光声电设备职业防护的研究现状

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光声电设备职业防护的研究现状

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本文来源：中国美容整形外科杂志 2022 年 6 月第 33 卷第 6 期

DOI：10.3969/j.issn.1673-7040.2022.06.016

作者：魏思奇黄绿萍

作者单位：中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院激光中心，北京 100144

通信作者：黄绿萍，

Email：lphuang2003@163.com

【摘要】光声电设备现已被广泛应用于皮肤治疗及年轻化领域，但不恰当的设备使用会给医务人员带来潜在的职业性伤害。现从光声电操作平台激光眼部防护、操作室内电磁辐射防护及电外科烟雾防护三个方面对相关职业暴露进行阐述与分析，并就目前有关防护措施的研究作一综述。

【关键词】光声电设备；职业防护；激光；电磁辐射；电外科烟雾

随着现代医学技术的不断发展，越来越多的光声电设备被应用于皮肤治疗及年轻化领域，然而设备种类的多样化与现有相关职业防护标准方面的短缺形成了鲜明对比。为提升医务人员的防护意识，减少光声电设备的相关职业性损伤，保障操作者的健康安全，现基于已有文献，总结现有的防护措施，对光声电操作平台激光眼部防护、操作室内电磁辐射防护及电外科烟雾防护三个方面进行综述，以期为医务人员在今后工作中进行职业防护提供相关依据。

激光的眼部防护

1.1 激光对眼部的损伤

利用激光或强光对皮肤进行治疗时，人体最容易受激光直接损伤的部位是眼部。激光对视觉系统的伤害往往具有隐蔽性[1]，即接触者在产生自觉症状前，视觉系统就已经受到了损害，故加强日常临床工作中对操作者眼部的防护十分必要。

人眼的不同组成部分对光的透射与吸收各不相同，不同波长的光对眼的损伤部位与损伤程度也就不尽相同。冯苏英等（1999 年）指出，角膜容易被紫外线与远红外线波段所损伤，而视网膜则容易被可见激光与近红外线激光所损伤，其中包括临床上常用的红宝石激光、翠绿宝石激光、 Nd:YAG 激光等。由于人眼的屈光特性可以将入射光束高度会聚，导致单位面积视网膜接收的光能较入射到角膜的光能增加 10 万倍。另外，造成眼底损伤的能量阈值也较低，仅需要较小的能量就足以对视网膜造成永久性伤害。

各种设备及其显示屏发出的短波蓝光对人眼的危害也不容忽视。短波蓝光的波长为 400~460 nm。由于其波长短，能量较大，从理论上讲，较其他光对眼睛的损伤更大。蓝光会对眼组织造成不可逆的光化学损害，如氧化应激、线粒体细胞凋亡和 DNA 损伤，从而引发干眼症、青光眼和角膜炎等，甚至可以刺激大脑，抑制褪黑激素的分泌，增强肾上腺皮质激素的产生，破坏激素的平衡，从而影响神经内分泌系统（陈燕云等，2017 年)。此外，蓝光还可以影响雌激素的分泌[2]，对女性产生不利影响。

1.2 激光损伤眼部的域值及影响因素

人眼受到的激光辐射损伤的阈值也称为最大许可辐射量（maximum permissible exposure, MPE）。MPE 表示人眼受到辐射后瞬时或长时无损伤发生的最大辐射水平。主要影响因素为光的能量密度、脉冲宽度或照射时间、辐射波长、及操作室内的明暗程度（晏程等，2015 年）。

