文稿/成都希德光安全科技有限公司
激光會對人眼造成不可逆的永久損傷，輕則引起用眼疲勞，重則引起永久失明，這是激光安全準則中時常警醒大家的一句話。但是激光到底是如何對人眼造成損傷的呢？接下來的文章就為大家詳細講一講這個問題。
要說到眼睛的損傷，首先應該熟悉的是眼睛的構(gòu)造。所以我們先來看一看眼睛的一些基礎構(gòu)造和功能。圖1展示了人眼的基本構(gòu)造，眼睛的一些基本光學組織——它們分別是角膜，房水，晶狀體和玻璃體液。在各種組織中，最容易受到激光傷害的組織是角膜，視網(wǎng)膜和晶狀體。
圖1 人眼結(jié)構(gòu)
我們再具體來看看它們分別的功能是什么。如圖所示，整個眼睛最外部的是角膜。人眼的角膜的活體組織直接暴露于環(huán)境中，雖然外部有一層很薄的淚膜保護。淚液層的最表面是厚度小于0.5微米的表面脂質(zhì)單多層膜，然后在其下方是粘蛋白層，其粘蛋白濃度逐漸增加，這些使得角膜的平均折射率為1.376，這些成分提供了眼睛70％左右的屈光力。角膜本身也具有很高的代謝率，可以在24至48小時內(nèi)恢復活力。
瞳孔是眼睛的光圈，正常直徑長度為2-7mm。直徑隨著年齡的增長而減小，但是如果直徑達到7毫米則可能意味著瞳孔損傷。虹膜則是用來調(diào)整眼睛的瞳孔的圓形的有色膜，位于角膜后方。鞏膜是密度較高的纖維殼，用來保持眼睛的球形以及承受眼睛的內(nèi)部壓力。
視網(wǎng)膜可能是大家最熟悉的眼部組織。它的厚度不一，一般為0.4mm，視盤邊緣最厚，約0.5mm，中央最薄，為0.1mm，由神經(jīng)細胞的多個復雜層組成，其中的視桿視錐層是感光組織。視網(wǎng)膜有視桿細胞約12000萬個，對弱光刺激敏感；另外有視錐細胞有650萬～700萬個，對強光和顏色敏感。黃斑處于人眼的光學中心區(qū)，是視力軸線的投影點，人眼視線的清晰都取決于黃斑上真實圖像的形成。黃斑中央的凹陷稱為中央凹，是視力最敏銳的地方，視錐細胞大多集中在這里。
晶狀體位于玻璃體前面，周圍由晶狀體懸韌帶與睫狀體相連，呈雙凸透鏡狀，富有彈性。晶狀體就像照相機里的鏡頭一樣，對光線有屈光作用，同時也能濾去一部分紫外線，保護視網(wǎng)膜，但它最重要的作用是通過睫狀肌的收縮或松弛改變屈光度，使看遠或看近時眼球聚光的焦點都能準確地落在視網(wǎng)膜上。但是晶狀體的新陳代謝緩慢，隨著年齡的增長，調(diào)節(jié)能力會逐漸降低，形成老視現(xiàn)象，如果晶體由于各種原因造成其部分或全部混濁，則發(fā)生白內(nèi)障。
那激光會對這些組織產(chǎn)生哪些影響呢？
光對眼睛帶來的損傷主要是由于其吸收能量引起的溫度效應和光化學反應而引起生物損害。損傷的主要方式取決于光的波長和所暴露的組織。對于激光的危害，損壞的主要原因便是由不同部位對不同波長的光的吸收而引起的高溫造成的組織損傷。
因此，眼睛中受傷的部位與激光輻射的波長直接相關(guān)。對于進入眼睛的激光輻射及其損傷可大致分為：
1.近紫外線波長（UVA）315-400 nm，大部分輻射被吸收在眼睛的晶狀體中，紫外線穿透角膜后被晶狀體所吸收，使晶狀體可溶性蛋白交聯(lián)凝聚，使晶狀體老化或變得不透明，最終發(fā)生白內(nèi)障。紫外線對晶體的影響是可累積的，因此這種影響是延遲的，并且過好幾年可能才會出現(xiàn)問題。
