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第五章 声光电治疗注意事项及安全防护
第一节 声光电的安全防护
一、概述
自20世纪60年代以来,激光技术的飞速发展为临床医师开启了一个新的领域,在医学治疗的进展中提供了新的手段和选择,带来的价值不可估量,尤其在医疗美容领域的应用更为集中。在中国,目前声光电设备的应用已非常广泛。
从光-组织相互作用可以得知,声光电对操作者、求美者、旁观者都会产生或多或少的危害,因此,如果缺乏有效的安全培训或者忽视了激光的安全使用操作流程,可能造成相关事故。
2005年10月8日,国家质量监督检验检疫总局发布了“中华人民共和国依法管理的计量器具目录(型式批准部分)”,文件特别强调了对医用超声源、医用激光源、医用电离辐射源(医用三源)的管理。为认真贯彻国家有关部门相关管理规定,减少医用声光电设备临床应用过程中所带来的隐性危害,患者和医务工作者都必须重视并加强声光电设备的应用安全与防护工作。
因此,需要为声光电技术的使用者们建立设备的标准操作流程,甚至成立专业的管理机构。这些安全防护措施的建立将会为患者和使用者提供更安全的治疗环境。在维护整个安全环境中,熟知安全流程、合理使用设备、正确防护、从业人员的培训以及责任心都是不可或缺的。
二、声光电对生物组织的损伤
(一)激光对生物组织的损伤
激光是一种单一、聚集、相干性的光束,当其以一定能量集中作用于一个目标时,如使用不当,可能非常危险,会产生激光生物学损害(biological laser damage)。对于生物体,某些损伤可能是不可逆的永久性损害。
激光治疗时的危险可分为两大类:光束性危害和非光束性危险。
1.光束性危害
指的是激光光束本身造成的生物损伤,可能是直接发生或是意外发生,主要有三种机制。①热效应:是当激光的能量被吸收时,温度急剧升高所造成的;造成组织损伤的因素包括激光的波长、能量密度、暴露在激光下的组织类型以及暴露时间长短;这种风险更容易发生于人的眼睛。②光化学效应:发生在短波激光作用时,波峰550nm能造成类似日晒的光化学损伤;由于光子和组织细胞之间相互作用,导致细胞化学的改变,从而引起损伤。这种类型的损伤是累积性的,需要长时间的暴露(超过15s)。③机械效应:由短脉冲的声波冲击造成。临床上常用的CO 2激光对生物组织有强烈的热效应、冲击波效应、电磁波效应和光化学效应。
光束性危害最大的风险是对眼睛的伤害。激光可能由于直接照射或者间接反射损伤眼睛,其中直接损伤最危险,平面的间接反射几乎与直接损伤可以造成同等的伤害,非平面的不规则反射能量较弱,但高功率时仍然是有害的。由于人眼的结构特点,对光非常敏感,在激光聚焦的过程中,类似于放大镜聚焦太阳光产生焦点性的灼伤,容易烧伤视网膜(retina),带来不可逆的损伤。除视网膜外,激光容易损伤的另一个结构是角膜(cornea)。角膜外层不像皮肤具有角质层保护,角膜外层损伤后比较疼痛,但可以完全修复。若破坏到角膜深层则会产生永久性损伤。
激光眼损伤效应与激光波长、照射时间(脉冲宽度)、瞳孔大小、照射部位等多种因素有关。不同波长的激光在眼中的穿透深度不同,损伤部位也不同。短波、中波紫外激光(180~315nm)和中、远红外激光(1 400~1 000 000nm)能量几乎全部被角膜吸收,因而主要造成角膜损伤;长波紫外激光(315~400nm)可部分透过角膜,到达晶状体后几乎被全部吸收,因而既可损伤角膜,也可损伤晶状体;可见及近红外激光(400~1 400nm)能量大部分可透过眼屈光系统到达视网膜,因而主要造成视网膜损伤。