L’esposizione a radiazioni ottiche artificiali comporta una serie di rischi per la salute dei lavoratori esposti, che si differenziano in base alle differenti caratteristiche della radiazione e che sono correlabili a effetti riconducibili a due macro categorie.

Gli effetti deterministici sono quelli per cui esiste una soglia per il fenomeno e in cui la gravità del danno aumenta con l’esposizione. A questa categoria sono riconducibili eritema (200-400 nm), fotocheratite, foto congiuntivite, danni al cristallino.

Gli effetti stocastici sono quelli per cui non esiste una soglia e in cui, pertanto, la probabilità che l’effetto si verifichi aumenta con l’esposizione. A questa tipologia di effetti appartengono i tumori della pelle e la fotoelastosi.

Per tutti gli effetti di natura stocastica, che sono quindi privi di una soglia di induzione quali foto invecchiamento cutaneo o tumori della pelle, i livelli massimi di esposizione non possono pertanto essere considerati come valori di frontiera al di sotto dei quali l’effetto è precluso.

Gli obiettivi in base ai quali sono stati messi a punto i limiti di esposizione occupazionale alle radiazioni ottiche artificiali sono sostanzialmente di due tipi:

• precludere gli effetti dannosi di tipo acuto per i quali è stata determinata una dose radiante minima di soglia;
• per gli effetti cronici, per i quali non esiste una soglia, ridurre il rischio a un valore socialmente accettabile.
• Disturbi e patologie originati dalla esposizione alle radiazioni ottiche artificiali incoerenti

Le patologie associabili all’esposizione alle radiazioni ottiche artificiali non coerenti possono essere ricondotte a due tipologie.

Lesioni termiche

I meccanismi che producono una lesione termica hanno bisogno di grandi quantità di energia radiante (dose) assorbita dai tessuti in tempi brevi tali da produrre un incremento di temperatura superiore a 10-25°C.

La lesione termica è proporzionale all’energia totale depositata e alla velocità con cui avviene la deposizione (rateo di dose). La gravità della lesione è funzione della capacità del tessuto di dissipare il calore (vascolarizzazione e idratazione del tessuto).

Esposizioni anche molto brevi (es. laser impulsati) possono causare cambiamenti di stato repentini di tipo esplosivo e danni permanenti.

Lesioni fotochimiche

In questo caso, il meccanismo dipende dalla banda spettrale della radiazione: una reazione fotochimica avviene quando l’energia del fotone è sufficiente a mutare la molecola colpita in altre molecole.

Il danno fotochimico dipende dall’irradianza e dal tempo di esposizione: poiché l’interazione avviene tra fotone e molecola, la stessa lesione può determinarsi in tempi diversi se è differente il flusso di fotoni.

Esiste una capacità di riparazione del danno intrinseca nelle strutture biologiche ma elevati flussi (dosi) possono contrastarne l’efficacia e produrre comunque una lesione.

La lesione fotochimica è caratteristica di esposizioni a lunghezze d’onda più corte come la Luce Blu e gli Ultravioletti.

Le lesioni fotochimiche, che rappresentano il risultato dell’eccitazione delle molecole colpite, sono puntuali e restano confinate alla zona irraggiata. Non si diffondono ai tessuti adiacenti come le lesioni termiche da radiazione infrarossa. Provocano denaturazione e coagulazione delle proteine, frammentazione del nucleo.

Le radiazioni UV con lunghezza d’onda inferiore a 180 nm sono di scarso interesse biologico perché sono assorbite dall’aria.

Ai fini della protezione della salute, la regione spettrale di interesse è compresa soltanto fra 180 e 400 nm, poiché la radiazione di lunghezza d’onda inferiore a 180 nm non si propaga in aria a causa del forte assorbimento da parte dell’ossigeno e dell’azoto.

I principali organi bersaglio nel caso dell’esposizione a radiazione ultravioletta sono gli occhi e la pelle. Il danno è dovuto a effetti di natura fotochimica. I principali effetti dannosi e i range spettrali in cui si verificano sono:

• la fotocheratocongiuntivite (180 – 330 nm)
• i danni al cristallino di natura cataractogenetica (290 – 340 nm)
• il danno retinico di natura fotochimica in soggetti afachici, ovvero privi di cristallino (300 – 550 nm)
• la fotoelastosi (220 – 440 nm)
• la fotocancerogenesi cutanea (270 – 400 nm)
• l’eritema (200 – 400 nm)
• le reazioni fototossiche e fotoallergiche (280 – 400 nm)

L’esposizione alla cosiddetta Luce blu, corrispondente all’intervallo di lunghezza d’onda compreso tra 300 nm e 700 nm, espone l’occhio a possibili danni che si manifestano quasi esclusivamente a livello retinico, di tipo termico e fotochimico.

I possibili danni arrecati dalla radiazione visibile e infrarossa si manifestano sull’occhio e sulla pelle a causa di effetti di natura fotochimica e termica e alla loro sinergia.

