Опасность инфракрасного лазерного излучения для органа зрения

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

Этика. Данное исследование не требовало заключения этического комитета.

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. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

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

1. Haas J. and Mizaikoff B. Advances in mid-infrared spectroscopy for chemical analysis. Annual Review of Analytical Chemistry. 2016; 9: 45–68.

2. 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/39Wa3V

3. Henderson B. et al. Laser spectroscopy for breath analysis: towards clinical implementation. Applied physics B. 2018; 124: 1–21.

4. Pleitez M.A. et al. Label-free metabolic imaging by mid-infrared optoacoustic microscopy in livings cells. Nature biotechnology. 2019; 38: 293–296.

5. 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.

6. Hecht J. Photonic Frontiers: Laser countermeasures: scaling down mid-IR laser countermeasures for smaller aircraft. Laser focus world. 2014. https://clck.ru/39WZzb

7. Пальцев Ю.П., Желтов Г.И., Комарова А.А. Биологические эффекты и критерии оценки опасности лазерного излучения. Вестник академии медицинских наук. 1992; 1: 17–21.

8. 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.

9. Andrikopoulos A., Thanopulos I. Biological effects of laser irradiation and occupational safety. Electromagnetic Radiation: History, Theory and Research. 2018: 135–156.

10. 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-2015-210311

11. Преображенский П.В., Шостак В.И., Балашевич Л.И. Световые повреждения глаз. Л.: Медицина, 1986.

12. 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.

13. Подольцев А.С., Желтов Г.И. Влияние инфракрасного излучения на роговицу. Квантовая Электроника. 1989; 16(10): 2136–2140.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Van den Berg T.J., Spekreijse H. Near Infrared Light Absorption in the Human Eye Media. Vision Res. 1997; 37(2): 249–253.

21. Sliney D., Wolbarsht M. Safety with Lasers and Other Optical Sourses. A Comprehensive Handbook, Plenum Press. 1982. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4899-3596-0

22. Тучин 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.

23. 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.

24. CFR § 1040.10 – Laser products. https://www.law.cornell.edu/cfr/text/21/1040.10 (Доступ 27.02.2024).

25. 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/10.47470/0016-9900-2022-101-12-1464-1468

26. 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/10.31089/978-5-6042929-1-4-2023-1-344-347