一般来说,激光能量一定时,脉宽越短(越窄),则激光功率越高,损伤越严重,眼损伤阈值也就越低。但当脉宽窄到皮秒级以下时,脉冲宽度对损伤阈值的影响就不再明显。激光照射时间的长短还影响损伤面积和损伤深度,一般照射时间越长,热扩散效应越明显,损伤面积和损伤深度也就越大。此外长脉宽或连续激光较容易造成凝固性损伤,而超短脉宽激光更容易造成爆破性损伤。激光对视网膜的损伤与瞳孔大小有关。在入射激光光斑面积大于瞳孔面积的情况下,进入眼的总能量或功率与瞳孔的面积成正比,因而瞳孔越大,视网膜接受的激光能量越多,损伤就越严重。
紫外线照射皮肤剂量过大时,可发生光照性皮炎;311nm长期照射也有较低的诱发皮肤癌的可能性。紫外线作用于中枢神经系统,可出现头痛、头晕、体温升高等症状;作用于眼部,可引起结膜炎、角膜炎(光照性眼炎),还有可能诱发白内障。
尽管LED蓝光对眼睛的伤害只有紫外线的1/10,但是蓝光对眼睛的伤害是绿光的10倍,长期接触大量短波长蓝光对眼睛伤害依然很大,高强度LED灯照射可能会对视网膜细胞造成不可逆损害,长期暴露于低强度LED光源可能加速视网膜组织老化、导致视力下降。
因而操作时,操作者、求美者、护士都需要根据不同的声光电设备,佩戴相应的护目镜(protective eyewear,goggle)、“接触式角膜保护盖”或相应的角膜保护板。进行眼周治疗的患者,需要使用环氧化物激光眼罩(eyeshield)、金属眼罩。
激光可以对皮肤造成损伤。激光皮肤损伤轻者引起局部色素沉着,出现红斑。红斑有的在照后即刻出现,称为即刻红斑,有的在照后30~60min才出现,称为滞后红斑。红斑一般在出现后24~48h自然消退,不留任何痕迹。损伤重者会引起皮肤局部烧伤,被照组织凝固坏死,皮肤溃疡,形成火山口状凹陷,甚至造成碳化和燃烧。
在口腔周围治疗时,要避免牙齿直接暴露在激光辐射下。可以采用特殊的牙齿覆盖物保护义齿和牙釉质。
2.非光束性危险
主要包括激光治疗时的空气污染、组织飞溅污染、电击伤、火灾等。
激光治疗时的烟雾正逐渐引起管理部门和从业人员的重视。激光治疗产生的烟雾中包括血液、病毒、细菌、碳、毒性气体等,这些物质被称为激光生成的污染物,在使用气化组织的高能量激光(如CO 2激光器)时最容易产生。人们从1986年开始注意到烟雾的危害。研究显示CO 2激光器气化组织产生的烟雾中含有有害微粒,包括完整的病毒及病毒DNA。烟雾中含碳和有毒化合物,如甲醛和苯,其毒性情况尚不清楚。有害气味和浓烟可以引起头疼、恶心,还能引起肺气肿、支气管炎和充血性间质性肺炎。有报道在使用CO 2激光器治疗产生的烟雾中发现了有活性的人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)。经激光治疗后的烟雾造成乙型肝炎病毒和人类免疫缺陷病毒的传播及感染是最为严重的潜在危险。分子学研究技术证实,使用连续CO 2激光器照射感染了人类免疫缺陷病毒和猴免疫缺陷病毒的培养细胞,在激光照射后产生的烟雾中确实含有这两种病毒。但是,这些病毒是否具有感染性尚不明确,因为在激光照射的过程中,病毒会受到损伤。
超脉冲CO 2激光器治疗产生的烟雾颗粒平均直径为3.37μm(主要成分为碳和氧,另有微量钠、硫、氯),与PM 2.5微粒大小相当,属于对肺有损害的微颗粒,建议医学激光治疗时增强医患人员防护意识与措施。通常使用的普通外科口罩仅能滤除大于5μm的颗粒,高滤过效能的口罩能阻止小于0.1μm的微粒,但容易引起呼吸困难,与此同时,在实际使用中口罩无法与脸部紧贴,手术烟雾经常从宽松部位进入鼻腔或口腔,因此口罩预防烟雾的作用有限。
