zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2024-64-3-158-163mizyhpzurniimtpe-3438Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОпасность инфракрасного лазерного излучения для органа зренияThe danger of infrared laser radiation to the organ of visionhttps://orcid.org/0000-0002-3999-0457ПальцевЮрий ПетровичPaltsevYurij P.

Главный научный сотрудник лаборатории электромагнитных полей, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова, Заслуженный деятель науки РФ, д-р мед. наук, профессор

e-mail: paltsev31@mail.ru

Chief Researcher, Laboratory of Electromagnetic Fields, Izmerov Research Institute of Occupational Health, Honored Scientist of the Russian Federation, Dr. Sci. (Med.), Professor

e-mail: paltsev31@mail.ru

paltsev31@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3561-1605ПоходзейЛариса ВасильевнаPokhodzeyLarisa V.

Ведущий научный сотрудник лаборатории электромагнитных полей, д-р мед. наук, профессор

e-mail: Lapokhodzey@yandex.ru

Leading Researcher at the Laboratory of Electromagnetic Fields, Dr. Sci. (Med.), Professor

e-mail: Lapokhodzey@yandex.ru

Lapokhodzey@yandex.ruЖелтовГеоргий ИвановичZheltovGeorgij I.

Главный научный сотрудник, ГНУ «Институт физики им. Б.И. Степанова» НАН Беларуси, д-р физ.‑мат. наук

e-mail: baumolga@gmail.com

Chief Researcher, B.I. Stepanov Institute of Physics, Dr. Sci. (Phys.-Math.)

e-mail: baumolga@gmail.com

baumolga@gmail.comФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова»РоссияIzmerov Research Institute of Occupational HealthRussian FederationФГБНУ «Научно-исследовательский институт медицины труда им. академика Н.Ф. Измерова»; ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)РоссияIzmerov Research Institute of Occupational Health; I.M. Sechenov First Moscow State Medical UniversityRussian FederationГНУ «Институт физики им. Б.И. Степанова» НАН БеларусиБеларусьB.I. Stepanov Institute of Physics of The National Academy of Sciences of BelarusBelarus202410042024643158163Copyright © Пальцев Ю.П., Походзей Л.В., Желтов Г.И., 20242024Пальцев Ю.П., Походзей Л.В., Желтов Г.И.Paltsev Y.P., Pokhodzey L.V., Zheltov G.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3438Введение

Введение. Инфракрасные лазеры находят все более широкое применение в различных сферах деятельности человека. Постоянно возрастающая мощность лазерных установок приводит к увеличению риска здоровью больших контингентов работников. Действующие в настоящее время гигиенические нормативы не обеспечивают должной защиты глаз от вредного воздействия данного фактора.

Цель исследования — научное обоснование совершенствования предельно допустимых уровней (ПДУ) инфракрасного лазерного излучения.

Материалы и методы

Материалы и методы. Использованы аналитические методы для обобщения и систематизации результатов экспериментальных исследований и математического моделирования для определения порогов вредного действия инфракрасного лазерного излучения на ткани глазного яблока.

Результаты

Результаты. Показано, что дальнее инфракрасное лазерное излучение может представлять опасность не только для роговицы, но и для сетчатки глаза. Одним из важных показателей, влияющих на глубину проникновения лазерного излучения в структуры глаза и тяжесть поражений, является коэффициент поглощения среды. На основе математического моделирования термохимической деструкции тканей глаза были определены пороги вредного действия дальнего инфракрасного лазерного излучения, подтверждённые результатами экспериментальных исследований. Обоснована необходимость введения более высокого коэффициента гигиенического запаса при определении ПДУ. Рекомендованы новые предложения по гигиенической регламентации лазерного излучения дальнего инфракрасного диапазона.

Заключение

Заключение. Внедрение новых ПДУ позволит обеспечить более надёжную защиту глаз от дальнего инфракрасного лазерного излучения.

Этика

Этика. Данное исследование не требовало заключения этического комитета.

Участие авторов

Участие авторов:Пальцев Ю.П. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;Походзей Л.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;Желтов Г.И. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 04.03.2024 / Дата принятия к печати: 14.03.2024 / Дата публикации: 05.04.2024

Introduction

Introduction. The article tells about the widespread use of infrared lasers in the fields of human activity. The constantly increasing power of laser installations leads to an increased risk to the health of large groups of workers. Current hygiene standards do not provide adequate eye protection from the harmful effects of this factor.