I principali effetti dannosi e i range spettrali in cui si verificano sono:

• Il danno retinico di natura termica (380 – 1400 nm)
• il danno retinico di natura fotochimica nell’occhio fachico (380 – 550 nm)
• il danno termico sul cristallino prodotto da IR-A ed IR-B (780 – 3000 nm)
• il danno termico sulla cornea (1400 nm – 1 mm)
• le ustioni cutanee (380 nm – 1 mm)
• le reazioni cutanee da fotosensibilizzazione (380 – 700 nm)

Rischi diretti

Un fascio di luce laser, sia diretto che riflesso da superfici speculari, può causare danni anche irreversibili alle strutture oculari e alla pelle. Il tessuto retinico ha, infatti, la caratteristica di non rigenerarsi, il che determina la permanenza di eventuali danni.

La natura di questi danni dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione (è la lunghezza d’onda a determinare il tipo di tessuto che un determinato laser può danneggiare), mentre la gravità è legata alla densità di potenza E o alla densità di energia H e alla durata dell’esposizione.

Nel caso dei laser impulsati bisogna tenere conto anche della lunghezza d’onda dell’impulso, della frequenza dell’impulso e delle caratteristiche del treno di impulsi.

L’occhio è sicuramente l’organo più vulnerabile nei confronti del laser e si possono avere diversi tipi di danno a suo carico: danni retinici di natura fotochimica, alterazioni retiniche caratterizzate da piccoli addensamenti di pigmento, discromie, effetti catarattogeni di origine fotochimica e termica, fotocheratocongiuntivite, ustioni corneali.

I danni sono legati alle seguenti tipologie di effetto:

• Effetto Fototermico: parte della radiazione incidente è assorbita dei tessuti. La temperatura aumenta ad un livello tale da provocare un danno. Bruciature della retina da laser
• Effetto Fotochimico: impulsi lunghi che non provocano un aumento di temperatura. Dipende dall’energia totale piuttosto che dalla potenza (come l’effetto fototermico). Questi danni avvengono facilmente con lunghezze inferiori ai 400 nm (UV); queste lunghezze d’onda non vengono focalizzate ma producono danni di tipo chimico.
• Effetto Fotoacustico (o da onda d’urto): Impulsi laser brevi e di alta energia. Una dose significativa di energia è assorbita in tempi brevi rispetto alla diffusione termica. Ablazione e rapida espansione del materiale, esplosione e onda d’urto, danno esteso alla retina. Effetti proporzionali all’energia dell’impulso. Questo tipo di danno coinvolge una area vasta di tessuto retinico e i livelli di soglia sono molto bassi, quindi l’esposizione è facilmente distruttiva e con danno permanente.

Rischi collaterali

In base al tipo di laser utilizzato, ulteriori pericoli associati all’utilizzo del fascio laser possono includere:

• Inquinamento dell’aria: E’ prodotto da:
  • materiale del bersaglio vaporizzato da operazioni di taglio, perforazione, saldatura. I prodotti delle lavorazioni e/o ricerche potrebbero essere amianto, monossido di carbonio, biossido di carbonio, ozono, piombo, mercurio, altri metalli, sostanze organiche volatili, vapori, etc.
  • gas provenienti da laser a flusso di gas o prodotti da reazioni nel laser come, bromo, cloro, etc.
  • gas e vapori provenienti da raffreddatori criogenici
  • materiale da bersagli biologici proveniente da laser ad elevata energia in applicazioni mediche.
• Radiazione Ultravioletta: La radiazione UV è presente generalmente durante l’utilizzo di laser al quarzo.
• Rischio elettrico: La maggior parte dei laser lavora a tensioni tali da provocare shock elettrico. Durante le operazioni di manutenzione, i punti in tensione devono risultare opportunamente protetti.
• Raffreddamento criogenico: I liquidi criogenici (idrogeno liquido, elio liquido, azoto liquido) possono causare ustioni.
• Altri pericoli: Durante l’utilizzo di laser ad elevata potenza può esistere il rischio di esplosioni (ad es. sistemi a pompa ottica) o di reazioni chimiche esplosive tra i reagenti del laser o altri gas presenti nel laboratorio. Esiste il rischio di particelle volanti nell’area del bersaglio durante le operazioni di taglio, perforazione o saldatura.
• Raggi X: Potenzialmente si potrebbero presentare rischi da radiazione X originata da tubi di alimentazione ad alta tensione o dalla collisione del fascio laser con target particolari.
• Gioielli e orologi, banchi di lavoro: Banchi di lavoro, gioielli e orologi sono una sorgente di esposizione, poiché possono riflettere il fascio.
• Prodotti chimici: Molti dei prodotti chimici utilizzati con laser per tintura sono mutageni/ cancerogeni o in ogni caso tossici.
• Rumore: Può provenire da condensatori di laser pulsati di potenza molto elevata e da interazioni con il bersaglio