一般来说，激光的能量密度越大，对眼的损伤越大。激光照射时间越长，对眼睛的损伤越大。在照射时间相同的条件下，开关脉冲激光（如 Nd：YAG 激光）的瞬时输出能量远高于连续激光（如 CO2激光），因而更易导致眼损伤。潘秋娟等（2010 年）研究表明，晶体对激光的透射率与波长密切相关。一般而言，晶体对 400~1400 nm 波段的透过率相对较高，约 80%以上，而其两侧的波段则很少能透过晶体。因此，位于该波段的激光对视网膜有很强的损伤力。当眼直视激光束或其反射光束时，激光聚焦于黄斑中央凹处，此时视网膜上的成像是最小的，这也就意味着单位面积的视网膜将接受较大的能量；而如果人眼不直视激光束或其反射光束，光斑将成像于黄斑以外，导致视网膜上所成图像较大，此时单位面积的视网膜所受能量则相应减少。另外，在激光束直径大于瞳孔直径的情况下，光进入眼的总能量（或功率）与瞳孔面积成正比，因而在其他条件相同的情况下，人处于暗处可增加眼部所受激光的损伤（林凯平等，2017 年）。

1.3 眼部的防护措施

1.3.1 佩戴护目镜按照国际上通用的美国激光防护标准，医用激光器为Ⅳ类激光，直视激光及其漫反射激光均不安全，须采用对应的专业防护镜进行防护，且在防护镜下亦不建议直视光束。激光防护镜的原理是选择性衰减特定波长的激光，并使安全波段的光尽可能多的透过。在使用激光设备时应根据不同的激光器和不同的安全级别配戴相应的防护镜[3]。医务人员在选择激光防护镜时，除了要考虑安全标准和激光防护等级外，还需考虑以下要点：激光器的参数（如输出波长、脉宽、功率密度等）、激光防护眼镜的光密度、可见光透过率、激光防护镜的款式等。目前临床上应用的激光防护镜主要有吸收型、反射型及复合型三种[4]。吸收型防护镜的防护原理是在镜片中添加特定波长的吸收剂，其特点为耐磨，即使有擦划，也不影响光的安全防护，但可见光透过率较低。反射型防护镜则是在镜片上镀上介质膜，其特点为工艺简单、可见光透过率高、防护波段多、价格较低，但其缺点是镀层易脱落，且脱落后肉眼难以察觉。复合型防护镜则是在吸收相应激光辐射波长的镜片上加镀反射介质膜。由此可见现阶段护目镜都不是十全十美的，这更需要光声电设备操作者掌握相应防护知识，在使用设备时要合理选择防护用具，以达到最好的防护效果。

1.3.2 佩戴防护面罩目前激光防护面罩在临床上并不常见，但 2010 年，陈虹等研究表明，对波长＜400 nm 的紫外激光源，防护面罩不仅可以保护眼睛，还能使面部皮肤免受紫外线的损伤。

1.3.3 符合规范的操作室如前所述，在激光束直径大于瞳孔直径的情况下，进入眼的总能量与激光操作时医务人员瞳孔面积呈正比（林凯平等，2017 年），故操作室内要有充足的照明，使瞳孔缩小，减少进入眼内的激光量，从而降低激光对视网膜的损害。另外，镜面反射所产生的次级激光束往往容易被忽视，而次级激光束会对人眼产生与原激光束相似的损害。因此，室内应尽量避免放置具有高反射性能的物体，如镜子，玻璃和光泽金属，（陈燕云等，2017 年）。操作者及被操作者也应尽量避免佩戴可反射激光束的首饰，如石英、水晶、钻石等。

1.3.4 减少接触时间单次少量接触激光或许不会对视觉系统产生实质性的损害，但对于长期操作激光设备的医务人员而言，激光对人眼的损伤会随着时间的推移而产生累积效应，故操作者应尽可能把握好激光暴露时长并严格遵守操作规范和流程，通过减少暴露总时长来降低激光对人眼的损害[5]。

