Radiazione ultravioletta: beneficio o danno per il corpo? Lasertag: come funziona? Potenza laser sicura 5 m pollici

Quando i laser iniziarono ad apparire per la prima volta nei laboratori, sia i dispositivi stessi che le loro applicazioni erano così specializzati che la questione della sicurezza nel lavorare con gli emettitori laser si presentò a una cerchia molto ristretta di ricercatori e ingegneri e non fu oggetto di discussione generale. Ora che l'uso dei laser nei laboratori scientifici e nelle imprese industriali è diventato un luogo comune e l'uso dei laser nella vita di tutti i giorni si è ampliato in modo significativo, i ricercatori devono semplicemente affrontare la questione della sicurezza quando lavorano con questi dispositivi. I laser sono diventati parte integrante di molte moderne tecniche di microscopia ottica e, come parte di sistemi ottici complessi, possono rappresentare una seria minaccia se non vengono seguite le precauzioni di sicurezza.

Fig. 1. Anatomia dell'occhio umano

I due rischi principali quando si lavora con sorgenti laser sono l'esposizione al raggio laser e la scossa elettrica associata alle alte tensioni nel laser stesso e nella fonte di alimentazione. Sebbene non siano noti decessi derivanti dall'esposizione al raggio laser, esistono diversi esempi di decessi dovuti al contatto con componenti laser ad alta tensione. Raggi di potenza sufficientemente elevata possono causare ustioni alla pelle o, in alcuni casi, provocare incendi o danni ad alcuni materiali, ma il pericolo principale di un raggio laser è la possibilità di danni agli occhi, in quanto organo più sensibile alla luce . Molti governi e altre organizzazioni hanno sviluppato standard di sicurezza per lavorare con i laser; alcuni di essi sono obbligatori e altri sono consultivi. La maggior parte degli standard di sicurezza richiesti dalla legge si applicano ai produttori di laser, anche se l'utente finale dovrebbe avere il massimo interesse a un funzionamento sicuro, evitando possibili lesioni o addirittura la morte.

I danni agli occhi possono verificarsi istantaneamente, quindi per ridurre al minimo il rischio è necessario prendere precauzioni in anticipo, poiché all'ultimo momento potrebbe essere troppo tardi. La luce laser è simile alla luce solare in quanto colpisce l'occhio anche in fasci paralleli che vengono focalizzati in modo molto efficace sulla retina, lo strato interno dell'occhio sensibile alla luce. La Figura 1 mostra la struttura anatomica generale dell'occhio umano, evidenziando le strutture particolarmente sensibili alle radiazioni intense. Il potenziale pericolo per gli occhi dipende dalla lunghezza d'onda della radiazione laser, dall'intensità del raggio, dalla distanza dall'emettitore all'occhio e dalla potenza del laser (sia la potenza media per la generazione continua che la potenza di picco per la radiazione pulsata) . La lunghezza d'onda è molto importante perché solo le radiazioni nell'intervallo compreso tra 400 e 1400 nanometri circa possono entrare nell'occhio e causare danni significativi alla retina. La luce nella gamma dei raggi UV vicini può danneggiare gli strati vicini alla superficie dell’occhio e portare allo sviluppo della cataratta, soprattutto nei giovani il cui tessuto oculare è più trasparente alla luce a queste lunghezze d’onda. Anche la luce nel vicino infrarosso può danneggiare la superficie oculare, sebbene con una soglia di danno (danno da radiazioni) più elevata rispetto alla luce ultravioletta.

L'occhio umano reagisce in modo diverso alle diverse lunghezze d'onda e questo, insieme ad altri fattori descritti di seguito, determina il rischio di danni agli occhi. Gli effetti dei laser pulsati sono diversi da quelli dei laser a onda continua. In pratica, i laser pulsati hanno una potenza elevata e un impulso di un solo microsecondo di potenza sufficiente può causare gravi danni se entra nell'occhio, mentre una radiazione continua meno potente può danneggiare l'occhio solo dopo lunghi periodi di esposizione. La regione spettrale di particolare importanza è la zona di rischio per la retina, che si trova tra 400 (viola) e 1400 nanometri (vicino infrarosso), compresa l'intera regione visibile dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche. Il pericolo di danni alla luce a queste lunghezze d'onda è aumentato dalla capacità dell'occhio di mettere a fuoco, dove la luce diretta viene concentrata dall'occhio sulla retina in un punto molto piccolo, con una concentrazione molto elevata di potenza per unità di area.

Classificazione laser

Tra i numerosi standard di sicurezza sviluppati per i laser sia dal governo che da altre organizzazioni, i più fondamentali negli Stati Uniti sono la serie di standard Z136 adottata dall'American National Standards Institute (ANSI). Gli standard di sicurezza laser ANSI Z136 costituiscono la base per i regolamenti tecnici approvati dall'OSHA (Occupational Safety and Health Administration) utilizzati per valutare i rischi del lavoro con il laser. Costituiscono anche il punto di partenza delle normative tecniche adottate in molti stati. Tutti i prodotti laser venduti negli Stati Uniti dal 1976 devono essere classificati secondo questi standard e certificati come conformi ai requisiti di sicurezza per la loro classe. I risultati della ricerca e la comprensione acquisita attraverso l'esperienza sui potenziali pericoli della luce solare e di altre fonti di radiazioni hanno portato alla definizione di dosi nominali di radiazioni sicure per la maggior parte dei tipi di radiazioni laser. Per semplificare le procedure di sicurezza per prevenire gli incidenti, è stato sviluppato un sistema di categorie di sicurezza laser, basato sui limiti di esposizione consentiti stabiliti e sull'esperienza acquisita in anni di utilizzo dei laser. Il produttore del laser è tenuto a certificare la conformità dei propri prodotti laser ai requisiti di una delle categorie o classi di rischio e ad etichettare gli emettitori di conseguenza. L'elenco seguente descrive brevemente le quattro principali categorie di laser. Va sottolineato che questa presentazione è breve e non riflette un elenco completo dei requisiti per le categorie di laser in base al loro grado di pericolo.

Classe I I laser di questa classe sono sicuri, secondo i concetti moderni, per ogni possibile radiazione, dato il loro design. I dispositivi a bassa potenza (0,4 milliwatt a lunghezze d'onda visibili) che utilizzano laser di questa classe includono stampanti laser, lettori CD e apparecchiature di ripresa. La radiazione da essi emessa non può superare il livello massimo consentito di esposizione per gli occhi. I laser più pericolosi possono essere inclusi nella Classe I, ma nessuna radiazione dannosa deve essere emessa durante il funzionamento o la manutenzione del dispositivo (ma non necessariamente durante l'assistenza o la riparazione). Non esistono precauzioni di sicurezza speciali per l'utilizzo di laser di questa classe.

La classe IA è una designazione speciale per i laser, con un'applicazione speciale in cui è improbabile che il raggio laser entri nell'occhio, come gli scanner laser nei supermercati. Per loro è consentita una potenza maggiore rispetto ai laser di classe I (non più di 4 milliwatt), ma il limite di durata della radiazione per i laser di classe I non deve superare i 1000 secondi.

La Classe II sono laser a bassa potenza che producono radiazioni visibili. La luminosità del raggio dovrebbe essere tale da impedire un'irradiazione sufficientemente prolungata dell'occhio e la possibilità di danni alla retina. La potenza di radiazione consentita di questi laser non supera 1 milliwatt, che è inferiore al limite massimo di esposizione consentito per un impulso istantaneo di 0,25 secondi o meno. Si ritiene che il riflesso naturale di sbattere le palpebre alla luce di questa luminosità dovrebbe proteggere gli occhi, ma qualsiasi visione intenzionale per un lungo periodo può causare danni. I laser di questa classe includono laser dimostrativi nelle sale di formazione, puntatori laser e vari telemetri.

La Classe IIIA è un dispositivo laser a impulso continuo di media potenza (1–5 milliwatt) utilizzato nelle stesse applicazioni dei laser di Classe II, inclusi scanner e puntatori. Sono considerati sicuri se esposti a radiazioni laser istantanee nell'occhio (meno di 0,25 secondi), ma non è consentita l'esposizione diretta all'occhio o l'osservazione attraverso l'ottica di ingrandimento.

La classe IIIB comprende laser di potenza intermedia (generazione continua di 5–500 milliwatt di radiazione o 10 J per centimetro quadrato nei laser pulsati). Non sono sicuri se entrano in contatto diretto con gli occhi o se sono specchiati. Precauzioni speciali sono descritte negli standard di sicurezza per questa classe di laser. Esempi di questo tipo di laser sono strumenti spettrali, microscopi confocali e dispositivi per spettacoli laser.

I laser di Classe IV sono laser ad alta potenza che superano la potenza dei dispositivi di Classe IIIB e richiedono le più rigorose precauzioni di sicurezza per il loro utilizzo. Sia i raggi diretti che quelli diffusi di questo laser sono pericolosi per gli occhi e la pelle e possono provocare incendi nel materiale su cui cadono (a seconda del materiale). La maggior parte delle lesioni agli occhi sono causate dalla luce riflessa dei laser di Classe IV, pertanto tutte le superfici riflettenti devono essere tenute lontane dal percorso del raggio e si devono indossare sempre occhiali di sicurezza adeguati quando si lavora con questi laser. I laser di questa categoria vengono utilizzati in chirurgia, quando si eseguono operazioni di taglio, foratura, microlavorazione e saldatura.

Sebbene gli standard ANSI Z136 attualmente classifichino i laser nelle classi da I a IV, è probabile che la prossima revisione degli standard ANSI adotti una nuova classificazione di sicurezza laser per allinearla maggiormente agli standard internazionali come quelli adottati dalla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC ) e quelli già approvati dalla Food and Drug Administration statunitense. Le modifiche agli standard sono principalmente una risposta all’ubiquità di dispositivi come puntatori laser e simili, che vengono comunemente utilizzati da persone che non hanno familiarità con la sicurezza laser. Questi cambiamenti cercheranno anche di tenere conto delle caratteristiche speciali delle sorgenti di divergenza degli abbaglianti come i diodi laser. Questi cambiamenti sono minori e, in generale, sulla base delle conoscenze e dell’esperienza accumulate, continuano il processo di indebolimento degli standard conservatori sviluppati negli anni ’70.

Fig.2. Caratteristiche di trasmissione dell'occhio umano

La nuova classificazione mantiene le quattro classi principali di laser da 1 a 4, ma ammorbidisce i requisiti nelle classi 1, 2 e 3 e introduce al loro interno sottocategorie speciali: 1M, 2M e 3R. In breve, le nuove categorie possono essere descritte come segue: La Classe 1M comprende i laser che non sono in grado di causare danni se non attraverso il contatto oculare tramite strumenti ottici. I laser di classe 2M emettono luce visibile e sono sicuri a meno che non vengano visualizzati attraverso strumenti ottici e purché il tempo di contatto visivo sia inferiore a 0,25 secondi. Questo è il momento durante il quale la risposta naturale alla luce intensa e il riflesso dell'ammiccamento proteggono la retina dai danni. La classe 3R comprende i laser che si avvicinano alla categoria di pericolosi quando la radiazione laser entra direttamente nell'occhio. Possono avere una potenza di uscita fino a cinque volte quella dei laser di Classe 1 e Classe 2. Durante il loro funzionamento è necessario adottare ulteriori precauzioni per evitare l'esposizione diretta alle radiazioni, in particolare per lo spettro invisibile.

