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激光對人體眼睛和皮膚的傷害關系
時間:2017.02.27 來源: 作者:


      激光在醫學上的應用已得到拓展,而且應用的領域不斷擴大,在應用過程中如不注意對激光的安全防護,則可能造成意外傷害,在臨床應用中發生的意外事故已有報道。在充分發揮和使用好激光的同時,必須進行安全防護。


  一、激光對眼睛的傷害關系


  激光波長與眼睛傷害:在激光的傷害中,以機體中眼睛的傷害最為嚴重。波長在可見光和近紅外光的激光,眼屈光介質的吸收率較低,透射率高,而屈光介質的聚焦能力(即聚光力)強。強度高的可見或近紅外光進入眼睛時可以透過人眼屈光介質,聚積光于視網膜上。此時視網膜上的激光能量密度及功率密度提高到幾千甚至幾萬倍,大量的光能在瞬間聚中于視網膜上,致視網膜的感光細胞層溫度迅速升高,以至使感光細胞凝固變性壞死而失去感光的作用。激光聚于感光細胞時產生過熱而引起的蛋白質凝固變性是不能可逆的損傷。一旦損傷以后就會造成眼睛的永久失明。


  激光的波長不同對眼球作用的程度不同,其后果也不同。遠紅外激光對眼睛的損害主要以角膜為主,這是因為這類波長的激光幾乎全部被角膜吸收,所以角膜損傷最重,主要引起角膜炎和結膜炎,患者感到眼睛痛,異物樣刺激、怕光、流眼淚、眼球充血,視力下降等。發生遠紅外光損傷時應遮住保護傷眼,防止感染發生,對癥處理。


  紫外激光對眼的損傷主要是角膜和晶狀體,此波段的紫外激光幾乎全部被眼的晶狀體吸收,而中遠以角膜吸收為主,因而可致晶狀體及角膜混濁。


  二、入射激光強度及眼損傷關系


  激光損害眼睛的程度除了與不同波長的激光有關外(CO2激光10.6μm;Nd:YAg laser1.06μm,He-Ne laser 632.8nm),還與激光進入眼睛總的光能量、能量密度及功率密度相關聯。


  激光的種類中,當可見或近紅外激光功率密度很低時不引起眼睛的急性損害。主要原因是由于激光的功率密度低,視網膜組織雖接受了激光光子能量逐漸變熱,但熱量一方面通過分子振動把熱量傳給周圍組織,再傳到眼睛外面;而另一方面可以將熱量傳給密布于網膜底層脈絡膜里的微血管,隨著微血管中血液循環再散發到眼外去。因此,視網膜至整眼的溫度無明顯升高,或略有微溫變化,仍是在對眼睛完全無害的范圍內。


  視網膜的損傷取決于功率、時間,如當可見或近紅外連續激光的功率密度不斷增加,致視網膜上的熱量聚累速度大于散熱速度時,或功率密度不是很高,但視網膜吸收時間太長,視網膜接受光子流部位的溫度必升高,即照射時間越長,溫度升高越大,溫度升高越大,超過正常眼溫10℃以上,就要引起視網膜損害。


  1.瞳孔大小及損害程度 瞳孔的大小對受傷程度有一定比例關系。縮小的瞳孔可以減少進入眼底的激光量。瞳孔越大進入眼內的激光量越大,眼底損傷程度越重,越更不可逆轉。因此,瞳孔縮小對保護眼底視網膜,防止激光束損傷有一定的意義。


  2.瞳孔的變化與環境不同 在光線較暗的室內,瞳孔散開就大,在這樣的環境中調試,使用激光器者,必須慎重保護眼睛。因此時眼睛的瞳孔外于最大狀態,進光量雖少,也最容易傷害眼睛視網膜。縮小的瞳孔,除能減少進光量而外,瞳孔外的激光量可被虹膜吸收、而將熱量由虹膜的微血管擴散轉移。一般人的眼睛,在適應暗的環境時,瞳孔直徑為7~8mm,在可見的強光下可以縮小到只有1.5mm,通常在白天瞳孔直徑約2~3mm。因而,最大瞳孔與最小瞳孔之間的透光面積相差20倍以上。


  三、眼睛傷害中激光的入射角度


  由于眼球的特殊解剖及特殊生理關系,激光對視網膜的損傷與入射眼睛角度有緊密關系。原因是眼球自身為一聚光透鏡系統,射入的激光光束與視軸線平行進入眼內時,于眼底黃斑區中央凹處聚焦成很小的光斑,其能量密度比角膜處高3~4倍。而黃斑區中央凹是眼睛視覺功能最靈敏及最重要的區域,一旦受損視覺功能將發生不同程度的改變。嚴重者將終身失明。因為視覺受激光光子的損傷后,致感光細胞凝固變性壞死,造成不可逆性損傷。