2.遠紫外線（UVB）280-315 nm 和（UVC）100-280 nm，大部分輻射被角膜吸收。紫外線通過光化學作用會造成角膜結(jié)膜急性損傷，使蛋白質(zhì)凝固變性，由此造成角膜上皮脫落。其中，波長280納米的紫外線對角膜的損傷力最大，剛患病時人僅僅感到雙眼有異物感和輕度不適，嚴重時會感到燒灼、劇痛、畏光、流淚、眼瞼痙攣（睜不開眼）等。如反復發(fā)病，可引起慢性瞼緣炎和結(jié)膜炎，形成所謂的雪盲和焊眼。
3.可見（400 -760 nm）和近紅外（760-1400 nm）大部分輻射被傳輸?shù)揭暰W(wǎng)膜，過度暴露可能導致閃光失明或視網(wǎng)膜灼傷和病變。視網(wǎng)膜的病變原理在于，當位于視網(wǎng)膜和鞏膜之間的脈絡膜層的血流無法調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜的熱負荷時，會在眼睛中引起熱灼傷（病變），灼傷會燒傷血管而引發(fā)玻璃體液的繼發(fā)性出血，這會使視野范圍以外的視線模糊不清。雖然視網(wǎng)膜可以修復輕微的損傷，但視網(wǎng)膜黃斑區(qū)域（即視力最敏銳的區(qū)域）的重大損傷是導致視力或暫時失明，或甚至永久視力喪失的主要原因之一。
4.遠紅外線（1400 nm-1 mm）大部分輻射被傳輸?shù)浇悄ぃ^度暴露于這些波長會導致角膜燒傷。波長較長的紅外線還會穿透眼部的組織落在視網(wǎng)膜上，對視網(wǎng)膜會造成傷害，特別是對黃斑區(qū)造成傷害，形成黃斑病變。
其次，暴露的持續(xù)時間也是眼損傷的重要原因。例如，如果激光是可見波長（400至700 nm），光束功率小于1.0 mW，曝光時間小于0.25秒（厭光反應響應時間），視網(wǎng)膜則不會由于光束暴露時間過長而收到損害。1類，2a類和2類（激光分類見注釋）激光屬于這類情況，因此通常不會造成視網(wǎng)膜危害。不幸的是，在3a，3b或4類激光器的光束或鏡面反射觀察以及4類激光器的漫反射可能會造成這樣的傷害，因為光束功率過大，這樣的情況下，0.25秒的厭光反應并不足以保護眼睛不受傷害。
對于脈沖激光器，脈沖持續(xù)時間也會影響眼睛受傷的可能性。持續(xù)時間少于1 ms的脈沖聚焦在視網(wǎng)膜上會引起聲音瞬變，除了前文提到的熱損傷外，還會導致嚴重的其他物理損傷并引發(fā)出血。現(xiàn)在，許多脈沖激光器的脈沖持續(xù)時間都小于1皮秒。美國國家標準學會的ANSI Z136.1標準中定義了預期的可能對眼睛造成傷害的情況下（在特定的暴露條件下）眼睛可以接受的最大允許暴露量（MPE）。如果超過了MPE，則可能導致眼睛受傷的可能性大大增加。因為由于眼睛的焦距放大倍數(shù)（光學增益）約為100,000倍，激光視網(wǎng)膜損傷可能會很嚴重，這意味著進入眼睛的1 mW / cm2的輻照度在到達視網(wǎng)膜時將增加到100 W / cm2。
最后，也是最重要的一點：切勿在任何情況下收到任何激光束的直射！此外還應注意防止激光束反射進入眼睛，這也是為什么國際上提倡激光工作時務必要佩戴激光防護鏡，以減少眼鏡受到的瞬間意外或慢性激光傷害。
注釋：對于可見光激光，美國國家標準學會根據(jù)人眼的受損傷程度將激光分為不同等級，等級如下：1M，2，2A，2M，3A，3R，3B，4，其中包含了對于功率，脈沖頻率和安全防護的敘述。
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