опасность представляет прямое и зеркально отраженное излучение. Также он вызывает патологические изменения в работе важнейших систем организма.

Остановимся подробнее на воздействии лазерного излучения на органы зрения.

Короткие импульсы излучения лазера вызывают серьезные повреждения сетчатки, роговицы, радужной оболочки и хрусталика глаза.

На это есть 3 причины.

1. За такие короткие промежутки времени длительность импульса (0,1 с) не успевает вызвать защитный мигательный рефлекс.

2. лазерное воздействие на зрение

   Кроме того, роговица и хрусталик глаза — чрезвычайно легко уязвимые органы.

3. Оптическая система глаза вносит негативный вклад в повреждение органов зрения, фокусируя лазерное излучение на глазном дне.Точка лазерного излучения, попавшая на сосуд сетчатки глаза, может закупорить его. Поскольку там нет болевых рецепторов, повреждение сетчатки поначалу незаметно. Но когда область, опаленная лазерным лучом, становится достаточно большой, изображения падающих на нее предметов исчезают.

Спазмы и отек век, боль в глазах, помутнение и кровоизлияние в сетчатку — характерные симптомы поражения глаз. После повреждения клетки сетчатки не восстанавливаются.

Интенсивность излучения, вызывающего повреждение органов зрения, имеет более низкий уровень, чем уровень излучения, вызывающего повреждение кожи.Опасными могут быть любые инфракрасные лазеры, а также устройства, излучающие излучение в видимом спектре мощностью более 5 МВт.

Зависимость воздействия на человека лазерного излучения от его спектра

лазерное излучение в медицине

Выдающиеся ученые из разных стран, работавшие над созданием квантового генератора, не могли даже предсказать, какое широкое применение найдет их детище в различных сферах жизни. Но каждая из этих областей потребует определенных длин волн.

Почему зависит длина волны лазерного излучения? Оно определяется природой, точнее электронной структурой рабочего тела (среды, в которой это излучение генерируется). Существуют различные твердотельные и газовые лазеры. Эти чудо-лучи могут относиться к ультрафиолетовой, по-видимому (часто красной) и инфракрасной части спектра. Их диапазон находится в диапазоне 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 зеленому, чем к красному. Следовательно, мы будем быстрее реагировать на зеленый лазер. В этом смысле он безопаснее красного.

Защита от лазерного излучения при работе

Существует огромная категория людей, профессиональная деятельность которых прямо или косвенно связана с квантовыми генераторами. Для них существуют строгие правила и нормы защиты от лазерного излучения. Они включают общие и индивидуальные меры защиты, в зависимости от степени опасности, которую данная лазерная установка представляет для всех структур человеческого тела.

использование лазера на работе

Всего производитель должен указать 4 класса опасности. Опасность для человеческого организма представляют лазеры 2, 3 и 4 классов.

Коллективными средствами защиты от лазерного излучения являются защитные экраны и кожухи, световоды, телевизионные и телеметрические средства слежения, системы сигнализации и блокировки, а также ограждение зоны с облучением, превышающим предельно допустимый уровень.

Индивидуальная защита сотрудников обеспечивается специальным комплектом одежды.Для защиты глаз обязательно носить очки со специальным покрытием.

Лучшая профилактика лазерного излучения — это соблюдение правил эксплуатации и защиты, а также своевременное медицинское обследование.

Лазерная защита для пользователей лазерных гаджетов

Бесконтрольное использование самодельных лазеров, ламп, световых указателей, лазерных фонарей представляет серьезную опасность для окружающих. Чтобы избежать трагических последствий, запомните:

• «Игры» с использованием лазеров разрешены только при отсутствии посторонних;
• лучей, отраженных от стекла, пряжек и других предметов, очень опасны;
• луч даже малой интенсивности при попадании в глаза водителя, спортсмена, пилота воздушного транспорта может вызвать трагедию;
• Магазин лазерных гаджетов должен быть в недоступном для детей и подростков месте;
• послать лучи в небо можно только при низкой облачности, так как на этих высотах нет воздушного транспорта;
• совершенно недопустимо смотреть в линзу лазерного источника;

Защитные очки

• должны соответствовать длине волны лазера.