Potenziale pericolo per gli occhi

È interessante notare che un avvertimento comune per la maggior parte delle categorie di laser è quello di non guardare il raggio laser attraverso alcuna lente di ingrandimento. Il pericolo principale rappresentato dai laser per l'occhio umano deriva dal fatto che l'occhio stesso è un dispositivo ottico di messa a fuoco altamente preciso ed efficiente per la luce in un determinato intervallo. La combinazione dei laser con l’ottica del microscopio aumenta solo il rischio che le radiazioni laser danneggino gli occhi. I laboratori ottici in genere dispongono di molti laser, integrati in altri sistemi, come i microscopi a fluorescenza, o come sorgenti luminose montate su banchi ottici aperti. Il rischio principale rappresentato da questi laser "aperti" è la possibilità di esposizione degli occhi a raggi orizzontali sparsi all'altezza del tavolo, raggi riflessi dal piano del tavolo, componenti ottici e superfici riflettenti esterne come fibbie di cinture, orologi, gioielli e qualsiasi altro oggetto. superfici riflettenti superfici interne. L'esposizione anche ad una piccola dose di radiazione riflessa per una frazione di secondo può essere sufficiente a danneggiare gli occhi e causare una temporanea perdita della vista.

La probabilità di danni a varie strutture dell'occhio dovuti alla radiazione laser dipende dal tipo di queste strutture. Il danneggiamento della cornea, del cristallino o della retina dipende dalle caratteristiche di assorbimento dei vari tessuti oculari e dalla lunghezza d'onda e dall'intensità della radiazione laser. La lunghezza d'onda della radiazione incidente sulla retina, la superficie interna dell'occhio, è determinata dalle caratteristiche di trasmissione totale dell'occhio. La Figura 2 mostra la dipendenza della trasmissione oculare dalla lunghezza d'onda della radiazione nel corrispondente intervallo spettrale. La retina, il cristallino e il corpo vitreo dell'occhio trasmettono radiazioni elettromagnetiche nell'intervallo compreso tra circa 400 e 1400 nanometri, chiamato intervallo di messa a fuoco oculare. La luce in questo intervallo è focalizzata sulla retina, la superficie sensibile da cui i segnali viaggiano al cervello attraverso il nervo ottico. Quando si guarda direttamente una sorgente luminosa puntiforme (che è esattamente ciò che accade quando un fascio collimato di raggi laser colpisce direttamente l'occhio), sulla retina si forma una macchia focale di una piccola area ad alta densità di energia, che è probabile che danneggiare l'occhio. Ci esponiamo, in una certa misura, allo stesso pericolo quando guardiamo direttamente il sole, solo che con i laser è ancora maggiore.

Il guadagno ottico dell'occhio umano rilassato esposto a un fascio di raggi collimati, espresso come rapporto tra l'area della pupilla e l'area dell'immagine (messa a fuoco) sulla retina, è di circa 100.000. Ciò corrisponde ad un aumento di cinque volte dell'irradianza (densità del flusso di radiazione) quando la luce passa dalla cornea alla retina. Tenendo conto dell'aberrazione nel sistema lente-cornea e della diffrazione sull'iride dell'occhio, un occhio normale è in grado di mettere a fuoco una macchia di 20 micrometri sulla retina. Questa efficienza dell'occhio porta al fatto che anche un raggio laser a bassa potenza, se colpisce l'occhio, può essere focalizzato sulla retina e bruciarvi quasi istantaneamente un buco, danneggiando irrimediabilmente i nervi ottici. L'apparente bassa potenza dei laser può essere molto ingannevole, dato il pericoloso grado di concentrazione dell'energia della radiazione quando si focalizzano i raggi del fascio. Nel caso del contatto diretto con gli occhi di un raggio laser con una potenza di 1 milliwatt, l'irradiazione della retina è di 100 watt per centimetro quadrato. Per fare un confronto, la densità del flusso dei raggi solari, guardando direttamente il sole, è di 10 watt per centimetro quadrato.

La Figura 3 confronta la capacità dell'occhio di focalizzare la luce proveniente da due sorgenti: la luce proveniente da una sorgente estesa, come una normale lampada in vetro smerigliato, e un raggio laser altamente collimato, che è molto vicino alla luce proveniente da una sorgente puntiforme. A causa della diversa natura delle sorgenti luminose, la fluenza sulla retina di un raggio laser focalizzato da 1 milliwatt può essere un milione di volte maggiore di quella di una tipica lampadina da 100 watt. Se assumiamo che un raggio laser con una distribuzione gaussiana ideale dell'intensità della radiazione attraverso la sezione trasversale incida su un occhio privo di aberrazioni ad angolo retto, la dimensione del punto limitato dal limite di diffrazione può essere solo di 2 micron. Per una sorgente estesa, questa dimensione sarà dell'ordine di diverse centinaia di micron. In questo caso, la densità del flusso (intensità della radiazione) sulla retina, come mostrato nella Figura 3, è rispettivamente di circa 10 (E8) e 10 (E2) watt per centimetro quadrato.

Può sembrare che una bruciatura sulla retina, anche di 20 micrometri, non comporti un danno significativo alla vista, poiché la retina contiene milioni di coni (cellule visive). Tuttavia, il danno retinico è solitamente più ampio della macchia focale originale a causa di effetti termici e acustici secondari; e, a seconda della posizione, anche un danno molto piccolo alla retina può portare a un significativo deterioramento della vista. Nel peggiore dei casi, quando l'occhio è completamente rilassato (focalizzato all'infinito) e il raggio laser lo colpisce ad angolo retto o riflesso specularmente, il raggio viene focalizzato sulla retina nel punto più piccolo. Se si verifica un danno nel punto in cui il nervo ottico si collega all'occhio, il risultato può essere la completa perdita della vista. Un'ustione retinica si verifica più spesso nell'area della visione centrale, la macula lutea (macula lutea), che misura circa 2,0 millimetri in orizzontale e 0,8 millimetri in verticale. La parte centrale della macchia, chiamata fovea centralis (fovea centrale), ha un diametro di soli 150 micrometri, ma è ciò che fornisce l'acuità visiva e la percezione del colore. Le aree della retina al di fuori di questa minuscola area percepiscono la luce e rilevano il movimento, cioè formano una visione periferica, ma non sono coinvolte nella distinzione dei dettagli. Di conseguenza, un danno alla fovea, sebbene occupi solo il 3-4% dell'area retinica, può portare ad una perdita irreversibile dell'acuità visiva.

Fig.3. Densità della radiazione incidente sulla retina da una sorgente estesa e puntiforme

La gamma di lunghezze d'onda che raggiungono la retina copre l'intero spettro visibile dal blu (400 nanometri) al rosso (700 nanometri), nonché la regione del vicino infrarosso dello spettro da 700 a 1400 nanometri (IR-A). Poiché la retina non è sensibile alle radiazioni al di fuori dello spettro visibile, quando viene irradiata con onde del vicino infrarosso, non si verificano sensazioni nell'occhio, il che rende i laser che operano in questo intervallo molto più pericolosi per gli occhi. Sebbene invisibile, il raggio è comunque focalizzato sulla retina. Come discusso in precedenza, a causa dell'efficace capacità di messa a fuoco dell'occhio, una radiazione laser relativamente piccola può danneggiare la retina e talvolta portare a seri problemi alla vista. La radiazione dei laser pulsati è molto intensa e, se focalizzata sulla retina, può causare gravi emorragie e l'area interessata può essere molto più grande del punto focale. Le aree interessate della retina non guariscono e, di regola, non vengono ripristinate.

A causa di altri componenti dell'occhio, principalmente della cornea e del cristallino, la radiazione assorbita dalla retina è limitata al campo di messa a fuoco dell'occhio, che può anche essere chiamato campo pericoloso per la retina. Durante il processo di assorbimento si provocano danni alle strutture assorbenti stesse. Ma ne soffrono solo i tessuti che assorbono la radiazione e i tessuti direttamente adiacenti. Nella maggior parte degli esempi di irradiazione a lunghezze d'onda esterne all'intervallo compreso tra 400 e 1400 nanometri, gli effetti erano di breve durata. La cornea si comporta come la pelle, nel senso che si rinnova costantemente, e solo danni molto gravi, con conseguenti cicatrici, possono compromettere l'efficacia della vista. Il danno più grave alla cornea è causato dalle radiazioni nello spettro IR e UV lontano.

A causa dell'elevato potere di focalizzazione dell'occhio, l'esposizione anche a un raggio laser coerente relativamente debole può causare danni irreparabili. Di conseguenza, quando si utilizza un laser ad alta potenza, la riflessione speculare (che mantiene un raggio coerente) anche di una piccola percentuale del flusso di radiazione per una frazione di secondo può causare danni agli occhi. Al contrario, quando un raggio laser viene riflesso da una superficie ruvida o anche da particelle di polvere nell'aria, la radiazione viene diffusa e la radiazione riflessa diffusamente entra nell'occhio con un ampio angolo. Quando l'energia del flusso luminoso è distribuita su un'area più ampia, la luce riflessa acquisisce le proprietà di una sorgente estesa e crea un'immagine più grande sulla retina, rispetto a un punto focale concentrato da una sorgente puntiforme (vedi Figura 3). La diffusione del fascio riduce quindi la probabilità di danni agli occhi non solo aumentando le dimensioni della sorgente e riducendo la densità del flusso luminoso, ma anche rompendo la coerenza del fascio.

Tabella 1. Effetti biologici della radiazione laser

Fotobiologicoregione spettrale (intervallo IQR)	Effetto sull'occhio	Effetto sulla pelle
Ultravioletto C (200-280 nm)	fotocheratite	eritema (scottatura solare), cancro della pelle
Ultravioletto B (280-315 nm)	fotocheratite	eritema (scottature solari), invecchiamento cutaneo accelerato, aumento della pigmentazione
Ultravioletto A (315-400 nm)	UV fotochimici, cataratta	oscuramento del pigmento, ustione della pelle
Visibile (400-780 nm)	danno fotochimico e termico alla retina, deterioramento del colore e della visione notturna	ustioni cutanee, reazioni fotosensibili
Infrarosso A (780-1400 nm)	ustioni retiniche, cataratta	ustione della pelle
Infrarosso B (1400-3000 nm)	ustione corneale, infiammazione dell'umor acqueo, cataratta causata da irradiazione infrarossa	ustione della pelle
Infrarosso C (3000-1 milione nm)	ustione corneale	ustione della pelle

Potenziali lesioni agli occhi possono essere classificate in base alla lunghezza d'onda della luce laser e alle strutture dell'occhio che potrebbero essere danneggiate. In questo caso, l'impatto più forte è sulla retina e la zona più pericolosa sono le regioni dello spettro visibile e del vicino infrarosso. A seconda della quantità di energia assorbita, possono verificarsi ustioni termiche, lesioni dovute alle onde acustiche o cambiamenti fotochimici. Gli effetti biologici delle radiazioni a varie lunghezze d'onda sul tessuto oculare sono brevemente descritti di seguito ed elencati nella Tabella 1.

