Corso LA SICUREZZA LASER

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1 Sincrotrone Trieste S.C.p.A. Servizio di Prevenzione e Protezione Corso LA SICUREZZA LASER I rischi sanitari da radiazione laser Do0. Pierluigi Esposito Medico Competente Sincrotrone Trieste Formazione/Informazione dei lavoratori ai sensi del D.Lgs. 81/08 Titolo I Capo III ArC. 36 e 37 Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 1 of 42

2 Laser Per laser si intende un dispositivo che amplifica la luce producendo fasci luminosi monocromatici e coerenti, con frequenze che vanno dall'ʹinfrarosso all'ʹultravioleco e, recentemente, anche nella gamma dei raggi X; un fascio di luce laser è caracerizzato da alta potenza e forte direzionalità. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 2 of 42

3 Laser La luce, viene emessa, viene assorbita e si propaga nello spazio so0o forma di pacche0i di energia chiamati quanti o fotoni Un sistema atomico può esistere solo in determinati stati energetici, chiamati anche stati stazionari Ogni processo di emissione o di assorbimento di fotoni associati ad una radiazione ele0romagnetica di qualsiasi frequenza implica una variazione del contenuto energetico del sistema atomico, ossia una transizione fra due stati stazionari La frequenza ν della radiazione emessa o assorbita è legata ai valori E i ed E f dell energia dell atomo negli stati iniziale e finale dalla relazione v=(e i - E f )/h Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 3 of 42

4 I rischi sanitari da radiazione laser CaraCeristiche Direzionalità Monocromaticità Brillanza Coerenza Impulsi ultra- brevi Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 4 of 42

5 I rischi sanitari da radiazione laser Vecchia Classiﬁcazione dei Laser CLASSE 1 Exempt Laser Il fascio di questo tipo di dispositivi è considerato innocuo perché la radiazione emessa è sempre al disoco degli standard massimi consentiti (MPE, Massima Esposizione Permessa). CLASSE 2 - Low- Power, Visible, Continuous- Wave Laser I laser in questa classe possono emecere radiazione pericolosa, ma la loro potenza è così bassa da risultare in qualche modo dannosa solo in caso di esposizione direca e prolungata ovvero per un tempo superiore ai 0,25 secondi. Sono compresi in questa classe i laser ad emissione continua e nel visibile ( nm), con potenza 1 mw Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 5 of 42

6 I rischi sanitari da radiazione laser Vecchia Classificazione dei Laser CLASSE 3A - Medium Power Laser Sono compresi in questa classe i laser con emissione nel visibile e una potenza in uscita fino a 5mW. Possono emecere radiazioni sia nel campo del visibile che in quello del non visibile e i loro fasci non sono pericolosi se osservati direcamente in maniera non continua, mentre lo possono diventare se si utilizzano strumenti che amplificano e concentrano il fascio ocico (quali microscopi, binocoli, ecc.). CLASSE 3B - Medium Power Laser I laser di classe 3B hanno potenze medie comprese tra i 5mW e i 500 mw. I laser di classe 3B sono pericolosi per gli occhi se non proteci e possono essere pericolosi per la pelle; anche le riflessioni diffuse da questi sistemi possono essere pericolosi. Devono essere prese precauzioni per evitare lo stazionamento nella direzione del fascio o del fascio riflesso da una superficie. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 6 of 42

7 I rischi sanitari da radiazione laser Vecchia Classificazione dei Laser CLASSE 4 - High Power Laser Sono i laser più pericolosi in quanto, oltre ad avere una potenza tale da causare seri danni ad occhi e pelle anche se il fascio è diffuso, possono costituire un potenziale rischio di incendio, causare fuoruscita di materiale tossico e spesso il voltaggio e l amperaggio di alimentazione sono pericolosamente elevati. Molti tipi di laser sono contenuti in strucure chiuse; in questo caso, la loro pericolosità viene calcolata sulla base della radiazione effecivamente visibile all esterno della strucura stessa. Naturalmente il sistema deve essere proteco contro gli accessi accidentali, da parte di personale non autorizzato, durante il funzionamento dell apparecchiatura. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 7 of 42

8 I rischi sanitari da radiazione laser Vecchia Classiﬁcazione dei Laser Classe I (<1mW): Completamente innocui. Classe II (<4mW): Normalmente non sono in grado di arrecare danni alla vista (ad es. stampanti laser). Classe IIIa (<5mW): Possono danneggiare la vista se guardati tramite dispositivi owici (ad es. puntatori laser). Classe IIIb (<500mW): L'ʹesposizione direwa al raggio è sempre pericolosa per la vista e in grado di causare danni alla cute. Classe IV (>500mW): È pericolosa l'ʹesposizione anche al raggio diﬀuso (laser industriali usati per il taglio dei metalli). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 8 of 42

