Történelem | Jog | Életmód | Földrajz | Kultúra | Egészség | Gazdaság | Politika | Mesterségek | Tudományok

A TUDÁS 365+1 NAPJA

Szemünk különböző elemei eltérő mértékben engedik át az ultraibolya, a látható és az infravörös sugárzást. Az ultraibolya sugárzás legnagyobb része már a szem legkülső rétegén, a corneán elnyelődik. A rövidhullámú ultraibolya sugárzás a cornea és a szemet körülvevő kötőhártya heveny gyulladásos megbetegedéséhez vezet (photokeratitis és photoconjunctivitis). Hosszan tartó, ismételt besugárzás váltja ki a szürkehályogot (kataraktus). A cornea és szemlencse a rövidhullámú ultraibolya sugárzást erősen elnyeli, az egészséges szem retináját ezért csak a hosszabb hullámhosszú sugárzás éri el. A retinakárosodás két formáját szoktuk megkülönböztetni: a kék fény okozta, fotobiológiai hatásra bekövetkező károsodást, illetve a retina égési károsodását kis területre fókuszált besugárzás hatására. Ezeken kívül meg kell még említeni az infravörös sugárzás okozta hályogot, amely hosszú időn át történő besugárzás következménye.

Mivel az egyes hatásokkal szemben a szem regenerációs képessége különböző, az egyes hullámhossztartományokban a megengedett dózis értékét külön-külön szokták megszabni attól függően, hogy rövid idejű behatásról van-e szó, vagy a munkanap egésze alatt éri a szemet a káros sugárzás, esetleg a foglalkozással járó hatással kell-e számolni.

Photokeratitis és photoconjunctivitis

A photokeratitis és photoconjunctivitis a rövidhullámú (UV-C) besugárzást követően néhány órával alakul ki, a szem vörösödésével jár, kellemetlen szúró érzést vált ki, mely azonban hoszabb-rövidebb idő elteltével elmúlik A CIE mind az igen fájdalmas photokeratitisre, mind a photoconjunctivitisre közölt hatásfüggvényeket [1, 2], de ezek korábbi mérési adatokra támaszkodnak. Ma a szem ultraibolya veszélyeztetettségére az IRPA (International Radiation Protection Association) hatásfüggvénye a mérvadó [17] (5. ábra).

Kék fény okozta károsodás

A kék fény okozta károsodást a nemzetközi fénytechnikai szakirodalom blue-light hazard-nak, az orvosi szakirodalom photoretinitis-nek nevezi. A jelenséggel csak az 1970-es években kezdtek behatóan foglalkozni, és megállapították, hogy túlzottan erős közeli ultraibolya és rövid hullámhosszúságú látható sugárzás károsíthatja a retinát (pl. ha napfogyatkozáskor rátekintünk a Napra vagy hosszabb ideig nézzük a halogén izzólámpa izzószálát). A látható fény általában nem okoz károsodást, mert a túlzottan erős fény hatására önkéntelenül is becsukjuk a szemünket vagy hunyorítással védekezünk. A gyakorlatlan ívhegesztőknél, akik, hogy jobban lássák a munkadarabot, nem használják folyamatosan a védőfelszerelésüket, azonban fellép. Jelenlegi ismeretek szerint [18] a fotokémiai károsodás létrejöttéhez minimális sugárzásdózis is elegendő. Ezt az irodalom 446 nm-nél 22 J/cm2-ben adja meg, bár úgy tűnik, hogy legalább két hatással kell számolni: az egyik kisebb besugárzásoknál is fellép, ha azokat a szem éveken át kapja (a szemorvosok kék fényű vizsgáló lámpája), a másik nagyobb, rövidebb idejű expozíciók hatására lép fel (néhány perc vagy óra időtartamú besugárzás). Az egészséges szem hosszú idejű hatásszínképe hasonló a sötétben látásért felelős pálcikákban található fotopigment, a rodopszin elnyelési színképéhez. Azoknál a személyeknél, akiknek a szemlencséjét eltávolították és nem ultraibolya elnyelő műanyag lencsével helyettesítették (aphakiás szem), a photoretinitis az ultraibolya sugárzás hatására is fellép.

A photoretinitistől eltérő hatás a retinán égési sebet okozó besugárzás, amely felléphet pl. lézersugárzás hatására vagy bármely olyan sugárforrásra rátekintve, amely a retina kis területére képződik le.

Várható, hogy az itt bemutatott felismerések hatására a kék színképtartományban erősen sugárzó fényforrások használatához előírt védőfelszerelések UV és látható sugárzási előírásait szigorítani fogják.

