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Verstehen Sie die biologischen Auswirkungen von Laserstrahlung, wenn Sie mit oder in der Nähe von Lasern oder Lasersystemen arbeiten.

Die biologischen Auswirkungen von nicht-ionisierender Laserstrahlung umfassen die Wirkung von sichtbarer, ultravioletter (UV) oder infraroter Strahlung auf Gewebe. Im Allgemeinen lösen Laser im UV-Bereich photochemische Reaktionen aus; Laser im Infrarotbereich führen zu thermischen Effekten.

Wenn ein Laserstrahl auf Gewebe trifft, kann es zu Schäden kommen, die von den kombinierten Merkmalen sowohl des einfallenden Laserstrahls als auch der Eigenschaften des betroffenen Gewebes abhängen.

Schlüsselfaktoren sind:

• Laserwellenlänge, Leistungsdichte und Pulsdauer
• Neigung des Gewebes, die Laserstrahlung zu reflektieren, weiterzuleiten oder selektiv zu absorbieren

Auswirkungen des Lasers auf das Auge

Das ungeschützte menschliche Auge ist extrem empfindlich gegenüber Laserstrahlung und kann durch direkte oder reflektierte Strahlen dauerhaft geschädigt werden.

Aufgrund der Gewebeeigenschaften ist der Bereich des Auges, der durch Laserenergie geschädigt wird, abhängig von der Wellenlänge des einfallenden Laserstrahls. Die Netzhaut, die Hornhaut und die Linse sind die am häufigsten geschädigten Bereiche.

• Netzhaut: Laserlicht im sichtbaren bis nahen infraroten Spektrum kann die Netzhaut schädigen. Diese Wellenlängen werden auch als „Gefahrenbereich der Netzhaut“ bezeichnet.

  • Sichtbares und nahinfrarotes (400 – 1400 Nanometer oder nm) Laserlicht stellt eine kritische Gefahr für die Netzhaut dar. Infrarot A wird von der Hornhaut auf die Augenlinse übertragen, die es eng auf die Netzhaut fokussiert, wodurch die Strahlenbelastung des Lasers um das bis zu 100.000-fache gebündelt wird. Da die Gewebestrukturen der Netzhaut nicht in der Lage sind, sich zu reparieren, können die durch die Fokussierung von sichtbarem oder nahinfrarotem Licht auf der Netzhaut verursachten Schäden dauerhaft sein. Der kritischste Bereich der Netzhaut ist der zentrale Teil, die Makula, und die Fovea.

• Hornhaut und Linse: Laserlicht im ultravioletten oder ferninfraroten Spektrum kann Schäden an der Hornhaut oder der Linse verursachen.

  • Ultraviolett (180 nm bis 400 nm): Photochemische Schäden werden durch die Absorption von UV-Licht durch selektiv empfindliche Teile der Zellen der Hornhaut verursacht. Viele Proteine und andere Moleküle (DNA, RNA) absorbieren UV-Licht und werden durch die Strahlung „denaturiert“. Eine übermäßige Exposition gegenüber UV-Licht kann zu Photophobie, Rötung des Auges, Tränenfluss, Ausfluss, Trübung des Stromas usw. führen. Diese unerwünschten Wirkungen treten in der Regel erst nach mehreren Stunden, jedoch innerhalb von 24 Stunden auf. Die Linse absorbiert in erster Linie UVA (315-400 nm). Die Linse reagiert besonders empfindlich auf die Wellenlänge von 300 nm. XeCl-Eximer-Laser, die bei 308 nm arbeiten, können bei akuter Exposition Katarakt verursachen.
  • Fernes Infrarot (1400 nm bis 1 mm; CO2-Laser, 10600 nm): Thermische Schäden entstehen durch die Erwärmung der Tränen und des Gewebewassers der Hornhaut durch das Infrarotlicht. Eine übermäßige Exposition gegenüber Infrarotstrahlung führt zu einem Verlust der Transparenz der Hornhaut oder zu Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche.

Laserwirkungen auf die Haut

Thermische Verletzungen (Verbrennungen) sind die häufigste Ursache für laserinduzierte Hautschäden. Thermische Schäden werden im Allgemeinen mit Lasern in Verbindung gebracht, die mit Belichtungszeiten von mehr als 10 Mikrosekunden und im Wellenlängenbereich vom nahen Ultraviolett bis zum fernen Infrarot arbeiten.

• Die wichtigsten thermischen Wirkungen der Laserexposition hängen ab von:
  • den Absorptions- und Streukoeffizienten des Gewebes bei der Laserwellenlänge
  • der Bestrahlungsstärke oder der Strahlungsexposition des Laserstrahls
  • der Dauer der Exposition und den Eigenschaften der Pulswiederholung, gegebenenfalls
  • Ausmaß des lokalen Gefäßflusses
  • Größe des bestrahlten Bereichs

• Gewebeschäden können auch durch thermisch induzierte akustische Wellen nach Submikrosekunden-Laserbestrahlung verursacht werden. Bei repetitiv gepulsten oder scannenden Lasern findet ein thermischer Prozess statt, bei dem sich die Auswirkungen der Pulse addieren.

Zusätzliche Informationen

• Notfallverfahren bei Laserunfällen
• Lasergefahren, OSHA Technical Manual, Abschnitt III, Kapitel 6, US Department of Labor, Occupational Safety & Health Administration