1.4 口服药物治疗

针对蓝光对人体造成的损害，除传统的物理防护外，化学和药物保护措施也广泛应用于临床。抗氧化剂，如叶黄素、花青素和维生素 E 等可以抑制蓝光引起的机体氧化应激反应[5]。其中，叶黄素是一种广泛存在于自然界的类胡萝卜素，是视网膜黄斑区的主要色素成分，对视网膜疾病有保护作用，可以增加黄斑色素的密度，从而吸收有害的蓝光，保护感光细胞免受损害。而花青素作为一种常见的植物色素，可以通过减少炎症和氧化损伤、抑制脂质过氧化、预防光感受器细胞功能受损来提高视觉能力。此外，植物提取物，如姜黄素[6]、夏枯草[7]等作为潜在的药物，也被证实可以用于预防蓝光引发的眼疾。

电磁辐射防护

2.1 电磁辐射对人体的损害

光声电设备（如射频、微波、超声等）作为大功率仪器，在运行时会产生一定的电磁辐射强度，其产生的生物学效应随暴露的频率、强度、持续时间和细胞微环境的变化而变化[8]。虽然目前的研究结果尚不足以明确何种强度的电磁辐射会对人体健康产生确定性的影响[9]，但可以肯定的是，长期暴露于高强度电磁辐射环境下会对人体多个系统造成损害。Shiva 等[10]研究表明，将受试者每天暴露于 900 MHz 的电磁环境下 3 h，短期内就会造成神经系统功能紊乱。Sharma 等[11]将大鼠暴露于 900 MHz 电磁环境下持续 90 d 即会导致行为障碍。Gautam 等[12]研究描述了电磁辐射对男性生殖系统的影响。Jaffar 等[13]研究表明，暴露于 2.45 GHz 电磁环境下对男性生殖系统有害。此外，电磁波还能通过影响女性生殖系统、发育中的胚胎以及胎儿对人类的生殖产生影响[14]。Zhang 等[15]将 100 只 Wistar 大鼠暴露于 27 MHz 连续短波下，功率密度分别为 5、10 和 30 mW/cm² ，6 min，结果表明,电磁辐射会损害大鼠心脏功能，且辐射剂量越大损害越大。Suetov 等[16]研究表明，视觉器官受到电磁微波辐射的急性暴露会导致晶状体、视网膜等眼部结构的改变。而在分子水平上，过量电磁辐射会导致人体内自由基的产生增多，脂质过氧化增强，并通过改变组织的抗氧化防御系统引发一系列氧化应激反应，进而导致基因突变、DNA 损伤、染色体异常及细胞增殖和分化紊乱等[17-18]。然而治疗室一般为普通水泥砖墙，其对电磁辐射无阻挡作用，且随着临床上引入大功率设备，多设备在同一空间同时使用的频率明显增高，其运行时产生的电磁辐射对人体的影响急需被人们关注。

2.2 电磁辐射损伤人体的因素

电磁辐射对人体的影响主要取决于辐射剂量、频率、时长、距辐射源的距离以及作业场所的温度及湿度。辐射剂量越大，频率越高，辐射暴露时间越长，距辐射源越近，作业场所的温度及湿度越高其对人体的危害也就越大。此外，脉冲波对人体的不良影响要远大于连续波。另有研究（姜炜曼，2019 年）表明，激光类设备产生的电磁辐射与激光能量呈正相关。

不同人群对电磁辐射的敏感性也不同。老人、孕妇、儿童等体弱者对电磁辐射的敏感性更高，受电磁场作用后出现头痛、心悸、失眠等症状[19]。

2.3 电磁辐射的防护措施

2.3.1 缩短设备使用时间光声电等大功率设备在运行时会向周围空间发射电磁波，而在关机状态下则几乎不会产生电磁辐射。因此操作者应合理安排工作时长，并在设备使用结束后及时关闭电源，在完成工作任务的前提下应尽可能减少使用时间以减少辐射危害。

2.3.2 增大与光声电设备间的距离光声电等设备所产生电磁辐射的大小会随着其传播距离呈与源头距离的平方倍的衰减[14]。因此在使用设备的过程中，应尽量与设备保持一定距离，使电磁辐射被人体吸收前能够得到有效衰减。