所有产烟的操作过程要用排烟系统排除烟雾,在治疗区使用适当的集烟技术可以减少吸入危险。当收集管离治疗区1cm时能产生98%的功效,移至2cm时效力下降50%。护士和助手应注意拿好烟雾收集装置,不能因怕它移位而捆绑或夹在床单上,市售的装置滤过水平不一,考虑到激光烟雾中最小的病毒颗粒直径有0.1μm,建议使用大功率、过滤效果好、直排房间外的排烟器,如超高效过滤器(ultra low penetrating air filter,ULPA)。
激光治疗时皮屑的飞溅:目前有人提出了在超短脉冲激光治疗时的安全性问题,如QS红宝石激光器和QS Nd:YAG激光器治疗时,组织细胞会发生显微型爆炸,形成细小的碎片,在这些碎片中含有有活性的细胞成分、微生物及血液等,这种显微型爆炸的速度是惊人的,可达到或超过音速。因此,这些成分也将以这一速度向空气中传播,继而混入空气中。目前已有一些生产厂商注意到这一危险的存在,因此,在手具上装配了保护性装置,如Versapulse C在其QS激光器的治疗手具上就装配有一个玻璃筒的隔板来阻止飞溅的细胞碎片。但是有时这些碎屑包括组织碎片、血液和组织液很难防护,所以还应该采取其他排除污物或防护的方法,建议在进行QS激光器治疗时,治疗者及护士仍应佩戴手套和口罩,有条件可更换治疗服装。使用面具或遮挡装置、护目镜、手套、衣服、帽子和鞋套,以防范激光治疗时飞溅组织的污染,同时也保护了病人。只有正确佩戴面罩才能起到保护作用,如果边缘或鼻子部分留有空隙就不能起到过滤作用。
电击伤和火灾的发生概率较低,应该从激光设备正常安装、保养、维护、使用入手,遵从规定,正确安装,控制环境和掌握使用规程,避免这类事故。
(二)超声波的危害
目前超声波在临床上,既用于诊断,又用于治疗。超声诊断法在临床得到广泛应用,成为无法替代的影像学检查方法。高强度聚焦超声(HIFU,俗称超声刀)是一种能从体外对体内进行加热治疗的方法,用于实现杀灭肿瘤细胞或者去皱、深层紧肤的目的。
对于超声诊断安全性所依赖的超声生物效应及超声剂量学的研究,即超声诊断剂量的参考标准,远远落后于超声应用诊断学的发展。而超声波作为一种能量,必然存在能量的安全阈值问题。至今国际上还未建立起一个严格的科学标准意义上的安全剂量,研究发现,在母体内接受过超声波辐射的新生儿,其体重比未经超声波辐射的正常婴儿体重低。我国学者在研究中还发现,超声诊断影响绒毛细胞内的生化代谢,并使蜕膜组织的免疫学反应减弱,说明超声诊断对胚胎和胎儿有潜在的危害。
近半个世纪以来,人们对超声生物效应及其对生物体的危害做了大量的研究工作,范围遍及生物体系的各个层次:①在生物分子水平,超声生物效应表现为大分子分解、变性,释放自由基,酶活力的改变,DNA损害,姐妹染色体单体交换率的增加;②在细胞水平,超声生物效应表现为细胞生长变慢、克隆形成率的降低、细胞膜结构及功能异常、细胞器破坏、细胞死亡;③超声对人体器官的损害是多发的,用大剂量的超声处理动物的卵细胞和胚胎,可观察到胚胎发育不健全、先天畸形、流产甚至死亡。
高强度聚焦超声治疗时可以直接引起组织损伤。它通过聚焦把超声能量聚集在一点,使聚焦点处组织温度骤然升高(65~72℃),高温可以破坏组织;如果操作不当,会造成医源性损伤(如损伤面神经)。
(三)射频辐射的危害