Ultravioletto-B e C

(200–315 nanometri): la superficie della cornea assorbe tutta la luce ultravioletta in questo intervallo, impedendo alle radiazioni di raggiungere la retina. Di conseguenza, la fotocheratite (a volte chiamata “conigli di saldatura”) può svilupparsi come conseguenza di processi fotochimici che portano alla denaturazione delle proteine corneali. Oltre alla radiazione laser, questo intervallo di radiazioni può provenire dal pompaggio laser o da una componente di luce blu quando si colpisce un bersaglio, richiedendo precauzioni aggiuntive oltre a quelle descritte negli standard ANSI, che considerano solo la radiazione laser. Gli effetti sull'occhio in questo intervallo sono generalmente di breve durata a causa del rapido recupero del tessuto corneale.

Ultravioletto-A

(315–400 nanometri): la cornea e il corpo vitreo trasmettono la luce di queste lunghezze d'onda, che viene assorbita principalmente dal cristallino dell'occhio. La denaturazione fotochimica della proteina del cristallino porta allo sviluppo della cataratta.

Luce visibile e infrarossi-A

(400–1400 nanometri): questo intervallo spettrale è spesso chiamato intervallo pericoloso per la retina perché la cornea, il cristallino e il corpo vitreo sono trasparenti alla luce di queste lunghezze d'onda e l'energia luminosa viene assorbita dalla retina. Il danno retinico si verifica a seguito di processi termici o fotochimici. Il danno fotochimico ai recettori della retina può compromettere la sensibilità generale alla luce o la sensibilità al colore dell'occhio, e le onde infrarosse possono causare la formazione di cataratta del cristallino. Quando l'occhio assorbe una quantità significativa di energia della radiazione laser, è molto probabile che si verifichi un'ustione termica, in cui la luce assorbita dai granuli di melanina dell'epitelio pigmentato viene convertita in calore. Quando la radiazione laser di questo intervallo viene focalizzata sulla cornea e sul cristallino, l'irradiazione della retina aumenta di circa 100.000 volte. La probabilità di danni agli occhi dovuti a radiazioni laser visibili a potenza relativamente bassa è ridotta grazie al riflesso dell'ammiccamento (che impiega circa 0,25 secondi), che aiuta a distogliere lo sguardo dal raggio luminoso. Se l'energia del raggio è sufficiente a danneggiare l'occhio in meno di 0,25 secondi, questo meccanismo di difesa naturale diventa inefficace; Inoltre, è assolutamente inutile nella gamma invisibile del vicino infrarosso da 700 a 1400 nanometri. I laser che funzionano in modalità pulsata comportano un ulteriore rischio di lesioni a causa della generazione di onde d'urto acustiche nel tessuto retinico. Gli impulsi laser che durano meno di 10 microsecondi generano onde d'urto che causano la rottura dei tessuti. Questo tipo di danno è irreversibile ed è potenzialmente più pericoloso di un’ustione da calore perché tipicamente coinvolge un’area più ampia della retina ed è possibile con meno energia. Pertanto, la durata massima dell'irradiazione oculare consentita dagli standard di sicurezza è significativamente più breve per i laser a impulsi brevi.

Infrarossi B e Infrarossi C

(1400 - 1 milione di nanometri): a lunghezze d'onda superiori a 1400 nanometri, la cornea assorbe energia a causa del suo contenuto di acqua e del film lacrimale naturale. Ciò porta al riscaldamento e, di conseguenza, alla denaturazione della proteina in superficie. La profondità di penetrazione aumenta con la lunghezza d'onda e gli effetti termici sulle proteine del cristallino (una temperatura critica leggermente superiore alla normale temperatura corporea) possono portare ad un annebbiamento chiamato cataratta infrarossa. Oltre alla formazione di cataratta e ustioni corneali, i raggi infrarossi possono causare infiammazioni del sistema acqueo, in cui la trasparenza della cavità acquosa della camera anteriore viene compromessa a causa della rottura dei vasi sanguigni.

In generale, la radiazione laser nella gamma dell’ultravioletto e del lontano infrarosso viene assorbita dalla cornea e dal cristallino e il suo effetto dipende dall’intensità e dalla durata dell’irradiazione. Ad alta intensità, si verifica immediatamente un'ustione termica e una radiazione debole può causare un ulteriore sviluppo della cataratta. La congiuntiva può anche essere danneggiata dal laser

irradiazione, sebbene il danno alla congiuntiva e alla cornea di solito si verifichi quando irradiato con luce di potenza maggiore rispetto al danno alla retina. Di conseguenza, poiché il danno retinico porta a conseguenze immediate più gravi, il rischio di danno corneale viene preso in considerazione solo quando si lavora con laser a lunghezze d'onda che non raggiungono la retina (sostanzialmente IR lontano e UV).

Tipi di lesioni cutanee

Le lesioni cutanee causate dalle radiazioni laser sono generalmente considerate meno importanti della possibilità di danni agli occhi; tuttavia, con la proliferazione di sistemi laser ad alta potenza, in particolare emettitori ultravioletti, la pelle non protetta può essere esposta a radiazioni estremamente pericolose provenienti da sistemi non completamente chiusi. Essendo l'organo con la superficie più estesa del corpo, la pelle è maggiormente a rischio a causa delle radiazioni, ma allo stesso tempo protegge efficacemente da esse la maggior parte degli altri organi (eccetto gli occhi). È importante tenere presente che molti laser sono progettati per lavorare materiali (come taglio o perforazione) che sono molto più resistenti della pelle, sebbene tali laser non siano generalmente utilizzati per la microscopia. Le mani e la testa sono quelle parti del corpo che sono più spesso esposte all'irradiazione accidentale di un raggio laser durante la regolazione e altre operazioni con l'attrezzatura; e un raggio di intensità sufficiente può causare ustioni termiche, danni fotochimici e shock (acustici).

Il danno maggiore alla pelle si verifica a causa dell'elevata densità di radiazione del raggio laser e la sua lunghezza d'onda determina in una certa misura la profondità di penetrazione e la natura del danno. Le onde nell'intervallo 300-3000 nanometri hanno la massima profondità di penetrazione, raggiungendo un massimo nello spettro infrarosso A ad una lunghezza di 1000 nanometri. È necessario adottare precauzioni adeguate quando si lavora con laser potenzialmente dannosi per la pelle, incluso indossare maniche lunghe e guanti ignifughi. In molti casi, le procedure di allineamento possono essere eseguite utilizzando laser di potenza inferiore a quella richiesta per l'esame vero e proprio.

Elettro-shock

I rischi elettrici associati ai componenti elettrici e agli alimentatori del laser sono gli stessi per quasi tutti i tipi di laser e non richiedono specifiche per categoria o configurazione del laser. Tutti i laser delle principali categorie funzionali (a gas, a stato solido, a coloranti, a semiconduttore), ad eccezione dei laser a semiconduttore, richiedono alta tensione e, spesso, l'utilizzo di elevata corrente per generare il raggio laser. La differenza sta solo nel luogo di applicazione dell'alta tensione: direttamente al risonatore del laser stesso, alla lampada della pompa o al laser della pompa, poiché tuttavia non è mai presente nel sistema stesso. Particolarmente pericolosi sono i laser che mantengono l'alta tensione nei condensatori o in altri componenti dopo che sono stati spenti. Ciò è particolarmente tipico dei laser pulsati, da non dimenticare quando per qualche motivo è necessario rimuovere il loro alloggiamento. Dovresti sempre ricordare che esiste il pericolo di scossa elettrica se non diversamente specificato. Molti laser richiedono alta tensione solo prima di iniziare a generare radiazioni, dopodiché funzionano a tensione normale per i dispositivi domestici. Ma questa non può essere una scusa per non seguire le regole di sicurezza quando si lavora con qualsiasi apparecchio elettrico.

Requisiti speciali e misure di sicurezza quando si lavora con microscopi laser

I laser e gli stessi strumenti di misura che includono i laser devono soddisfare determinati requisiti di sicurezza. A seconda della classe di sicurezza, il laser deve essere dotato di un chopper di raggio, di uno speciale meccanismo di blocco delle radiazioni con chiave o di un altro dispositivo di sicurezza. I segnali di avvertimento dovrebbero essere affissi all'ingresso di tutte le stanze in cui si trovano laser che rappresentano un potenziale pericolo, nonché in quei luoghi vicino al laser dove esiste un particolare pericolo di lesioni (gli esempi sono mostrati nella Figura 4). Per i dispositivi il cui raggio laser non può raggiungere gli occhi dell'utente non sono necessarie ulteriori precauzioni.

Molti laser da laboratorio hanno le stesse proprietà dei laser ad alta potenza utilizzati nelle applicazioni industriali e possono richiedere una schermatura speciale per proteggere l'operatore dal raggio laser. Le lunghezze d'onda di uscita dei laser più comunemente utilizzati sono riportate nella Tabella 2. Nelle situazioni operative in cui non si può assolutamente escludere la possibilità di contatto oculare con il raggio laser, è necessario indossare occhiali di sicurezza. È importante che questi occhiali blocchino la luce alla lunghezza d'onda del laser ma consentano il passaggio del resto della luce per garantire un'adeguata visibilità. La chiave è abbinare la filtrazione al laser utilizzato, poiché non esistono occhiali di sicurezza universali per tutti i laser o per tutte le lunghezze d'onda di un laser a più lunghezze d'onda. Poiché il raggio laser può entrare negli occhi da qualsiasi angolazione, diretto o riflesso dalle superfici, gli occhiali devono bloccare tutte le possibili direzioni.

Riso. 4. Segnali di pericolo laser

Il laser allo zaffiro al titanio (comunemente indicato come laser Ti: zaffiro) è un esempio versatile di laser a transizione vibrazionale a stato solido sintonizzabile. Laser di questo tipo richiedono il pompaggio ottico mediante una lampada a pompa incorporata o un altro laser, interno o esterno a quello principale. A causa della varietà di configurazioni dei sistemi laser Ti:zaffiro, è impossibile fornire un unico insieme di linee guida di sicurezza per essi. Questi laser possono funzionare sia in modalità continua che pulsata e, a seconda del sistema di pompaggio ottico, i requisiti di sicurezza elettrica possono variare in modo significativo. La lunghezza d'onda regolabile dei laser allo zaffiro al titanio è generalmente compresa tra 700 e 1000 nanometri, quindi è necessario seguire le precauzioni di sicurezza standard per i laser che operano a lunghezze d'onda retiniche (meno di 1400 nanometri) quando si lavora con essi. Poiché la lunghezza d'onda della radiazione cambia, è necessario indossare occhiali di sicurezza. L'utente deve assicurarsi che qualsiasi dispositivo di blocco del raggio laser corrisponda alla lunghezza d'onda emessa. Un breve impulso potente quando si opera in modalità impulso può causare danni irreparabili alla vista, quindi è necessario prendere ogni precauzione per garantire che il raggio colpisca in qualsiasi direzione, sia diretta che periferica.

