Физиологическое действие лазерного излучения на глаза.

При рассмотрении воздействия лазерного излу­чения на орган зрения необходимо отдельно рассматривать действие излучения с длинами волн в ин­тервале 400…1400 нм, для которых оптические среды глаза прозрачны, и длинами волн вне этого ин­тервала. Наиболее уязвимой частью глаза для из­лучений видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра является сетчатая оболочка, состоящая из огромного количества тончайших нервных клеток (палочек и колбочек), играющих роль приемни­ков излучения.

Световое излучение, прошедшее через оптиче­ские среды глаза, фокусируется на сетчатой обо­лочке, создавая на ней облученность, во много раз превышающую облученность роговицы. Коэффи­циент усиления оптических сред глаза, определенный как отноше­ние облученности сетчатки к облученности рого­вицы, может достигать величин порядка 10⁴...10⁵. Для электромагнитного излучения с длинами волн короче 400 нм и длиннее 1400 нм оптические сре­ды глаза являются непрозрачными, и поэтому фо­кусирующее действие не имеет места.

На рис. 3.5 приведена зависимость относительного пропускания глазом электромагнитных волн различной длины и произведение пропускания глазной среды на поглощение светового излучения эпителием сетчатки. Количество световой энергии, поступающей в глазное яблоко и фокусирующейся на сетчатке, регулируется изменением диаметра зрачка, играющего роль апертурной диафрагмы. Размер зрачка определяется осве­щенностью (естественной или искусственной) ро­говицы глаза. В дневное время при освещенности ро­говицы — 10⁴ лк. диаметр зрачка составляет 2...3 мм, а в сумерках (при освещенности роговицы меньше 10² лк) — 7...8 мм.

 

Рис.3.5

Сравнительно легкая уязви­мость роговицы и хрусталика глаза при воздейст­вии электромагнитных излучений самых различных длин волн, а также способность оптической систе­мы глаза увеличивать плотность энергии (мощно­сти) излучения видимого и ближнего инфракрас­ного диапазона на глазном дне на несколько по­рядков по отношению к роговице выделяет его в наиболее уязвимый орган.

Взаимодействуя с элементами оптической сис­темы глаза, лазерное излучение может вызвать их повре­ждение. Степень повреждения глаза главным обра­зом зависит от таких физических параметров, как время облучения, плотность потока энергии, длина волны и вид излучения (импульсное или непрерыв­ное), а также индивидуальных особенностей глаза.

Воздействие ультрафиолетового излучения на орган зрения в основном приводит к поражению роговицы (кератит). Наибольшим фотокератическим действием обладает излучение с длиной вол­ны 288 нм. Излучение с длиной волны короче 320 нм почти полностью поглощается в роговице и водянистой влаге передней камеры глаза, а с дли­нами волн 320...390 нм - в хрусталике. За счет высокого коэффициента поглощения излучения в роговице и водянистой влаге передней камеры да­же на длине волны 320 нм минимальная величи­на энергии, необходимая для возникновения нежела­тельных химических реакций в хрусталике, в 2...3 раза больше, чем соответствующая энергия для рогови­цы. Поэтому помутнение хрусталика (катаракта) под влиянием ультрафиолетового излучения прак­тически никогда не наблюдается. Поверхностные ожоги роговицы лазерным излучением с длиной волны в пределах ультрафиолетовой области спек­тра устраняются в процессе самозаживления.

Для лазерного излучения с длиной волны 400…1400 нм критическим элементом органа зре­ния является сетчатка. Она представляет собой функционально наиболее значимый элемент глаза, обладает высокой чувствительностью к электро­магнитным волнам видимой области спектра и ха­рактеризуется большим коэффициентом поглоще­ния электромагнитных волн видимой, инфракрас­ной и ближней ультрафиолетовой областей.

Повреждение глаза может изменяться от слабых ожогов сетчатки, сопровождающихся незначитель­ными или полностью отсутствующими изменения­ми зрительной функции, до серьезных поврежде­ний, приводящих к ухудшению зрения и даже к полной его потере.

Длительное облучение сетчатки в видимом диа­пазоне при уровнях, не намного меньших порога ожога, может вызывать необратимые изменения в ней. Длительное облучение глаза в диапазоне близ­кого инфракрасного излучения может привести к помутнению хрусталика.

Повреждение сетчатки обязательно сопровож­дается нарушением функции зрения. Клетки сет­чатки, как и клетки центральной нервной системы, после повреждения не восстанавливаются. Повре­ждения сетчатки под влиянием лазерного излуче­ния можно разделить на две группы. К первой от­носятся временные нарушения зрительной функ­ции глаза без видимых изменений глазного дна. Примером такого повреждения является ослепле­ние от яркой световой вспышки. Ко второй от­носятся повреждения, сопровождающиеся разру­шением сетчатки и проявляющиеся в виде термического повреждения ожогового или взрывного ха­рактера.

Ослепление от яркой световой вспышки явля­ется самым слабым проявлением поражающего действия лазерного излучения. Оно носит обрати­мый характер и выражается в возникновении "сле­пого пятна" в поле зрения. Результатом такого ос­лепления является полный распад зрительного пигмента в фоторецепторах сетчатки под действи­ем видимого света большой яркости. Ослепление наступает при наблюдении источника очень яркого све­та. Восстановление зритель­ного пигмента в фоторецепторах сетчатки иногда затягивается на несколько минут.

