眾所周知，激光產(chǎn)品對(duì)人眼會(huì)產(chǎn)生危害，那么具體這個(gè)危害是怎么體現(xiàn)的呢？

今天中為檢驗(yàn)小編就詳細(xì)為大家解釋激光對(duì)人眼的危害是怎么產(chǎn)生的。

在下圖D.1中，簡要敘述了眼的解剖。眼特別適合于接收和傳導(dǎo)光輻射。因過量照射引起的有關(guān)病理學(xué)改變概括于表 D.1中，熱相互作用機(jī)理顯示于圖 D.2 中。紫外和遠(yuǎn)紅外激光輻射致使角膜損傷，然而可見光與近紅外輻射將被透射到視網(wǎng)膜上引起損傷。

可見光和近紅外激光對(duì)眼的損傷是特殊的，因?yàn)檠矍蚰苡行У赝干涔廨椛?，這一特性使得色素含量較多的組織受到較強(qiáng)的輻照。從角膜到視網(wǎng)膜，輻照度的增加近似等于瞳孔面積與其在視網(wǎng)膜的像面積之比。

輻照度增大是因?yàn)檫M(jìn)入瞳孔的光在視網(wǎng)膜上被聚焦成一個(gè)“點(diǎn)”。瞳孔是一個(gè)可變的孔徑，對(duì)年輕人的眼睛而言，其直徑最大可擴(kuò)張至7 mm，對(duì)應(yīng)于這樣一個(gè)瞳孔的視網(wǎng)膜影像，直徑可在 10μm~20μm之間。考慮到眼內(nèi)散射和角膜像差，從角膜到視網(wǎng)膜輻照度的增加有2×10?量級(jí)。

表 D.1 過量光照的病理效應(yīng)一覽表

根據(jù)GB 7247.1標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，認(rèn)為7mm的瞳孔是限制孔徑，因?yàn)樵撝凳且环N最壞的條件下，并且是對(duì)年輕人最壞情況下的瞳孔直徑進(jìn)行測(cè)量而得到的。對(duì)7 mm瞳孔假設(shè)的一個(gè)例外是，當(dāng)連續(xù)觀看可見光(400 nm~700 nmì激業(yè)源超過10s時(shí)，計(jì)算不致引起來照性視網(wǎng)膜炎的照射限值。在這種情況下，假設(shè) 3mm 的瞳孔是最壞條件；不過，由于瞳孔在空間的生理性運(yùn)動(dòng)，用于平均輻照度測(cè)量的7 mm孔徑仍被認(rèn)為是合理的。因此，持續(xù)時(shí)間大于 10 s的AEL 仍然用7 mm的孔徑導(dǎo)出。

如果一束強(qiáng)激光聚焦到視網(wǎng)膜上，僅有一小部分光(不超過5%)被視桿和視錐中的視色素所吸收。而絕大部分光將被色素上皮中的黑色素所吸收(在黃斑區(qū)，波長為400 nm~500 nm 范圍內(nèi)的部分能量將被黃色的黃斑色素吸收)。被吸收的能量會(huì)導(dǎo)致局部發(fā)熱，并灼傷色素上皮和相鄰的光敏視桿和視錐。這種燒傷或損傷可能導(dǎo)致視力喪失。光化學(xué)損傷，盡管是非熱的，但也發(fā)生在色素上皮層。

這種視力的喪失是否是永久性的，取決于照射的強(qiáng)度。通常僅當(dāng)黃斑中心或中央凹損傷時(shí)，受照人員才會(huì)自我感覺到視力減退。

中央凹是黃斑中心的一個(gè)小凹陷，是視網(wǎng)膜最重要的部分，是視覺最敏銳區(qū)。中央凹是視網(wǎng)膜用來“辨別物體真相”的部分。中央凹所對(duì)的視角大約相當(dāng)于月亮的張角。倘若此區(qū)受損傷，視力減退最初表現(xiàn)為一個(gè)模糊的白斑遮蔽視覺中心區(qū)，但在兩周內(nèi)或更長的時(shí)間，白斑會(huì)變?yōu)楹诎摺?/span>

最后，患者可能在正常視覺中不會(huì)再察覺到這個(gè)盲點(diǎn)(暗點(diǎn))。然而，當(dāng)在注視像一張空白紙樣的視場(chǎng)時(shí)，盲點(diǎn)立刻就會(huì)顯露出來。視網(wǎng)膜周邊損傷只有在視網(wǎng)膜被整體破壞時(shí)，病人才會(huì)主觀感覺到。小的周邊損傷往往會(huì)被忽視，甚至在系統(tǒng)的眼科檢查中也未必會(huì)發(fā)現(xiàn)。