È importante tenere presente che in alcune configurazioni laser Ti:zaffiro, la luce diffusa proveniente dal laser della pompa può essere più pericolosa del raggio laser principale e, se esiste la possibilità che questa luce entri nell'area di lavoro, è necessario proteggere gli occhi. indossato corrispondente lunghezza d'onda. Se il laser della pompa è separato dal laser vibronico, potrebbero essere necessarie ulteriori precauzioni per garantire che non venga emessa luce diffusa quando i due laser sono accoppiati. Nei sistemi pompati con tubi flash, l'alta tensione applicata ad essi può rimanere come carica del condensatore dopo lo spegnimento del sistema. Questo deve essere ricordato per evitare scosse elettriche durante la manutenzione. La radiazione nel vicino infrarosso emessa da questi tipi di laser può essere particolarmente pericolosa perché, sebbene il raggio sia invisibile o appena percettibile all'estremità della gamma intorno ai 700 nanometri, una grande quantità di luce infrarossa viene focalizzata sulla retina.

Il drogaggio di vari materiali a stato solido con cromo si è rivelato molto promettente per lo sviluppo di nuovi laser vibronici sintonizzabili (utilizzando transizioni vibrazionali). Man mano che diventano più comuni, è necessario prendere in considerazione le precauzioni di sicurezza specifiche per ciascun tipo di questi laser. Il fluoruro di alluminio-litio-stronzio drogato con cromo (Cr:LiSAF) si è dimostrato promettente come mezzo laser pompato a diodi e viene utilizzato al posto dei laser Ti:zaffiro in alcune applicazioni di microscopia multifotone. Alle lunghezze d'onda dell'infrarosso regolabile, le precauzioni sono simili a quelle applicabili quando si utilizza un laser Ti:zaffiro. Tuttavia, poiché i laser drogati con cromo sono relativamente nuovi, tieni presente che i filtri e gli occhiali protettivi potrebbero non essere adatti alle lunghezze d'onda di questi laser.

I laser agli ioni di argon e i meno comuni laser agli ioni di kripton emettono a molte lunghezze d'onda e sono ampiamente utilizzati nella ricerca ottica e in tecniche come la microscopia confocale. I laser ad argon sono generalmente classificati come Classe IIIB e Classe IV secondo gli standard di sicurezza ANSI, quindi l'esposizione diretta al raggio laser deve essere evitata. I raggi blu-verdi del raggio laser agli ioni di argon ad alta coerenza possono raggiungere la retina, causando danni permanenti. È necessario utilizzare occhiali protettivi con forte assorbimento alle principali lunghezze d'onda. I laser a ioni kripton emettono a lunghezze d'onda leggermente più lunghe rispetto ai laser ad argon e la loro radiazione è generalmente di potenza inferiore, in parte perché emettono a molte lunghezze d'onda nello spettro visibile che sono ampiamente distribuite in tutto lo spettro. L'ampia distribuzione delle onde emesse nello spettro pone un problema nella realizzazione degli occhiali di protezione poiché, pur bloccando la luce su tutto il campo emesso, assorbono quasi tutta la luce visibile, rendendoli praticamente inutilizzabili. Pertanto, quando si lavora con i laser a ioni kripton, è necessaria particolare attenzione per evitare l'esposizione degli occhi alle radiazioni multifrequenza. I laser argon-krypton sono diventati popolari nella microscopia a fluorescenza, osservando campioni con più fluorofori e richiedendo un'emissione stabile a più lunghezze d'onda; Qualsiasi radiazione proveniente da questo intervallo dovrebbe essere esclusa dal raggiungere la retina. Inoltre, questi laser a scarica di gas emettono luce ultravioletta, che viene ben assorbita dalla lente; e poiché gli effetti della radiazione continua in questo intervallo sono poco studiati, è necessario indossare occhiali protettivi che assorbano la radiazione ultravioletta. Il laser agli ioni di kripton emette lunghezze d'onda multiple nella regione del vicino infrarosso e la sua radiazione è praticamente invisibile, il che può rappresentare un grave pericolo per la retina, nonostante l'apparente bassa potenza del raggio luminoso. L'alta tensione necessaria per innescare la scarica laser e le correnti relativamente elevate necessarie per generare la radiazione ad onda continua presentano un pericolo di scossa elettrica.

I laser elio-neon sono ampiamente utilizzati in applicazioni quali scanner per supermercati e apparecchiature di imaging e controllo. Con una potenza di pochi milliwatt o meno, presentano lo stesso rischio di danni della luce solare diretta. Se guardi accidentalmente il raggio a bassa potenza di un laser He-Ne, non avrà alcun effetto dannoso sugli occhi; Ma la radiazione altamente coerente di questo laser viene focalizzata sulla retina in un punto molto piccolo e quindi, con un'irradiazione prolungata, può causare danni irreparabili. La linea di emissione principale del laser He-Ne è di 632 nanometri, ma sono possibili altre lunghezze d'onda dal verde all'infrarosso. Le versioni più potenti del laser HeNe comportano un rischio maggiore di lesioni e devono essere utilizzate con grande cautela. È impossibile prevedere in anticipo quale livello di radiazioni causerà determinati danni agli occhi. La regola di sicurezza di base quando si lavora con i laser di questa categoria è evitare qualsiasi contatto del raggio con gli occhi, ad eccezione di uno sguardo momentaneo al raggio, e seguire anche le regole di sicurezza elettrica quando si lavora con fonti di alimentazione ad alta tensione.

Un altro laser a scarica di gas è il laser all'elio-cadmio, ampiamente utilizzato nei microscopi confocali a scansione, ed emette a lunghezze d'onda viola-blu e ultraviolette con valori rispettivamente di 442 nanometri e 325 nanometri. La retina soffre maggiormente le radiazioni nella regione blu, la cui sensibilità in questa gamma, anche a bassi livelli di irradiazione, è maggiore rispetto alle radiazioni con lunghezza d'onda maggiore nella regione visibile. Pertanto, anche con una bassa potenza di uscita del laser He-Cd, è necessario seguire rigorose procedure di sicurezza. Solo una piccola parte della luce ultravioletta con una lunghezza d'onda di 325 nanometri può raggiungere la retina a causa del forte assorbimento da parte del cristallino, ma l'esposizione prolungata del cristallino a questa luce può portare allo sviluppo della cataratta. Occhiali di sicurezza adeguati aiutano a prevenire lesioni. L’ultima versione del laser He-Cd presenta una sfida più difficile a questo riguardo, poiché il laser emette contemporaneamente luce rossa, verde e blu. Qualsiasi tentativo di filtrare simultaneamente tutte e tre le lunghezze d'onda provoca il blocco di una parte dello spettro visibile tale che l'utente non può più eseguire le attività necessarie mentre indossa gli occhiali di sicurezza. Se vengono filtrate solo due linee di emissione, rimane il rischio di esposizione a una terza, quindi è necessaria la stretta aderenza alle precauzioni di sicurezza per prevenire l'esposizione.

I laser ad azoto emettono ad una lunghezza d'onda di 337,1 nanometri nella regione UV dello spettro e vengono utilizzati come sorgenti pulsate in una varietà di applicazioni di microscopia e spettroscopia. Sono spesso utilizzati in alcune tecniche di imaging e imaging per pompare molecole di colorante per eccitare ulteriori linee di lunghezza d'onda maggiore.I laser ad azoto sono in grado di generare radiazioni ad alta potenza a velocità di ripetizione degli impulsi estremamente elevate. Quando la radiazione entra nell'occhio, la cornea può essere danneggiata e, sebbene l'assorbimento a livello del cristallino protegga in una certa misura la retina dalla radiazione quasi ultravioletta, non si può dire con certezza se ciò sia vero per la radiazione pulsata ad alta potenza. L'approccio più sicuro quando si lavora con questo tipo di laser è la protezione completa degli occhi. Inoltre, il loro funzionamento richiede alta tensione, quindi il contatto con qualsiasi componente del sistema di alimentazione può essere effettuato solo in completa assenza di carica.

I laser a stato solido più comuni si basano sull'introduzione di neodimio ionizzato come impurità nei livelli del cristallo ospite (doping). Il materiale per il cristallo principale del neodimio è molto spesso il granato di ittrio e alluminio, YAG, un cristallo sintetico che è la base del laser Nd:YAG. I laser al neodimio sono presentati in un numero enorme di modifiche, con diverse potenze di radiazione, sia in modalità continua che pulsata. Possono essere pompati da un laser a semiconduttore, una lampada flash, una lampada ad arco e le loro caratteristiche possono variare notevolmente a seconda del design e dell'applicazione. A causa del loro ampio utilizzo e del grado di pericolo che comportano, i laser al neodimio hanno probabilmente danneggiato più persone rispetto ad altre categorie di laser.

I laser al neodimio-ittrio-alluminio (Nd:YAG) producono radiazioni nel vicino infrarosso con una lunghezza d'onda di 1064 nanometri, che possono causare gravi danni alla retina perché è invisibile e potrebbe essere danneggiata dai raggi riflessi. La maggior parte di questi laser utilizzati in microscopia sono pompati a diodi ed emettono impulsi brevi e ad alta intensità che sono pericolosi anche se un singolo impulso riflesso colpisce l'occhio. Pertanto, qualsiasi direzione in cui la luce possa entrare negli occhi deve essere bloccata. In questo caso, gli occhiali di sicurezza che assorbono gli infrarossi ma trasmettono la luce visibile possono essere un'opzione adatta, tranne nelle applicazioni in cui sono coinvolte armoniche di ordine superiore. Il raddoppio della frequenza produce una seconda armonica a 532 nanometri (luce verde visibile) che viaggia anche verso la retina e, se viene utilizzata questa linea di emissione, è necessario un ulteriore filtraggio per attenuare la luce verde. La triplicazione e la quadruplicazione della frequenza sono comunemente utilizzate nei laser Nd:YAG per produrre la terza e la quarta armonica a 355 e 266 nanometri, che presentano diversi rischi di danni. In questi casi è opportuno utilizzare occhiali di sicurezza per filtrare le radiazioni ultraviolette ed eventualmente una protezione per la pelle per evitare ustioni. I laser che generano radiazioni infrarosse con una potenza di diversi watt producono centinaia di milliwatt alla seconda, terza e quarta armonica.

Tabella 2. Lunghezze d'onda dei laser più comuni

Tipo di laser (regione spettrale)	Lunghezza d'onda (nanometri)
Eccimeri, argon-fluoro (UV)
Eccimeri, kripton-cloro (UV)
Eccimero, kripton-fluoro (UV)
Eccimeri, xeno-cloro (UV)
Eccimeri, xeno-fluoro (UV)
Elio-cadmio (UV, visibile)
Azoto (UV)
Kryptoniano (visibile)	476, 528, 568, 647
Argon (visibile)
Su vapori di rame (visibile)
Nd:YAG, seconda armonica (visibile)
Elio-neon (visibile, vicino IR)	543, 594, 612, 633, 1150, 3390
Su vapori d'oro (visibile)
Su colorante rodamina 6G (visibile, riconfigurabile)
Rubino (visibile)
Diodo a semiconduttore (visibile, vicino IR)
Titanio-zaffiro (visibile - vicino IR)
Nd:YAG (vicino IR)
Erbio (vicino IR)
Acido fluoridrico (vicino IR)
CO2 (IR lontano)

Sebbene alcuni laser al neodimio pompati a diodi emettano una potenza relativamente bassa (specialmente con armoniche di ordine elevato e in modalità a onda continua), nella maggior parte dei casi, la loro potenza di radiazione è sufficiente a causare lesioni, quindi è necessaria la protezione degli occhi quando si lavora con qualsiasi laser di questo tipo. La difficoltà con qualsiasi laser multifrequenza è che gli occhiali di sicurezza devono bloccare tutte le linee di emissione pericolose. Quando si tratta di armoniche di ordine elevato, non possiamo presumere che non vi sia più radiazione di lunghezza d'onda alla frequenza fondamentale, quindi molti laser commerciali dispongono di meccanismi per rimuovere otticamente la radiazione indesiderata. I laser drogati al neodimio, che utilizzano una lampada anziché un diodo per il pompaggio, presentano un ulteriore rischio di scosse elettriche a causa dell'alta tensione negli alimentatori.