The study aims are a scientific justification for improving the maximum permissible level (MPL) of infrared laser radiation.

Materials and methods

Materials and methods. To generalize and systematize the results of experimental studies and mathematical modeling to determine the threshold values of the harmful effects of infrared laser radiation on eyeball tissue, the authors used analytical methods.

Results

Results. Far infrared laser radiation can pose a danger not only to the cornea, but also to the retina. One of the important indicators affecting the depth of penetration of laser radiation into the structures of the eye and the severity of lesions is the absorption coefficient of the medium. Based on mathematical modeling of the thermochemical destruction of eye tissues, the researchers determined the threshold values of the harmful effects of far-infrared laser radiation, confirmed by the results of experimental studies. The scientists justified the need to introduce a higher coefficient of hygienic reserve in determining the maximum permissible level and recommended new proposals for the hygienic regulation of far-infrared laser radiation.

Conclusion

Conclusion. The introduction of new maximum permissible levels will provide more reliable eye protection from far infrared laser radiation.

Ethics

Ethics. This study did not require the conclusion of the Ethics committee.

Contribution

Contribution:Paltsev Yu.P. — the concept and design of the study, data collection and processing, writing, editing;Pokhodzey L.V. — research concept and design, data collection and processing, text writing, editing;Zheltov G.I. — concept and design of research, data collection and processing.

Funding

Funding. The study had no funding.

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interests.

