7.2. Основные закономерности поглощения лазерного излучения живой тканью

При воздействии лазерного излучения на организм происходит большое число различных биологических реакций, идущих параллельно и приводящих часто к совершенно противоположным эффектам, что создаёт большие трудности при изучении этих реакций. Распад одних крупных молекул и синтез других, окисление продуктов обмена, изменение скорости реакции, нарушение привычной цепочки биологических процессов, сдвиги в кислотно-щелочном равновесии тканей и органов и многое другое составляют сущность биологического действия лазерного излучения.

Лазерное излучение является для живого организма непривычным раздражителем, не встречающемся в естественных условиях. Лазерное излучение вызывает в биологических тканях различные эффекты, главным из которых являются термический, ударный и электрострикционный.

Термический эффект вызывается поглощением лазерного излучения облучаемой тканью. Каждое из веществ, составляющих организм: белки, ферменты, гормоны, пигменты – имеет свои, только ему присущие характеристики поглощения излучения. Поэтому лазерное излучение действует по разному на различные ткани и органы человека. Максимальному разрушению подвергаются ткани, содержащие красящее вещество – меланин. Лишённые этого пигмента ткани разрушаются в меньшей степени.

Из всех компонентов клетки наиболее чувствительны к термическому действию лазерного излучения. Они разрушаются первыми. При этом нарушаются все биохимические реакции, протекающие в клетке, и клетка гибнет.

Электрическое поле лазерного излучения большой мощности приводит к образованию в тканях свободных радикалов, т.е. молекул, содержащих не спаренный электрон. Свободные радикалы обладают большой химической активностью; они входят в состав ферментов, ускоряющих обменные процессы в организме. Накопление большого количества свободных радикалов в тканях организма является одной из причин ухудшения состояния здоровья человека, подвергшегося лазерному облучению. Предполагают, что свободные радикалы являются причиной изменения наследственности (мутации).

При воздействии на ткани организма излучения большой мощности наблюдалось изменение состава крови подопытных животных. Изменяется артериальное давление, причём интенсивность и стойкость таких изменений зависят, в частности, от состояния центральной нервной системы. Известны случаи изменения поведения животных. После облучения они становились возбуждёнными и агрессивными.

Наблюдения за состоянием здоровья лиц, работающих с лазерами, показали, что их излучение вызывает различные, функциональные нарушения в организме в первую очередь в нервной системе и сердечно-сосудистой системе. Это проявляется в изменении артериального давления, появлении раздражительности, повышенной потливости, появлении головной боли, повышенной утомляемости, боли в глазах, неспокойного сна. Канцерогенного действия лазерного излучения не обнаружено.

В зависимости от режима работы лазера в каждом конкретном случае преобладает тот или иной эффект.

При действии на ткани излучения лазеров в непрерывном режиме преобладает термический эффект. Другие эффекты существенного значения не имеют.

При работе лазеров в импульсном режиме (режиме свободной генерации) преобладает тот же термический эффект. За время импульса тепло из очага поражения не успевает передаться в соседние ткани. Поэтому поражение носит взрывной характер с быстрым повышением температуры и кипением жидкой фазы клеточных элементов. Границы очага поражения при этом резко очерчены.

При воздействии излучения лазеров, работающих в режиме модуляции добротности, существенную роль начинают играть значительные перепады давления и возникающие при этом ударные волны.

Лазерное излучение может поражать различные органы человека, однако наиболее, уязвимыми являются незащищённые части тела – глаза и кожа. Рассмотрим воздействие лазерного излучения на эти части тела более подробно.