È in corso una notevole quantità di ricerche alla ricerca di un cristallo di base alternativo per il drogaggio del neodimio. Poiché compaiono nei laser industriali, è necessario prestare particolare attenzione alla loro manipolazione sicura. L'introduzione di dispositivi che garantiscono il funzionamento sicuro dei nuovi laser non sempre va di pari passo con l'emergere di nuovi modelli laser. Oggi, l’alternativa più comune al granato di ittrio e alluminio è il fluoruro di ittrio e litio (denominato YLF) e i laser Nd: YLF sia a onda pulsata che continua sono già disponibili in commercio. Sebbene simili per molti aspetti ai laser al neodimio:YAG, i laser Nd:YLF differiscono leggermente nella lunghezza d'onda fondamentale (1047 nanometri) e questo deve essere tenuto in considerazione quando si creano filtri protettivi, come negli occhiali di sicurezza, dato il loro assorbimento della luce sull'armonica fondamentale e sulle armoniche di ordine superiore.

I laser a diodi semiconduttori sono una tecnologia relativamente nuova che si sta diffondendo rapidamente in una varietà di varianti. Le caratteristiche prestazionali dei laser a diodi dipendono da molti fattori, tra cui le proprietà elettriche del semiconduttore, la tecnologia di crescita utilizzata per produrlo e i droganti utilizzati. La lunghezza d'onda della radiazione emessa dal mezzo laser dipende dalla larghezza di banda del gap di banda (energia) e da altre caratteristiche determinate dalla struttura del semiconduttore. Lo sviluppo continuo promette di espandere la gamma di lunghezze d'onda dei laser a diodi industriali. Oggi i laser a diodi semiconduttori con lunghezze d'onda superiori a 1100 nanometri vengono utilizzati principalmente nelle fibre ottiche. La maggior parte dei laser di questa categoria si basa su strati attivi di una miscela di indio-gallio-arsenico-fosforo (InGaAsP) in varie proporzioni. Fondamentalmente emettono ad una lunghezza d'onda di 1300 o 1550 nanometri. Una piccola percentuale di radiazioni a 1.300 nanometri raggiunge la retina, mentre le radiazioni a lunghezze d'onda superiori a 1.400 nanometri rappresentano il pericolo maggiore per la cornea. È improbabile che si verifichino danni gravi agli occhi a meno che la radiazione non sia di potenza sufficientemente elevata. La maggior parte dei laser a diodi che emettono a 1300 nanometri sono a bassa potenza e non rappresentano un serio pericolo per gli occhi a meno che il raggio laser non venga puntato direttamente verso gli occhi per un lungo periodo di tempo. I raggi laser a diodi non collimati e i raggi luminosi che escono dalla fibra ottica hanno un ampio angolo di divergenza, che fornisce un ulteriore grado di sicurezza. È necessario utilizzare occhiali di sicurezza in caso di esposizione a radiazioni ad alta potenza, a meno che tutta la radiazione non sia completamente diretta o contenuta all'interno della fibra ottica. Quando si allineano strumenti ottici nel vicino infrarosso, oltre a indossare occhiali protettivi che bloccano la luce infrarossa, è possibile utilizzare schermi fluorescenti o altri dispositivi di imaging termico (IR). I laser a diodi funzionano a bassa tensione e bassa corrente, quindi generalmente non rappresentano un rischio elettrico.

I laser a diodi, che emettono a lunghezze d'onda nominali inferiori a 1100 nanometri, si basano principalmente su miscele di gallio e arsenico, ma gli sviluppi continui in nuovi materiali e tecnologie stanno espandendo il loro raggio di emissione a lunghezze d'onda sempre più corte. Con alcune eccezioni, quando si lavora con i laser a diodi sono necessarie le stesse precauzioni di sicurezza degli altri laser che emettono nella stessa portata e con la stessa potenza. Come accennato in precedenza, un fattore che, in alcuni casi, riduce il potenziale pericolo dei laser a diodi è l'elevata divergenza dei loro raggi, per cui l'energia del raggio viene dispersa in molte direzioni a breve distanza dalla superficie radiante del semiconduttore. Tuttavia, se l'applicazione richiede l'uso di ottiche di focalizzazione aggiuntive o di qualche tipo di metodo di collimazione, questo fattore viene annullato. I laser a diodi indio-gallio-arsenico-fosforo (InGaAlP) emettono a 635 nanometri con una potenza milliwatt, quindi i loro requisiti di sicurezza sono simili a quelli dei laser elio-neon della stessa potenza. Alcune versioni di laser che utilizzano miscele di diodi simili emettono a 660 o 670 nanometri e, sebbene la risposta naturale dell'occhio fornisca una certa protezione, l'occhio non è così sensibile a queste lunghezze d'onda come lo è alla radiazione a 635 nanometri, quindi l'uso di occhiali protettivi è sconsigliato. consigliato. È necessario garantire che queste particolari lunghezze d'onda siano filtrate, poiché gli occhiali di sicurezza realizzati per assorbire lunghezze d'onda maggiori potrebbero non essere efficaci a 660 e 670 nanometri.

Varie miscele di gallio, alluminio, arsenico (GaAlAs) vengono utilizzate per realizzare laser a diodi che emettono nell'intervallo da 750 a quasi 900 nanometri. A causa della sensibilità limitata dell'occhio alle radiazioni a 750 nanometri (probabilmente debole percezione della luce rossa) e della completa mancanza di sensibilità alle lunghezze d'onda più lunghe, questi laser presentano un rischio maggiore di lesioni agli occhi rispetto a quelli che funzionano nel campo visibile. I laser a diodi che operano in questo intervallo possono generare radiazioni di potenza significativamente più elevata (fino a diversi watt nella serie di diodi), che possono danneggiare l'occhio anche con una breve esposizione. L'invisibilità di questo raggio elimina la naturale reazione protettiva dell'occhio, quindi è necessario indossare occhiali protettivi, soprattutto quando si lavora con laser ad alta potenza. I laser indio-gallio-arsenico (InGaAs) emettono anche a lunghe lunghezze d'onda, quindi sono necessari occhiali protettivi che assorbono la linea da 980 nanometri, sempre per eliminare la possibilità di esposizione accidentale a radiazioni invisibili.

In sintesi, i rischi principali quando si lavora con i laser sono la possibilità di danni agli occhi e alla pelle dovuti al contatto con il raggio laser, nonché il pericolo di scosse elettriche a causa delle alte tensioni nei laser. È necessario adottare ogni precauzione per evitare il contatto (soprattutto con gli occhi) con il raggio laser e, quando ciò non è possibile, indossare occhiali di sicurezza. Quando si scelgono occhiali di sicurezza o altri filtri, quattro fattori sono importanti: lunghezza d'onda del laser, natura della radiazione (pulsata o continua), tipo di mezzo laser (gas, semiconduttore, ecc.) e potenza di uscita del laser.

Esistono ulteriori rischi non legati alle radiazioni, alcuni dei quali sono specifici della microscopia stessa e altri sono piuttosto rari. In molte applicazioni industriali, i laser vengono utilizzati per il taglio e la saldatura. Le alte temperature che si sviluppano durante tali operazioni possono contribuire all'emersione di vari fumi e vapori nocivi, che devono essere rimossi dall'area di lavoro. Ciò non si applica ai laser utilizzati nella microscopia ottica, ma è necessario osservare e seguire le precauzioni generali di sicurezza. Nei sistemi pompati da lampade flash, esiste il pericolo che la lampada esploda quando viene pompata alta pressione. L'alloggiamento dell'apparecchio deve essere progettato in modo tale da contenere tutti i frammenti della lampada in caso di esplosione. I gas criogenici come l'azoto liquido o l'elio possono essere utilizzati per raffreddare i laser (ad esempio drogati con rubino o neodimio). Possono verificarsi ustioni se questi gas entrano in contatto con la pelle. Se all'interno viene rilasciata una quantità significativa di gas, questi sostituiscono l'aria nella stanza e possono causare una mancanza di ossigeno. La sicurezza elettrica associata alle apparecchiature laser è già stata discussa in precedenza, ma non può essere sottovalutata poiché gli alloggiamenti degli strumenti progettati per proteggere dalle scosse elettriche vengono generalmente rimossi per l'installazione, l'allineamento e la manutenzione del laser. Alcuni sistemi laser (Classe IV o 4, in particolare) rappresentano un potenziale pericolo di incendio.

Il laser è una cosa molto pericolosa. I tessuti e gli organi solitamente esposti all'irradiazione laser sono gli occhi e la pelle. Esistono tre tipi principali di danni ai tessuti causati dall’irradiazione laser. Si tratta di effetti termici, effetti fotochimici ed effetti acustici transitori (sono interessati solo gli occhi).

Gli effetti termici possono verificarsi a qualsiasi lunghezza d'onda e derivano da radiazioni o effetti luminosi sul potenziale di raffreddamento del flusso sanguigno nei tessuti.
Nell'aria si verificano effetti fotochimici tra 200 e 400 nm e lunghezze d'onda ultraviolette, nonché tra 400 e 470 nm lunghezze d'onda viola. Gli effetti fotochimici sono associati alla durata e anche al tasso di ripetizione della radiazione.
Gli effetti acustici transitori associati alla durata dell'impulso possono verificarsi con brevi durate di impulso (fino a 1 ms) a seconda della specifica lunghezza d'onda del laser. L'impatto acustico degli effetti transitori è poco conosciuto, ma può causare danni alla retina distinti dalla lesione termica della retina.

Potenziale danno agli occhi

I potenziali siti di lesioni oculari (vedere Figura 1) sono direttamente correlati alla lunghezza d'onda della luce laser. Effetto della radiazione laser sull'occhio:

Le lunghezze d'onda inferiori a 300 nm o superiori a 1400 nm influenzano la cornea
Le lunghezze d'onda comprese tra 300 e 400 nm influenzano l'umor acqueo, l'iride, il cristallino e il corpo vitreo.
Le lunghezze d'onda da 400 nm e 1400 nm sono rivolte alla retina.

NOTA: Il danno laser alla retina può essere molto grande a causa del guadagno focale (guadagno ottico) degli occhi, che è circa 105. Ciò significa che la radiazione da 1 mW/cm2 attraverso l'occhio verrà effettivamente aumentata a 100 mW/cm2 quando viene raggiunge la retina.

