De biologiska effekterna av icke-joniserande laserstrålning omfattar synlig, ultraviolett (UV) eller infraröd strålning på vävnader. Generellt sett framkallar lasrar i UV-området fotokemiska reaktioner; lasrar i det infraröda området framkallar termiska effekter.
Skador kan uppstå när en laserstråle möter vävnad, beroende på de kombinerade egenskaperna hos både den infallande laserstrålen och egenskaperna hos den berörda vävnaden.
De viktigaste faktorerna är:
- Laservåglängd, effekttäthet och pulslängd
- Vävnadens benägenhet att reflektera, överföra eller selektivt absorbera laserstrålningen
Lasereffekter på ögat
Det oskyddade mänskliga ögat är extremt känsligt för laserstrålning och kan skadas permanent av direkta eller reflekterade strålar.
På grund av vävnadsegenskaperna är det område av ögat som skadas av laserenergi beroende av den infallande laserstrålens våglängd. Näthinnan, hornhinnan och linsen är de områden som oftast skadas.
-
Retina: Laserljus i det synliga till nära infraröda spektrumet kan orsaka skador på näthinnan. Dessa våglängder är också kända som ”retinal riskregion”.
- Visibelt och nära infrarött (400 – 1400 nanometer eller nm) laserljus utgör en kritisk fara för näthinnan. Infrarött A överförs av hornhinnan till ögats lins som snävt fokuserar det på näthinnan och koncentrerar laserexponeringen med upp till 100 000 gånger. Eftersom näthinnans vävnadsstrukturer inte kan repareras kan skador som orsakas av att synligt eller nära infrarött ljus fokuseras på näthinnan vara permanenta. Det mest kritiska området i näthinnan är den centrala delen, makula och fovea.
-
Cornea och lins: Laserljus i det ultravioletta eller långt infraröda spektrumet kan skada hornhinnan eller linsen.
- Ultraviolett (180 nm till 400 nm): Fotokemiska skador orsakas av att UV-ljus absorberas av selektiva känsliga delar av cellerna i hornhinnan. Många proteiner och andra molekyler (DNA, RNA) absorberar UV-ljus och ”denatureras” av strålningen. Överdriven exponering för UV-ljus kan orsaka fotofobi, rödhet i ögat, tårar, flytningar, stromal grumling osv. Dessa negativa effekter är vanligen fördröjda i flera timmar, men de uppträder inom 24 timmar. Linsen absorberar huvudsakligen UVA (315-400 nm). Linsen är särskilt känslig för våglängden 300 nm. XeCl-eximerlaser som arbetar vid 308 nm kan orsaka grå starr vid akut exponering.
- Fjärr infrarött (1400 nm till 1 mm; CO2-laser, 10600 nm): Termisk skada orsakas av att tårar och vävnadsvatten i hornhinnan värms upp av det infraröda ljuset. Överdriven exponering för infraröd strålning leder till att hornhinnan förlorar sin transparens eller att ytan blir oregelbunden.
Lasereffekter på huden
Termisk (bränn-)skada är den vanligaste orsaken till laserinducerade hudskador. Termiska skador är i allmänhet förknippade med lasrar som arbetar vid exponeringstider som är längre än 10 mikrosekunder och i våglängdsområdet från nära ultraviolett till långt infrarött.
- De huvudsakliga termiska effekterna av laserexponering beror på:
- Vävnadernas absorptions- och spridningskoefficienter vid laservåglängden
- Irradians eller strålningsexponering av laserstrålen
- Exponeringens längd och pulsrepetitionens egenskaper, i förekommande fall
- Utvidden av det lokala kärlflödet
- Storleken på det bestrålade området
- Vävnadsskador kan också orsakas av termiskt inducerade akustiska vågor efter exponering för submikrosekunders laserexponering. Repetitivt pulserande eller skannande lasrar innebär en termisk process där effekterna av pulserna är additiva.
Tillkommande information
- Laser Accident Emergency Procedures
- Laser Hazards, OSHA Technical Manual, Section III, Chapter 6, US Department of Labor, Occupational Safety & Health Administration