Воздействие на глаз сверхпороговых интенсивностей излучения вызывает тепловой ожог глазно­го дна с необратимым повреждением сетчатки. Минимальное повреждение проявляется мельчай­шим, видимым в офтальмоскоп изменением сет­чатки, представляющим собой небольшое белое пятно из свернувшихся белков с областью крово­излияния в центре. Поврежденный участок окру­жен зоной отека. Спустя несколько дней на месте повреждения появляется рубец из соединительной ткани, не способный к зрительному восприятию.

Импульсное лазерное излучение представляет большую опасность, чем непрерывное, так как в этом случае повреждение глазного дна вызывает­ся комбинированным действием — тепловым и механическим. Механическое действие излучения проявляется в виде "взрыва" зерен меланина, при­чем сила "взрыва" такова, что зерна пигмента вы­брасываются в стекловидное тело.

Облучение менее интенсивными уровнями мо­жет вызывать начальные изменения, при которых восстановление зрительной функции возможно, однако считается, что повторное облучение при та­ких же, достаточно низких энергетических уровнях может привести к невосстанавливающимся повре­ждениям.

При воздействии лазерного излучения на сет­чатку особенно опасны повреждения центральной ямки и желтого пятна — наиболее важных функ­циональных областей глаза. Повреждение этих об­ластей сопровождается почти полной потерей зре­ния. Чем больше угол между зрительной осью и на­правлением падения лазерного луча, тем меньше степень нарушения функции зрения.

Непроизвольные движения глазного яблока приводят к тому, что отдельные участки сетчатки изменяют свое положение относительно падающе­го излучения много раз в секунду. Поэтому непре­рывное и импульсно-периодическое излучения вы­зывают повреждения сетчатки в области, большей чем площадь сфокусированного на ней изображе­ния, даже в том случае, если во время облучения пучок не отклоняется от прямой линии видения. В стекловидном теле и водянистой влаге передней камеры задерживается около 5 % проходящей через них энергии электромагнитных волн видимой об­ласти спектра.

Поглощение энергии излучения различными структурами глаза растет с увеличением длины вол­ны излучения в ближней инфракрасной области. Излучения с длинами волн более 1400 нм практи­чески полностью поглощаются в стекловидном те­ле и водянистой влаге передней камеры. При уме­ренных повреждениях эти среды глаза способны самовосстанавливаться. Небольшие ожоги радуж­ной оболочки могут закончиться самозаживлением и не вызывают постоянных нарушений зрения. Тя­желые ожоги приводят к образованию рубцовой ткани, деформации радужной оболочки с потерей остроты зрения. Степень повреждения радужной оболочки лазерным излучением в значительной мере зависит от ее окраски. Например, зеленые и голубые глаза более чувствительны к повреждени­ям, чем карие.

Лазерное излучение средней инфракрасной об­ласти спектра может причинить тяжелое поврежде­ние роговице, сопровождающееся денатурацией белков и полной потерей прозрачности (образова­нием бельма). Главный механизм воздействия ин­фракрасного излучения — тепловой. Степень теп­лового повреждения роговицы зависит от погло­щенной дозы излучения, причем травмируется не сосудистая оболочка, расположенная глубже, а тонкий эпителиальный слой. Если доза излучения велика, то может произойти полное разрушение за­щитного эпителия с одновременным помутнением радужной оболочки из-за коагуляции белка и хру­сталика, развиться катаракта. Хрусталик поврежда­ется около обожженных участков радужной обо­лочки. Это свидетельствует о том, что изменения в хрусталике носят вторичный характер, т. е. инфра­красное излучение поглощается пигментным эпи­телием радужной оболочки и, превращаясь в теп­лоту, приводит к повреждению соседних участков хрусталика.

Таким образом, лазерное излучение оказывает повреждающее действие на все структуры органа зрения. Основной механизм повреждений — теп­ловое действие.

Степень тяжести и характер повреждения глаз зависят от длины волны излучения, его энергии, длительности воздействия и других условий.

Воздействие ультрафиолетового (от 180 до 315 нм) или инфра­красного (св. 1400 до 10⁶ нм) лазерного излучения может привести к повреждению роговицы.

Воздействие лазерного излучения видимого (св. 380 до 780 нм) или ближнего инфракрасного (св. 780 до 1400 нм) диапазонов спектра может вызвать повреждение сетчатки.

При повреждении роговицы появляется боль в глазах, спазм век, слезотечение, гиперемия слизистых век и глазного яблока, их отек, отек эпителия роговицы и эрозии. Тяжелые повреждения роговицы сопровождаются помутнением влаги передней камеры.

При повреждении сетчатки легкой степени на глазном дне на­блюдается небольшой участок помутневшей сетчатки. В тяжелых случаях имеется участок некроза сетчатки, разрыв ее ткани, возмо­жен выброс участка сетчатки в стекловидное тело. Эти повреждения сопровождаются кровоизлиянием в сетчатку, в пред- или подсетчаточное пространства или стекловидное тело.

Первая помощь при повреждении роговой оболочки заключает­ся в наложении стерильной повязки на пострадавший глаз и направ­лении пострадавшего в глазной стационар.

В случае повреждения сетчатки своевременно оказанная первая помощь направлена на создание благоприятных условий формиро­вания хориоретинального рубца за счет уменьшения вторичных яв­лений, сопутствующих повреждению, и в первую очередь на ослаб­ление отека тканей.

После оказания первой помощи пострадавшего направляют в глазной стационар.