A szürkehályog keletkezésének besugárzási okai [19]

Bizonyítottnak tekinthető, hogy a szürkehályog kialakulását elősegíti az ultraibolya sugárzás, de az életkorral változik, hogy melyik hullámhossztartomány a legkárosabb. A fiatal szem a rövidebb hullámhosszakra érzékenyebb, az életkor előrehaladásával a szemlencse előtt levő rétegeknek a rövidhullámú sugárzást áteresztő képessége folyamatosan csökken, idősebb korban a rövidhullámú ultraibolya sugárzás már nem éri el a szemlencsét.

Az infravörös sugárzás szürkehályogot keltő hatásáról még keveset tudunk, a hatásfüggvényét még nem sikerült egyértelműen meghatározni. Egyes elméletek hőhatással, mások fotokémiai hatásokkal számolnak.

Az optikai sugárzás egyéb élettani hatásai

Az optikai sugárzásnak nemcsak károsító hatásai vannak. Az ultraibolya sugárzás kozmetikai célú használatáról (napágyak) a szakértők lebeszélnek, mert a bőr korai öregedését okozhatják. Egyes bőrbetegségek kezelésénél azonban eredményesen alkalmazható az optikai besugárzás. Az orvosi alkalmazások azonban külön tanulmányt igényelnének, ezekkel nem foglalkozunk. Szintén mellőzzük az optikai sugárzás baktériumölő hatásával kapcsolatos tanulmányokat. A sterilizálásnak hatékony módja lehet a rövid hullámhosszú optikai besugárzás. Hagyományosan alkalmazzák a kórházak és a rendelőintézetek légterének csíramentesítésére az elsősorban a 254 nm-es hullámhosszon sugárzó, kis nyomású Hg-lámpát. Ilyenkor vigyázni kell arra, hogy a sugárzás ne érhesse az emberi szervezetet, főként a szemet, mert - mint láttuk - az UV-C tartományban sugárzott energia az emberi szervezetre is káros.

Az élettani hatások közül ki kell emelnünk az optikai sugárzásnak a napi ritmusunkat megszabó és a neuroendokrin rendszerre gyakorolt hatását [20]. A szemből nem csupán a látóideg-kötegek vezetnek az agy felé, a retina ganglionsejtjeitől egy idegpálya vezet a hypothalamushoz, amelynek meghatározó szerepe van az ember napi életritmusának vezérlésében, testünk hőmérsékletének szabályozásában, érzelmi állapotában és még sok más élettani jelenségben. A napi ritmust jórészt a retinától érkező idegimpulzusok szabályozzák, bonyolult agyi folyamatok által befolyásolva a melatonin hormon kiválasztását. Az emlősök melatoninkiválasztása éjjel megnő, nappal stagnál. Ha a szemünket éjszaka erős fénysugárzás éri, a melatonintermelés rövid idő alatt lecsökken. Különböző állatfajokban a melatonin hatása kissé eltérő. Az emberben többek között hat a testhőmérsékletre, az alvásra és az immunrendszerre.

Az optikai sugárzás melatonin kiválasztást vezérlő hatásspektrumát nem ismerjük pontosan, de valószínű, hogy legerősebben a 450- 550 nm közötti tartomány hat. Ez is alátámasztja azt a nézetet, hogy a vezérlést a pálcikák fényérzékeny anyaga, a rodopszin közvetíti, bár találkozunk olyan dolgozattal is, amely szerint a test más részének optikai ingerlésének is hasonló hatása lehet [21]. Többen sikerrel alkalmazták a szervezet napi órájának átállítását egy transzkontinentális repülőút után az új napi időnek megfelelő erős fénybesugárzással.

Nem csupán a napi élettani ritmusra van hatással az optikai sugárzás, de pl. hat az évszakok változása során a nappalok és éjszakák hosszának ingadozása által is. Vannak erre érzékeny emberek, akiknek a nappalok rövidülése depressziót okoz (az angol Seasonal Affective Disorder-ből SAD rövidítéssel jelzett rendellenesség). Ennek kezelésére is sikerrel alkalmazzák a kékeszöld színű fénnyel való besugárzást [22]. Ma még tisztázatlan, hogy e kezelés hatásmechanizmusa azonos rendszeren keresztül működik-e, mint a cirkadikus és a neuroendokrin rendszer optikai vezérlése.

A jelentős, korai hazai alkalmazás miatt említjük meg az újszülött sárgaság (hyperbilirubinemia) elleni optikai besugárzást, amely az újszülötteknek esetenként agyi károsodását is okozó bilirubin kiválasztást befolyásolja. Az újszülött vérében feldúsuló bilirubint optikai besugárzással in vivo le lehet bontani olyan vegyületekké, amelyeket a szervezet már ki tud üríteni. Hatékonynak tűnik a bilirubin és az albuminhoz kötött bilirubin abszorpciós sávjaiban ( 440 nm, illetve 470 nm) történő besugárzás [23].