在400 nm~1 400 nm 波長范圍內(nèi)，最大的危害是視網(wǎng)膜損傷。角膜，房水，晶狀體和玻璃體對(duì)這些波長的輻射是透明的。對(duì)于良好的平行光束，由于其視網(wǎng)膜像被假定是直徑10μm~20μm的衍射極限光斑，故其危害實(shí)際上與輻射源和眼之間的距離無關(guān)。在這種情況下，假定達(dá)到熱平衡，則視網(wǎng)膜危害區(qū)域取決于最小對(duì)向角αmin，它通常對(duì)應(yīng)大約25μm直徑的視網(wǎng)膜圓斑。

對(duì)于擴(kuò)展源，其危害隨光源和眼之間的觀察距離而變化，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜的瞬時(shí)輻照度只依賴于該光源的輻射亮度及眼球晶狀體的特性，較大視網(wǎng)膜像的能量熱擴(kuò)散效率較低，導(dǎo)致視網(wǎng)膜熱損傷依賴于光斑大小，而光化學(xué)損傷(僅在400 nm~600 nm 光譜區(qū)占支配地位)不存在這種依賴性。此外，對(duì)于連續(xù)波激光照射，眼睛運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)散了吸收的能量，導(dǎo)致對(duì)不同的視網(wǎng)膜圖像尺寸有著不同的風(fēng)險(xiǎn)依賴性。

在推導(dǎo)視網(wǎng)膜危害區(qū)域的眼照射極限值時(shí)，眼運(yùn)動(dòng)的修正因子僅適用于觀察持續(xù)時(shí)間大于 10 s的情況。雖然在0.1s~10s的時(shí)間范圍內(nèi)，被稱為眼跳(眼急動(dòng))的生理性眼運(yùn)動(dòng)確實(shí)擴(kuò)散了視網(wǎng)膜最小像(0.25 μm或更小)內(nèi)吸收的能量，但眼照射限值對(duì)這一觀察條件提供了一個(gè)期望的附加安全因子。照射時(shí)間為0.25s時(shí)，視網(wǎng)膜上受照?qǐng)A斑平均約為50μm。照射時(shí)間為 10s時(shí)，視網(wǎng)膜上受照區(qū)域約為75μm，并且相對(duì)固定的眼睛，在考慮到光斑大小依賴性時(shí)，最小像條件下的附加安全因子變?yōu)?1.7。當(dāng)照射時(shí)間為100s時(shí)，受照區(qū)域(在50%點(diǎn)測(cè)量)很難小到 135μm，導(dǎo)致最小像條件的附加安全因子為2~3 或更大。

來自眼動(dòng)研究和視網(wǎng)膜熱傷害研究的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，推導(dǎo)出觀察時(shí)間 T? 的轉(zhuǎn)效點(diǎn)，在這點(diǎn)上，眼動(dòng)補(bǔ)償了在眼睛固定不動(dòng)時(shí)，由于視網(wǎng)膜照射持續(xù)時(shí)間增加而增加的熱傷害的理論風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)橐赃M(jìn)入眼內(nèi)的熱損傷閾值(用輻射功率表示)隨著照射持續(xù)時(shí)間t的增加而降低到一0.25次方(即持續(xù)時(shí)間每增加10倍，損傷閾值僅減少44%)，對(duì)于更長觀看時(shí)間造成的風(fēng)險(xiǎn)增加，只要適度增加受照視網(wǎng)膜區(qū)域就可以進(jìn)行補(bǔ)償。隨著觀看時(shí)間增加，眼運(yùn)動(dòng)加大，引起視網(wǎng)膜受照區(qū)域增加，對(duì)于較大的擴(kuò)展源，需要用更長的時(shí)間補(bǔ)償熱擴(kuò)散減少的影響。這樣，隨著對(duì)向角α的增大，轉(zhuǎn)效點(diǎn) T? 從 10 s(對(duì)小光源)增加到100s(對(duì)大光源)。

超過100s.對(duì)于小的和中等大小的像，熱損傷的風(fēng)險(xiǎn)不再增加。照射限值和測(cè)量條件的規(guī)定，力求根據(jù)這些變量進(jìn)行簡化處理，從而得到關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)的保守確定。依據(jù)保守假設(shè)：視網(wǎng)膜像在大約25 μm~1m m(相當(dāng)于角度為1.5 mrad~59 mrad)之間時(shí),視網(wǎng)膜熱損傷閾值與視網(wǎng)膜像(穩(wěn)定的)的大小成反比，超過 1.7mm(相當(dāng)角度大于100 mrad)，與光斑大小無關(guān)。