Received

Received: 04.03.2024 / Accepted: 14.03.2024 / Published: 05.04.2024

лазерное излучениеинфракрасный диапазонпорог вредного действияроговицасетчаткакоэффициент гигиенического запасапредельно допустимые уровниlaser radiationinfrared rangethreshold of harmful effectcornearetinacoefficient of hygienic reservemaximum permissible levelsReferencesHaas J. and Mizaikoff B. Advances in mid-infrared spectroscopy for chemical analysis. Annual Review of Analytical Chemistry. 2016; 9: 45–68.Haas J. and Mizaikoff B. Advances in mid-infrared spectroscopy for chemical analysis. Annual Review of Analytical Chemistry. 2016; 9: 45–68.Tittel F.K. Mid-infrared Laser Based Gas Sensor Technologies for Environmental Monitoring, Medical Diagnostics, Industrial and Security Applications. In: Terahertz and Mid Infrared Radiation: Detection of Explosives and CBRN (Using Terahertz). 2014: 153–165. https://clck.ru/39Wa3VTittel F.K. Mid-infrared Laser Based Gas Sensor Technologies for Environmental Monitoring, Medical Diagnostics, Industrial and Security Applications. In: Terahertz and Mid Infrared Radiation: Detection of Explosives and CBRN (Using Terahertz). 2014: 153–165. https://clck.ru/39Wa3VHenderson B. et al. Laser spectroscopy for breath analysis: towards clinical implementation. Applied physics B. 2018; 124: 1–21.Henderson B. et al. Laser spectroscopy for breath analysis: towards clinical implementation. Applied physics B. 2018; 124: 1–21.Pleitez M.A. et al. Label-free metabolic imaging by mid-infrared optoacoustic microscopy in livings cells. Nature biotechnology. 2019; 38: 293–296.Pleitez M.A. et al. Label-free metabolic imaging by mid-infrared optoacoustic microscopy in livings cells. Nature biotechnology. 2019; 38: 293–296.Amini-Nik S. et al. Ultrafast Mid-IR laser scalpel: Protein signals of the fundamental limits to minimally invasive surgery. PLoS ONE. 2010; 5: e13053.Amini-Nik S. et al. Ultrafast Mid-IR laser scalpel: Protein signals of the fundamental limits to minimally invasive surgery. PLoS ONE. 2010; 5: e13053.Hecht J. Photonic Frontiers: Laser countermeasures: scaling down mid-IR laser countermeasures for smaller aircraft. Laser focus world. 2014. https://clck.ru/39WZzbHecht J. Photonic Frontiers: Laser countermeasures: scaling down mid-IR laser countermeasures for smaller aircraft. Laser focus world. 2014. https://clck.ru/39WZzbПальцев Ю.П., Желтов Г.И., Комарова А.А. Биологические эффекты и критерии оценки опасности лазерного излучения. Вестник академии медицинских наук. 1992; 1: 17–21.Paltsev YuP., Zheltov G.I., Komarova A.A. Biological effects and criteria for assessing the danger of laser radiation. Vestnik akademii meditsinskikh nauk. 1992: 7–21 (in Russian).Пальцев Ю.П. Эффекты воздействия лазерного излучения. В кн.: Крутиков В.Н. и др. ред. Воздействие на организм человека опасных и вредных производственных факторов. Медико-биологические и метрологические аспекты. Т.1; М.: ИПК Изд-во стандартов; 2004: 170–189.Pal'tsev Yu.P. Effects of exposure to laser radiation. In: Influence of hazardous and harmful production factors on the human body. Medico-biological and metrological aspects [Vozdeystviye na organizm cheloveka opasnykh i vrednykh proizvodstvennykh faktorov. Mediko-biologicheskiye i metrologicheskiye aspekty. Spravochnik v 2-kh tomakh]. Moscow; 2004: 170–189 (in Russian).Andrikopoulos A., Thanopulos I. Biological effects of laser irradiation and occupational safety. Electromagnetic Radiation: History, Theory and Research. 2018: 135–156.Andrikopoulos A., Thanopulos I. Biological effects of laser irradiation and occupational safety. Electromagnetic Radiation: History, Theory and Research. 2018: 135–156.Thanos S., Böhm M., Meyer zu Hörste M., Schmidt PF. Retinal damage induced by mirror-reflected light from a laser pointer. BMJ Case Rep. 2015: bcr2015210311. https://doi.org/10.1136/bcr-2015-210311Thanos S., Böhm M., Meyer zu Hörste M., Schmidt PF. Retinal damage induced by mirror-reflected light from a laser pointer. BMJ Case Rep. 2015: bcr2015210311. https://doi.org/10.1136/bcr-2015-210311Преображенский П.В., Шостак В.И., Балашевич Л.И. Световые повреждения глаз. Л.: Медицина, 1986.Preobrazhensky P.V., Shostak V.I., Balashevich L.I. Light eye damage. L.: Medictsina; 1986 (in Russian).Кибовский В.Т., Кухтевич В.И., Новицкий Л.А., Оценка степени опасности направленных лазерных пучков для глаз человека. Квантовая электроника. 1980; 7(12): 2523–2529.Kibovsky V.T., Kukhtevich V.I., Novitsky L.A., Assessment of the degree of danger of directed laser beams for human eyes. Kvantovaya ehlektronika. 1980; 7(12): 2523–2529 (in Russian).Подольцев А.С., Желтов Г.И. Влияние инфракрасного излучения на роговицу. Квантовая Электроника. 1989; 16(10): 2136–2140.Podoltsev A.S., Zheltov G.I. The effect of infrared radiation on the cornea. Kvantovaya ehlektronika. 1989; 16(10): 2136–2140 (in Russian).Подольцев А.С., Желтов Г.И. Математическое моделирование предельно допустимых уровней лазерного инфракрасного облучения роговицы глаза. Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1992; 6: 42–43.Podoltsev A.S., Zheltov G.I. Mathematical modeling of maximum permissible levels of laser infrared irradiation of the cornea. Gigiena truda i professional'nye zabolevaniya. 