  白天,人眼的色視覺完全靠黃斑部的感光作用獲得,黃斑部的面積雖只占視網膜總面積的很少一部分,中央凹直徑只有0.5mm左右。但反映的視野(眼睛凝視前方所能看清的總面積)卻占很大比例。生理結構上黃斑部中央凹有2~3萬個長而細的錐體感光細胞組成,感光細胞分布密度很高,主要擔負視覺功能。在受到損傷后對白晝色視覺功能就喪失。再者,視網膜黃斑的中央凹處無血管及神經分布,因此這部位的熱量擴散功能很差,一旦損傷后,再修復的希望很渺盲。中央凹是視網膜最薄弱的地方,在受到激光作用后比視網膜中其他部位更容易遭到破壞,因此激光直射眼睛非常危險。


  當激光稍偏離視軸角度入射眼睛時,聚焦光斑不會落于黃斑區,而落在其外圍的視網膜上。因此入射角度不同,其損傷就不一樣,即使和直射時所進入眼睛的能量完全相同,但所引起的傷害就輕得多。其原因是黃斑以外的部位上感光細胞比黃斑區分布密度要少的多,而且黃斑以外的視網膜較厚,單位面積上接受到相同的能量,其溫度升高的程度要小得多。此外,黃斑區以外的視網膜里密布著微血管,血液循環中可帶走部分熱量,就使溫度升高的可能性減少。溫度升高,損傷越重;反之,溫度升高的程度越小,損傷的可能性越輕。激光對視網膜的急損傷主要的作用是熱效應引起。


  激光入射角不與視軸同步,偏離角度越大,視網膜的損傷越輕,虹膜可擋住偏離的激光而不會進入眼底。由于黃斑部位中央凹在視覺功能中起的作用極重要,而且這部位又最容易受損傷,所以直視激光束的危險程度要比偏離視軸一個角度射入眼睛射入眼睛的危險程度大很多,必須絕對避免。


  四、眼底色素含量及傷害關系


  眼底色素含量多少及受到激光傷害程度有特定關系。色素組織極容易吸收激光能量,故色素含量多少直接影響到激光對視網膜的損傷適度。文獻報道機體膚色深淺與眼底色素呈正相關聯系,皮膚黑色重者,其眼底所含的色素數量也多;皮膚色白者,眼底含色素數量相對較少。故而色素含量越多,對激光的吸收程度也強,遭受損傷的程度越大。眼睛組織吸收了超過其本身的致傷閾值的能量以后就將受到傷害。超出越多,受到的傷害就越重。


  五、激光對皮膚的損害


  人體皮膚由于生理結構有很敏感的觸、疼、溫等功能,構成一個完整的保護層。而且皮膚由多組織層次組成,在每一層中都有不同的細胞。激光照到皮膚時,如其能量(功率)過大時可引起皮膚的損傷,當然損傷灶可以由組織修復,雖然功能有所下降,但不影響整體功能結構,與對眼睛的損傷要輕得多。但也須引起高度重視。激光損害皮膚的閾值也很高,各種激光器的輸出能量相差很大,目前使用大功率激光器的范圍很廣泛。激光對皮膚的損傷程度與激光的照射劑量,激光的波長,膚色深淺,組織水分以及皮膚的角質層厚薄諸因素有關,以前三個因素為主要。

激光劑量及皮膚損害程度:經大量實踐,照射皮膚時使用的激光功率密度(或能量密度)越大,則皮膚受到的損傷越大,二者呈正相關比例。皮膚吸收超過安全閾值的激光能量后,受照部位的皮膚將隨劑量的增大而依次出現熱致紅斑、水泡、凝固及熱致炭化、沸騰,燃燒及熱致汽化。因此激光損傷皮膚的機理主要是由激光的熱作用所致。皮膚吸收激光能量以后,局部的皮膚溫度在短時內升高,溫度升高的程度不同,造成的損害也不同。尤其是紅外激光突出,如CO2激光(汽體激光),皮膚對此類10.6μm波長紅外激光吸收率很高,透過率很低,皮膚對CO2激光產生強烈吸收,使皮膚的局部溫度快速升高,極容易造成損害。


  激光損害皮膚的嚴重程度是由皮膚對激光吸收率決定的,皮膚對激光的吸收率由激光的波長所決定。皮膚對某波長激光的吸收率越高,受到的損傷也越嚴重。如皮膚對紫外激光和紅外激光的吸收率很高時,這兩類激光就是損傷皮膚的主要波段激光。紅外激光對皮膚主要作用是熱燒傷,此類激光照射皮膚,功率比較小時而致毛細血管擴張,皮膚發紅發熱。隨著激光功率密度增大,熱損傷程度也隨著增大。相反的是,紫外激光對皮膚的作用主要是光作用。在紫外激光照射皮膚時可以引起皮膚紅斑、老化,過量時嚴重的致癌變。對皮膚危害性最大的紫外光波在270~290nm,波長比270~290nm大的或小的其危害程度都相對地減少。


  六、膚色與激光損害


  皮膚的顏色越深,意味著皮膚里細胞含有的黑色素顆粒越多,色素顆粒可以將各種不同波長的激光能量轉變成熱能,在吸收激光能量后,局部形成一個熱源,并很快向四周擴散熱能,從而引起細胞及組織破壞和死亡。皮膚內含的黑色素顆粒越多,形成的熱源也將越多,光能轉變成熱能效率越高,造成蛋白質凝固變性率越大,細胞死亡率越大。膚色越淺的人,受到的損傷越輕。