Механічна дія ЛВ. Поява ударної хвилі обумовлена виникненням градієнтів тиску усередині опромінюванної системи за рахунок об’ємного розширення (як зі зміною фазового стану, так і без нього), викликаного ко-роткочасним локальним нагріванням тканини, а також імпульсом віддачі при випарі біотканин з поверхні. Теплове розширення може виникнути на поверхні або у внутрішній зоні опромінюванної тканини, механічні наванта-ження при цьому характеризуються величинами порядку десятків Паскалей.
Висока інтенсивність потоку ЛВ супроводжується ударною хвилею такої сили, при якій ушкоджуються і внутрішні органи. Наприклад, опромі-нення поверхонь грудної клітки, черевної стінки, голови викликає ушкод-ження печінки, кишечнику й інших органів черевної порожнини, а також внутрішньоклітинні і внутрімозкові крововиливи.
Механічний ефект випромінювань лазерів, що працюють в імпульсно-му режимі, містить у собі не тільки дію ударної хвилі, але й інші механічні явища. Важливим ефектом є реактивна дія на тканину, що виникає внаслідок викиду речовини з поверхні об’єкта, що опромінюється.
При опроміненні шкірних покривів імпульсними ЛВ з щільністю пото-ку енергії 40 Дж/см2 і більше над поверхнею шкіри виникає короткочасне (вулканоподібне) здуття, а потім і викид дрібних часток у вигляді «султана». При впливі на очі чи шкіру імпульс випромінювання суб’єктивно відчува-ється як короткий точковий удар.
Тому що біологічні тканини дуже неоднорідні за своєю анатомо-фізіо-логічною структурою, у зоні опромінення термічний і механічний впливи супроводжуються вторинними ефектами: гідродинамічним стиском і розрідженням середовища, появою негативного тиску у певних ділянках середовища й іншими, котрі можуть приводити до більш виражених патоло-гічних змін у зоні опромінення і збільшувати площу ушкодження.
Зі збільшенням енергії в імпульсі випромінювання ударна хвиля може досягти таких значень, при яких струс розподіляється в більш глибоко залягаючі тканини організму, а частина енергії проникає через шкірні покриви, підшкірну клітковину, кісткову тканину і досягає внутрішніх органів [З, 4].
Електрострикція – деформація молекул в електричному полі ЛВ, пропорційна квадрату напруженості електричного поля Е і проявляється як зміна густини
ΔV/V= AE2, (9.4)
де ΔV/V – відносна об’ємна деформація; А – постійна електрострикції;
А = β∙ρ∙(∂ε ⁄ ∂ρ)⁄ 2π; (9.5)
β – стискаємість; ρ – густина; ε – діелектрична проникність середовища.
Ушкодження внутрішніх органів виникають у результаті не тільки механічної дії випромінювання, але й як наслідок безпосереднього впливу енергії ЛВ на тканини внутрішніх органів. При експлуатації потужних ЛР збільшується небезпека ушкодження внутрішніх органів і головного мозку при впливі прямого ЛВ чи дзеркально відбитого.
До числа специфічних ефектів біологічної дії ЛВ відносяться зміни генетичних, ферментативних і інших властивостей тканин, а також деяких властивостей крові, зрушення біохімічних показників. В основі специфічної дії випромінювань лежать складні процеси, спричинені вибір-ним поглинанням електромагнітної енергії тканинами, а також електрични-ми і фотохімічними ефектами.
Високий градієнт електричного поля, обумовлений великою щіль-ністю енергії ЛВ, може викликати поляризацію молекул, резонансні й інші явища. При потужностях ЛВ, що доходять до сотень мегаватів, можливі процеси іонізації біомолекул, генерація гармонік, багатофотонні процеси й ін. Так, наприклад, при впливі рубінового випромінювання (λ = 0,69 мкм) можна отримати ефект, аналогічний ефекту випромінювання УФ-лазера. Ця можливість заснована на процесі поглинання, коли внаслідок високої енер-гетичної щільності енергії ЛВ два окремих фотони беруть участь у єдиному процесі поглинання. Ефект двофотонного поглинання може виявлятися у вигляді органічних змін патологічного характеру й у вигляді функціональ-них зорових реакцій.
У механізмі дії ЛР, що працюють у режимі неперервного випроміню-вання, ведуче місце займає термічна чи специфічна дія, а механічні ефекти (ударні хвилі й ін.) не мають істотного значення. Значення механічних ефек-тів зростає в міру укорочення імпульсу і підвищення потужності випроміню-вання (імпульсно-модульований режим).
Під впливом енергії ЛВ невеликої інтенсивності виникають різні фун-кціональні зміни, при цьому найбільш «реактивними» є зоровий аналізатор, центральна нервова, ендокринна і серцево-судинна системи. Характер і ви-разність функціональних змін залежить від параметрів ЛВ (довжина хвилі, експозиція, тривалість і частота повторення імпульсу, чи рівень інтенсив-ності випромінювання і частота впливу), а також від реактивності організму, характеру і локалізації впливу (пряме чи дифузно відбите випромінювання, опромінюються очі чи інші частини організму). Функціональні зрушення більш виражені при комбінованій дії на організм ЛВ і інших факторів (шум, мікроклімат, освітленість, кисневе голодування, підвищена стомлюваність, вітамінне голодування й ін.). Випромінювання ЛР великої потужності вик-ликає гормональні зрушення [3].
4. Вплив лазерного випромінювання на очі
Найбільш чутливими до впливу ЛВ є очі. Око людини розрізняє випромінювання у видимій області спектра 0,4-0,76 мкм. Однак середовище ока здатне пропускати випромінювання в більш широких межах спектра – 0,4-1,4 мкм. Найкраща пропускна здатність ока знаходиться в області 0,5-0,9 мкм (рис. 9.1,
а). Отже, у залежності від довжини хвилі випромінювання відбуваються зміни в тканинах очного дна або в передньому відділі ока. Та-ким чином, ефект впливу, лазерного випромінювання на орган зору в знач-ній мірі залежить від спектрального діапазону випромінювання. [2; 3; 4].
Завантажити реферат