1992; 6: 42–43 (in Russian).Zheltov G.I., Glazkov V.N., Kirkovsky A.I., Podol’tcev A.S. Mathematical Models of Laser-Tissue Interactions for Treatment and Diagnosis in Ophthalmology. In: Laser Application in Life Sciences, Part two: Lasers in Biophysics and Biomedicine, Pros. SPIE. 1990; 1403: 752–753.Zheltov G.I., Glazkov V.N., Kirkovsky A.I., Podol’tcev A.S. Mathematical Models of Laser-Tissue Interactions for Treatment and Diagnosis in Ophthalmology. In: Laser Application in Life Sciences, Part two: Lasers in Biophysics and Biomedicine, Pros. SPIE. 1990; 1403: 752–753.Zheltov G.I. The laser Safety Norms of the Former Soviet Union. Proseedings of the International Laser Safety Conference ILSC 97, Orlando, Laser Institute of America, 1997; 3: 189–198.Zheltov G.I. The laser Safety Norms of the Former Soviet Union. Proseedings of the International Laser Safety Conference ILSC 97, Orlando, Laser Institute of America. 1997; 3: 189–198.Подольцев А.С., Желтов Г.И., Привалов А.П., Чечин П.П. Макрокинетика термической денатурации при инфракрасном лазерном облучении роговицы глаза. В кн.: V Минский международный форум по тепло- и массообмену. Минск. 2004; 2: 157–158.Podoltsev A.S., Zheltov G.I., Privalov A.P., Chechin P.P. Macrokinetics of thermal denaturation during infrared laser irradiation of the cornea. In: V Minsk International Forum on Heat and Mass Transfer. Minsk. 2004; 2: 157–158 (in Russian).Алекперов С.И., Карпович В.В., Кольцов А.А., Кузнецова Н.Ю., Новиков С.А., Куглеев А.А. Часть III. Экспериментальная оценка особенностей воздействия на глаз лазерного излучения среднего инфракрасного диапазона. Офтальмологические ведомости. 2011; IV(4): 4–15.Alekperov S.I., Karpovich V.V., Koltsov A.A., Kuznetsova N.Yu., Novikov S.A., Kugleev A.A. Part III. Experimental assessment of the effects of mid-infrared laser radiation on the eye. Oftal'mologicheskie vedomosti. 2011; IV(4): 4–15 (in Russian).Hale G.M., Querry M.R. Optical Constants of Water in the Band from 0.2 μm to 200 μm. Appl. Opt. 1973; 12(3): 552–563.Hale G.M., Querry M.R. Optical Constants of Water in the Band from 0.2 μm to 200 μm. Appl. Opt. 1973; 12(3): 552–563.Van den Berg T.J., Spekreijse H. Near Infrared Light Absorption in the Human Eye Media. Vision Res. 1997; 37(2): 249–253.Van den Berg T.J., Spekreijse H. Near Infrared Light Absorption in the Human Eye Media. Vision Res. 1997; 37(2): 249–253.Sliney D., Wolbarsht M. Safety with Lasers and Other Optical Sourses. A Comprehensive Handbook, Plenum Press. 1982. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4899-3596-0Sliney D., Wolbarsht M. Safety with Lasers and Other Optical Sourses. A Comprehensive Handbook, Plenum Press. 1982. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4899-3596-0Тучин В.В., Шубочкин Л.П. Применение лазеров в офтальмологии. Ч.1. Взаимодействие оптического излучения с тканями глаза. Обзоры по электронной технике, Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. М.: ЦНИИ Электроника. 1984; 2(1037): 1982–51.Tuchin V.V., Shubochkin L.P. Application of lasers in ophthalmology. Part 1. Interaction of optical radiation with eye tissues. Obzory po ehlektronnoj tekhnike, Ser. 11. Lazernaya tekhnika i optoehlektronika. M.: Central Research Institute of Electronics. Issue 2(1037), 1982–51 (in Russian).ICNIRP. Guidelines on limits of exposure to laser radiation of wavelengths between 180 nm and 1,000 µm. Health Phys. 2013; 105(3): 271–295.ICNIRP. Guidelines on limits of exposure to laser radiation of wavelengths between 180 nm and 1,000 µm. Health Phys. 2013; 105(3): 271–295.CFR § 1040.10 – Laser products. https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/1040.10 (Доступ 27.02.2024).CFR § 1040.10 – Laser products. https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/1040.10 (Access 27.02.2024).Походзей Л.В., Пальцев Ю.П. Современное состояние гигиенического нормирования лазерного излучения в Российской Федерации и за рубежом (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2022; 101(12): 1464–1468. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1464-1468Pokhodzey L.V., Paltsev Yu.P. Current status of hygienic regulation of laser radiation in the Russian Federation and abroad (literature review). Gigiena i sanitariya. 2022; 101(12): 1464–1468. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1464-1468 (in Russian).Пальцев Ю.П., Походзей Л.В. Совершенствование гигиенических нормативно-методических документов по обеспечению лазерной безопасности. Материалы 17-го Российского Национального Конгресса с международным участием «ПРОФЕССИЯ и ЗДОРОВЬЕ» (г. Нижний Новгород, 26–29 сентября 2023 года). https://doi.org/10.31089/978-5-6042929-1-4-2023-1-344-347Paltsev Yu.P., Pokhodzey L.V. Hygienic normative-methodological documents improvement for laser safety ensuring (17th Russian National Congress with international participation "Occupation and Health" (Nizhny Novgorod, September 26–29, 2023). https://doi.org/10.31089/978-5-6042929-1-4-2023-1-344-347 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.