In caso di ustioni termiche dell'occhio, la funzione di raffreddamento dei vasi retinici viene interrotta. A causa degli effetti dannosi del fattore termico, possono verificarsi emorragie nel corpo vitreo a causa di danni ai vasi sanguigni.

Sebbene la retina possa riprendersi da danni minori, lesioni gravi alla macula possono provocare una perdita temporanea o permanente dell’acuità visiva o la completa cecità. Il danno fotochimico alla cornea dovuto all'irradiazione ultravioletta può portare a fotocheratocongiuntivite (spesso chiamata malattia dei saldatori o cecità da neve). Questa condizione dolorosa può durare diversi giorni con dolore molto debilitante. L'esposizione prolungata ai raggi ultravioletti può portare alla formazione di cataratta.

La durata dell'esposizione influisce anche sulle lesioni agli occhi. Ad esempio, se il laser ha lunghezze d'onda visibili (da 400 a 700 nm), la cui potenza del raggio è inferiore a 1,0 MW e il tempo di esposizione è inferiore a 0,25 secondi (il tempo durante il quale una persona chiude l'occhio), non è non ci saranno danni alla retina. I laser di classe 1, 2A e 2 rientrano in questa categoria e generalmente non possono danneggiare la retina. Sfortunatamente, i colpi diretti o riflessi di un laser di Classe 3A, 3B o 4 e i riflessi diffusi di laser superiori alla Classe 4 possono causare danni prima che una persona possa chiudere di riflesso gli occhi.

Per i laser pulsati, la durata dell'impulso influisce anche sul potenziale danno agli occhi. Impulsi inferiori a 1 ms all'impatto sulla retina possono causare effetti acustici transitori, con conseguenti danni significativi e sanguinamento oltre al danno termico previsto. Molti laser pulsati ora hanno tempi di impulso inferiori a 1 picosecondo.

Lo standard ANSI definisce la potenza massima consentita (MWP) dell'esposizione laser all'occhio senza alcuna conseguenza (sotto l'influenza di condizioni specifiche). Se l'MDM viene superato, la probabilità di danni agli occhi aumenta notevolmente.

La prima regola della sicurezza laser: NON GUARDARE MAI IL RAGGIO LASER CON GLI OCCHI IN NESSUNA CIRCOSTANZA!

Se si riesce a evitare che il raggio laser e i suoi riflessi penetrino negli occhi, si possono evitare lesioni dolorose e possibilmente accecanti.
Potenziale danno alla pelle.

Le lesioni cutanee provocate dai laser si dividono principalmente in due categorie: lesioni termiche (ustioni) derivanti dall'esposizione acuta a raggi laser ad alta potenza e danni indotti dalla fotochimica derivanti dall'esposizione cronica alla radiazione laser ultravioletta diffusa.

Il danno da calore può derivare dal contatto diretto con il raggio o dalla sua riflessione speculare. Queste lesioni, sebbene dolorose, di solito non sono gravi e sono facilmente prevenibili con un adeguato controllo del raggio laser.
Nel tempo possono verificarsi danni fotochimici derivanti dall'esposizione ai raggi UV alla luce diretta, riflessi speculari o persino riflessi diffusi.

Gli effetti possono essere minori ma possono causare gravi ustioni e l'esposizione a lungo termine può contribuire alla formazione del cancro della pelle. Potrebbero essere necessari buoni occhiali e indumenti di sicurezza per proteggere la pelle e gli occhi.

Sicurezza laser

Quando si lavora con i laser, è necessario disporre di occhiali che proteggano dalle radiazioni laser. Sono davvero necessari questi occhiali speciali? Molti costruttori laser alle prime armi e acquirenti di puntatori laser pongono questa domanda. Sì, anche per un laser da 15 mW sono necessari gli occhiali protettivi, poiché senza di essi gli occhi si stancano molto. Gli occhiali costano circa 1.600 rubli l'uno, ma penso che tu capisca che i tuoi occhi valgono molto di più di quanto pagherai per gli occhiali. Non usare gli occhiali da sole per proteggere i tuoi occhi!

Lo stesso accadrà ai tuoi occhi...
Il grado di protezione degli occhiali dalle radiazioni laser si misura in OD. Cosa significa OD? OD sta per densità ottica. La densità ottica mostra quante volte gli occhiali attenuano la luce. Uno significa "10 volte". Di conseguenza, "densità ottica 3" significa un'attenuazione di 1000 volte e 6 significa un'attenuazione di un milione. La densità ottica corretta per un laser visibile è tale che dopo gli occhiali un colpo diretto del laser lascia una potenza corrispondente alla classe II (massimo intorno a 1 mW). Per gli invisibili, più sono, meglio è.
Gli occhiali domestici del marchio ZN-22 S3-S22 proteggono dai laser rossi e da alcuni laser infrarossi. Sono simili agli occhiali da saldatore, ma hanno lenti blu. A volte puoi acquistarli nei negozi Medtekhnika; costano circa 700 rubli. Lo svantaggio è che sono gommosi, pesanti e brutti. Se sei fortunato, puoi acquistare altri occhiali laser domestici. Ma raramente sono in vendita.
Sul nostro sito web nella sezione link potete trovare molti indirizzi di negozi che vendono accessori laser, compresi gli occhiali di sicurezza.

I raggi infrarossi (IR) sono onde elettromagnetiche. L'occhio umano non è in grado di percepire questa radiazione, ma una persona la percepisce come energia termica e la sente in tutta la pelle. Siamo costantemente circondati da sorgenti di radiazioni infrarosse, che differiscono per intensità e lunghezza d'onda.

Dovremmo diffidare dei raggi infrarossi: arrecano danni o benefici agli esseri umani e qual è il loro effetto?

Cos'è la radiazione IR e le sue fonti?

Come è noto, lo spettro della radiazione solare, percepito dall'occhio umano come colore visibile, si trova tra le onde viola (la più corta - 0,38 micron) e quella rossa (la più lunga - 0,76 micron). Oltre a queste onde, ci sono onde elettromagnetiche inaccessibili all'occhio umano: ultraviolette e infrarosse. "Ultra" significa che sono al di sotto o in altre parole meno radiazioni viola. "Infra", rispettivamente, è una radiazione più alta o più rossa.

Cioè, la radiazione IR è un'onda elettromagnetica che si trova oltre la gamma del colore rosso, la cui lunghezza è maggiore di quella della radiazione rossa visibile. Studiando la radiazione elettromagnetica, l'astronomo tedesco William Herschel scoprì delle onde invisibili che facevano aumentare la temperatura del termometro e le chiamò radiazione termica infrarossa.

La più potente fonte naturale di radiazione termica è il Sole. Di tutti i raggi emessi dalla stella, il 58% sono infrarossi. Le fonti artificiali sono tutti i dispositivi di riscaldamento elettrico che convertono l'elettricità in calore, nonché tutti gli oggetti la cui temperatura è superiore allo zero assoluto - 273 ° C.

Proprietà della radiazione infrarossa

La radiazione IR ha la stessa natura e proprietà della luce ordinaria, solo una lunghezza d'onda maggiore. Le onde luminose visibili all'occhio, raggiungendo gli oggetti, vengono riflesse e rifratte in un certo modo e una persona vede il riflesso dell'oggetto in un'ampia gamma di colori. E i raggi infrarossi, quando raggiungono un oggetto, vengono assorbiti da esso, rilasciando energia e riscaldando l'oggetto. Non vediamo la radiazione infrarossa, ma la sentiamo come calore.

In altre parole, se il Sole non emettesse un ampio spettro di raggi infrarossi a onde lunghe, una persona vedrebbe solo la luce solare, ma non ne sentirebbe il calore.

È difficile immaginare la vita sulla Terra senza il calore solare.

Una parte viene assorbita dall'atmosfera e le onde che ci raggiungono si dividono in:

Corto: la lunghezza è compresa tra 0,74 micron e 2,5 micron e vengono emessi da oggetti riscaldati a una temperatura superiore a 800 ° C;

Medio – da 2,5 micron a 50 micron, temperatura di riscaldamento da 300 a 600°C;

Lungo – la gamma più ampia da 50 micron a 2000 micron (2 mm), fino a 300°C.

Le proprietà della radiazione infrarossa, i suoi benefici e danni al corpo umano sono determinati dalla fonte di radiazione: maggiore è la temperatura dell'emettitore, più intense sono le onde e più profonda è la loro capacità di penetrazione, il grado di impatto su qualsiasi essere vivente organismi. Gli studi condotti sul materiale cellulare di piante e animali hanno scoperto una serie di proprietà utili dei raggi infrarossi, che hanno trovato ampia applicazione in medicina.

I benefici della radiazione infrarossa per l'uomo, applicazione in medicina

La ricerca medica ha dimostrato che i raggi infrarossi a lungo raggio non sono solo sicuri per l’uomo, ma anche molto utili. Attivano il flusso sanguigno e migliorano i processi metabolici, sopprimono lo sviluppo di batteri e promuovono una rapida guarigione delle ferite dopo interventi chirurgici. Promuovono lo sviluppo dell'immunità contro le sostanze chimiche tossiche e le radiazioni gamma, stimolano l'eliminazione delle tossine e delle scorie attraverso il sudore e l'urina e abbassano il colesterolo.

Particolarmente efficaci sono i raggi con una lunghezza di 9,6 micron, che promuovono la rigenerazione (ripristino) e la guarigione di organi e sistemi del corpo umano.

Da tempo immemorabile, la medicina popolare ha utilizzato il trattamento con argilla riscaldata, sabbia o sale: questi sono vividi esempi degli effetti benefici dei raggi infrarossi termici sugli esseri umani.

La medicina moderna ha imparato a utilizzare le proprietà benefiche per trattare una serie di malattie:

Usando la radiazione infrarossa, puoi trattare fratture ossee, cambiamenti patologici nelle articolazioni e alleviare il dolore muscolare;

I raggi IR hanno un effetto positivo nel trattamento dei pazienti paralizzati;

Guarire rapidamente le ferite (postoperatorie e altro), alleviare il dolore;

Stimolando la circolazione sanguigna, aiutano a normalizzare la pressione sanguigna;

Migliora la circolazione sanguigna nel cervello e nella memoria;

Rimuovere i sali di metalli pesanti dal corpo;

Hanno un pronunciato effetto antimicrobico, antinfiammatorio e antifungino;

Rafforzare il sistema immunitario.

Asma bronchiale, polmonite, osteocondrosi, artrite, urolitiasi, piaghe da decubito, ulcere, radicolite, congelamento, malattie dell'apparato digerente: questo non è un elenco completo di patologie per il trattamento delle quali vengono utilizzati gli effetti positivi della radiazione infrarossa.

Il riscaldamento dei locali residenziali mediante dispositivi a radiazione infrarossa favorisce la ionizzazione dell'aria, combatte le allergie, distrugge i batteri, le muffe e migliora le condizioni della pelle attivando la circolazione sanguigna. Quando si acquista un riscaldatore, è imperativo scegliere dispositivi a onde lunghe.