2.3.3 屏蔽防护 (1)防护服。市面上传统的电磁辐射防护服的面料多为导电金属丝（铁、铜、银等），防护的基本原理是当防护服内的金属丝处于电磁场内时会产生感应电流，并由感应电流产生反向电磁场与原电磁场进行对抗（张伟伟，2017 年）。另外，当电磁波穿过防护服时也会产生多次反射和吸收，最终导致辐射能量的衰减（周子滢等，2020 年），从而减少人体所吸收的电磁辐射剂量。目前新型材料如基于石墨烯的电磁防护材料、聚吡咯涂层防护材料、聚酰亚胺织物防护材料等也在研发中。(2)改进设备外壳或设置屏障。在光声电设备外加套可屏蔽电磁波的外壳（金属套）或在设备与使用者之间设置防护屏障，如放置金属网等可有效减少人体所受的电磁辐射剂量。当多台大功率设备在同一空间内同时使用时可考虑双层屏蔽（张涛等，2019 年）。另外，防护屏障需要接触地面[20]，否则将导致屏蔽效率的降低。

2.3.4 抑制二次辐射电磁辐射以电磁波的形式向周围发射能量，称为第一次辐射源。周围的物体（如人体、墙壁、天花板、机器设备及其他用具等）吸收辐射线并转化为热能，成为温度较高的向周围发生电磁波的物体，或者对来自一次辐射的电磁波进行反射，这种物体称为二次辐射源。二次辐射源以电磁辐射的形式发射能量，称为二次辐射。因此同时减少操作室内的二次辐射源可降低总电磁辐射剂量。

2.3.5 补充抗氧化剂已有研究表明[21-22]，天然抗氧化剂，如维生素 C、维生素 E、β- 胡萝卜素、蕃茄红素、葡萄籽和褪黑激素等，对人体受到电磁辐射时有保护作用。另有研究表明，人工合成类的抗氧化剂如谷胱甘肽可有效拮抗细胞氧化损伤,降低人体对电磁辐射的敏感性（刘一可，2019 年）。

近年来，也有许多抗氧化的中药成分被用于治疗电磁辐射引起的损伤。目前研究较多的抗电磁辐射天然产物有当归注射液、复方鱼腥草注射液、苦豆子总碱注射液、芦荟提取物和银杏叶提取物等（孙会娟，2018 年）。这些中药主要含有黄酮类、多糖类、皂苷类和多酚类和生物碱等多种生物活性成分（朱小闪，2020 年）。

2.3.6 定期心理疏导光声电设备操作者由于常年暴露于电磁辐射中，很容易产生焦虑、烦躁的情绪，严重者甚至出现抑郁。因此，在条件许可的情况下，有关心理疏导机构应定期为医务人员提供心理培训与健康指导，帮助其缓解不良情绪并提高其工作满意度[23]。

2.4 电磁辐射防护现状

自 2015 年起，我国开始实施 GB8702-2014 电磁环境控制限值。该标准适用于电磁环境中控制公众曝露的评价和管理，并不适用于电磁辐射职业曝露的评价与管理，也不能用来测定产生电场、磁场、电磁场设施（设备）的产品质量。且目前临床上多数光声电设备并未提供其待机及工作时的电磁辐射值，也未进行过任何关于电磁辐射的符合国家标准的强制检测。因此，现阶段还需要针对光声电设备工作区的电磁辐射进行现场测评，掌握其电磁辐射水平及特征，并在此基础上提出预防和控制措施。