9 I rischi sanitari da radiazione laser Nuova Classiﬁcazione Classe 1 - Laser che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, incluso l'ʹuso di strumenti ocici per la visione del fascio. Classe 1M - Laser che emecono nell'ʹintervallo di lunghezza d'ʹonda tra 302,5 nrn e 4000 nrn che sono sicuri nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, ma possono essere pericolosi se l'ʹoperatore impiega ociche di osservazione all'ʹinterno del fascio. Classe 2 - Laser che emecono radiazione visibile nell'ʹintervallo di lunghezze d'ʹonda tra 400 e 700 nrn; la protezione dell'ʹ occhio è normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riﬂesso palpebrale. Questa reazione fornisce un'ʹadeguata protezione nelle condizioni di funzionamento ragionevolmente prevedibili, incluso l'ʹuso di strumenti ocici per la visione del fascio. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 9 of 42

10 I rischi sanitari da radiazione laser Nuova classiﬁcazione Classe 2M - Laser che emecono radiazione visibile nell'ʹintervallo di lunghezze d'ʹonda tra 400 e 700 nrn; la protezione dell'ʹ occhio è normalmente assicurata dalle reazioni di difesa compreso il riﬂesso palpebrale; comunque, la visione del fascio può essere più pericolosa se l'ʹoperatore impiega ociche di osservazione all'ʹinterno del fascio. Classe 3R - Laser che emecono nell'ʹintervallo di lunghezze d'ʹonda tra 302,5 e 106nrn, dove la visione direca del fascio è potenzialmente pericolosa ma il rischio è più basso dei laser di Classe 3B; i requisiti del costrucore e le misure di controllo per il Responsabile delle acività sono meno che per i laser di Classe 3B. Il LEA è inferiore a cinque volte il LEA di Classe 2 nell'ʹintervallo di lunghezze d'ʹonda tra 400 e 700 nrn, ed inferiore a cinque volte il LEA di Classe 1 per le altre lunghezze d'ʹonda. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 10 of 42

11 I rischi sanitari da radiazione laser Nuova classificazione Classe 3B - Laser che sono normalmente pericolosi nel caso di esposizione direca del fascio; la visione della adiazione diffusa è normalmente non pericolosa. Classe 4 - Laser che sono anche in grado di produrre riflessioni diffuse pericolose; Possono causare lesioni alla pelle e potrebbero anche costituire un pericolo d'ʹincendio. Il loro uso richiede un'ʹestrema cautela. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 11 of 42

12 I rischi sanitari da radiazione laser Confronto tra la vecchia e la nuova classificazione I LEA della Classe 1 della vecchia e nuova classificazione non sono tra loro identici. I LEA della Classe 2 della vecchia e nuova classificazione non sono tra loro identici. I LEA della Classe 3A e Classe 3R non sono tra loro identici. I LEA della Classe 3B della vecchia e nuova classificazione sono tra loro identici. I laser classificati 4 con la vecchia classificazione sono ancora classificati 4 con la nuova classificazione. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 12 of 42

13 I rischi sanitari da radiazione laser per i rischi correlati e le normative di sicurezza si fa riferimento alla vecchia classiﬁcazione, non c è ancora una corrispondenza tra le due classiﬁcazioni Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 13 of 42

14 Il laser in medicina Successivamente alla sua invenzione nel 1960, il laser è stato usato diffusamente per scopi medici. La risposta terapeutica dipende in maniera complessa dalla scelta della lunghezza d'ʹonda, dalla durata di irradiazione e dalla potenza del laser. Combinazioni diverse di questi parametri sono impiegate per trasformare l'ʹenergia luminosa in energia meccanica, termica o chimica. Generalmente gli effe0i meccanici sono prodo0i dall'ʹapplicazione di brevi impulsi (dell'ʹordine dei nanosecondi) e alte energie Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 14 of 42

15 Oftalmologia Correzione dei dife0i refra0ivi: miopia, astigmatismo e ipermetropia. In tuci questi casi il profilo della cornea - la superficie oculare trasparente - viene 'ʹmodellato'ʹ con varie tecniche (PRK e LASIK). InfaCi, la cornea funziona come una lente naturale: modificandone la curvatura si varia il fuoco (il punto in cui i raggi luminosi convergono) e si può fare in modo che le immagini arrivino nitide sulla retina. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 15 of 42