Altre applicazioni

La proprietà degli oggetti di emettere ondate di calore ha trovato applicazione in vari ambiti dell'attività umana. Ad esempio, con l'aiuto di speciali telecamere termografiche in grado di catturare la radiazione termica, puoi vedere e riconoscere qualsiasi oggetto nell'oscurità assoluta. Le telecamere termografiche sono ampiamente utilizzate in applicazioni militari e industriali per rilevare oggetti invisibili.

In meteorologia e astrologia, i raggi infrarossi vengono utilizzati per determinare le distanze di oggetti, nuvole, temperatura della superficie dell'acqua, ecc. I telescopi a infrarossi consentono di studiare oggetti spaziali inaccessibili alla visione attraverso strumenti convenzionali.

La scienza non si ferma e il numero di dispositivi IR e le aree della loro applicazione sono in costante crescita.

Danno

Una persona, come qualsiasi corpo, emette onde infrarosse medie e lunghe, che vanno da 2,5 micron a 20-25 micron di lunghezza, quindi le onde di questa lunghezza sono completamente sicure per l'uomo. Le onde corte sono in grado di penetrare in profondità nei tessuti umani, provocando il riscaldamento degli organi interni.

Le radiazioni infrarosse a onde corte non sono solo dannose, ma anche molto pericolose per l'uomo, soprattutto per gli organi visivi.

Il colpo di calore solare, provocato dalle onde corte, si verifica quando il cervello si riscalda solo di 1°C. I suoi sintomi sono:

Vertigini gravi;

Nausea;

Aumento della frequenza cardiaca;

Perdita di conoscenza.

I metallurgisti e gli operai siderurgici, costantemente esposti agli effetti termici dei brevi raggi infrarossi, hanno maggiori probabilità di altri di soffrire di malattie del sistema cardiovascolare, hanno un sistema immunitario indebolito e sono più spesso esposti al raffreddore.

Per evitare gli effetti dannosi delle radiazioni infrarosse, è necessario adottare misure protettive e limitare il tempo trascorso sotto i raggi pericolosi. Ma i benefici della radiazione solare termica per la vita sul nostro pianeta sono innegabili!

L'arma del gioco è dotata di un emettitore a infrarossi. (Nella foto è realizzato sotto forma di silenziatore).

Questa pistola spara raggi laser nella gamma sicura degli infrarossi. Il raggio è più o meno lo stesso di quello dal telecomando alla TV, solo più stretto. E purtroppo altrettanto invisibile. Per migliorare l'effetto del realismo, l'arma emette suoni e lampeggia nell'area dell'emettitore. Come sapete, con la distanza il raggio tende ad espandersi e il punto luminoso copre già quasi completamente il nemico, ma la precisione non aumenterà: anche la figura del nemico diminuisce con la distanza ed è più difficile mirare con precisione su di esso.

Riguardava tutto il laser, dirò alcune parole sul ricevitore. No, no, questo non è un collare).

Nel laser tag non arena, i ricevitori IR sono montati sulla testa. Sì, a tutte le brevi distanze (fino a 50 metri) per colpire il nemico, devi solo mirare alla testa.

In generale il Laser Tag è ideale per giocare in aree naturali, il segnale infrarosso non soffre le interferenze di lampade, motori elettrici, spazzole di avviamento e altri dispositivi elettrici; pioggia e neve influiscono pochissimo sulla passabilità del segnale (riducono leggermente la allineare).

Per i rami e le foglie la situazione è peggiore, ma di norma il segnale passa comunque. Qui si applicherà una semplice regola: se vedi otticamente (con i tuoi occhi) il ricevitore del nemico, il raggio del tiro lo raggiungerà. Nella maggior parte dei casi, l'interferenza appare alla portata massima dell'arma (più vicina a 200 metri), quindi la portata garantita è chiamata qualcosa intorno a 120 metri.

Di norma, la battaglia viene combattuta a una distanza ancora più breve, perché è più emozionante e interessante.

LaserTag ha iniziato la sua carriera non come un gioco, ma come mezzo per addestrare i soldati degli eserciti regolari in condizioni il più vicino possibile al combattimento. Ed è utilizzato in questa veste ancora oggi da molti eserciti. La maggior parte delle armi sono il più identiche possibile a quelle reali (compreso il peso). Il numero di colpi senza ricarica coincide con il numero di un caricatore reale e la ricarica stessa viene effettuata tramite un pulsante nell'area del caricatore dell'arma o sull'otturatore. I produttori producono anche armi più leggere (in peso) per rendere il gioco più confortevole per ragazze e bambini.

È sicuro?

Il laser tag è stato sviluppato molto tempo fa ed è sicuro per gli esseri umani. Ma voglio dirti che il potenziale pericolo delle radiazioni IR esiste ancora. Gli effetti dannosi dei raggi infrarossi possono manifestarsi sugli organi visivi sotto forma di effetto termico. Se dobbiamo guardare a lungo il sole o oggetti luminosi, allora restringiamo di riflesso la pupilla e distogliamo lo sguardo, ma in questo caso ti ricordo che la radiazione IR è invisibile e i nostri riflessi non funzioneranno.

Per la sicurezza umana è necessario calcolare l'effetto del calore sulla retina dell'occhio, che, anche in caso di esposizione permanente, non è in grado di nuocere alla salute umana. Pertanto, la frequenza degli spari in coda è stata limitata (3 scatti/sec) e la durata del segnale infrarosso è stata accorciata il più possibile, al minimo percepibile dall'apparecchiatura ricevente (16ms). Ciò ha avuto tra l'altro un effetto positivo sul consumo delle batterie AA.

Godetevi il gioco a tutti.

PS e un po' di umorismo.

Dovrei essere sempre curato in ospedale?

La maggior parte dei trattamenti radioterapici oggi non richiedono una degenza ospedaliera. Il paziente può pernottare a casa e recarsi in clinica in regime ambulatoriale, esclusivamente per il trattamento stesso. L'eccezione è rappresentata da quei tipi di radioterapia che richiedono una preparazione così approfondita che tornare a casa semplicemente non ha senso. Lo stesso vale per i trattamenti che richiedono un intervento chirurgico, come la brachiterapia, che utilizza radiazioni dall’interno.
Anche per alcuni trattamenti complessi di chemioradioterapia combinata è consigliabile la permanenza in clinica.

Inoltre, sono possibili eccezioni al momento di decidere un eventuale trattamento ambulatoriale se le condizioni generali del paziente non consentono un trattamento ambulatoriale o se i medici ritengono che un monitoraggio regolare sarebbe più sicuro per il paziente.

Quanto peso posso sopportare durante la radioterapia?

Se il trattamento modifica il limite di carico dipende dal tipo di trattamento. La probabilità di sviluppare effetti collaterali con l'irradiazione della testa o l'irradiazione volumetrica di tumori di grandi dimensioni è maggiore rispetto all'irradiazione mirata di un piccolo tumore. La malattia di base e le condizioni generali svolgono un ruolo importante. Se le condizioni generali dei pazienti sono gravemente limitate a causa della malattia di base, se presentano sintomi come dolore o hanno perso peso, le radiazioni rappresentano un ulteriore onere.

In definitiva, anche la situazione mentale ha la sua influenza. Il trattamento per diverse settimane interrompe bruscamente il ritmo abituale della vita, si ripete ancora e ancora e di per sé è noioso e gravoso.

In generale, anche tra i pazienti con la stessa malattia, i medici osservano grandi differenze: alcuni non hanno praticamente alcun problema, altri si sentono chiaramente male, la loro condizione è limitata da effetti collaterali come stanchezza, mal di testa o mancanza di appetito, hanno bisogno di più riposo. Molti pazienti si sentono complessivamente abbastanza bene da essere solo moderatamente limitati o per nulla limitati nell'esecuzione di compiti semplici durante il trattamento ambulatoriale.

Se tra un ciclo di trattamento e l'altro è consentita un'attività fisica più intensa, come sport o viaggi brevi, deve essere deciso dal medico curante. Chi vuole tornare al lavoro durante il periodo di esposizione deve discutere di questo problema anche con i medici e con la cassa malattia.

A cosa devo prestare attenzione per quanto riguarda l’alimentazione?

Gli effetti della radioterapia o della terapia con radionuclidi sulla nutrizione sono difficili da descrivere in termini generali. I pazienti che ricevono alte dosi di radiazioni nella bocca, nella laringe o nella gola si trovano in una situazione completamente diversa rispetto, ad esempio, ai pazienti con cancro al seno, nei quali il tratto digestivo è completamente escluso dal campo di radiazioni e nel cui caso il trattamento è principalmente , viene effettuata per consolidare il successo dell’operazione.

I pazienti il cui tratto digestivo non viene interessato durante il trattamento di solito non devono preoccuparsi delle conseguenze nutrizionali o digestive.
Possono mangiare come al solito, ma devono prestare attenzione al consumo di calorie sufficienti e ad una combinazione equilibrata di alimenti.

Come dovresti mangiare se la tua testa o il tuo tratto digestivo sono irradiati?

I pazienti nei quali la cavità orale, la laringe o il tratto digestivo sono bersaglio di radiazioni o la cui esposizione associata alle radiazioni non può essere evitata, necessitano della supervisione di un nutrizionista, in conformità con le raccomandazioni della Società tedesca ed europea di dietetica (www.dgem .de). Nel loro caso, puoi aspettarti problemi quando mangi. La mucosa può essere danneggiata, causando dolore e rischio di infezione. Nel peggiore dei casi sono possibili anche problemi di deglutizione e altri disturbi funzionali. È necessario evitare l'insufficiente apporto energetico e nutritivo che può derivare da questo tipo di problemi, che in alcune circostanze può portare anche all'interruzione del trattamento, questo è il parere delle società professionali.

Il monitoraggio e il sostegno sono particolarmente necessari per quei pazienti che, anche prima dell'inizio della radioterapia, non potevano mangiare normalmente, hanno perso peso e/o hanno mostrato alcune carenze. La questione se un paziente abbia bisogno di un'alimentazione di mantenimento ("Nutrizione per astronauti") o dell'inserimento di una sonda per l'alimentazione viene decisa in base alla situazione individuale, preferibilmente prima dell'inizio del trattamento.

I pazienti che sviluppano nausea o vomito associati nel tempo alle radiazioni dovrebbero assicurarsi di parlare con il proprio medico dei farmaci che controllano la nausea.

I farmaci, le vitamine e i minerali complementari o alternativi aiutano a contrastare gli effetti delle radiazioni?

Per paura degli effetti collaterali, molti pazienti si rivolgono a farmaci che si dice li proteggano dai danni delle radiazioni e dagli effetti collaterali. In termini di prodotti che i pazienti chiedono al Cancer Information Service, ecco quello che chiamiamo un "top list" che comprende terapie complementari e alternative, vitamine, minerali e altri integratori alimentari.

Tuttavia, la stragrande maggioranza di queste proposte non sono affatto farmaci e non hanno alcun ruolo nella cura del cancro. In particolare, per quanto riguarda alcune vitamine, si discute se possano addirittura avere un effetto negativo sugli effetti delle radiazioni:

La presunta protezione contro gli effetti collaterali offerta dai cosiddetti radical scavenger o antiossidanti come la vitamina A, C o E potrebbe, almeno in teoria, contrastare l’effetto necessario delle radiazioni ionizzanti sui tumori. Ciò significa che non solo i tessuti sani sarebbero protetti, ma anche le cellule tumorali.
I primi studi clinici condotti su pazienti con tumori della testa e del collo sembrano confermare questa preoccupazione.