Az optikai sugárforrások élettani hatásokkal kapcsolatos jellemzése

Láthattuk tehát, hogy mind a Nap, mind az ember által készített sugárforrások befolyásolják életünket. A fényforrásokat elsősorban a jobb látási körülmények megteremtésére vagy valamilyen optikai hatás létrehozása érdekében fejlesztették. A hagyományos izzólámpák nem hordoztak élettani veszélyt, mert kicsiny volt a teljesítményük és nem sugároztak az ultraibolya színképtartományban. A nagyobb teljesítményű és különösen az izzólámpa színképétől nagyon eltérő spektrumú, a gázkisülés elvén működő lámpák azonban felvetették a fényforrások élettani hatásával kapcsolatos vizsgálatok igényét, hogy szükség esetén figyelmeztessék a felhasználókat a fényforrások veszélyes sugárzására.

Az e témával foglalkozó első közlemények egy-egy fényforrástípus kérdését tárgyalták (lásd pl. [12, 24, 25]). A sugárforrások átfogó élettani jellemzését először a lézerek területén végezték el [26]. Ez a szabvány foglalkozik pl. az előadási mutatópálcák helyett használt félvezető lézeres jelzőkészülékekkel is. Egyesek megkísérelték ennek a szabványnak a szellemét ráerőltetni az inkoherens sugárzású világító diódákra is, noha az ezek által a retinán keltett kép egészen más jellegű, mint egy lézer képe. Csak az elmúlt évtizedben dolgozták ki a legfejlettebb ipari országokban a fényforrások sugárzásával kapcsolatos nemzeti fotobiológiai szabványokat. Ezek tapasztalatait és legfontosabb pontjait foglalja össze a CIE által készített áttekintés [27] és szabványtervezet [28].

Ez a szabványtervezet összefoglalja a terület definícióit, jelöléseit és rövidítéseit; áttekinti a megengedhető dózisokat, figyelembe véve a számításba jövő pupillaátmérőt, a fényforrás észlelt méretét (térszögét), majd rögzíti az aktinikus és termikus sugárzás veszélyét mind a bőrre, mind a szemre, az ultraibolya, a látható és az infravörös színképtartományban. Rögzíti a határértékek megállapításához szükséges mérési feltételeket, majd ezek alapján bevezeti a különböző fényforrások veszélyességi csoport (Risk Group) szerinti osztályozását az alábbiak szerint:

- veszélyt nem jelentő csoport

- kis veszélyességű: RG-1

- közepes veszélyességű: RG-2

- veszélyes: RG-3

A szabvány minden csoporthoz megadja, hogy az alábbi hatásfüggvényeket figyelembe véve mekkora teljesítmény engedhető meg adott távolságban a fényforrástól, rögzítve a besugárzás megengedhető időtartamát is.

- aktinikus UV

- közeli UV

- kék fény

- kék fény, kis sugárforrás esetén

- retinális termikus hatás

- retinális termikus hatás, kis látható inger esetén

- a szemet érő infravörös besugárzás

Várható, hogy a jövőben az egyes fényforrások csomagolásán a gyártónak fel kell majd tüntetnie, hogy terméke melyik veszélyességi csoportba tartozik.

Összefoglalás

Az elektromágneses színkép optikai tartományának élettanilag fontos hatásai vannak azon túl is, hogy ebben a sávban "működik" az ember látása. A hatások lehetnek pozitívak és negatívak. Míg régebben csak az ultraibolya színkép rövidhullámú tartományát tekintették veszélyesnek, mert baktericid hatásán kívül az emberi szervezet sejtjeit is pusztítja, napjainkban tudjuk, hogy a hosszabb hullámú ultraibolya sugárzás is lehet káros. Ma már közismert, hogy az "egészségesen" barna arcbőr nem föltétlenül előnyös. A túlzott napozás a bőr korai öregedését okozhatja és növeli a bőrrák kialakulásának veszélyét.

A szemet érő ultraibolya fény, sőt a látható sugárzás rövidebb hullámhosszú része is lehet veszélyes. Mind a szem külső rétegeit, mind a retinát károsíthatja. Az optikai sugárzással nemcsak a környezetünk számos más szennyezése miatt kell körültekintően bánnunk, de egészségünk megóvása érdekében is.

Várható, hogy a napsugárzás veszélyességének meghatározására bevezetett UV-index mellett a mesterséges fényforrások jellemzésére is bevezetik a veszélyességi osztályokat, s az ezekre utaló jelzést a jövőben a fényforrások csomagolásán is feltüntetik.