16 Riabilitazione Aumento del flusso ematico per vasodilatazione capillare ed arteriolare con conseguenza azione antiflogistica, Modificazione della pressione idrostatica intercapillare con conseguente maggior riassorbimento dei liquidi interstiziali e quindi riduzione edemi e aumento e acivazione del ricambio cellulare Aumento della soglia di percezione delle terminazioni nervose con conseguente azione analgesica Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 16 of 42

17 Riabilitazione Effe0o antalgico: usato in riabilitazione e nei post traumatizzati da sport. Effe0o biostimolante: aumenta la capacità cicatriziale dei tessuti (cute e muscolo) Riduzione edemi Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 17 of 42

18 Altri Usi 1. Gastroenterologia 2. Medicina Estetica Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 18 of 42

19 Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 19 of 42

20 Effe0i biologici e patologie indo0e Un fascio di luce laser sia dire0o, che riflesso da superfici speculari può causare danni anche irreversibili alle stru0ure oculari e alla pelle; la natura di questi danni dipende dalla lunghezza d onda della radiazione, mentre la gravità è legata alla densità di potenza E (per sorgenti in funzionamento continuo) o alla densità di energia H (per fasci in funzionamento impulsato) e al tempo in cui la stru0ura oculare è esposta al fascio laser. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 20 of 42

21 Regione spettrale Occhio Pelle Ultravioletto C ( nm) Ultravioletto B ( nm) Ultravioletto A ( nm) Visibile ( nm) Infrarosso A ( nm) Fotocheratite Cataratta fotochimica, Lesione fotochimica e termica della rertina Cataratta Bruciatura della retina Eritema, Accelerazione del processo di invecchiamento della pelle Aumento della pigmentazione Annerimento del pigmento Reazioni fotosensibili Bruciatura della pelle Annerimento del pigmento Reazioni fotosensibili Bruciatura della pelle Infrarosso B ( nm) Cataratta, Bruciatura della cornea, Infiammazione acquosa Annerimento del pigmento Reazioni fotosensibili Bruciatura della pelle Infrarosso C ( mm) Bruciatura della sola cornea Annerimento del pigmento Reazioni fotosensibili Bruciatura della pelle Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 21 of 42

22 Effe0i sull occhio L occhio è sicuramente l organo più vulnerabile nei confronti della luce laser. I danni maggiori per la stru0ura oculare si hanno con lunghezze d onda che vanno dal visibile al vicino infrarosso (400 nm < λ < nm) a causa dell azione focalizzante sulla retina da parte del cristallino. L istintiva barriera data dalla chiusura delle palpebre a questa luce (tipicamente entro 0,25 s) nella maggior parte dei casi non costituisce una protezione sicura. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 22 of 42

23 UV- A Trasmessi più facilmente dalla cornea e sono quindi assorbiti totalmente dal cristallino : 1. opacizzazione (cataraca). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 23 of 42

24 CATARATTA CATARATTA CHERATITE Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 24 of 42

25 UV- B e UV- C Sono intensamente assorbiti nella cornea e nella congiuntiva e possono, quindi, provocare danni locali : 1. cheratiti 2. congiuntiviti Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 25 of 42

26 IR- A: producono un danno termico che colpisce il cristallino che, essendo un tessuto privo di vascolarizzazione non è in grado di dissipare l'ʹenergia termica in modo efficiente e tende ad opacizzarsi (cataraca). IR- B, IR- C assorbiti nella cornea e nell'ʹumor acqueo e producono danni alla cornea. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 26 of 42

27 Danni a carico della cute Eritemi, ustioni cutanee, superficiali e profonde, la cui gravità sarà in rapporto, oltre che all energia calorica incidente, al grado di pigmentazione, all efficienza dei fenomeni locali di termoregolazione, alla capacità di penetrazione nei vari strati delle radiazioni incidenti. L'ʹazione degli UV è in generale a carico dei nuclei cellulari. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 27 of 42

28 UV- B e UV- C Provocano l'ʹeritema, ed è noto che gli UV solari in genere, in particolare gli UV- B provocano invecchiamento cutaneo e aumentano il rischio di insorgenza tumorale : 1. carcinoma delle cellule squamose e basali 2. melanoma 3. sarcoma di origine cutanea Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 28 of 42

29 MELANOMA ERITEMA CARCINOMA BASOCELLULARE Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 29 of 42

30 UV- C I danni biologici principali sono dovuti agli UV- C di lunghezza d'ʹonda compresa tra 260 e 280 nm, in quanto a queste lunghezze d'ʹonda si ha il massimo di assorbimento UV-C da parte del DNA e delle proteine. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 30 of 42

31 La radiazione IR produce essenzialmente danni di natura termica, innalzando la temperatura della cute e dei tessuti socostanti, con conseguente progressiva denaturazione di macromolecole (proteine, collagene, lipidi, emoglobina). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 31 of 42