Posso prevenire danni alla pelle e alle mucose con la cura adeguata?

La pelle irradiata richiede un'attenta cura. Nella maggior parte dei casi il lavaggio non è un tabù, tuttavia dovrebbe essere effettuato, se possibile, senza l'uso di sapone, gel doccia, ecc., come raccomandato dal gruppo di lavoro sugli effetti collaterali della Società tedesca di radioterapia oncologica. È sconsigliabile anche l'uso di profumo o deodorante. Per quanto riguarda polvere, creme o unguenti, in questo caso è possibile utilizzare solo ciò che il medico ha approvato. Una volta che il radioterapista ha segnato la pelle, non deve essere rimossa. La biancheria non deve premere o strofinare; durante l'asciugatura con l'asciugamano non strofinare la pelle.

I primi sintomi di una reazione spesso ricordano una lieve scottatura solare. Se si verificano arrossamenti più intensi o addirittura vesciche, i pazienti devono consultare un medico, anche se non è stata fissata una visita medica. A lungo termine, la pelle irradiata può cambiare pigmentazione, il che significa che può diventare leggermente più scura o più chiara. Le ghiandole sudoripare possono essere distrutte. Tuttavia, oggi gli infortuni gravi sono diventati molto rari.

Come dovrebbero essere le cure dentistiche?

Per i pazienti che devono sottoporsi a radiazioni alla testa e/o al collo, le cure dentistiche rappresentano una sfida particolare. La mucosa è uno dei tessuti le cui cellule si dividono molto rapidamente e soffre di più i trattamenti rispetto, ad esempio, alla pelle. Piccole ferite dolorose sono abbastanza comuni. Aumenta il rischio di sviluppare infezioni.
Se possibile, dovresti consultare un dentista prima di iniziare la radioterapia, magari anche una clinica odontoiatrica che abbia esperienza nella preparazione dei pazienti alla radioterapia. Eventuali difetti dentali dovrebbero essere eliminati prima del trattamento, tuttavia, per motivi pratici, ciò è spesso impossibile in tempo.
Durante l'irradiazione, gli esperti consigliano di lavarsi i denti accuratamente, ma con molta attenzione, per ridurre il numero di batteri nella cavità orale, nonostante il possibile danno alla mucosa. Per proteggere i denti, molti radiologi collaborano con i loro dentisti per somministrare la profilassi con fluoro utilizzando gel utilizzati come dentifricio o applicati direttamente sui denti attraverso un paradenti per un periodo di tempo.

Mi cadranno i capelli?

La caduta dei capelli dovuta alle radiazioni può verificarsi solo se la parte della testa ricoperta di capelli si trova nel campo di radiazioni e la dose di radiazioni è relativamente elevata. Ciò vale anche per i peli del corpo che cadono nel campo di radiazione. Pertanto, la radioterapia adiuvante al seno per il cancro al seno, ad esempio, non influisce sui capelli, sulle ciglia o sulle sopracciglia del cuoio capelluto. Solo la crescita dei peli nella zona delle ascelle del lato affetto, esposto al campo di radiazioni, può diventare più rada. Tuttavia, se i follicoli piliferi sono veramente danneggiati, potrebbero essere necessari sei mesi o più prima che ricomparisca una crescita visibile dei peli. Come dovrebbe essere la cura dei capelli durante questo periodo dovrebbe essere discussa con il medico. Una buona protezione solare per il cuoio capelluto è importante.

Alcuni pazienti, dopo l'irradiazione della testa, sono costretti a fare i conti con il fatto che per qualche tempo la crescita dei capelli direttamente nel sito dei raggi sarà scarsa. A dosi superiori a 50 Gray, gli specialisti in radioterapia presumono che non tutti i follicoli piliferi saranno in grado di ricrescere. Ad oggi non esistono mezzi efficaci per combattere o prevenire questo problema.

Sarò “radioattivo”? Dovrei stare lontano dalle altre persone?

Questo deve essere chiarito

Chiedi informazioni ai tuoi medici! Ti spiegheranno se sarai in contatto con sostanze radioattive. Ciò non accade con le normali radiazioni. Se entri in contatto con tali sostanze, tu e la tua famiglia riceverete diverse raccomandazioni dai vostri medici su come proteggervi dalle radiazioni.

Questo problema preoccupa molti pazienti, così come i loro cari, soprattutto se in famiglia ci sono bambini piccoli o donne incinte.
Con la radioterapia transcutanea “normale”, il paziente stesso non è ancora radioattivo! I raggi penetrano nel suo corpo e lì sprigionano la loro energia, che viene assorbita dal tumore. Non viene utilizzato materiale radioattivo. Anche il contatto fisico ravvicinato è completamente sicuro per parenti e amici.

Con la brachiterapia il materiale radioattivo può rimanere nel corpo del paziente per un breve periodo. Mentre il paziente “emette raggi”, di solito rimane in ospedale. Quando i medici danno il via libera alla dimissione, non c’è più alcun pericolo per familiari e visitatori.

Ci sono conseguenze a lungo termine di cui dovrei tenere conto anche dopo qualche anno?

Radioterapia: per molti pazienti, il trattamento con radiazioni non lascia cambiamenti visibili sulla pelle o sugli organi interni. Bisogna però sapere che i tessuti una volta irradiati rimangono più sensibili per lungo tempo, anche se questo non è molto evidente nella vita di tutti i giorni. Tuttavia, se si tiene conto della maggiore sensibilità della pelle durante la cura del corpo, quando si trattano possibili irritazioni derivanti dall'esposizione alla luce solare, nonché lo stress meccanico sui tessuti, di solito può succedere poco.
Quando si svolgono attività mediche nell'area dell'ex campo di radiazioni, durante il prelievo di sangue, la fisioterapia, ecc., Lo specialista responsabile deve indicare che deve stare attento. Altrimenti, anche in caso di ferite lievi, c'è il pericolo che, in assenza di un trattamento professionale, il processo di guarigione proceda in modo errato e si formi una ferita cronica.

Danni agli organi

Non solo la pelle, ma ogni organo che ha ricevuto una dose troppo elevata di radiazioni può rispondere all'irradiazione con cambiamenti nei tessuti.
Ciò include cambiamenti della cicatrice, in cui il tessuto sano viene sostituito da tessuto connettivo meno elastico (atrofia, sclerosi) e la funzione del tessuto o dell'organo stesso viene persa.
Anche l’afflusso di sangue ne risente. O è insufficiente, poiché il tessuto connettivo è meno ben irrorato di sangue attraverso le vene, oppure si formano vene multiple piccole e dilatate (teleangectasie). Dopo l'irradiazione, le ghiandole e i tessuti delle mucose diventano molto sensibili e, a causa delle cicatrici, reagiscono ai più piccoli cambiamenti attaccandosi.

Quali organi sono colpiti?

Normalmente vengono colpite solo le aree che si trovavano effettivamente nel campo di radiazione. Se viene colpito un organo, la formazione di cicatrici, ad esempio nelle ghiandole salivari, nella cavità orale e in altre parti dell'apparato digerente, nella vagina o nell'apparato genito-urinario, in determinate circostanze porta effettivamente alla perdita della funzione o alla formazione di restringimenti ostruttivi.

Anche il cervello e i nervi possono essere danneggiati da alte dosi di radiazioni. Se l'utero, le ovaie, i testicoli o la prostata si trovassero sul percorso dei raggi, si potrebbe perdere la capacità di concepire.

Sono possibili anche danni al cuore, ad esempio nei pazienti affetti da cancro nei quali la radiazione al torace non è riuscita a bypassare il cuore.

Da studi clinici e preclinici, i radiologi conoscono le dosi di radiazioni tessuto-specifiche alle quali ci si possono aspettare danni simili o altri gravi. Pertanto, cercano di evitare il più possibile tale stress. Nuove tecniche di irradiazione mirata hanno reso questo compito più semplice.

Se è impossibile raggiungere il tumore senza irradiare un organo sensibile lungo il percorso, i pazienti, insieme ai loro medici, devono considerare congiuntamente il rapporto rischi/benefici.

Tumori secondari

Nel peggiore dei casi, gli effetti ritardati nelle cellule sane portano anche alla comparsa di tumori secondari indotti dalle radiazioni (carcinomi secondari). Sono spiegati da cambiamenti persistenti nella sostanza genetica. Una cellula sana può riparare tale danno, ma solo fino a un certo punto. In determinate condizioni, vengono ancora trasmessi alle cellule figlie. Esiste un rischio maggiore che un’ulteriore divisione cellulare causi danni ancora maggiori e alla fine provochi un tumore. In generale, il rischio dopo l’esposizione è piccolo. Spesso possono passare diversi decenni prima che un simile “errore” si verifichi effettivamente. Tuttavia, la maggior parte dei pazienti affetti da cancro esposti al cancro si ammala nella seconda metà della vita. Questo deve essere preso in considerazione quando si confrontano i possibili rischi e benefici del trattamento.

Inoltre, il carico con i nuovi metodi di irradiazione è molto inferiore rispetto a quelli utilizzati un paio di decenni fa. Ad esempio, le giovani donne che hanno ricevuto radiazioni estese al torace a causa del linfoma, chiamate radiazioni del campo magnetico attorno al torace, tendono ad avere un rischio leggermente maggiore di sviluppare il cancro al seno. Per questo motivo, nel trattamento dei linfomi, i medici cercano di utilizzare il meno possibile radiazioni estensive. Tra i pazienti affetti da cancro alla prostata che hanno ricevuto radioterapia con metodi convenzionali prima della fine degli anni ’80, il rischio di sviluppare il cancro dell’intestino è più elevato rispetto agli uomini sani. Uno studio recente condotto da scienziati americani mostra che dal 1990 circa il rischio è diminuito notevolmente: l'uso di tecniche di radiazione più nuove e molto più mirate significa ora che nella maggior parte degli uomini l'intestino non è più esposto al campo di radiazioni.

Radiazione ultravioletta: beneficio o danno per il corpo? Lasertag: come funziona? Potenza laser sicura 5 m pollici

Fig. 1. Anatomia dell'occhio umano

Classificazione laser

Fig.2. Caratteristiche di trasmissione dell'occhio umano

Potenziale pericolo per gli occhi

Fig.3. Densità della radiazione incidente sulla retina da una sorgente estesa e puntiforme

Tabella 1. Effetti biologici della radiazione laser

Ultravioletto-B e C

Ultravioletto-A

Luce visibile e infrarossi-A

Infrarossi B e Infrarossi C

Tipi di lesioni cutanee

Elettro-shock

Requisiti speciali e misure di sicurezza quando si lavora con microscopi laser

Riso. 4. Segnali di pericolo laser

Tabella 2. Lunghezze d'onda dei laser più comuni

Potenziale danno agli occhi

Sicurezza laser

Cos'è la radiazione IR e le sue fonti?

Proprietà della radiazione infrarossa

I benefici della radiazione infrarossa per l'uomo, applicazione in medicina

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