射频辐射,特别是高强度辐射,引起机体致热效应,对健康的危害是显而易见的,如可导致脑萎缩、白内障、晶状体浑浊、造血和淋巴器官发育不全、生殖系统障碍等。人体在反复接触低强度的微波照射后,体温虽无上升,但也能造成机体健康的危害。电磁辐射对人体健康的影响比较广泛,能引起神经、生殖、心血管、免疫功能及眼睛等方面的改变,如神经衰弱、脱发、机体免疫力下降、晶状体浑浊等。实验室研究发现,长期低强度射频电磁辐射非致热效应,对动物神经内分泌、膜通透性、离子水平等都有影响。也有研究认为射频微波能引起DNA损伤、染色体畸变等。
三、声光电的安全标准
(一)激光安全标准
根据大量的动物实验和部分人体检测(特别是激光损伤事故)结果,许多工业发达国家和一些国际组织都制定了一系列激光安全标准。激光安全标准可分为国际标准、国家标准、地区标准、国家军用标准、行业标准等。
美国国家标准局早在1973年就颁布了国家标准《激光安全应用》(ANSI Z—136.1),该标准分别于1976年、1980年、1986年、1993年和2000年进行了修订;1988年颁布了《光源为激光二极管和发光二极管的光纤通信系统安全应用》(ANSI Z—136.2)和《激光医疗设备安全应用》(ANSI Z—136.3),并于1996年对ANSI Z—136.3进行了修订。
我国也制定了一系列的激光安全标准,如国家标准《激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南》(GB 7247—1995)(2001年作了修订)、国家军用标准《军用激光器危害的控制和防护》[GB 470(A)—1997]等。
激光安全标准的核心是对人员受激光照射的安全限值(或最大允许照射值)作出了规定。安全限值包括眼的安全限值和皮肤安全限值。激光波长和照射时间(脉冲宽度)不同,安全限值也不同,其计算方法较为复杂,各标准中均有详细说明,在此不予赘述。
(二)电磁辐射的卫生标准和防护规定
为了预防电磁辐射对人体的危害,1979年由我国卫生部等部门联合发布了《微波辐射暂行卫生标准》;1983年修订了该标准,1989年该标准正式被批准为国家标准(GB 10436—89),规定了作业场所超短波(30~300MHz)辐射的限值、短期暴露最大限值及作业场所电磁波0.1~0.3MHz频段的限值。
1988年颁布的《环境电磁波卫生标准》(GB 9715—88),规定了电磁波0.1~30MHz频段的一级标准限值、二级标准限值,30~300MHz频段的一级标准限值、二级标准限值和300~30 000MHz频段的一级标准限值、二级标准限值。
四、激光的风险管理和防护
激光是一种具有高温高热特性的治疗,因此不当的操作会引起医师或患者的损伤,如火、热损伤等。
(一)治疗室的布置
激光治疗室的布置应该尽量简单明快,虽然治疗室内可以布置得艺术化或者添加其他的装饰,但是在有氧气的环境中,有时可能因为激光的高温而点燃可燃性物品而引起火灾,所以不主张在室内存放易燃物品包括窗帘、毛巾或海绵等,这类物品有可能被激光直接点燃或被反射回来的激光点燃。为了减少这种风险,在治疗区尽可能放置潮湿的或不可燃的物品,不应该垂挂任何多余的窗帘(应使用防火窗帘)。
房间一定要光线充足,正常单间治疗室最好配备2~4个LED灯,必要时需准备无影灯。
(二)工作间状态
工作时关闭治疗室房门,低功率激光——1类、2类激光(Class 1 lasers,Class 2 lasers)治疗室需要挂“小心”警示牌;3类、4类激光(Class 3 lasers,Class 4 lasers)治疗室挂“危险”警示牌),护目镜挂在门口,以便任何人进入治疗室时佩戴。激光未工作时应取下警示牌。窗户上用遮光物或滤光物覆盖,防止光束透过。只有CO 2激光可被玻璃或塑料窗阻挡,不需其他防护措施。平时关闭设备,只有授权操作者才能打开激光,这样可最有效地限制激光的使用。另外,在治疗室内应该配备消防工具以备不时之需。