32 Laser di potenza notevolmente elevata possono danneggiare seriamente anche gli organi interni Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 32 of 42

33 Sorveglianza medica Esami oculistici di preimpiego dovrebbero essere eseguiti limitatamente ai - Lavoratori che utilizzano laser di Classe 3 e 4. - Nella valutazione dei rischi e nell applicazione delle misure di controllo vanno presi in considerazione tre aspedi: 1La possibilità per il laser o il sistema laser di nuocere alle persone 2 L ambiente nel quale il laser viene utilizzato 3 Il livello di formazione del personale che fa funzionare il laser o che può essere esposto alla sua radiazione Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 33 of 42

34 Legislazione Le misure di sicurezza e i mezzi di controllo da adocare nell utilizzo e nella messa a punto di apparecchi laser sono specificati nei seguenti riferimenti legislativi: Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 34 of 42

35 Legislazione 1. D.P.R. del 1955 n. 547; norme per la prevenzione degli infortuni sul lavoro. 2. DPR del 1956 n. 303; norme generali per l igiene del lavoro. 3. D.P.R. del 1996 n. 459; regolamento per l'ʹacuazione delle DireCive 89/392/CEE; regolamentazione tecnica sulla sicurezza delle macchine. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 35 of 42

36 Legislazione Le principali norme di riferimento sono la norma CEI- EN 60825/1 e 1381G (Norme operative sulla sicurezza dei sistemi laser) e la Norma CEI 76 fascicolo 3850R Anno 1998 (Guida per l utilizzazione di apparecchi laser per laboratori si ricerca). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 36 of 42

37 Legislazione Più recente è la nuova Norma Europea CEI EN 60825/1, Ed. Quarta, Fascicolo CEI 6822 del Febbraio 2003 (Parte prima: classificazione delle apparecchiature, prescrizione e guida per l utilizzatore). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 37 of 42

38 Requisiti di sicurezza Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 38 of 42

39 Requisiti di Sicurezza CLASSE 3A Questi laser sono potenzialmente pericolosi se il fascio, diredo o riflesso da una superficie (orologi, anelli, penne, etc), è intercedato da un occhio non protedo. Si devono seguire queste prescrizioni: 1.Evitare l uso di strumenti odici. 2.EffeDuare l allineamento tramite mezzi meccanici o eledronici. 3. Fissare la quota del fascio laser molto al di sopra o al di sodo dell altezza degli occhi. 4. Evitare che il fascio sia diredo verso superfici rifledenti. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 39 of 42

40 Requisiti di Sicurezza CLASSE 3B (oltre alle già citate) 1. I laser dovrebbero essere utilizzati in luoghi ad accesso controllato; 2. Evitare riflessioni speculari e indossare protezioni per gli occhi 3. E richiesta la sorveglianza medica per prevenire od evidenziare possibili danni agli occhi; 4. TuDe le parti dell alloggiamento che, durante le operazioni di manutenzione, vengono rimosse, consentendo così l accesso alla radiazione, devono essere fornite di connessioni di sicurezza (per impedire l accesso all interno durante il funzionamento). Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 40 of 42

41 Requisiti di Sicurezza CLASSE 4 Le misure di sicurezza da adodarsi, in aggiunta a quelle precedentemente enunciate, sono: 1. il laser deve essere utilizzato in un area ad accesso controllato: chiusure di sicurezza devono essere previste per evitare ingressi non autorizzati nell area di funzionamento, e l accesso deve essere limitato a persone che indossino DPI per la protezione degli occhi quando il laser è in funzione; 2. per assicurare la massima protezione nell area controllata, l intero percorso del fascio, inclusa l area di irraggiamento, dovrà essere chiuso. Devono essere installate intorno al sistema opportune strudure che impediscano l eccessivo avvicinamento al fascio, e con connessioni tali che il laser senza di esse non possa operare; 3. per sistemi pulsati queste connessioni devono essere progedate in modo tale da prevenire che il laser vada a fuoco, scaricando l energia immagazzinata. Per laser ad onda continua, le sicurezze dovranno spegnere l alimentazione del fascio o interrompere il fascio per mezzo di chiusure; 4. i laser devono essere forniti di una chiave di sicurezza o dispositivo di accensione e spegnimento. La chiave deve essere custodita da persona autorizzata; 5. i laser saranno forniti di sistema di bloccaggio o adenuazione del fascio. Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 41 of 42

42 Misure di Sicurezza Protezione sulla sorgente Protezione dal fascio laser Protezione degli occhi Vestiti protedivi Formazione Sorveglianza medica Document: PRSI- SCH- 09- rev00it 30/04/ Pag. 42 of 42