對(duì)于穩(wěn)定的像，光化學(xué)引起的視網(wǎng)膜損傷與光斑尺寸無關(guān)。與熱損傷的機(jī)理不同，光化學(xué)損傷的閾值具有很強(qiáng)的波長依賴性和照射劑量依賴性，即，隨著照射持續(xù)時(shí)間的增加，閾值反而減小。對(duì)向角為1 mrad~1.5 mrad的焊弧引起的光化學(xué)損傷研究顯示,其典型損害尺寸為 185μm~200 μm(相當(dāng)于11 mrad~12 mrad視角)，這清楚地顯示了在注視期間眼動(dòng)的影響。從這些和其他注視期間眼動(dòng)的研究，求解出防止視網(wǎng)膜光化學(xué)損傷的MPEs。這些研究也導(dǎo)致照射持續(xù)時(shí)間為10 s~100 s的MPE輻照度被規(guī)定為在 11 mrad區(qū)域上的平均值。因此，張角α小于11 mrad的光源被等同視為“點(diǎn)狀”光源，并且α??的概念被擴(kuò)展到連續(xù)波激光器觀看。這個(gè)方法并不嚴(yán)格正確，因?yàn)橐粋€(gè)11 mrad光源的輻照度測(cè)量并不等同于在11 mrad視場(chǎng)(γ)上平均的輻照度，除非光源屬平頂(“頂帽”)輻射度分布。

因此，GB 7247.1標(biāo)準(zhǔn)中，在光源對(duì)向角和光化學(xué) MPE 值的輻照度平均之間做了區(qū)別。當(dāng)觀察時(shí)間超過約30s~60 s時(shí)，在注視期間急促的眼運(yùn)動(dòng)一般由視覺作業(yè)確定的行為運(yùn)動(dòng)所支配，完全沒有理由假設(shè)光源完全成像于中央凹上的持續(xù)時(shí)間大于100s。由于這個(gè)原因，接收角γρρ隨著t的平方根線性增加。對(duì)所有照射持續(xù)時(shí)間，最小對(duì)向角amia合理地保持在視網(wǎng)膜熱危害評(píng)價(jià)時(shí)所用的1.5 mrad參考角上。但是，對(duì)于視網(wǎng)膜光化學(xué)危害的評(píng)估，概念實(shí)際上是不同的，因?yàn)榻?/span>γ??是測(cè)量輻照度的接收角的線性角，重要的是，僅適用于大于約1 1 mrad的擴(kuò)展源。

觀察距離。對(duì)于“點(diǎn)型”的發(fā)散激光束光源，其危害隨著激光束束腰與眼睛的距離的減少而增加。原因是，隨著距離減小，其收集的功率增加，對(duì)于真實(shí)的激光光源，距離下降到100mm那樣近時(shí)(由于眼的調(diào)節(jié)能力)視網(wǎng)膜上像的尺寸可假設(shè)保持在接近衍射極限的量級(jí)。最大危害出現(xiàn)在最短調(diào)節(jié)距離上。隨著距離的進(jìn)一步減小，對(duì)裸眼的危害也減少，這是由于視網(wǎng)膜像的迅速變大導(dǎo)致輻照度相應(yīng)減小，即使有可能收集到更大的功率也是如此。為了模擬借助雙目鏡或望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)直激光束進(jìn)行光學(xué)輔助觀看時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)獲得清楚觀看的最近距離，使用50mm孔徑的最近觀看距離設(shè)定為2m處。

對(duì)在GB 7247.1標(biāo)準(zhǔn)來說，在400 nm~1 400 nm范圍內(nèi)的所有波長上，人眼調(diào)節(jié)的最短距離定為100mm。選擇這樣一個(gè)折衷方案是因?yàn)槌贻p人和極少近視眼之外，其他人員不能把眼調(diào)節(jié)到100mm以下的距離上。這個(gè)距離可以用于光束內(nèi)視情況下的輻照度測(cè)量(見表11)。

對(duì)于小于400nm或大于1400nm的波長.最大的危害是對(duì)晶狀體或角膜的損傷。根據(jù)波長，光輻射或被角膜或被晶狀體優(yōu)先或者完全吸收(見表D.1)。對(duì)于這些波長的發(fā)散光束光源(擴(kuò)展或點(diǎn)型)，光源和眼之間的距離應(yīng)該避免過短。

在1500 nm~2600 nm的波長范圍內(nèi)，激光輻射可透入房水。加熱效應(yīng)因此會(huì)擴(kuò)散到眼睛的更大體積內(nèi)，因而對(duì)于小于10 s的照射MPEs升高。當(dāng)脈沖寬度很短，且波長在吸收體積最大的1 500 nm到1800nm范圍內(nèi)時(shí)，MPEs升高最明顯。當(dāng)時(shí)間長于10s時(shí)，熱傳導(dǎo)使熱能量重新分布，因而透射深度的作用不再明顯。

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