(三)物品管理
消毒用酒精是极易燃烧的,很有可能被激光所产生的高热点燃。因此,在激光治疗的部位应避免含酒精的溶液,即便根据临床需要使用,也应该等待酒精充分挥发后再进行治疗。有些染料激光的染料也是可燃性物质,也应引起足够的重视。消毒液可以用其他非易燃物品替代,如碘伏等。CO 2激光术前即刻的皮肤消毒不应用易燃药物,如氯己定、异丙醇,除非用水彻底地洗净这些易燃药物。
(四)医患双方的眼睛防护
由于多数激光对眼睛有明显的损伤作用,因此使用过程中,医患双方的眼睛防护尤其重要,均需要使用与激光器配套的防护眼罩或眼镜。患者用眼罩一般使用金属材质制成,可以完全阻挡各型激光的透射。医用防护眼镜则应该在有效阻挡或衰减激光的情况下,保证一定的观察效果。因此医用防护眼镜均需要根据相应激光器的光学特点,使用特定材质或涂层等,实现有效防护。在使用医用防护眼镜时,一定要确认与激光器相对应。相同激光器的不同发光模式可能需要不同的专用防护眼镜。激光治疗环境中如有其他人员,也应该佩戴相应的防护眼镜。
五、超声和射频的风险管理和防护
诊断超声对人体产生有害效应的概率不大,以至于在临床应用中难以发现,但是潜在的损伤却不能因此而排除。对超声波的防护,应提高防护意识,临床应用超声诊断的过程中,在保证获得必要的诊断资料的前提下,应尽量采用最小的辐照强度和最短的辐照时间。
高强度聚焦超声在医疗美容领域的使用正在逐步推进,但是国内尚未正式批准,相关的标准和防护使用规范还没有形成,有待探索研究。
六、声光电的环境管理
医疗激光设备需要在专门治疗区域或房间内使用。
只要激光机工作,就可能有光束危害(包括火灾、烧伤和眼部伤害)。正因为如此,操作者应注意,在停止治疗时应将仪器置于关闭状态,治疗时才置于就绪状态。光束经过的通路上不应有障碍物。部分激光直接照射或反射至布帘、毛巾、海绵上时,易发生燃烧,引起火灾。为防患于未然,手术区域只能有潮湿的或非易燃物,房间里可以放一满盆水和灭火器,且置于随手可拿到之处。
治疗器械中一些外科器械具有明亮洁净的表面,能反射光线,应进行必要的表面处理,如涂黑或用潮湿的海绵或布遮盖,以防止意外的激光照射,因为光束可经镜面反射至一些意想不到的区域,而引起火灾。手术时使用的所有器械也需特别处理或以湿海绵覆盖。
七、电离辐射源的防护
国家卫生健康委员会为加强对辐射源的防护,出台了一系列防护标准和防护条例及有关规定,拥有和使用医用放射源的医疗机构,必须提高防护意识,制订切实可行的放射卫生防护措施。
1. 建立放射防护责任制,落实管理措施。
2.按规定设置电离辐射标志或者电离辐射警示标志。
3. 按规定制订放射诊断、治疗质量控制方案。
4.按规定对含放射性同位素设备及射线装置、放射工作场所及其周围环境、放射防护设备性能等进行定期检测。
5. 按规定对放射工作人员进行个人剂量监测、健康体检并建立健康档案。
6.对废弃放射性同位素,按规定处置并办理注销手续。
我国2004年规定个人剂量限值为每年20mSv(毫希)。房间的设计必须符合放射要求,工作人员需佩戴射线检测设备,严格按流程操作。
八、制度管理
激光治疗室需要有标准化操作规程手册(standard operating procedures manual,SOP manual),要有管理制度,包括房间设置、激光位置、电源及插座是否符合要求、激光使用权及操作规范、人员培训、特定类别激光管理、防护设备管理、工作人员及非工作人员的防护措施等管理制度、措施等。
(关 欣 韩 玉 刘永生)