Irodalom

1. Commission Internationale de l'Éclairage, (1987) International Lighting Vocabulary. CIE 17.4

2. Commission Internationale de l'Éclairage, (1999) Standardization of the terms UV-A1, UV-A2 and UV-B. CIE 134/1

3. Bernhardt, J. H., (1998) ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection). Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 3-11, CIE x016

4. Commission Internationale de l'Éclairage, (2000) A proposed global UV index. CIE 138/4

5. Coohill, T. P. (1998) Photobiological action spectra - what do they mean. Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 27-39, CIE x016

6. Hausser, K.W., Vahle, W., (1927) Die Abhängigkeit des Lichterythems und der Pigmentbildung von Schwingungszahl (Wellenlänge) der erregenden Strahlung. Strahlentherapie 6 101-120

7. Commission Internationale de l'Éclairage, (1998) Erythema reference action spectrum and standard erythema dose. CIE Standard CIE S 007/E

8. Commission Internationale de l'Éclairage, (1993) CIE Research Note: Reference action spectra for ultraviolet induced erythema and pigmentation of different human skin types. CIE Technical Collection 103/3

9. Cesarini, J-P., (1998) Ultraviolet action spectra for photosensitization. Lásd Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 81-91, CIE x016

10. Commission Internationale de l'Éclairage, (2000) Action spectrum for photocarcinogenesis (non-melanoma skin cancers). CIE 138/2

11. Beral, V., Evans, S., Shaw, H., Milton, G., (1982) Malignant melanoma and exposure to fluorescent lighting at work. The Lancet 290-293

12. Commission Internationale de l'Éclairage, (1988) CIE Research Note: Malignant melanoma and fluorescent lighting, CIE-Journal 7 29-33

13. International Agency for Research on Cancer, (1992) Solar and ultraviolet radiation. Monographs on the evaluation of carcinogenic risk to humans, IARC 55, Lyon

14. De Gruijl, F. R., (1998) Ultraviolet action spectra for skin carcinogenesis. Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 93-104, CIE x016

15. Commission Internationale de l'Éclairage, (1986) CIE Research Note: Photokeratitis. CIE-Journal 5/1 19-23 (lásd még CIE 106/2-1993).

16. Commission Internationale de l'Éclairage, (1986) CIE Research Note: Photoconjunctivitis. CIE-Journal 5/1 24-28 (lásd még CIE 106/3-1993).

17. Commission Internationale de l'Éclairage, (1999) CIE TC 6-30 Report: UV protection of the eye. CIE 134/2

18. Commission Internationale de l'Éclairage, (2000) CIE TC 6-14 report: Blue-light photochemical retinal hazard. CIE 138/1

19. Cullen, A. P., (1998) The lens - ultraviolet and infrared action spectra for cataract acute in vivo studies. Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 159-171, CIE x016

20. Brainard, G. C., Greeson, J. M., Hanifin, J. P., (1998) Action spectra for circadian and neuroendocrine regulation in mammals. Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 131-142, CIE x016

21. Campbell, S. S., Murphy, P. J., (1998) Extraocular circadian phototransduction in humans. Science 279 (5349) 396

22. Stewart, K. T., Gaddy, J. R., Byrne, B., Miller, S., Brainard, G. C., (1991) Effects of green or white light for treatment of seasonal depression. Psychiatry Research 38/3 261-270

23. Wolbarsht, M. L., (1998) Action spectra for treatment of hyperbilirubinemia - monitoring meters. Lásd: Measurements of Optical Radiation Hazards, pp. 353-368, CIE x016

24. Commission Internationale de l'Éclairage, (1993) Biologically effective emissions and hazard potential of desk-top luminaires incorporating tungsten halogen lamps. CIE Technical Collection CIE 103/4

25. Commission Internationale de l'Éclairage, (1990) Photobiological effects of sunlamps. CIE 89

26. International Electrotechnical Commisssion, (1993) Radiation safety of laser products, equipment classification, requirements and user's guide, IEC 825-1

27. Commission Internationale de l'Éclairage, (1999) CIE TC6-38 report: Recommendation on photobiological safety of lamps. A review of standards. CIE 134/3

28. Commission Internationale de l'Éclairage, (2000) Photobiological safety of lamps and lamp systems. CIE draft standard CIE DS 009.1/E

Schanda János [Magyar Tudomány, 2002./8 .]

Az oldal tartalma a Változó Világ Internetportál Tartalomkezelési szabályzatának felel meg, és eszerint használható fel (GFDL-közeli feltételek). 1988-2010