电外科烟雾防护

3.1 电外科烟雾对人体的危害

剥脱性激光、超短脉冲激光及超声刀在治疗时会产生电外科烟雾，不仅影响操作室内的空气质量，更会给医务人员的健康带来潜在危害[24]。

电外科烟雾的形态为分散到空气中的肉眼可见的可被吸入的细小微粒、烟雾或气溶胶，其中含有小颗粒细胞组织残体及其不完全燃烧时所形成的产物，包含病原体，有活性的细胞及有毒有害化学物质如苯类、一氧化碳与丙烯腈等，具有致癌、致突变的效应[25]。2012 年，胡文娟等研究表明，电外科烟雾颗粒的直径为 0.3~2.5 μm。2016 年，廖彩荷等对 CO2 激光烟雾粒径的测定分析结果表明，超脉冲 CO2 激光治疗所产生的烟雾颗粒平均直径为 3.37 μm，与 PM 2.5 微粒大小相当，这些小颗粒物质被吸入人体后，会直接进入支气管、细支气管和肺泡，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。另有文献表明，灼烧 1 g 组织所产生的电外科烟雾对人体的危害与 15 min 内吸入 3~6 根香烟相当[26]，且外科烟雾对暴露人群健康的损害具有蓄积性[27]，长期吸入这些物质必然对医务人员的健康状况造成极为不良的影响。而目前医务人员在作业时佩戴的普通外科口罩，仅仅能滤过空气中 >5 μm 的颗粒，所以即使佩戴口罩也能轻易吸入这些不可见的颗粒，从而给身体带来危害。

3.2 电外科烟雾损伤人体的因素

电外科烟雾的产生量与患者体质量指数呈负相关，与操作时设备的能量模式、使用时长及实际功率呈正相关。除此之外，由于人体不同部位的组织结构不同，激光等设备在不同靶组织进行操作时所产生的有害烟雾的组成成分也有所不同，操作室内的空气质量也因此会有所不同（王丽霞，2017 年）。

3.3 电外科烟雾的防护措施

3.3.1 排烟系统电外科烟雾对人体造成的危害已被一些发达国家高度重视。目前，医务人员在操作过程中持续采用高效过滤的排烟系统被认为是排出电外科烟雾最有效的办法。Li 等[28]研究也表明，使用排烟器可以预防电外科烟雾给人体带来的危害。同时，美国手术室护理学会建议进行电外科操作时，都应使用排烟系统或抽吸装置，并且吸引头与排烟源的距离不得超过 2 英寸[29]。

3.3.2 个人防护口罩是目前最常用的个人烟雾防护措施。口罩的防护性能及滤除能力应与激光烟雾匹配。目前市面上可供选择的外科手术面罩，根据其过滤介质的不同，可大致分为三个防护等级。普通外科手术面罩可过滤 3 μm 及以上颗粒物，过滤效率为 95%；N95 面罩可过滤 0.3 μm 及以上颗粒物，过滤效率为 95%；新型纳米纤维介质面罩可过滤 0.027~0.1 μm 颗粒物，过滤效率为 99.9%。由此可见，普通外科口罩无法有效过滤电外科烟雾中的潜在有害物质，有文献 (唐韧冰等，2017 年）表明，N95 口罩的防护效果较好，是医务人员在电外科操作期间避免吸入有害化学物质的首选个人防护设备。

新型纳米材料也在不断研发中。目前，已有将驻极体、负离子等结合到纳米纤维非织造布上的技术，显著改善了非织造布的过滤性能[30]。此外，Zhang 等[31]在文献中报告了一种超薄纳米网络结构材料，其过滤率可达到 99.98％。

总结

目前光声电设备已经广泛应用于医疗领域，随着职业暴露普遍化以及人们自我防护意识的提高，设备对操作者所产生的损伤效应也受到了更广泛地关注。然而至今有关评价激光设备对人眼的损害、光声电等大功率设备所产生的电磁辐射及电外科烟雾对人体损害的研究还很有限，缺乏明确的临床数据支持，尚不能提供全面的防护方案。因此，还需以更完善的实验设计和研究方法, 科学系统地进行研究，为规范光声电治疗的职业防护措施提供理论依据。

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