光輻射類醫(yī)療器械在臨床廣泛應(yīng)用，比如激光治療類醫(yī)療器械注冊(cè)產(chǎn)品。對(duì)于醫(yī)療器械注冊(cè)?企業(yè)來說，了解光輻射危害的作用機(jī)理，有利于企業(yè)設(shè)計(jì)并制造出更加安全的醫(yī)療器械產(chǎn)品；對(duì)于用戶來說，了解光輻射危害知識(shí)，能幫助我們對(duì)光輻射產(chǎn)品更多的了解和利弊判斷。
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光輻射危害的作用機(jī)理
光輻射危害主要有三種方式，分別為光熱危害、光機(jī)械危害和光化學(xué)危害。
一、光熱危害
光熱危害的產(chǎn)生是由于光子與組織之間發(fā)生能量傳遞。當(dāng)光作用于組織時(shí)，若光子的能量等于分子當(dāng)前的能量狀態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能量差時(shí)，光子會(huì)被分子吸收。分子吸收入射到組織中的光子能量，其振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)加劇，對(duì)于可見光譜上端的波長和近紅外波長，振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量狀態(tài)超過了激發(fā)態(tài)，因此，組織內(nèi)的分子往往會(huì)獲得轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能量，而不是達(dá)到自己的激發(fā)態(tài)，即光子能量轉(zhuǎn)化為分子的動(dòng)能。分子振動(dòng)動(dòng)能即為通常意義上的熱能，這部分熱能先儲(chǔ)存在直接受照射的組織中，然后逐漸傳遞給周圍組織，或以熱輻射的形式輻射出去。
依據(jù)組織所達(dá)到的溫度來區(qū)分不同的熱效應(yīng)。假設(shè)體溫為37℃，則在37℃～42℃觀察不到明顯的效果；當(dāng)溫度在42℃～50℃范圍內(nèi)，且這樣的溫度持續(xù)幾分鐘，相當(dāng)一大部分組織就會(huì)出現(xiàn)由阿里紐斯方程所描述的壞死，溫度超過50℃時(shí)，可觀察到酶活性明顯地減弱，導(dǎo)致細(xì)胞固定，而且細(xì)胞的某些修復(fù)性機(jī)理也被損壞；在60℃時(shí)，蛋白質(zhì)和膠原蛋白發(fā)生變性，而導(dǎo)致組織的凝結(jié)和細(xì)胞的壞死，相應(yīng)在宏觀上可見組織變暗，若溫度高于80℃，膜的通透性急劇提高，在100℃時(shí)，大多數(shù)組織中的水分子開始汽化，出現(xiàn)氣泡，從而引起組織的機(jī)械破裂和熱分解，當(dāng)高于150℃時(shí)，碳化發(fā)生，可見鄰近組織變黑且冒煙，當(dāng)溫度高于300℃時(shí)，組織出現(xiàn)熔融。
二、光機(jī)械危害
光機(jī)械危害是生物器官、組織與細(xì)胞在瞬間受到強(qiáng)烈的光輻射，導(dǎo)致組織體在光壓的作用下發(fā)生瞬間的變化而使組織體受到機(jī)械沖擊的損傷。
光機(jī)械危害是指快速引入的能量進(jìn)入上皮的黑色素體內(nèi)，產(chǎn)生機(jī)械壓縮力或拉力，從而造成組織危害。通常認(rèn)為光機(jī)械危害是由極短時(shí)間內(nèi)(納秒或皮秒)的高輻照度造成的,能量的引入速度比釋放組織中因熱彈性膨脹產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力所需的松弛時(shí)間短，導(dǎo)致帶有微空洞的氣泡的形成，這對(duì)于色素上皮細(xì)胞和其他細(xì)胞來說是致命的。
三、光化學(xué)危害
光化學(xué)危害是由能量密度較低，并且輻射時(shí)間較長的光照所引起的病理變化。光化學(xué)危害是由于組織暴露而產(chǎn)生的自由基而造成的。自由基指能夠獨(dú)立存在的具有一個(gè)或多個(gè)不配對(duì)電子的任何核素(原子、原子團(tuán)或分子)，根據(jù)其產(chǎn)生時(shí)電子得失的不同，可帶正、負(fù)電荷或呈電中性。由于自由基具有未配對(duì)電子，這決定了他極其活潑的化學(xué)特性，極易給出電子或俘獲電子，或發(fā)生抽氫反應(yīng)而其本身進(jìn)一步變成穩(wěn)定的分子。
自由基的產(chǎn)生方式有兩種：第一種方式，輻射能量的吸收將電子從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，處于激發(fā)態(tài)的分子可以通過多種途徑，將多余的能量釋放：某些原子將會(huì)簡單地釋放它們先前吸收來的能量量子，并使被激發(fā)的電子返回到基態(tài)，但是其他的相互作用可能會(huì)導(dǎo)致游離自由基或活性氧的形成；激發(fā)態(tài)的較高能級(jí)通過直接電子交換或直接氫交換的方式，被用來分裂分子間的結(jié)合，此后形成自由基。第二種方式，輻射能量的吸收導(dǎo)致能量從激發(fā)的生色團(tuán)直接轉(zhuǎn)換成氧，產(chǎn)生單線態(tài)氧。
自由基一旦產(chǎn)生，就會(huì)攻擊多種類型的分子，從而造成損害，并且使它們無活性。細(xì)胞膜集中度很大的組織特別容易受到自由基的攻擊，其損傷細(xì)胞可以通過對(duì)脂質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)的破壞，也可以通過對(duì)蛋白和酶的破壞以及直接對(duì)核酸和染色體的損傷等。例如，自由基作用于脂質(zhì)或生物膜中磷脂等所含的多價(jià)不飽和脂肪酸，發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，從而使生物膜等功能障礙。而且，在脂質(zhì)過氧化過程中可以產(chǎn)生多種新的活潑自由基，它們可攻擊細(xì)胞中的酶和其他成分，使之喪失功能。
對(duì)于視網(wǎng)膜光感受器，尤其是外段，具有大量的膜，因此被認(rèn)為特別容易受到這種類型的啟由基導(dǎo)致的損害的影響。自由基也被認(rèn)為會(huì)誘導(dǎo)蛋白氧化，其氧化方式與脂質(zhì)氧化大致相同，因此也對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)感覺層和視網(wǎng)膜色素上皮造成危害。